CN103227055B - 一种光阳极及其制备方法、染料敏化太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光阳极及其制备方法、染料敏化太阳能电池，该光阳极包括导电基底以及导电基底上的掺杂的二氧化钛，所述掺杂的二氧化钛中掺杂有纳米级的第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属中的任意一种或几种。上述纳米级的金属具有尺寸效应以及量子效应，通过太阳光照射能引起表面等离子共振效应，由于二氧化钛为上述纳米级的金属的基底材料，上述纳米级的金属的等离子共振效应明显，所以在太阳光作为等离子共振效应激发光的条件下，从而使得包括掺杂有上述纳米级的金属的二氧化钛的光阳极能够吸收更多的太阳光的能量，提高包括该光阳极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种光阳极及其制备方法、染料敏化太阳能电池。
背景技术
在全世界的能源结构中，石油、天然气、煤等一次性石化能源占据主体地位。随着石化能源的锐减和环境污染的日益严重，开发清洁可再生的能源迫在眉睫。在人类可以预测的未来时间内，太阳能作为人类取之不尽用之不竭的洁净能源，不产生任何的环境污染，几乎不受任何地理环境的限制。九十年代以来，以瑞士洛桑高等工业学院的M.Gratzel为首的研究小组开发了染料敏化太阳能电池，在太阳能电池市场中，染料敏化太阳能电池展现了太阳能电池的一个新的发展方向，具有成本低、易于制作，弱电相对转化率高等优点，虽然其稳定性和转化效率在现阶段还有待提高，但是该电池仍被认为是最有应用前景的一类太阳能电池。染料敏化太阳能电池是一种基于植物叶绿素光合作用原理研制的太阳能电池，是一种使用宽禁带半导体材料的太阳能电池。宽带隙半导体本身有较高的热力学稳定性和光化学稳定性，然而捕获太阳光的能力非常差，但将适当的染料吸附到半导体表面上，借助于染料对可见光的强吸收，可将半导体的光谱响应拓宽到可见光区，这种现象称为半导体的敏化作用，这种载有染料的半导体称为染料敏化半导体电极。作为染料吸附的载体，纳米二氧化钛由于其光稳定性、无毒、高比表面积等特点，广泛用于染料电池上。
目前染料敏化太阳能电池主要包括光阳极、光阴极、染料以及电解质四个部分，其中，光阳极包括导电基底以及导电基底上的纳米二氧化钛膜层。纳米二氧化钛膜层不仅是光电转换活性物质-染料的支撑和吸附载体，同时也是电子的传输体。纳米二氧化钛膜层在光电转换过程中吸收太阳光，由于二氧化钛的带隙为3.7eV，所以二氧化钛膜层只能吸收紫外波段光谱的能量，从而使得染料敏化太阳能电池只能吸收太阳光的紫外波段光谱的能量，且染料敏化太阳能电池无法对太阳光的全波段光谱的吸收与利用。目前，虽然染料敏化太阳能电池可以吸收太阳光，进行光电转换，但是其对太阳能的利用率很低，导致光电转换效率低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种光阳极及其制备方法，染料敏化太阳能电池，在太阳光作为等离子共振效应激发光的条件下，从而使得包括掺杂的二氧化钛的光阳极能够吸收更多的太阳光的能量，提高包括该光阳极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种光阳极，包括导电基底以及导电基底上的掺杂的二氧化钛，所述掺杂的二氧化钛中掺杂有纳米级的第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属中的任意一种或几种。
优选的是，纳米级的所述第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属中的任意一种或几种的混合物的总质量占掺杂的二氧化钛的质量的0.01%～5%。
优选的是，所述第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属为铜、银、金中的任意一种或几种。
优选的是，所述二氧化钛的粒径为20nm～30nm，比表面积为90m2/g～120m2/g;
和/或纳米级的所述第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属的粒径为5nm～10nm。
本发明还提供一种上述的光阳极的制备方法，包括以下步骤：
将导电基底上的二氧化钛浸泡于包含纳米级的第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属中的任意一种或几种的悬浮液中，取出后干燥得到光阳极。
优选的是，在所述悬浮液中，当所述二氧化钛饱和吸附纳米级的所述第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属中的任意一种或几种后，取出后干燥得到光阳极。
优选的是，制备纳米级的所述第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属的方法包括以下步骤：
（1）向包含所述第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属中的任意一种或几种的无机化合物的水溶液中加入离子型表面活性剂，得到第一混合水溶液；
（2）在所述第一混合水溶液中加入还原剂得到第二混合水溶液，然后生成沉淀，所述沉淀为纳米级的所述第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属。
优选的是，所述还原剂为抗坏血酸、硼氢化纳，乙二醇、丙三醇中的任意一种或几种，
和/或所述离子型表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、对十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮。
优选的是，包含所述第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属中的任意一种或几种的无机化合物的水溶液的浓度为0.1mM～100mM；
和/或所述第一混合水溶液中的离子型表面活性剂的浓度为0.2mM～400mM；
和/或第二混合水溶液中的还原剂的浓度为0.1mM～200mM。
优选的是，所述步骤（2）中再加入还原剂得到第二混合水溶液后，对所述第二混合水溶液通过水热法、加热回流、微波辐照等方式进行加热，所述加热温度为80℃～150℃，加热时间为2小时～24小时。
本发明还提供一种染料敏化太阳能电池，包括上述的光阳极。
本发明中的光阳极中的掺杂的二氧化钛中掺杂有纳米级的第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属中的任意一种或几种，上述纳米级的金属具有尺寸效应以及量子效应，通过太阳光照射能引起表面等离子共振效应。由于二氧化钛为上述纳米级的金属的基底材料，上述纳米级的金属的等离子共振效应明显，所以在太阳光作为等离子共振效应激发光的条件下，从而使得包括掺杂有上述纳米级的金属的二氧化钛的光阳极能够吸收更多的太阳光的能量，提高包括该光阳极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例提供一种制备纳米级的金属铜的方法，包括以下步骤：
（1）配置20mM的氯化铜水溶液，向该水溶液加入离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，得到第一混合水溶液，其中，第一混合水溶液中的聚乙烯吡咯烷酮的浓度为100mM。
（2）在上述第一混合水溶液中加入还原剂抗坏血酸加入后得到第二混合水溶液，其中第二混合水溶液中的抗坏血酸的浓度为80mM。对第二混合水溶液通过水热法的方式进行加热，其中加热温度为150℃，加热时间为24小时，在加热过程中出现纳米级的金属铜的沉淀，并收集纳米级的金属铜的沉淀，且纳米级的金属铜的粒径为5nm。
本实施例提供一种纳米级的金属铜，其由上述方法制备的。
本实施例中的导电基底上的二氧化钛的制备方法如下：
将二氧化钛用乙醇做分散剂超声分散，其中，二氧化钛的粒径为20nm，比表面积为120m2/g，再向其中加入松油醇和乙基纤维素，其中，乙基纤维素和松油醇的质量比为1∶6，加入的乙基纤维素和松油醇的总质量份数与二氧化钛的质量份数比为3∶1，搅拌均匀得到染料敏化太阳能电池用的光阳极浆料。将上述的光阳极浆料搅拌一小时后，将该浆料在导电基底上涂膜，将涂好膜的导电基底在马弗炉中450℃煅烧30分钟，冷却到室温，导电玻璃上的膜厚在8～15μm之间，得到导电基底上的二氧化钛。该导电基底上的二氧化钛的粒径为20nm，比表面积为120m2/g，在上述烧制光阳极过程中，烧制前后二氧化钛的粒径以及比表面积基本不发生变化。导电基底上的二氧化钛的制备为一种常规的制备方法，且为本领域技术人员所公知的方法，并不限于上述方法也可以采用其它的制备方法，这里不再赘述。现有技术中得到的光阳极即包括该导电基底，以及导电基底上的二氧化钛。
本实施例提供一种光阳极的制备方法，包括以下步骤：
将上述纳米级的金属铜的沉淀配制成纳米级的金属铜的悬浮液，将该导电基底上的二氧化钛浸泡于上述悬浮液中，浸泡一段时间后，取出后干燥得到光阳极。这样在该光阳极的导电基底上的二氧化钛中掺杂了纳米级的金属铜，从而得到了掺杂的二氧化钛，纳米级的金属铜占掺杂的二氧化钛的质量的1%，二氧化钛的粒径为20nm，金属铜的粒径为5nm。
本实施例提供一种光阳极，其由上述方法制备的。
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池，包括上述的光阳极。本实施例中的染料敏化太阳能电池的制备方法具体如下：将上述光阳极浸泡于浓度为5×10-4mol/L的钌配合物N719染料[英文名：RuL2(NCS)2·2TBA（L=2，2’-bipyridyl-4，4’-dicarboxylic acid）]水溶液中24h，光阳极被染料充分敏化。然后将该光阳极与铂对电极对接，滴入电解液，组装成染料敏化太阳能电池。对该电池测效率时使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm2（用标准硅光电二极管测定光强），在该光强下测得该薄膜电极所组成的电池光电转换效率为7.8%，该电池的光电性能大大提高。
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池，其由上述方法制备的。
表面等离子共振效应（Surface Plasmon Resonance,SPR）是一种物理现象，当入射光以临界角入射到两种不同折射率的介质界面（比如玻璃表面的金或银镀层）时，可引起金属自由电子的共振，由于共振致使电子吸收了光能量，从而使反射光在一定角度内大大减弱，延长光线在介质中的光程，促进光能在介质中的吸收。由于纳米级的金属铜具有尺寸效应以及量子效应，通过太阳光照射能引起表面等离子共振效应。本实施例中的金属铜的粒径为5nm左右，且由于二氧化钛的粒径为20nm左右，由于两者的粒径接近，所以在导电基底上纳米级的金属铜与纳米级的二氧化钛充分接触，由于二氧化钛为纳米级的金属铜的基底材料，所以纳米级的金属铜的等离子共振效应明显。纳米级的金属铜的表面等离子共振吸收峰位于近红外光谱区域，通过控制纳米级的金属铜的粒径的不同（控制纳米级的金属铜的粒径的不同可以通过现有的公知技术中制备不同粒径金属铜的方法来实现），使得不同粒径的金属铜对于太阳光的吸收产生蓝移或红移，可以实现纳米级的金属铜的光学性质在可见近红外光谱区的光学性质可调。在太阳光作为等离子共振效应激发光的条件下，从而使得包括掺杂有纳米级的金属铜的二氧化钛的光阳极能够吸收更多的太阳光的能量，提高包括该光阳极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率。
实施例2
本实施例提供一种制备纳米级的金属银的方法，包括以下步骤：
（1）配置0.1mM的硝酸银水溶液，向该水溶液中加入离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵中得到第一混合水溶液，其中，第一混合水溶液中的十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.2mM。
（2）在上述第一混合水溶液中加入还原剂硼氢化纳加入后得到第二混合水溶液，其中第二混合水溶液中的硼氢化纳的浓度为0.1mM。对第二混合水溶液通过加热回流的方式进行加热，其中加热温度为80℃，加热时间为2小时，在加热过程中出现纳米级的金属银的沉淀，并收集纳米级的金属银的沉淀，且纳米级的金属银的粒径为10nm。
本实施例提供一种纳米级的金属银，其由上述方法制备的。
本实施例中的导电基底上的二氧化钛的制备方法与实施例1中的二氧化钛的制备方法相同。其中，该二氧化钛的粒径为30nm，比表面积为92m2/g。
本实施例提供一种光阳极的制备方法，包括以下步骤：
将上述纳米级的金属银的沉淀配制成纳米级的金属银的悬浮液，将该导电基底上的二氧化钛浸泡于上述悬浮液中，待二氧化钛饱和吸附了纳米级的金属银后，取出后干燥得到光阳极。这样在该光阳极的导电基底上的二氧化钛中掺杂了纳米级的金属银，从而得到了掺杂的二氧化钛，纳米级的金属银占掺杂的二氧化钛的质量的5%，二氧化钛的粒径为30nm，金属银的粒径为10nm。
本实施例提供一种光阳极，其由上述方法制备的。
按照实施例1中制备染料敏化太阳能电池的方法，使用本对比例制得的掺杂的二氧化钛制成染料敏化太阳能电池。对该电池测效率时使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm2（用标准硅光电二极管测定光强），在该光强下测得该薄膜电极所组成的电池光电转换效率为7.6%，该电池的光电性能大大提高。
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池，其由上述方法制备的。
在本实施例中纳米级的金属银的原子半径比实施例1中的纳米级的金属铜原子半径大，本实施例中选择了不同于实施例1中的纳米级的金属铜，纳米级的金属铜粒子呈现核壳结构，纳米级的金属银粒子呈现核壳结构。本实施例中的纳米级的银粒子相对于实施例1中的纳米级的铜粒子可以产生蓝移，从而增强包括该掺杂有纳米级的金属银的二氧化钛的光阳极对于太阳能在可见和红外波段的吸收，提高了包括该光阳极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率。当然，选择不同的第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属中的任意一种纳米级的金属粒子可以产生不同的蓝移或红移。
实施例3
本实施例提供一种制备纳米级的金属金的方法，包括以下步骤：
（1）配置50mM的氯金酸水溶液，向该水溶液加入离子型表面活性剂对十二烷基苯磺酸钠中得到第一混合水溶液，其中，第一混合水溶液中的对十二烷基苯磺酸钠的浓度为200mM。
（2）在上述第一混合水溶液中加入还原剂乙二醇加入后得到第二混合水溶液，其中第二混合水溶液中的乙二醇的浓度为100mM。对第二混合水溶液通过微波辐照的方式进行加热，其中加热温度为100℃，加热时间为10小时，在加热过程中出现纳米级的金属金的沉淀，并收集纳米级的金属金的沉淀，且纳米级的金属金的粒径为6nm。
本实施例提供一种纳米级的金属金，其由上述方法制备的。
本实施例中的导电基底上的二氧化钛的制备方法与实施例1中的二氧化钛的制备方法相同。其中，该二氧化钛的粒径为25nm，比表面积为116m2/g。
本实施例提供一种光阳极的制备方法，包括以下步骤：
将上述纳米级的金属金的沉淀配制成纳米级的金属金的悬浮液，将该导电基底上的二氧化钛浸泡于上述悬浮液中，待二氧化钛饱和吸附了纳米级的金属金后，取出后干燥得到光阳极。这样在该光阳极的导电基底上的二氧化钛中掺杂了纳米级的金属金，从而得到了掺杂的二氧化钛，纳米级的金属金占掺杂的二氧化钛的质量的2%，二氧化钛的粒径为25nm，金属金的粒径为6nm。
本实施例提供一种光阳极，其由上述方法制备的。
按照实施例1中制备染料敏化太阳能电池的方法，使用本对比例制得的掺杂的二氧化钛制成染料敏化太阳能电池。对该电池测效率时使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm2（用标准硅光电二极管测定光强），在该光强下测得该薄膜电极所组成的电池光电转换效率为7.5%，该电池的光电性能大大提高。
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池，其由上述方法制备的。
实施例4
本实施例提供一种制备纳米级的金属钴的方法，包括以下步骤：
（1）配置100mM的硫酸钴水溶液，向该水溶液加入离子型表面活性剂对十二烷基苯磺酸钠中得到第一混合水溶液，其中，第一混合水溶液中的对十二烷基苯磺酸钠的浓度为400mM。
（2）在上述第一混合水溶液中加入还原剂丙三醇加入后得到第二混合水溶液，其中第二混合水溶液中的丙三醇的浓度为200mM。对第二混合水溶液通过加热回流的方式进行加热，其中加热温度为120℃，加热时间为12小时，在加热过程中出现纳米级的金属钴的沉淀，并收集纳米级的金属钴的沉淀，且纳米级的金属钴的粒径为7nm。
本实施例提供一种纳米级的金属钴，其由上述方法制备的。
本实施例中的导电基底上的二氧化钛的制备方法与实施例1中的二氧化钛的制备方法相同。其中，该二氧化钛的粒径为26nm，比表面积为110m2/g。
本实施例提供一种光阳极的制备方法，包括以下步骤：
将上述纳米级的金属钴的沉淀配制成纳米级的金属钴的悬浮液，将该导电基底上的二氧化钛浸泡于上述悬浮液中，待二氧化钛饱和吸附了纳米级的金属钴后，取出后干燥得到光阳极。这样在该光阳极的导电基底上的二氧化钛中掺杂了纳米级的金属钴，从而得到了掺杂的二氧化钛，纳米级的金属钴占掺杂的二氧化钛的质量的4%，二氧化钛的粒径为26nm，纳米级的金属钴的粒径为7nm。
本实施例提供一种光阳极，其由上述方法制备的。
按照实施例1中制备染料敏化太阳能电池的方法，使用本对比例制得的掺杂的二氧化钛制成染料敏化太阳能电池。对该电池测效率时使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm2（用标准硅光电二极管测定光强），在该光强下测得该薄膜电极所组成的电池光电转换效率为7.2%，该电池的光电性能大大提高。
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池，其由上述方法制备的。
实施例5
本实施例提供一种制备纳米级的金属铑的方法，包括以下步骤：
（1）配置70mM的氯化铑水溶液，向该水溶液加入离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮中得到第一混合水溶液，其中，第一混合水溶液中的聚乙烯吡咯烷酮的浓度为300mM。
（2）在上述第一混合水溶液中加入还原剂乙二醇和丙三醇的混合物（其中乙二醇和丙三醇的质量比为1∶1）加入后得到第二混合水溶液，其中第二混合水溶液中的乙二醇和丙三醇的混合物的浓度为150mM。对第二混合水溶液通过微波辐照的方式进行加热，其中加热温度为110℃，加热时间为14小时，在加热过程中出现纳米级的金属铑的沉淀，并收集纳米级的金属铑的沉淀，且金属铑的粒径为8nm。
本实施例提供一种纳米级的金属铑，其由上述方法制备的。
本实施例中的导电基底上的二氧化钛的制备方法与实施例1中的二氧化钛的制备方法相同。其中，该二氧化钛的粒径为28nm，比表面积为100m2/g。
本实施例提供一种光阳极的制备方法，包括以下步骤：
将上述纳米级的金属铑的沉淀配制成纳米级的金属铑的悬浮液，将该导电基底上的二氧化钛浸泡于上述悬浮液中，待二氧化钛饱和吸附了纳米级的金属铑后，取出后干燥得到光阳极。这样在该光阳极的导电基底上的二氧化钛中掺杂了纳米级的金属铑，从而得到了掺杂的二氧化钛，纳米级的金属铑占掺杂的二氧化钛的质量的3%，二氧化钛的粒径为28nm，金属铑的粒径为8nm。
本实施例提供一种光阳极，其由上述方法制备的。
按照实施例1中制备染料敏化太阳能电池的方法，使用本对比例制得的掺杂的二氧化钛制成染料敏化太阳能电池。对该电池测效率时使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm2（用标准硅光电二极管测定光强），在该光强下测得该薄膜电极所组成的电池光电转换效率为7.1%，该电池的光电性能大大提高。
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池，其由上述方法制备的。
实施例6
本实施例中的导电基底上的二氧化钛的制备方法与实施例1中的二氧化钛的制备方法相同。其中，该二氧化钛的粒径为30nm。
本实施例中用了现制的纳米级的金属银和纳米级的金属金，其中纳米级的金属银的制备方法与实施例2中的纳米级的金属银的制备方法相同，纳米级的金属金的制备方法与实施例3中的纳米级的金属金的制备方法相同。
本实施例提供一种光阳极的制备方法，包括以下步骤：
将上述的纳米级的金属银和纳米级的金属金的混合物（其中金属银与金属金的质量比为1∶1）配制成悬浮液，将该导电基底上的二氧化钛浸泡于上述悬浮液中，待二氧化钛饱和吸附了纳米级的金属银和纳米级的金属金的混合物后，取出后干燥得到光阳极。这样在该光阳极的导电基底上的二氧化钛中掺杂了纳米级的金属银和纳米级的金属金，从而得到了掺杂的二氧化钛，纳米级的金属银和纳米级的金属金的混合物的质量占掺杂的二氧化钛的质量的0.01%，二氧化钛的粒径为30nm，比表面积为90m2/g；纳米级的金属银的的粒径为7nm，纳米级的金属金的粒径为10nm。
本实施例提供一种光阳极，其由上述方法制备的。
按照实施例1中制备染料敏化太阳能电池的方法，使用本对比例制得的掺杂的二氧化钛制成染料敏化太阳能电池。对该电池测效率时使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm2（用标准硅光电二极管测定光强），在该光强下测得该薄膜电极所组成的电池光电转换效率为7.3%，该电池的光电性能大大提高。
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池，其由上述方法制备的。
上述实施例中的纳米级的金属铜、纳米级的金属银、纳米级的金属金、纳米级的金属钴、纳米级的金属铑均具有尺寸效应以及量子效应，通过太阳光照射能引起表面等离子体共振效应。且上述纳米级的金属以二氧化碳作为基底材料，上述纳米级的金属的等离子共振效应明显，从而使得包括掺杂有纳米级的金属的二氧化钛的光阳极能够吸收更多的太阳光的能量，提高包括该光阳极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率。
本发明中将纳米级的第ⅠB族、第Ⅷ族中的金属中的任意一种或几种和二氧化钛紧密结合，两者之间的共振耦合效应增强了光吸收作用，从而提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率。在二氧化钛和上述纳米级的金属的作用下，主要有以下三种方式的光电转移可能发生：第一种转移作用是如果染料分子较远，由于上述纳米级的金属粒子周围的小区域内聚集较多光子能，局域的等离子共振将使从I-中获得电子变得更容易，并使这些被等离子波激发的电子注入二氧化钛半导体中。同时，第二种转移为染料分子上的电子注入二氧化钛，再从I-上直接补充电子。但是，这种转移作用可能由于染料分子周围较弱的电磁场而被削弱。然而，当上述纳米级的金属与染料分子直接接触时，这种共振耦合效应将被大大增强，从而诱发第三种转移作用：从电介质中的I-离子传递到染料分子上，再经过上述纳米级的金属注入到二氧化钛中。由于染料敏化太阳能电池的开路电压取决于半导体氧化物的费米能级与电解质的氧化还原电对的电势的相对差值，在共振耦合效应的促进下，电子转移方式由作为电子给体的I-、染料分子和上述纳米级的金属的价带水平决定。这三种作用同时存在，促进掺杂的二氧化钛的光吸收作用，从而提高电池效率，从而增强包括该掺杂有上述纳米级的金属的二氧化钛的光阳极对于太阳能在可见和红外波段的吸收，从而提高了包括该光阳极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种光阳极，其特征在于，包括导电基底以及导电基底上的掺杂的二氧化钛，所述掺杂的二氧化钛中掺杂有单质的纳米级的铜或钴，所述二氧化钛的粒径为20nm～30nm，比表面积为90m2/g～120m2/g；
和纳米级的铜或钴的粒径为5nm～10nm。
2.根据权利要求1所述的光阳极，其特征在于，纳米级的所述铜或钴的质量占掺杂的二氧化钛的质量的0.01％～5％。
3.一种权利要求1～2任意一项所述的光阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将单质的纳米级的金属铜或钴的沉淀配制成纳米级的金属铜或钴的悬浮液，将导电基底上的二氧化钛浸泡于包含单质的铜或钴的悬浮液中，取出后干燥得到光阳极。
4.根据权利要求3所述的光阳极的制备方法，其特征在于，在所述悬浮液中，当所述二氧化钛饱和吸附纳米级的铜或钴后，取出后干燥得到光阳极。
5.根据权利要求3所述的光阳极的制备方法，其特征在于，制备纳米级的铜或钴的方法包括以下步骤：
(1)向包含所述铜或钴的无机化合物的水溶液中加入离子型表面活性剂，得到第一混合水溶液；
(2)在所述第一混合水溶液中加入还原剂得到第二混合水溶液，然后生成沉淀，所述沉淀为纳米级的所述铜或钴。
6.根据权利要求5所述的光阳极的制备方法，其特征在于，所述还原剂为抗坏血酸、硼氢化纳，乙二醇、丙三醇中的任意一种或几种，
和/或所述离子型表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、对十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮。
7.根据权利要求5所述的光阳极的制备方法，其特征在于，包含所述铜或钴的无机化合物的水溶液的浓度为0.1mM～100mM；
和/或所述第一混合水溶液中的离子型表面活性剂的浓度为0.2mM～400mM；
和/或第二混合水溶液中的还原剂的浓度为0.1mM～200mM。
8.根据权利要求5所述的光阳极的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中再加入还原剂得到第二混合水溶液后，对所述第二混合水溶液通过水热法、加热回流、微波辐照等方式进行加热，所述加热温度为80℃～150℃，加热时间为2小时～24小时。
9.一种染料敏化太阳能电池，其特征在于，包括权利要求1～2任意一项所述的光阳极。
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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 |