CN101510471A - 一种基于碳纳米管和铂的染料敏化太阳能电池对电极的制备方法 - Google Patents

一种基于碳纳米管和铂的染料敏化太阳能电池对电极的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于碳纳米管和铂的染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，该方法包括：将氯铂酸加入异丙醇使其完全溶解，得到氯铂酸异丙醇溶液，再向此溶液中加入碳纳米管并搅拌均匀，得到含碳纳米管的氯铂酸异丙醇溶液；将作为基板的导电玻璃清洗干净，利用旋涂的方式将上述溶液涂覆在导电玻璃表面，在空气中自然干燥24h以上；将涂覆溶液后的导电玻璃放入烧结炉中。

Description

一种基于碳纳米管和铂的染料敏化太阳能电池对电极的制备方法
(一)技术领域：
本发明属于染料敏化太阳能电池领域，涉及一种基于碳纳米管和金属铂的染料敏化太阳能电池对电极。
(二)背景技术：
1991年瑞士洛桑高等理工学院实验室在权威期刊Nature(O’Regan B.，
Figure A200910021348D0003152319QIETU
 M.，1991，353，737)上报道一种全新的染料敏化太阳能电池的研究成果，立即得到了国际上的广泛关注和重视。
染料敏化太阳能电池主要由以下几个部分组成：光阳极、纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、电解质和对电极。该电池以I3/I氧化还原电对为媒介在光阳极和对电极之间传递电荷。在这个媒介再生的循环中，被氧化的物质(I2或I3)在对电极上重新被还原为I。在此过程中，减小由于上述还原反应在对电极上的能量消耗是十分必要的。因此，作为电池的重要组成部分，对电极的电催化性能对整个电池的光电转化效率有着重要的影响。但是，通过普通方法得到的铂电极，其表面积相对较小，表面的铂对于还原反应的催化能力也较弱，导致整个电池的总能量效率不高；而大表面积铂电极由于比表面积较大，有利于提高对电极的催化性能，减少电池在对电极上的能量消耗，从而提高电池的光电转换效率。
(三)发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于碳纳米管和金属铂的大比表面积染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.1-1.5g氯铂酸加入到100mL异丙醇溶液中，使氯铂酸完全溶解，得到浓度为0.001-0.015g/mL的氯铂酸异丙醇溶液，再向氯铂酸异丙醇溶液中加入0.01-0.05g碳纳米管并搅拌均匀，得到含碳纳米管的氯铂酸异丙醇溶液；
(2)将导电玻璃清洗干净，利用旋涂的方式将含碳纳米管的氯铂酸异丙醇溶液涂覆在导电玻璃表面，然后将涂覆溶液后的导电玻璃表面在空气中自然干燥24h以上，得到含涂覆层的导电玻璃；
(3)将含涂覆层的导电玻璃放入烧结炉中，先通入惰性气体作为保护气，在惰性气体完全置换了炉内的空气后，继续通入惰性气体并开始加热，当加热温度达到400℃时恒温保持20-30min，然后在惰性气体的保护下冷却至室温，得到太阳能电池对电极。
所述的惰性气体为氩气。
此种基于碳纳米管和金属铂的染料敏化太阳能电池的对电极优点在于：碳纳米管在导电玻璃表面形成了立体的骨架，较小的铂纳米颗粒附着在碳纳米管壁及玻璃表面，这样就大大增加了催化剂金属铂颗粒的表面积，同时碳纳米管本身也能起到一定的催化作用，这就使得此种对电极的催化效果显著提高，从而使电池在对电极上的能量损耗降低，电池的光电转化效率得到提升。
(四)具体实施方式：
实施例1：一种基于碳纳米管和金属铂的大比表面积染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1g氯铂酸加入到100mL异丙醇溶液中，使氯铂酸完全溶解，得到浓度为0.01g/mL的氯铂酸异丙醇溶液，再向氯铂酸异丙醇溶液中加入0.05g碳纳米管并搅拌均匀，得到含碳纳米管的氯铂酸异丙醇溶液；
(2)将导电玻璃清洗干净，利用旋涂的方式将含碳纳米管的氯铂酸异丙醇溶液涂覆在导电玻璃表面，然后将涂覆溶液后的导电玻璃表面在空气中自然干燥24h以上，得到含涂覆层的导电玻璃；
(3)将含涂覆层的导电玻璃放入烧结炉中，先通入惰性气体作为保护气，在惰性气体完全置换了炉内的空气后，继续通入惰性气体并开始加热，当加热温度达到400℃时恒温保持30min，然后在氩气的保护下冷却至室温，得到太阳能电池对电极。
实施例2：一种基于碳纳米管和金属铂的大比表面积染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1.5g氯铂酸加入到100mL异丙醇溶液中，使氯铂酸完全溶解，得到浓度为0.015g/mL的氯铂酸异丙醇溶液，再向氯铂酸异丙醇溶液中加入0.05g碳纳米管并搅拌均匀，得到含碳纳米管的氯铂酸异丙醇溶液；
(2)将导电玻璃清洗干净，利用旋涂的方式将含碳纳米管的氯铂酸异丙醇溶液涂覆在导电玻璃表面，然后将涂覆溶液后的导电玻璃表面在空气中自然干燥24h以上，得到含涂覆层的导电玻璃；
(3)将含涂覆层的导电玻璃放入烧结炉中，先通入惰性气体作为保护气，在惰性气体完全置换了炉内的空气后，继续通入惰性气体并开始加热，当加热温度达到400℃时恒温保持25min，然后在氩气的保护下冷却至室温，得到太阳能电池对电极。
实施例3：一种基于碳纳米管和金属铂的大比表面积染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.1g氯铂酸加入到100mL异丙醇溶液中，使氯铂酸完全溶解，得到浓度为0.001g/mL的氯铂酸异丙醇溶液，再向氯铂酸异丙醇溶液中加入0.01g碳纳米管并搅拌均匀，得到含碳纳米管的氯铂酸异丙醇溶液；
(2)将导电玻璃清洗干净，利用旋涂的方式将含碳纳米管的氯铂酸异丙醇溶液涂覆在导电玻璃表面，然后将涂覆溶液后的导电玻璃表面在空气中自然干燥24h以上，得到含涂覆层的导电玻璃；
(3)将含涂覆层的导电玻璃放入烧结炉中，先通入惰性气体作为保护气，在惰性气体完全置换了炉内的空气后，继续通入惰性气体并开始加热，当加热温度达到400℃时恒温保持20min，然后在氩气的保护下冷却至室温，得到太阳能电池对电极。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (2)

1、一种基于碳纳米管和铂的染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将0.1-1.5g氯铂酸加入到100mL异丙醇溶液中，使氯铂酸完全溶解，得到氯铂酸异丙醇溶液，再向氯铂酸异丙醇溶液中加入0.01-0.05g碳纳米管并搅拌均匀，得到含碳纳米管的氯铂酸异丙醇溶液；
(2)将导电玻璃清洗干净，利用旋涂的方式将含碳纳米管的氯铂酸异丙醇溶液涂覆在导电玻璃表面，然后将涂覆氯铂酸异丙醇溶液后的导电玻璃在空气中自然干燥24h以上，得到含涂覆层的导电玻璃；
(3)将含涂覆层的导电玻璃放入烧结炉中，往烧结炉中通入惰性气体作为保护气，在惰性气体完全置换了炉内的空气后，继续通入惰性气体并开始加热，当加热温度达到400℃时恒温保持20-30min，然后在惰性气体的保护下冷却至室温，得到太阳能电池对电极。
2、根据权利要求1所述的基于碳纳米管和铂的染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，其特征在于：所述的惰性气体为氩气。
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