CN102723206A - 一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法 - Google Patents

一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102723206A
CN102723206A CN201210134967XA CN201210134967A CN102723206A CN 102723206 A CN102723206 A CN 102723206A CN 201210134967X A CN201210134967X A CN 201210134967XA CN 201210134967 A CN201210134967 A CN 201210134967A CN 102723206 A CN102723206 A CN 102723206A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
titanium dioxide
organic
titanate
dye
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201210134967XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102723206B (zh
Inventor
郝永德
朱凎
宋胜胜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201210134967.XA priority Critical patent/CN102723206B/zh
Publication of CN102723206A publication Critical patent/CN102723206A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102723206B publication Critical patent/CN102723206B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Hybrid Cells (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种染料敏化太阳电池光阳极制备的方法，本发明首先用表面分散剂将纳米二氧化钛分散，然后将用钛酸有机盐和聚乙二醇配置的混合液将纳米二氧化钛颗粒包覆起来，再添加一定量的有机添加剂作为填充剂后形成光阳极浆料，最后经过涂膜及高温烧结制成高效无裂纹的二氧化钛光阳极。本发明的特点是浆料中纳米二氧化钛的分散好，经过涂膜烧结后电极内部介孔均匀，电极表面无裂纹，同时将省去TiCl4处理后工艺，不但节约能源，而且避免了电极多次烧结后纳米颗粒比表面积降低造成染料吸附量下降。

Description

一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法
技术领域
本发明属于染料敏化太阳能电池领域，涉及到一种用于染料敏化太阳能电池光阳极的二氧化钛浆料的制备方法。
背景技术
染料敏化太阳能电池作为一种新型太阳能电池，具有成本低，制备工艺简单等特点，有望成为新一代产业化电池。目前，染料太阳能电池光电转换效率达到11％，其光阳极主要制备方法为首先将经过乙酸处理后的二氧化钛纳米颗粒直接加入到松油醇和乙基纤维素有机添加剂中制得浆料，然后采用丝网印刷法将浆料印刷在导电玻璃上，经过烧结处理后，再在TiCl4溶液中浸泡处理，然后烧结得到光阳极。这种方法的缺点在于二氧化钛纳米颗粒较容易团聚，电极需要经过两次烧结处理，工艺较复杂，浪费能源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，该方法既能减少纳米颗粒的团聚，使颗粒的粒度保持在纳米范围之内，也能避免电极多次烧结后纳米颗粒比表面积降低造成染料吸附量下降。
本发明提供的一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于：通过以下步骤实现：
第1步将有机钛酸盐溶于聚乙二醇(固态)和乙醇混合溶液中，搅拌使其稳定化，得到有机钛酸盐溶液；聚乙二醇和乙醇质量比为1/25-2/25，有机钛酸盐在所述混合溶液中的浓度是1.0-5.0mol/L；
第2步往纳米二氧化钛中加入分散剂、有机溶剂，研磨，得到分散的二氧化钛混合液；所述分散剂为乙酸或乙酰丙酮，有机溶剂是乙醇或异丙醇，二氧化钛混合液中分散剂、有机溶剂的体积比为1∶8-3∶8，每克二氧化钛对应加入分散剂与溶剂的总量为1.0-2.0ml。
第3步按体积比为1∶1-3∶1的比例将有机钛酸盐溶液加入二氧化钛混合液中，搅拌，得到二氧化钛与有机钛酸盐的混合溶液；
第4步将有机添加剂加入到第3步的所述混合溶液中，搅拌，配置成二氧化钛浆料；有机添加剂为松油醇(液态)和乙基纤维素(固态)的乙醇溶液。二氧化钛浆料中混合溶液、松油醇和乙基纤维素的乙醇溶液三者之间体积比为：1∶(0.8-1.2)∶(1.0-1.5)；而乙基纤维素的乙醇溶液中乙基纤维素与乙醇的质量比为1∶10-1∶8。
第5步将二氧化钛浆料涂覆在洗净的导电玻璃上，烧结处理后得到光阳极。
上述技术方案可以采用下述一种或几种方式进行改进：第1步中所述的有机钛酸盐是钛酸异丙酯或钛酸丁酯；第1步中所述聚乙二醇溶液溶质是PEG20,000(聚乙二醇20,000)，溶液是乙醇或异丙醇，聚乙二醇溶液浓度为0.05g/ml；纳米二氧化钛优选P25((粒度在25nm以下的二氧化钛颗粒))或水热法制备的二氧化钛颗粒。第2步中所述研磨时间是10min-2h；第4步中所述搅拌时间为10min-2h。
染料敏化太阳能电池使用寿命长；结构简单、易于制造，生产工艺简单，生产成本较低，易于大规模工业化生产。与现有的技术相比，聚乙二醇和钛酸盐混合体包覆在纳米二氧化钛表面能减少小纳米二氧化钛和添加剂之间的水溶性差别，从而减小纳米颗粒团聚现象。另一方面，钛酸盐包覆在纳米二氧化钛表面，经过一次烧结处理之后形成一种类似TiCl4处理之后留下的二氧化钛膜，有效地避免多次热处理造成的纳米颗粒比表面积降低和能源上的浪费。
本发明的特点是浆料中纳米二氧化钛的分散好，经过涂膜烧结后电极内部介孔均匀，电极表面无裂纹，同时将省去TiCl4处理后工艺，不但节约能源，而且避免了电极多次烧结后纳米颗粒比表面积降低造成染料吸附量下降。
具体实施方式
本发明首先用表面分散剂将纳米二氧化钛分散，然后将用钛酸有机盐和聚乙二醇配置的混合液将纳米二氧化钛颗粒包覆起来，再添加一定量的有机添加剂作为填充剂后形成光阳极浆料，最后经过涂膜及高温烧结制成高效无裂纹的二氧化钛光阳极。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实例1：
(1)将0.25g聚乙二醇20,000加入到5ml乙醇在40℃水浴下待其溶解。然后加入1.42g钛酸异丙酯，搅拌1h得到5ml浓度为1.0mol/L稳定状态的钛酸盐溶液。
(2)往2g P25中加入0.5ml乙酸和2ml乙醇，研磨2h得到2.5ml的二氧化钛混合液。
(3)将(1)得到稳定化钛酸盐溶液倒入(2)中得到的7.5ml二氧化钛混合液中，搅拌。
(4)将7.5ml松油醇加入到(3)中所得7.5ml溶液中，搅拌，然后再加入9.2ml质量分数为10％的乙基纤维素的乙醇溶液，搅拌直至适合丝网印刷的浓度，得到二氧化钛浆料。
(5)将二氧化钛浆料涂覆在洗净的导电玻璃(FTO)上，经过500℃烧结处理30min得到染料电池用光阳极。
实例2：
(1)常温下，将2.7g聚乙二醇20,000加入到20ml异丙醇中待其溶解。然后加入14.3g钛酸异丙酯，搅拌1h得到浓度为2.5mol/L稳定状态的钛酸盐溶液。
(2)往30g水热法制得纳米二氧化钛中加入2ml乙酸和8ml乙醇，球磨1h得到10mL二氧化钛混合液。
(3)将(1)得到稳定化钛酸盐溶液倒入(2)中得到30ml的二氧化钛混合液中，搅拌。
(4)将30ml松油醇加入到(3)中所得溶液中，搅拌，然后再加入36ml 10％乙基纤维素的乙醇溶液，搅拌直至适合丝网印刷的浓度，得到二氧化钛浆料。
(5)将二氧化钛浆料涂覆在洗净的导电玻璃(FTO)上，经过500℃烧结处理30min得到染料电池用光阳极。
实例3：
(1)在30℃水浴下，将0.3g聚乙二醇20,000加入到5ml乙醇中在30℃水浴下待其溶解。然后加入8.5g钛酸丁酯，搅拌1h得到5ml浓度为5mol/L稳定状态的钛酸盐溶液。
(2)往2g P25中加入0.5ml乙酰丙酮和2ml乙醇，研磨30min得到2.5ml二氧化钛混合液。
(3)将(1)得到稳定化钛酸盐溶液倒入(2)中得到的二氧化钛混合液中，搅拌。
(4)将7.5ml松油醇加入到(3)中所得溶液中，搅拌，然后再加入9.2ml 10％乙基纤维素的乙醇溶液，搅拌直至适合丝网印刷的浓度，得到二氧化钛浆料。
(5)将二氧化钛浆料涂覆在洗净的导电玻璃(FTO)上，经过500℃烧结处理30min得到染料电池用光阳极。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1. 一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于：通过以下步骤实现：
第1步 将有机钛酸盐溶于聚乙二醇和乙醇混合溶液中，搅拌使其稳定化，得到有机钛酸盐溶液；聚乙二醇和乙醇质量比为1/25-2/25，有机钛酸盐在所述混合溶液中的浓度是1.0-5.0mol/L；
第2步 往纳米二氧化钛中加入分散剂、有机溶剂，研磨，得到分散的二氧化钛混合液；所述分散剂为乙酸或乙酰丙酮，有机溶剂是乙醇或异丙醇，二氧化钛混合液中分散剂、有机溶剂的体积比为1:8-3:8，每克二氧化钛对应加入分散剂与溶剂的总量为1.0-2.0ml；
第3步 按体积比为1:1-3:1的比例将有机钛酸盐溶液加入二氧化钛混合液中，搅拌，得到二氧化钛与有机钛酸盐的混合溶液；
第4步 将有机添加剂加入到第3步的所述混合溶液中，搅拌，配置成二氧化钛浆料；有机添加剂为松油醇和乙基纤维素的乙醇溶液；二氧化钛浆料中混合溶液、松油醇和乙基纤维素的乙醇溶液三者之间体积比为：1：(0.8-1.2)：(1.0-1.5)；而乙基纤维素的乙醇溶液中乙基纤维素与乙醇的质量比为1:10-1:8；
第5步 将二氧化钛浆料涂覆在洗净的导电玻璃上，烧结处理后得到光阳极。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于：第1步中所述的有机钛酸盐是钛酸异丙酯或钛酸丁酯。
3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于：第1步中所述聚乙二醇溶液溶质是聚乙二醇20,000，溶液是乙醇或异丙醇，聚乙二醇溶液的浓度为0.05g/ml。
CN201210134967.XA 2012-05-03 2012-05-03 一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法 Expired - Fee Related CN102723206B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210134967.XA CN102723206B (zh) 2012-05-03 2012-05-03 一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210134967.XA CN102723206B (zh) 2012-05-03 2012-05-03 一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102723206A true CN102723206A (zh) 2012-10-10
CN102723206B CN102723206B (zh) 2015-05-20

Family

ID=46948936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210134967.XA Expired - Fee Related CN102723206B (zh) 2012-05-03 2012-05-03 一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102723206B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103390504A (zh) * 2013-07-23 2013-11-13 中国科学院长春应用化学研究所 纳米结构的宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法
CN103489652A (zh) * 2013-09-25 2014-01-01 奇瑞汽车股份有限公司 一种二氧化钛浆料的浆料制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101207159A (zh) * 2006-12-22 2008-06-25 比亚迪股份有限公司 一种二氧化钛双元纳晶多孔薄膜及其制备方法
CN101770869A (zh) * 2010-02-09 2010-07-07 新奥科技发展有限公司 一种用于制备染料敏化太阳能电池用二氧化钛薄膜的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101207159A (zh) * 2006-12-22 2008-06-25 比亚迪股份有限公司 一种二氧化钛双元纳晶多孔薄膜及其制备方法
CN101770869A (zh) * 2010-02-09 2010-07-07 新奥科技发展有限公司 一种用于制备染料敏化太阳能电池用二氧化钛薄膜的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103390504A (zh) * 2013-07-23 2013-11-13 中国科学院长春应用化学研究所 纳米结构的宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法
CN103390504B (zh) * 2013-07-23 2016-01-13 中国科学院长春应用化学研究所 纳米结构的宽禁带半导体的表面分子层缺陷的填充方法
CN103489652A (zh) * 2013-09-25 2014-01-01 奇瑞汽车股份有限公司 一种二氧化钛浆料的浆料制备方法
CN103489652B (zh) * 2013-09-25 2016-04-27 奇瑞汽车股份有限公司 一种二氧化钛浆料的浆料制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102723206B (zh) 2015-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101770869B (zh) 一种用于制备染料敏化太阳能电池用二氧化钛薄膜的方法
JP5007784B2 (ja) 光電変換装置
Lee et al. Preparations of TiO2 pastes and its application to light-scattering layer for dye-sensitized solar cells
JP2008115055A (ja) 酸化チタン膜、酸化チタン膜電極膜構造および色素増感太陽電池
CN108258120A (zh) 一种廉价稳定的钙钛矿太阳能电池及驱动的光电催化装置
CN105321719A (zh) 以MOF为前驱体制备的分等级介孔TiO2及应用
Teymourinia et al. GQDs/Sb2S3/TiO2 as a co-sensitized in DSSs: improve the power conversion efficiency of DSSs through increasing light harvesting by using as-synthesized nanocomposite and mirror
CN103943365A (zh) 一种染料敏化太阳能电池改性光阳极的制备方法
CN101866753B (zh) 染料敏化太阳能电池光阳极表面的处理方法
Wang et al. Hierarchically macro–mesoporous TiO2 film via self-assembled strategy for enhanced efficiency of dye sensitized solar cells
CN104226320B (zh) 钒硼共掺杂二氧化钛与氧化镍复合光催化剂的制备方法
CN102723206B (zh) 一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法
JP2007115602A (ja) 色素増感型太陽電池用二酸化チタン分散体
CN101777431A (zh) 二氧化钛包覆的碳纳米管的薄膜电极的制备方法
CN104538191A (zh) 染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法及染料敏化太阳能电池光阳极和染料敏化太阳能电池
Dun et al. Upconversion photoluminescence enhancement by Gd-doped NaYF4: Yb, Er@ SiO2 nanoparticles and their application in dye-sensitized solar cells
CN100463233C (zh) 一种核壳结构杂化电极的制备方法
QIAN et al. Enhancing the photovoltaic performance of dye sensitized solar cells with the TiO2 sol infiltrated nanocrystalline electrode
CN103903860A (zh) 单层三元纳晶二氧化钛薄膜光阳极及其制备方法
Guo et al. One-step synthesis of mesoporous TiO2 film for high photon-to-electron transport efficiency in dye-sensitized solar cells
CN104538193A (zh) 二氧化钛浆料、其制备方法和应用
CN103700503A (zh) 一种形貌可控的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法
CN104538189B (zh) 一种海绵状TiO2/ZnO多孔纳米圈材料及其制备和应用方法
CN102543466B (zh) 一种用于染料敏化太阳能电池的对电极材料、其制备方法及应用
Onwona-Agyeman et al. Photoelectrochemical solar cells made from SnO2/ZnO films sensitized with an indoline dye

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150520

Termination date: 20200503

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee