[发明专利]一种Ti02 NS/石墨烯复合膜染料敏化太阳能电池的制备方法

摘要

本发明公开了一种Ti02 NS/石墨烯复合膜染料敏化太阳能电池的制备方法，首先制备染料敏化太阳能电池的Ti02 NS/石墨烯复合膜电极，石墨烯的含量显著影响Ti02 NS/石墨烯复合膜的物理结构和光吸收特性，同时也显著影响Ti02 NS/石墨烯复合敏化太阳能电池中载流子的传输、被陷阱捕获及复合。适量的石墨烯不仅降低二氧化钛膜与解质界面之间电子传输的电阻，而且降低光生电子和空穴的复合、增强光生电子从二氧化钛膜FTO导电玻璃基体的传输。同时石墨烯还增强光的捕获，从而增加光生电子的数量。此外Ti02 NS/石墨烯电极良好的孔结构有利于电解质的扩散，从而有利于染料分子的再生和敏化太阳能电池光电转换性能的增强。

主权项

1.一种Ti02 NS/石墨烯复合膜染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征为：制备步骤如下：Ti02 NS/石墨烯复合膜电极的制备：将50mL钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）和6mL氢氟酸（HF，浓度为40%)加入到200 mL的聚四氟乙烯（‑(CF2‑CF2)n‑）中，室温下搅拌均匀后180 ℃水热24小时，将反应所得的自色沉淀物分别用乙醇和蒸馏水洗涤三遍，在真空干燥箱中80℃下干燥6小时得到锐钛矿Ti02纳米片；将54mg氧化石墨烯加入到6mL去离子水和 19.5 mL乙醇的混合溶液中，超声3小时得到氧化石墨烯的悬浮液；将6g的聚乙二醇‑聚丙二醇‑聚乙二醇共聚物（P123) 加入到22mL浓盐酸（浓度为 36wt.%) 和70mL乙醇的混合溶液中，40℃搅拌10min，将20mL的钛酸丁醋（Ti(OC4H9)4）加入到上述混合溶液中，40℃搅拌 6小时，将所得的溶胶在室温下静置12小时后立即采用浸渍‑提拉法在 FTO 导电玻璃基体上镀膜，提拉速率为3mm s‑1，室温干燥后450 ℃锻烧 30min得到Ti02 NS预处理膜；将1.5 g 二氧化钛纳米片加入到氧化石墨烯悬浮液、0.5mL乙酷丙酣和1.2mL 曲拉通 X‑100的混合溶液中，在研钵中混合研磨 40 min，然后采用刮刀法涂覆在Ti02NS预处理膜基体上，室温干燥后在氮气中450℃锻烧1小时，膜厚约为20µm，待炉温冷却至 80℃时取出即得到Ti02 NS/石墨烯复合膜电极。