CN102568844B - 一种染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于发光材料领域，其公开了一种染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极及其制备方法；该染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极包括导电基底，在导电基底的表面涂覆一层染料敏化n型掺杂二氧化钛薄膜层，该薄膜层中含有Cs的源化合物。本发明通过n～掺杂，使TiO2的能级发生改变，从而提高电子从激发态注入到TiO2导带的速率以及电子在TiO2的传输速率；同时，由于是n～掺杂，因此TiO2电导率也得到明显的提高，可进一步的提高电子传输能力，使更多的电子通过外电路被对电极收集，提高了电流密度和能量转换效率。

Description

一种染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极及其制备方法
技术领域
本发明涉及光电材料领域，尤其涉及一种染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极。本发明还提供一种染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极的制备方法。
背景技术
自80年代以来，染料敏化太阳能电池(DSSCs)就已经得到了科研工作者的关注，1991年，瑞士洛桑高等工业学校的M.Gratzel教授及其研究小组成员在多孔电极染料敏化研究方面取得了重大突破，他们利用过渡金属钌的有机配合物染料作为光敏剂，敏化多孔的二氧化钛(TiO2)薄膜电极作为光阳极，然后利用碘和碘化锂作为电解质，铂电极作为对电极而组装成一种新型的太阳能电池-染料敏化太阳能电池，在AM1.5，100mW/cm2模拟太阳光的照射下，得到了7.1％～7.9％的光电转换效率。1993年，M.Gratzel等人再次报道了光电转换效率达10％的染料敏化纳米太阳能电池。1997年光电转换效率进一步提高到10～11％，短路电流为18mA/cm2，开路电压为720mV。至此，染料敏化太阳能电池引起了全世界的关注。
染料敏化太阳能电池主要由透明导电基片、多孔纳米晶薄膜、敏化剂、电解质(I-/I3 -)溶液和透明对电极组成。其光电转换机理为：太阳光照射到电池上，染料分子吸收太阳光能量，使染料分子中的电子受激跃迁到激发态。处于激发态的电子将会快速注入到TiO2导带中，染料分子因失去电子变成氧化态。注入到TiO2导带中的电子在TiO2膜中迅速传输，瞬间到达膜与导电玻璃的接触面，并在导电基片上富集，通过外电路流向对电极。处于氧化态的染料分子，由电解质(I-/I3 -)溶液中的电子供体(I-)提供电子而回到基态，染料分子得以再生。电解质溶液中的电子供体(还原剂)在提供电子以后扩散到对电极，得到电子而还原。从而，完成一个光电化学反应循环。
多孔纳米晶薄膜是连接染料和导电基体的“中间桥梁”，起到锚定染料，接收染料中的电子并传递到导电基体的作用。因此，紧密结合更多的敏化剂，快速输送光生电子是纳米多孔薄膜必须具备的性能。在DSSCs中常用的纳米半导体材料主要是锐钛型的TiO2，这主要是因为TiO2的能级和带隙适合制备DSSCs，且锐钛型TiO2具有孔隙率高、比表面积大的结构特点。这种结构特点一方面有利于吸附更多的染料分子；另一方面可使太阳光在薄膜内部晶粒间的多次反射，从而加强了材料对光的吸收。
但是，在染料注入到阳极的过程中，会存在电子与电解液中的空穴复合的现象(暗电流现象)，这对于能量转换效率来说是不利的，目前有很多的方法来修饰阳极，其目的就是在阳极与电解液之间形成一种阻碍来尽可能的抑制TiO2与电解液之间的电荷再生，使更多的电子通过外电路到达对电极，形成有效的光电循环过程。主要的方法是通过在TiO2半导体阳极中加入五氧化二铌(Nb2O5)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)或氧化铝(Al2O3)等来修饰阳极表面，在阳极与电解液之间形成一种障碍，抑制TiO2的电子与电解液中的空穴复合所产生的暗电流，从而提高能量转换效率。这些方法的目的都是抑制电子和空穴的复合，并没有从根本上解决电子注入到TiO2中的问题，TiO2与激发态之间的势垒依然较大，电子注入和传输依然没有得到很大的改善。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种可以提高光电转换效率的染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极。
染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极，包括导电基底，在所述导电基底的表面涂覆一层染料敏化n型掺杂二氧化钛薄膜层，该薄膜层中含有Cs的源化合物；所述导电基底为铟锡氧化物(ITO)玻璃、掺氟的氧化锡(FTO)玻璃、掺铝的氧化锌(AZO)玻璃或者掺铟的氧化锌(IZO)玻璃中的至少一种；所述Cs的源化合物与TiO2的质量比是0.05∶1～1∶1。
上述染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极的制备方法，其步骤如下：
将TiO2颗粒加入溶剂中，制得TiO2的固含量为10％～40％的胶体；
往上述胶体中依次加入乳化剂和分散剂，随后研磨处理，制得TiO2凝胶溶液；
将Cs的源化合物加入到上述制得的TiO2凝胶溶液中，搅拌，制得含Cs元素的混合凝胶溶液；
将上述制得含Cs元素的混合凝胶溶液涂覆在洗净后的导电基底上，然后将涂覆有混合凝胶溶液的导电基底进行于450℃热处理30min，冷却后，制得所述的染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极。
所述的制备方法，其中，TiO2颗粒的粒径为20～200nm；溶剂为蒸馏水、乙醇、正丁醇、松油醇或异丙醇中的至少一种。
所述的制备方法，其中，乳化剂为OP-10型乳化剂，乳化剂在胶体中的质量百分数为0.5％～5％；分散剂为乙酰丙酮，所述分散剂在胶体中的质量百分数为1％～10％。
所述的制备方法，其中，Cs的源化合物碳酸铯、叠氮化铯、氯化铯、溴化铯或碘化铯中的至少一种。
所述的制备方法，其中，所述Cs的源化合物的质量与TiO2的质量比是0.05∶1～1∶1。
所述的制备方法，其中，洗净的导电基底是采用如下处理过程得到的：
将导电基底剪裁成所需要的大小，依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇清洗导电基底；
将清洗后的导电基底放入摩尔浓度为10～40mM/L的TiCl4水溶液中作浸泡处理，处理时间为0.5h～12h，温度为25～75℃；
浸泡处理完后，多次用无水乙醇冲洗干净导电基底，备用。
所述的制备方法，其中，导电基底为铟锡氧化物玻璃、掺氟的氧化锡玻璃、掺铝的氧化锌玻璃或者掺铟的氧化锌玻璃中的一种。
本发明通过n～掺杂，使TiO2的能级发生改变，从而提高电子从激发态注入到TiO2导带的速率以及电子在TiO2的传输速率：Cs化合物的LUMO能级一般都较高(约2.7ev)，掺杂后可有效的使TiO2的能级得到提高，与染料激发态的电子之间的势垒变小，有利于电子的注入，且其性质稳定，不易与氧气发生反应；同时，由于是n掺杂，因此TiO2电导率也得到明显的提高，可进一步的提高电子传输能力，使更多的电子通过外电路被对电极收集，提高了电流密度和能量转换效率。
附图说明
图1是本发明染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极的结构示意图；
图2是本发明染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极的制备工艺流程图；
图3为本发明染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极的能级图；其中，虚线代表的是掺杂之后TiO2的LUMO能级变化；Cs+M代表的是Cs的源化合物；
图4是实施例1中用Cs2CO3掺杂TiO2为阳极与常用的不经掺杂的TiO2为阳极制备的器件电流-电压曲线。
具体实施方式
本发明提供的一种染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极，如图1所示，包括导电基底12，在所述导电基底的表面涂覆一层厚度为10～15μm的染料敏化n型掺杂二氧化钛薄膜层11，该薄膜层中含有Cs的源化合物；其中，导电基底为铟锡氧化物(ITO)玻璃、掺氟的氧化锡(FTO)玻璃、掺铝的氧化锌(AZO)玻璃或者掺铟的氧化锌(IZO)玻璃中的一种；Cs的源化合物的质量与TiO2的质量比是0.05∶1～1∶1，且Cs的源化合物为碳酸铯(Cs2CO3)、叠氮化铯(CsN3)、氯化铯(CsCl)、溴化铯(CsBr)或碘化铯(CsI)中的至少一种。
上述染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极的制备方法，如图2所示，其步骤如下：
S1、称取粒径为20～200nm的TiO2颗粒，加入一定量的溶剂，制得TiO2的固含量为10％～40％的胶体；
S2、往步骤S1制得的胶体中依次加入乳化剂(如，OP-10型乳化剂)和分散剂(如乙酰丙酮)，随后研磨30～60min，制得TiO2凝胶溶液；其中，乳化剂在胶体中的质量百分数为0.5％～5％，分散剂在胶体中的质量百分数为1％～10％；
S3、将Cs的源化合物加入到步骤S2中制得的TiO2凝胶溶液中，搅拌，制得含Cs元素的混合凝胶溶液；其中，Cs的源化合物的质量与TiO2的质量比是0.05∶1～1∶1；
S4、将导电基底剪裁成所需要的大小，依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇清洗导电基底，将清洗后的导电基底放入摩尔浓度为10～40mM/L的TiCl4水溶液中作浸泡处理，处理时间为0.5h～12h，温度为25～75℃；浸泡处理完后，多次用无水乙醇冲洗干净导电基底，备用；
S5、将步骤S3中制得含Cs元素的混合凝胶溶液以刮涂方式涂覆在步骤S4中清洗后的导电基底上，然后置于马弗炉中以450℃热处理30min，冷却至室温，制得所述的染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极。
上述制备方法的S1中，溶剂为蒸馏水、乙醇、正丁醇、松油醇或异丙醇中的至少一种。
上述制备方法的S3中，Cs的源化合物碳酸铯、叠氮化铯、氯化铯、溴化铯或碘化铯中的至少一种。
上述制备方法的S4中，导电基底为铟锡氧化物玻璃、掺氟的氧化锡玻璃、掺铝的氧化锌玻璃或者掺铟的氧化锌玻璃中的一种。
本发明通过n掺杂，使TiO2的能级发生改变，从而提高电子从激发态注入到TiO2导带的速率以及电子在TiO2的传输速率：Cs化合物的LUMO能级一般都较高(约2.7ev)，掺杂后可有效的使TiO2的能级得到提高，如图3所示，与染料激发态的电子之间的势垒变小，有利于电子的注入，且其性质稳定，不易与氧气发生反应；同时，由于是n掺杂，因此TiO2电导率也得到明显的提高，可进一步的提高电子传输能力，使更多的电子通过外电路被对电极收集，提高了电流密度和能量转换效率，如图4所示。
如图3所示，从上图我们可以看到，经过掺杂的TiO2，其LUMO能级得到提高，与染料激发态间的势垒变小，使电子可以有效的从激发态注入到TiO2导带。而掺杂后的TiO2，其电导率得到提高，因此，也加强了电子的传输能力，而染料敏化太阳能电池器件的光电转换原理是由于激发态的电子注入到TiO2中并且快速的传输到外电路，并被对电极收集，然后与电解质中的还原剂发生氧化还原反应，从而形成一个有效的光电转换过程。而电子的注入以及在阳极上的传输能力，则对最终的光电性能产生很大的影响，本发明通过n型掺杂，降低了注入势垒，使电子注入到TiO2的效率得到提高，并且进行快速的传输，有效的提高了器件的光电转换效率。
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
实施例1
用蒸馏水作为溶剂，配置固含量为15％的TiO2(TiO2颗粒的粒径为50nm)胶体，依次加入OP-10型乳化剂和乙酰丙酮，控制OP-10型乳化剂的质量百分数为0.5％，乙酰丙酮的质量百分数为1％，研磨30min，将Cs2CO3加入到胶体中，其与TiO2的质量比0.1∶1，充分搅拌后备用。将FTO玻璃裁成所需要的面积大小，然后依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，清洗干净后泡在摩尔浓度为40mM的TiCl4溶液中，加热到60℃，处理4h，主要作用是在导电基底表面形成一层Ti+，增强TiO2与基底之间的连接能力。处理完后用无水乙醇冲洗干净，放在马弗炉中，在450℃下煅烧30min后，自然冷却到室温；将上述胶体刮涂在处理过的FTO上，然后放在450℃马弗炉中煅烧60min，冷却到室温，得到一层10μm的薄膜，然后再放在40mM的TiCl4溶液中，加热到75℃，处理0.5h，目的是使TiO2薄膜致密性更好，染料可以更好的锚定在TiO2薄膜中。处理完后用无水乙醇冲洗干净烘干，得到所需的染料敏化太阳能电池阳极。
附图4是实施例1中用Cs2CO3掺杂TiO2为阳极与常用的不经掺杂的TiO2为阳极制备的器件电流～电压曲线；其中，电流～电压曲线的测试中，染料敏化剂采用N719，还可采用N3、黑染料或者一些高效的三苯胺类染料；电解质采用含有0.5M KI、0.05M I2的液态电解质。还可采用聚合物电解质；对电极采用铂对电极、金对电极或者一些碳材料制备的对电极。
从图上可以看到，未经掺杂的普通器件，其电流密度为11.17mA/cm2，电压为0.78V，而经过Cs2CO3掺杂后的器件的电流密度提高到了11.83mA/cm2，电压为0.81V，这说明，经过掺杂，降低了激发态电子与TiO2间的势垒，提高了激发态电子注入到TiO2的效率，最终使器件的能量转换效率得到了增强，未经掺杂的器件能量转换效率为5.6％，Cs2CO3掺杂的器件能量转换效率为6.2％。
实施例2
用蒸馏水作为溶剂，配置固含量为30％的TiO2(TiO2颗粒的粒径为20nm)胶体，依次加入OP-10型乳化剂和乙酰丙酮，控制OP-10型乳化剂的质量百分数为1.5％，乙酰丙酮的质量百分数为2％，研磨30min，将Cs2CO3加入到胶体中，其与TiO2的质量比0.3∶1，充分搅拌后备用。将FTO玻璃裁成所需要的面积大小，然后依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，清洗干净后泡在摩尔浓度为40mM的TiCl4溶液中，加热到75℃，处理0.5h，处理完后用无水乙醇冲洗干净，放在马弗炉中，在600℃下煅烧30min后，自然冷却到室温；将上述胶体刮涂在处理过的FTO上，然后放在450℃马弗炉中煅烧30min，冷却到室温，得到一层10μm的薄膜，然后再放在40mM的TiCl4溶液中，加热到75℃，处理0.5h，处理完后用无水乙醇冲洗干净烘干，得到所需的染料敏化太阳能电池阳极。
实施例3
用无水乙醇作为溶剂，配置固含量为25％的TiO2(TiO2颗粒的粒径为100nm)胶体，依次加入OP-10型乳化剂和乙酰丙酮，控制OP-10型乳化剂的质量百分数为5％，乙酰丙酮的质量百分数为5％，研磨30min，将Cs2CO3加入到胶体中，其与TiO2的质量比0.5∶1，充分搅拌后备用。将FTO玻璃裁成所需要的面积大小，然后依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，清洗干净后泡在摩尔浓度为10mM的TiCl4溶液中，25℃下浸泡12h，处理完后用无水乙醇冲洗干净，放在马弗炉中，在450℃下煅烧30min后，自然冷却到室温；将上述胶体刮涂在处理过的FTO上，然后放在450℃马弗炉中煅烧30min，冷却到室温，得到一层11μm的薄膜，然后再放在10mM的TiCl4溶液中，室温浸泡12h，处理完后用无水乙醇冲洗干净烘干，得到所需的染料敏化太阳能电池阳极。
实施例4
用无水乙醇作为溶剂，配置固含量为20％的TiO2(TiO2颗粒的粒径为200nm)胶体，依次加入OP-10型乳化剂和乙酰丙酮，控制OP-10型乳化剂的质量百分数为5％，乙酰丙酮的质量百分数为2％，研磨30min，将CsCl加入到胶体中，其与TiO2的质量比0.2∶1，充分搅拌后备用。将ITO玻璃裁成所需要的面积大小，然后依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，清洗干净后泡在摩尔浓度为40mM的TiCl4溶液中，加热到75℃，处理0.5h，处理完后用无水乙醇冲洗干净，放在马弗炉中，在450℃下煅烧30min后，自然冷却到室温；将上述胶体刮涂在处理过的ITO上，然后放在450℃马弗炉中煅烧30min，冷却到室温，得到一层11μm的薄膜，然后再放在40mM的TiCl4溶液中，加热到75℃，处理0.5h，处理完后用无水乙醇冲洗干净烘干，得到所需的染料敏化太阳能电池阳极。
实施例5
用松油醇作为溶剂，配置固含量为35％的TiO2(TiO2颗粒的粒径为150nm)胶体，依次加入OP-10型乳化剂和乙酰丙酮，控制OP-10型乳化剂的质量百分数为3％，乙酰丙酮的质量百分数为5％，研磨30min，将CsCl加入到胶体中，其与TiO2的质量比0.5∶1，充分搅拌后备用。将ITO玻璃裁成所需要的面积大小，然后依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，清洗干净后泡在摩尔浓度为20mM的TiCl4溶液中，加热到50℃，处理1h，处理完后用无水乙醇冲洗干净，放在马弗炉中，在450℃下煅烧30min后，自然冷却到室温；将上述胶体刮涂在处理过的ITO上，然后放在450℃马弗炉中煅烧30min，冷却到室温，得到一层12μm的薄膜，然后再放在20mM的TiCl4溶液中，加热到50℃，处理1h，处理完后用无水乙醇冲洗干净烘干，得到所需的染料敏化太阳能电池阳极。
实施例6
用正丁醇作为溶剂，配置固含量为10％的TiO2(TiO2颗粒的粒径为190nm)胶体，依次加入OP-10型乳化剂和乙酰丙酮，控制OP-10型乳化剂的质量百分数为5％，乙酰丙酮的质量百分数为10％，研磨30min，将CsN3加入到胶体中，其与TiO2的质量比0.05∶1，充分搅拌后备用。将AZO玻璃裁成所需要的面积大小，然后依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，清洗干净后泡在摩尔浓度为10mM的TiCl4溶液中，加热到40℃，处理5h，处理完后用无水乙醇冲洗干净，放在马弗炉中，在450℃下煅烧30min后，自然冷却到室温；将上述胶体刮涂在处理过的AZO上，然后放在450℃马弗炉中煅烧30min，冷却到室温，得到一层13μm的薄膜，然后再放在10mM的TiCl4溶液中，加热到40℃，处理5h，处理完后用无水乙醇冲洗干净烘干，得到所需的染料敏化太阳能电池阳极。
实施例7
用正丁醇作为溶剂，配置固含量为18％的TiO2胶体，依次加入OP-10型乳化剂和乙酰丙酮，控制OP-10型乳化剂的质量百分数为1％，乙酰丙酮的质量百分数为7％，研磨30min，将CsN3加入到胶体中，其与TiO2的质量比0.3∶1，充分搅拌后备用。将IZO玻璃裁成所需要的面积大小，然后依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，清洗干净后泡在摩尔浓度为30mM的TiCl4溶液中，加热到60℃，处理3h，处理完后用无水乙醇冲洗干净，放在马弗炉中，在450℃下煅烧30min后，自然冷却到室温；将上述胶体刮涂在处理过的IZO上，然后放在450℃马弗炉中煅烧30min，冷却到室温，得到一层15μm的薄膜，然后再放在30mM的TiCl4溶液中，加热到60℃，处理3h，处理完后用无水乙醇冲洗干净烘干，得到所需的染料敏化太阳能电池阳极。
实施例8
用异丙醇作为溶剂，配置固含量为40％的TiO2(TiO2颗粒的粒径为30nm)胶体，依次加入OP-10型乳化剂和乙酰丙酮，控制OP-10型乳化剂的质量百分数为2％，乙酰丙酮的质量百分数为5％，研磨30min，将CsI加入到胶体中，其与TiO2的质量比1∶1，充分搅拌后备用。将FTO玻璃裁成所需要的面积大小，然后依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，清洗干净后泡在摩尔浓度为40mM的TiCl4溶液中，25℃浸泡12h，处理完后用无水乙醇冲洗干净，放在马弗炉中，在450℃下煅烧30min后，自然冷却到室温；将上述胶体刮涂在处理过的FTO上，然后放在450℃马弗炉中煅烧30min，冷却到室温，得到一层15μm的薄膜，然后再放在40mM的TiCl4溶液中，室温浸泡10h，处理完后用无水乙醇冲洗干净烘干，得到所需的染料敏化太阳能电池阳极。
实施例9
用正丁醇作为溶剂，配置固含量为10％的TiO2(TiO2颗粒的粒径为80nm)胶体，依次加入OP-10型乳化剂和乙酰丙酮，控制OP-10型乳化剂的质量百分数为2％，乙酰丙酮的质量百分数为8％，研磨30min，将CsI加入到胶体中，其与TiO2的质量比1∶1，充分搅拌后备用。将ITO玻璃裁成所需要的面积大小，然后依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇各超声15min，清洗干净后泡在摩尔浓度为40mM的TiCl4溶液中，加热到75℃，处理0.5h，处理完后用无水乙醇冲洗干净，放在马弗炉中，在450℃下煅烧30min后，自然冷却到室温；将上述胶体刮涂在处理过的ITO上，然后放在450℃马弗炉中煅烧30min，冷却到室温，得到一层10μm的薄膜，然后再放在40mM的TiCl4溶液中，加热到75℃，处理0.5h，处理完后用无水乙醇冲洗干净烘干，得到所需的染料敏化太阳能电池阳极。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极的制备方法，包括如下步骤：
将TiO2颗粒加入溶剂中，制得TiO2的固含量为10％～40％的胶体；
往上述胶体中依次加入乳化剂和分散剂，随后研磨处理，制得TiO2凝胶溶液；
将Cs的源化合物加入到上述制得的TiO2凝胶溶液中，搅拌，制得含Cs元素的混合凝胶溶液；
将上述制得含Cs元素的混合凝胶溶液制备在洗净后的导电基底上，然后将涂覆有混合凝胶溶液的导电基底进行于热处理，冷却后，制得所述的染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极，具体为：将制得含Cs元素的混合凝胶溶液以刮涂方式涂覆在清洗后的导电基底上，然后置于马弗炉中以450℃热处理30min，冷却至室温，制得所述的染料敏化n型掺杂二氧化钛阳极；
所述Cs的源化合物为叠氮化铯；
所述Cs的源化合物与TiO2的质量比是0.05:1～1:1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述TiO2颗粒的粒径为20～200nm；所述溶剂为蒸馏水、乙醇、正丁醇、松油醇或异丙醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为OP-10型乳化剂，所述乳化剂在胶体中的质量百分数为0.5％～5％；所述分散剂为乙酰丙酮，所述分散剂在胶体中的质量百分数为1％～10％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述洗净的导电基底是采用如下处理过程得到的：
依次用洗洁精，去离子水，丙酮，乙醇，异丙醇清洗导电基底；
将清洗后的导电基底放入摩尔浓度为10～40mM/L的TiCl4水溶液中作浸泡处理，处理时间为0.5h～12h，温度为25～75℃；
浸泡处理完后，多次用无水乙醇冲洗干净导电基底，备用。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述导电基底为铟锡氧化物玻璃、掺氟的氧化锡玻璃、掺铝的氧化锌玻璃或者掺铟的氧化锌玻璃中的至少一种。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101702378A (zh) * 2009-10-29 2010-05-05 彩虹集团公司 染料敏化太阳能电池二氧化钛薄膜的制备方法
CN101872685A (zh) * 2010-05-17 2010-10-27 河北工业大学 固态染料敏化纳米晶微晶硅复合薄膜太阳电池及其制备方法
CN101866746A (zh) * 2010-06-22 2010-10-20 彩虹集团公司 通过导电玻璃预处理提高染料敏化太阳能电池效率的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Doping of the Metal Oxide Nanostructure and its Influence in Organic Electronics;Mi-Hyae Park et al;《Adv. Funct. Mater.》;20091231;第19卷;1241-1246 *

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