CN102568840A - 一种染料敏化电池对电极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种染料敏化电池对电极的制备方法，该方法包括：在市售的聚(3，4-二氧乙基噻吩):聚(对苯乙烯磺酸)水溶液中加入分析纯有机溶剂、纳米ZnO颗粒，超声振荡，得到共混溶剂的PEDOT:PSS溶液；在导电基底上通过匀胶机均匀涂覆共混溶剂的PEDOT:PSS溶液，在共混溶剂氛围中放置后在真空干燥箱中干燥，在导电基底上形成一层自组装好的PEDOT:PSS和ZnO共混层，从而得到自组装好的染料敏化电池对电极。在PEDOT:PSS水溶液中加入不同溶剂和ZnO纳米颗粒，由于不同溶剂具有不同的沸点，在共混溶剂氛围中涂覆好的导电聚合物PEDOT:PSS和ZnO共混层可以进行有效的自组装，相比单纯的PEDOT:PSS层，导电率可以得到很大的改善，从而得到具有良好催化性能的染料敏化电池对电极，提高电池光电转化效率。

Description

一种染料敏化电池对电极的制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种染料敏化电池对电极的制备方法。
背景技术
PEDOT:PSS由PEDOT和PSS两种物质构成，PEDOT是EDOT(3，4-乙撑二氧噻吩单体)的聚合物，PSS是聚苯乙烯磺酸盐；是一种高分子聚合物的水溶液，导电率很高，根据不同的配方，可以得到导电率不同的水溶液。
PEDOT/PSS的导电率在材料刚刚开发成功的上世纪90年代前期仅为1S/cm左右，如今已有超过1000S/cm的品种问世，受到了密切关注，广泛应用于有机发光二极管OLED，有机太阳能电池，有机薄膜晶体管，超级电容器等。在OLED和太阳能电池领域，通过在PEDOT:PSS水溶液中添加不同组分可以有效改善器件的光电性能。本发明在PEDOT:PSS水溶液中加入不同溶剂和ZnO纳米颗粒，在共混溶剂氛围中使导电聚合物PEDOT:PSS和ZnO共混层进行自组装，提高染料敏化太阳能电池的对电极性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种染料敏化电池对电极的制备方法，通过加入不同溶剂和ZnO颗粒，改善PEDOT:PSS层导电率，提高染料敏化电池效率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种染料敏化电池对电极的制备方法，该方法包括以下步骤：
在市售质量百分比浓度为1.3％的聚(3，4-二氧乙基噻吩):聚(对苯乙烯磺酸)水溶液(PEDOT:PSS)中加入分析纯有机溶剂、纳米ZnO颗粒，超声振荡2-5h，得到共混溶剂的PEDOT:PSS溶液；在导电基底上通过匀胶机均匀涂覆共混溶剂的PEDOT:PSS溶液，在温度为40-50℃的共混溶剂氛围中放置4-24h，后在真空干燥箱中80-100℃下干燥1-3h，在导电基底上形成一层厚度为15-30nm的自组装好的PEDOT:PSS和ZnO共混层，从而得到自组装好的染料敏化电池对电极。
所述分析纯有机溶剂为二硫化碳、丙三醇或二甲基甲酰胺中至少一种，溶剂加入量按照PEDOT:PSS水溶液体积比的5％-15％。
所述纳米ZnO颗粒粒径为5-20nm，ZnO颗粒的加入量为PEDOT:PSS水溶液质量比的0.05％-2％。
所述导电基底包括透明导电玻璃或柔性导电基底。
所述柔性导电基底为材料为聚萘二甲酸乙二醇酯(简称PEN)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)。
与现有技术相比，本发明提供的染料敏化电池的制备方法，在PEDOT:PSS水溶液中加入不同溶剂和ZnO纳米颗粒，由于不同溶剂具有不同的沸点，在共混溶剂氛围中涂覆好的导电聚合物PEDOT:PSS和ZnO共混层可以进行有效的自组装，相比单纯的PEDOT:PSS层，导电率可以得到很大的改善，从而得到具有良好催化性能的染料敏化电池对电极，提高电池光电转化效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种染料敏化电池对电极的制备方法，该电池对电极的具体制备方法为：
在市售质量百分比浓度为1.3％的PEDOT:PSS水溶液中，加入体积为PEDOT:PSS水溶液体积的15％的分析纯二硫化碳溶剂；再加入粒径为5nm的ZnO纳米颗粒，加入质量为PEDOT:PSS水溶液质量比的0.05％；超声振荡2h，得到共混溶剂的PEDOT:PSS混合溶液；将清洗干净的柔性导电基底放置在匀胶机上，通过匀胶机均匀涂覆一层共混溶剂的PEDOT:PSS混合溶液，后将涂覆有PEDOT:PSS混合溶液的柔性导电基底，放置在水和二硫化碳共混溶剂的密闭容器中4h，其中水和二硫化碳的体积比为100∶15，涂覆有PEDOT:PSS混合溶液的柔性导电基底放置在共混溶剂的液面上方1cm处，共混溶剂温度控制在40℃，后取出涂覆有PEDOT:PSS混合溶液的柔性导电基底聚萘二甲酸乙二醇酯(简称PEN)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)，在真空干燥箱中80℃下干燥1h，在柔性导电基底上形成一层厚度为15nm的自组装好的PEDOT:PSS和ZnO共混层，从而得到制作好的染料敏化电池对电极。
实施例2
一种染料敏化电池对电极的制备方法，该电池对电极的具体制备方法为：
在市售质量百分比浓度为1.3％的PEDOT:PSS水溶液中，加入体积为PEDOT:PSS水溶液体积的5％的分析纯二甲基甲酰胺溶剂，再加入粒径为20nm的ZnO纳米颗粒，ZnO纳米颗粒加入量为PEDOT:PSS水溶液质量比的2％，超声振荡5h，得到共混溶剂的PEDOT:PSS混合溶液；将清洗干净的透明导电玻璃放置在匀胶机上，通过匀胶机均匀涂覆一层共混溶剂的PEDOT:PSS混合溶液，后将涂覆有PEDOT:PSS混合溶液的透明导电玻璃，放置在水和二甲基甲酰胺共混溶剂的密闭容器中24h，其中水和二甲基甲酰胺的体积比为100∶5，涂覆有PEDOT:PSS混合溶液的透明导电玻璃放置在共混溶剂的液面上方1cm处，共混溶剂温度控制在50℃，后取出涂覆有PEDOT:PSS混合溶液的透明导电玻璃，在真空干燥箱中100℃下干燥3h，在透明导电玻璃上形成一层厚度为30nm的自组装好的PEDOT:PSS和ZnO共混层，从而得到制作好的染料敏化电池对电极。
实施例3
一种染料敏化电池对电极的制备方法，该电池对电极的具体制备方法为：
在市售质量百分比浓度为1.3％的PEDOT:PSS水溶液中，加入体积为PEDOT:PSS水溶液体积的10％的分析纯丙三醇溶剂，再加入粒径为10nm的ZnO纳米颗粒，加入质量为PEDOT:PSS水溶液质量的1％，超声振荡4h，得到共混溶剂的PEDOT:PSS混合溶液；将清洗干净的透明导电玻璃放置在匀胶机上，通过匀胶机均匀涂覆一层共混溶剂的PEDOT:PSS混合溶液，后将涂覆有PEDOT:PSS混合溶液的透明导电玻璃，放置在水和丙三醇共混溶剂的密闭容器中15h，其中水和丙三醇的体积比为100∶10，涂覆有PEDOT:PSS混合溶液的透明导电玻璃放置在共混溶剂的液面上方1cm处，共混溶剂温度控制在45℃，后取出涂覆有PEDOT:PSS混合溶液的透明导电玻璃，在真空干燥箱中85℃下干燥2h，在透明导电玻璃上形成一层厚度为25nm的自组装好的PEDOT:PSS和ZnO共混层，从而得到制作好的染料敏化电池对电极。
实施例4
一种染料敏化电池对电极的制备方法，该电池对电极的具体制备方法为：
在市售质量百分比浓度为1.3％的PEDOT:PSS水溶液中，加入体积为PEDOT:PSS水溶液体积的5％的分析纯二硫化碳溶剂，加入分析纯丙三醇溶剂，加入体积为PEDOT:PSS水溶液体积的10％，再加入粒径为5-10nm的ZnO纳米颗粒，加入质量为PEDOT:PSS水溶液质量的1％，超声振荡4h，得到共混溶剂的PEDOT:PSS混合溶液；将清洗干净的透明导电玻璃放置在匀胶机上，通过匀胶机均匀涂覆一层共混溶剂的PEDOT:PSS混合溶液，后将涂覆有PEDOT:PSS混合溶液的透明导电玻璃，放置在水、二硫化碳和丙三醇共混溶剂的密闭容器中20h，其中水、二硫化碳、丙三醇的体积比为100∶5∶10，涂覆有PEDOT:PSS混合溶液的透明导电玻璃放置在共混溶剂的液面上方1cm处，共混溶剂温度控制在45℃，后取出涂覆有PEDOT:PSS混合溶液的透明导电玻璃，在真空干燥箱中85℃下干燥2h，在透明导电玻璃上形成一层厚度为20nm的自组装好的PEDOT:PSS和ZnO共混层，从而得到制作好的染料敏化电池对电极。

Claims (5)

1.一种染料敏化电池对电极的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
在市售质量百分比浓度为1.3％的聚(3，4-二氧乙基噻吩):聚(对苯乙烯磺酸)水溶液(PEDOT:PSS)中加入分析纯有机溶剂、纳米ZnO颗粒，超声振荡2-5h，得到共混溶剂的PEDOT:PSS溶液；在导电基底上通过匀胶机均匀涂覆共混溶剂的PEDOT:PSS溶液，在温度为40-50℃的共混溶剂氛围中放置4-24h，后在真空干燥箱中80-100℃下干燥1-3h，在导电基底上形成一层厚度为15-30nm的自组装好的PEDOT:PSS和ZnO共混层，从而得到自组装好的染料敏化电池对电极。
2.如权利要求1所述的染料敏化电池对电极的制备方法，其特征在于：所述分析纯有机溶剂为二硫化碳、丙三醇或二甲基甲酰胺中至少一种，溶剂加入量按照PEDOT:PSS水溶液体积比的5％-15％。
3.如权利要求1所述的染料敏化电池对电极的制备方法，其特征在于：所述纳米ZnO颗粒粒径为5-20nm，ZnO颗粒的加入量为PEDOT:PSS水溶液质量比的0.05％-2％。
4.如权利要求1所述的染料敏化电池对电极的制备方法，其特征在于：所述导电基底包括透明导电玻璃或柔性导电基底。
5.如权利要求4所述的染料敏化电池对电极的制备方法，其特征在于：所述柔性导电基底为材料为聚萘二甲酸乙二醇酯PEN或者聚对苯二甲酸乙二醇酯PET。
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