[发明专利]一种In2O3基染料敏化太阳能电池的制备方法

摘要

本发明公开了一种In2O3基染料敏化太阳能电池的制备方法，首先使用静电纺丝法制备In2O3一维纳米管，然后向In2O3纳米管掺杂稀土离子Er3+，将其作为阳极半导体材料应用于染料敏化太阳能电池，后将阳极与铂（Pt）对电极用绝缘的热塑膜粘住，注入电解质溶液，完成In2O3基染料敏化太阳能电池的制备，和普通的In2O3电池相比，掺杂稀土离子Er3+的In2O3基染料敏化太阳能电池能量转换效率大大提高。本发明制作工艺简单，成本低，便于大规模工业化生产。

主权项

1.一种In2O3 基染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征为：分为合成In2O3:RE3+纳米管和制备In2O3基染料敏化太阳能电池两个步骤：合成In2O3:RE3+纳米管的步骤如下：（1）将 In(NO3)3·4.5H2O 和RE(NO3)3·6H2O 混合加入到二甲基甲酰胺（DMF）中，磁力搅拌0.5小时，然后加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP‑K90），360 r/min 转速下搅拌2小时，得到粘稠的前驱体溶液A；将前驱体溶液A加入到注射器中，调节注射泵的速率为0.5‑1mL/h，注射器针头与接收板之间距离为10‑20cm，两者之间的电压为16kV，在此电压的作用下，前驱体溶液A以线状喷出到接收板，得到前躯体纳米纤维，放入到80‑100℃的干燥箱中24小时，然后将前躯体纤维置放入管式炉，设置管式炉以5℃/min的速率从室温升到 600℃并保持3小时，然后自然降温至室温，得到粉末状的In2O3:RE3+纳米管；制备In2O3基染料敏化太阳能电池的步骤如下：(1) 将FTO 玻璃切割成1.5cm×2cm 的方块，用洗涤剂清洗干净，然后分别在丙酮、异丙醇和去离子水中超声10分钟，最后在60℃的烘箱中烘干1‑2小时；(2) 将 In2O3:RE3+纳米管与聚乙二醇（PEG600）以 1:1 的质量比加入到乙醇溶液中，超声30分钟，用减压蒸馏法蒸去全部乙醇，得到粘稠的In2O3:RE3+与聚乙二醇（PEG600）混合物；(3) 用透明胶带将FTO 玻璃粘住四周，只留出中间 0.5cm×0.5cm的正方形区域，用刮涂的方法将In2O3:RE3+涂在FTO 玻璃上，撕掉透明胶带后放到马弗炉中，500℃下退火30分钟，除去聚乙二醇（PEG600），降温至室温后取出，得到FTO/ In2O3:RE3+电极；(4) 将FTO/ In2O3:RE3+电极浸泡在N719 染料中24小时，使染料分子充分吸附在In2O3:RE3+纳米管表面，然后将阳极FTO/ In2O3:RE3+:N719 与铂（Pt ）对电极用绝缘的热塑膜粘住，中间只留 0.5cm×0.5cm 的空隙，并通过铂（Pt ）对电极上的小孔向该空隙注入I‑ /I3‑ 电解质溶液，最后将小孔封住，制得In2O3 基染料敏化太阳能电池。