CN103594247B - 一种制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法 - Google Patents

一种制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法 Download PDF

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Abstract

一种制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法，属于材料技术领域，按以下步骤进行：（1）将纳米晶二氧化钛、成膜剂、表面活性剂加入到乙酰丙酮中，搅拌均匀，制成底层涂膜材料；（2）通过静电喷镀在导电玻璃的导电面喷镀形成底层涂膜；置于马弗炉中烧结，随炉冷却至常温，制成带有底层涂膜的导电玻璃；（3）将二氧化钛颗粒、成膜剂、表面活性剂加入到乙酰丙酮中搅拌均匀，制成顶层涂膜材料；（4）通过静电喷镀在底层涂膜上喷镀形成顶层涂膜；置于马弗炉中烧结，随炉冷却至常温，制成染料敏化太阳能电池光阳极。本发明的方法制备的染料敏化太阳能电池光阳极浸泡N719染料后，吸附染料量较多，且组装成电池后能有效利用太阳光，光电转换效率可达6.55%。

Description

一种制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别涉及一种制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法。
背景技术
自从1991年，瑞士化学家Michael Grätzel运用纳米技术第一次制备获得染料敏化太阳能电池（DSSC）以来，由于它简单的制作工艺、相对较高的光电转换效率以及其仅为单晶硅电池1/5的低廉的成本等优点迅速成为广大科学家及科学工作者的研究热点与重点。染料敏化太阳能电池由光阳极，染料敏化剂，电解质及对电极组成；目前染料敏化太阳能电池在光电转换效率、稳定性、耐久性等方面尚存在不足。
发明内容
针对现有染料敏化太阳能电池光阳极在技术上存在的问题，本发明提供一种制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法，通过静电雾化在导电玻璃表面喷镀两层不同粒度的二氧化钛多孔膜，使其能有效利用光能，提高光电转换效率。
本发明的制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法按以下步骤进行：
1、将纳米晶二氧化钛、成膜剂、表面活性剂加入到乙酰丙酮中，其中纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入1~2g纳米晶二氧化钛，成膜剂和表面活性剂的加入量按纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:（0.4~0.6）: （0.4~0.65）；然后搅拌均匀，制成底层涂膜材料；
2、将底层涂膜材料通过静电喷镀在导电玻璃的导电面喷镀形成底层涂膜；然后置于马弗炉中，在450±10℃烧结1~2h，随炉冷却至常温，制成带有底层涂膜的导电玻璃；底层涂膜的厚度为80~120μm；
3、将二氧化钛颗粒、成膜剂、表面活性剂加入到乙酰丙酮中，其中二氧化钛颗粒的加入量按每10mL乙酰丙酮加入1~2g二氧化钛颗粒，成膜剂和表面活性剂的加入量按二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:（0.4~0.6）: （0.4~0.65）；然后搅拌均匀，制成顶层涂膜材料；
4、将顶层涂膜材料通过静电喷镀在导电玻璃的底层涂膜上喷镀形成顶层涂膜；然后置于马弗炉中，在450±10℃烧结1~2h，随炉冷却至常温，制成带有顶层涂膜和底层涂膜的染料敏化太阳能电池光阳极；其中顶层涂膜的厚度为140~160μm。
上述的成膜剂为聚乙烯吡咯烷酮或乙基纤维素。
上述的表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠或聚丙烯酰胺。
上述方法中，进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.4~0.6mL/min，控制雾化电压为4.3~4.5 kV。
上述方法中，进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为0.8~1.2mL/min，控制雾化电压为4.6~4.8 kV。
上述的纳米晶二氧化钛的粒度为20±1nm。
上述的二氧化钛颗粒的粒度为80~130nm。
静电雾化自动喷镀加工平台是由静电雾化装置和数控精密定位平台相结合的装置，可以通过数控装置实现喷头的自动喷涂，本发明将静电雾化装置的喷头固定在精密定位平台的导轨上从而实现静电雾化技术的自动喷涂加工效果，用以制备大面积DSSC的TiO2薄膜，是一种制作简单且可行的大面积DSSC生产方法。
静电雾化是流体在高压电场下，静电力克服液体表面张力，从而导致液体破碎为微小雾滴的现象；由于静电雾化具有雾滴粒径调节方便，可以产生各种不同尺度的、单分散的液滴以及雾场稳定、均匀等重要特点，目前已广泛应用于纳米薄膜制备、农业、质谱分析等领域。静电雾化现象早在1745年就已经发现，而对静电雾化机理的系统研究则是从20世纪初开展起来的；静电雾化技术由于良好的应用前景，近年来受到了广泛的重视和研究。
在静电雾化中，通常是利用在充满电荷的良好的液体材料和反电极之间建立一个静电力场，将具有一定体积的液体分子破碎，使之成为由许多微小颗粒组成的液滴群，经过力的相互作用，最终得到更小的液滴分子群，液体从毛细管出口喷出，然后沉积在衬底表面，经历多次雾化，从而在衬底表面上产生大小为十几微米到上百微米均匀分布的颗粒。在静电喷镀的过程中，电荷注入到制备好的液态材料中，由于静电力和液体表面张力相互作用，在喷嘴处形成了泰勒锥（Taylor cone）；由于液体的传导率有限，充满电荷的液滴在泰勒锥的顶部分散开同时滴落到目标物表面上。
在底层涂膜和顶层涂膜采用不同的喷镀流速是因为：当喷镀顶层薄膜时，其原料为大颗粒二氧化钛，若流速较慢，浆料在针管中很快离析，颗粒下沉；采用不同的雾化电压是因为底层与顶层浆料的浓度不同。
本发明的方法制备的染料敏化太阳能电池光阳极浸泡N719染料后，吸附染料量较多，且组装成电池后能有效利用太阳光，光电转换效率可达6.55%。本发明的方法具有成本低，设备简单，易于推广等优点。本发明的方法具有成本低，设备简单，易于推广等优点。
附图说明
图1为本发明实施例1中的静电喷镀设备结构示意图；
图中，1、注射泵，2、导管，3、雾化喷嘴，4、环形电极，5、导电玻璃，6、工业摄像机，7、高压电源，8、电压表，9、电压调节器；
图2为本发明实施例1中通过工业摄像机拍摄的静电喷镀的锥体-射流工作模式照片图；图中，a、锥体（泰勒锥），b、射流束，c、射流束分散形成的三维喷雾。
具体实施方式
本发明实施例中采用的纳米晶二氧化钛为市购P25纳米晶二氧化钛，粒度在20±1nm，由德国德固萨degussa公司生产。
本发明实施例中采用的二氧化钛颗粒为市购产品，粒度在80~130nm，由国药集团化学试剂有限公司生产。
本发明实施例中采用的聚乙烯吡咯烷酮为保证试剂（GR），由国药集团化学试剂有限公司生产。
本发明实施例中采用的乙基纤维素为化学纯试剂，由国药集团化学试剂有限公司生产。
本发明实施例中采用的十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠或聚丙烯酰胺均为化学纯试剂，由国药集团化学试剂有限公司生产。
本发明实施例中采用的乙酰丙酮为市购分析纯试剂，由国药集团化学试剂有限公司生产。
本发明实施例中采用的静电喷镀设备为静电雾化自动喷镀加工平台；是由静电雾化装置和数控精密定位平台相结合的装置，通过数控装置实现喷头的自动喷涂；方法就是将静电雾化装置的喷头固定在精密定位平台的导轨上从而实现静电雾化技术的自动喷涂加工效果； 静电雾化是流体在高压电场下，静电力克服液体表面张力，从而导致液体破碎为微小雾滴的现象；由于静电雾化具有雾滴粒径调节方便，可以产生各种不同尺度的、单分散的液滴以及雾场稳定、均匀等重要特点。
实施例1
静电喷镀设备如图1所示，由供液系统（注射泵）、环形电极、毛细管喷头（雾化喷嘴）、高压充电系统（高压电源、电压表和电压调节器）以及雾化成像系统（工业摄像机）组成；雾化喷嘴是不锈钢毛细管圆形喷嘴，竖直放置，高压电源产生的高压静电正极直接连接在雾化喷嘴上，距离雾化喷嘴下方3cm处一与直流高压负极相连的环形电极，形成电场使喷嘴射流发生雾化；通过工业摄像机拍摄的静电喷镀的锥体-射流工作模式如图2所示；
将纳米晶二氧化钛、成膜剂、表面活性剂加入到乙酰丙酮中，其中纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入1g纳米晶二氧化钛，成膜剂和表面活性剂的加入量按纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.4:0.65；然后搅拌均匀，制成底层涂膜材料；
将底层涂膜材料通过静电喷镀在导电玻璃的导电面喷镀形成底层涂膜；然后置于马弗炉中，在450±10℃烧结1h，随炉冷却至常温，制成带有底层涂膜的导电玻璃；底层涂膜的厚度为80μm；
将二氧化钛颗粒、成膜剂、表面活性剂加入到乙酰丙酮中，其中二氧化钛颗粒的加入量按每10mL乙酰丙酮加入1g二氧化钛颗粒，成膜剂和表面活性剂的加入量按二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.4:0.65；然后搅拌均匀，制成顶层涂膜材料；二氧化钛颗粒的粒度为80~130nm；
将顶层涂膜材料通过静电喷镀在导电玻璃的底层涂膜上喷镀形成顶层涂膜；然后置于马弗炉中，在450±10℃烧结1h，随炉冷却至常温，制成带有顶层涂膜和底层涂膜的染料敏化太阳能电池光阳极；其中顶层涂膜的厚度为140μm；
成膜剂为聚乙烯吡咯烷酮；
表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵；
进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.4mL/min，控制雾化电压为4.3kV；
进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为0.8mL/min，控制雾化电压为4.6 kV；
组装染料敏化太阳能电池的方法为：将制得的染料敏化太阳能电池光阳极随炉冷却至60℃，从炉内取出浸泡于5×10-4mol·L-1 的N719染料中，吸附染料12h，取出再自然晾干后即得到吸附燃料的双层纳晶薄膜光阳极；以其为工作电极，以镀铂电极为对阴极，将工作电极与对阴极用环氧树脂与环氧树脂固化剂封装（环氧树脂：环氧树脂固化剂=1:3）12h后，在其间隙中滴入电解质，其中电解质配方为：I20.095g，KI1.245g，乙二醇3.8ml，乙腈15ml，即组装成染料敏化太阳能电池；
采用光电性能检测系统对该电池进行光电性能检测，该系统包括标准太阳光模拟器（日本SAN-EI三永，XES-40S1）、数字源表（美国吉时利仪器公司，2400型）；测得光电转换效率为6.55%。
实施例2
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜材料时，纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入1.5g纳米晶二氧化钛；纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.4；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1.2h，底层涂膜的厚度为90μm；
（3）制备顶层涂膜材料时，每10mL乙酰丙酮加入1.5g二氧化钛颗粒，二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.4；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1.2h，顶层涂膜的厚度为145μm；
（5）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.5mL/min，控制雾化电压为4.4kV；
（6）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.0 mL/min，控制雾化电压为4.7 kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为0.24%。
实施例3
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜材料时，纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入2g纳米晶二氧化钛；纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6:0.4；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1.4h，底层涂膜的厚度为100μm；
（3）制备顶层涂膜材料时，每10mL乙酰丙酮加入2g二氧化钛颗粒，二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6:0.4；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1.4h，顶层涂膜的厚度为150μm；
（5）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.6 mL/min，控制雾化电压为4.5 kV；
（6）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.2 mL/min，控制雾化电压为4.8 kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为3.39%。
实施例4
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.5；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1.6h，底层涂膜的厚度为110μm；
（3）二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.5；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1.6h，顶层涂膜的厚度为155μm；
（5）成膜剂为聚乙基纤维素；
（6）表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为2.77%。
实施例5
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜材料时，纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入1.5g纳米晶二氧化钛；纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6:0.4；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1.8h，底层涂膜的厚度为120μm；
（3）制备顶层涂膜材料时，每10mL乙酰丙酮加入1.5g二氧化钛颗粒，二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6:0.4；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1.8h，顶层涂膜的厚度为160μm；
（5）成膜剂为乙基纤维素；
（6）表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；
（7）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.5mL/min，控制雾化电压为4.4kV；
（8）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.0mL/min，控制雾化电压为4.7 kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为1.56%。
实施例6
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜材料时，纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入2g纳米晶二氧化钛；纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.6；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结2h，底层涂膜的厚度为120μm；
（3）制备顶层涂膜材料时，每10mL乙酰丙酮加入2g二氧化钛颗粒，二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.6；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结2h，顶层涂膜的厚度为160μm；
（5）成膜剂为乙基纤维素；
（6）表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；
（7）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.6 mL/min，控制雾化电压为4.5 kV；
（8）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.2 mL/min，控制雾化电压为4.8 kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为3.22%。
实施例7
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.4:0.5；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1.5h，底层涂膜的厚度为100μm；
（3）二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.4:0.5；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1.5h，顶层涂膜的厚度为150μm；
（5）表面活性剂为聚丙烯酰胺；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为2.88%。
实施例8
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜材料时，纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入1.5g纳米晶二氧化钛；纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.65；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1.8h，底层涂膜的厚度为120μm；
（3）制备顶层涂膜材料时，每10mL乙酰丙酮加入1.5g二氧化钛颗粒，二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.65；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1.8h，顶层涂膜的厚度为160μm；
（5）表面活性剂为聚丙烯酰胺；
（6）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.5mL/min，控制雾化电压为4.4 kV；
（7）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.0 mL/min，控制雾化电压为4.7kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为1.45%。
实施例9
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6:0.4；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结2h，底层涂膜的厚度为120μm；
（3）二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6:0.4；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结2h，顶层涂膜的厚度为160μm；
（5）表面活性剂为聚丙烯酰胺；
（6）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.6mL/min，控制雾化电压为4.5 kV；
（7）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.2 mL/min，控制雾化电压为4.8kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为3.26%。
实施例10
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.5；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1.5h，底层涂膜的厚度为120μm；
（3）二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5: 0.5；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1.5h，顶层涂膜的厚度为150μm；
（5）成膜剂为乙基纤维素；
（6）表面活性剂为聚丙烯酰胺；
（7）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.6 mL/min，控制雾化电压为4.4 kV；
（8）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.2 mL/min，控制雾化电压为4.7 kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为3.64%。
实施例11
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜材料时，纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入1.5g纳米晶二氧化钛；纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6:0.4；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1.8h，底层涂膜的厚度为110μm；
（3）制备顶层涂膜材料时，每10mL乙酰丙酮加入1.5g二氧化钛颗粒，二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6: 0.4；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1.8h，顶层涂膜的厚度为150μm；
（5）成膜剂为乙基纤维素；
（6）表面活性剂为聚丙烯酰胺；
（7）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.6 mL/min，控制雾化电压为4.3 kV；
（8）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.2 mL/min，控制雾化电压为4.6 kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为2%。
实施例12
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜材料时，纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入2g纳米晶二氧化钛；纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6:0.5；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结2h，底层涂膜的厚度为100μm；
（3）制备顶层涂膜材料时，每10mL乙酰丙酮加入2g二氧化钛颗粒，二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6: 0.5；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结2h，顶层涂膜的厚度为160μm；
（5）成膜剂为乙基纤维素；
（6）表面活性剂为聚丙烯酰胺；
（7）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.6 mL/min，控制雾化电压为4.5 kV；
（8）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.2 mL/min，控制雾化电压为4.8 kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为1.94%。
实施例13
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1h，底层涂膜的厚度为115μm；
（2）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1h，顶层涂膜的厚度为150μm；
（3）成膜剂为乙基纤维素；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为0.76%。
实施例14
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜材料时，纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入1.5g纳米晶二氧化钛；纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.4；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1.2h，底层涂膜的厚度为100μm；
（3）制备顶层涂膜材料时，每10mL乙酰丙酮加入1.5g二氧化钛颗粒，二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.4；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1.2h，顶层涂膜的厚度为145μm；
（5）成膜剂为乙基纤维素；
（6）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.5mL/min，控制雾化电压为4.4kV；
（7）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.0 mL/min，控制雾化电压为4.7 kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为1.86%。
实施例15
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜材料时，纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入2g纳米晶二氧化钛；纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6:0.4；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1.4h，底层涂膜的厚度为105μm；
（3）制备顶层涂膜材料时，每10mL乙酰丙酮加入2g二氧化钛颗粒，二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6:0.4；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1.4h，顶层涂膜的厚度为155μm；
（5）成膜剂为乙基纤维素；
（6）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.6 mL/min，控制雾化电压为4.5 kV；
（7）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.2 mL/min，控制雾化电压为4.8 kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为2.19%。
实施例16
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1h，底层涂膜的厚度为105μm；
（2）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1h，顶层涂膜的厚度为160μm；
（3）成膜剂为乙基纤维素；
（4）表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为3.64%。
实施例17
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜材料时，纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入1.5g纳米晶二氧化钛；纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.4；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1.2h，底层涂膜的厚度为95μm；
（3）制备顶层涂膜材料时，每10mL乙酰丙酮加入1.5g二氧化钛颗粒，二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.5:0.4；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1.2h，顶层涂膜的厚度为140μm；
（5）成膜剂为乙基纤维素；
（6）表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；
（7）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.5mL/min，控制雾化电压为4.4kV；
（8）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.0 mL/min，控制雾化电压为4.7 kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为3.39%。
实施例18
静电喷镀设备同实施例1；
制备方法同实施例1，不同点在于：
（1）制备底层涂膜材料时，纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入2g纳米晶二氧化钛；纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6:0.4；
（2）制备底层涂膜时，在450±10℃烧结1.4h，底层涂膜的厚度为90μm；
（3）制备顶层涂膜材料时，每10mL乙酰丙酮加入2g二氧化钛颗粒，二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:0.6:0.4；
（4）制备顶层涂膜时，在450±10℃烧结1.4h，顶层涂膜的厚度为150μm；
（5）成膜剂为乙基纤维素；
（6）表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；
（7）进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.6 mL/min，控制雾化电压为4.5 kV；
（8）进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为1.2 mL/min，控制雾化电压为4.8 kV；
将染料敏化太阳能电池光阳极组装成染料敏化太阳能电池后进行光电性能检测，测得光电转换效率为4.05%。

Claims (3)

1.一种制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）将纳米晶二氧化钛、成膜剂、表面活性剂加入到乙酰丙酮中，其中纳米晶二氧化钛的加入量按每10mL乙酰丙酮加入1~2g纳米晶二氧化钛，成膜剂和表面活性剂的加入量按纳米晶二氧化钛:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:（0.4~0.6）: （0.4~0.65）；然后搅拌均匀，制成底层涂膜材料；
（2）将底层涂膜材料通过静电喷镀在导电玻璃的导电面喷镀形成底层涂膜；然后置于马弗炉中，在450±10℃烧结1~2h，随炉冷却至常温，制成带有底层涂膜的导电玻璃；底层涂膜的厚度为80~120μm；其中进行底层涂膜的静电喷镀时，控制底层涂膜材料的流速为0.4~0.6 ml/min，控制雾化电压为4.3~4.5 kV；
（3）将二氧化钛颗粒、成膜剂、表面活性剂加入到乙酰丙酮中，其中二氧化钛颗粒的加入量按每10mL乙酰丙酮加入1~2g二氧化钛颗粒，成膜剂和表面活性剂的加入量按二氧化钛颗粒:成膜剂:表面活性剂的重量比为1:（0.4~0.6）: （0.4~0.65）；然后搅拌均匀，制成顶层涂膜材料；
（4）将顶层涂膜材料通过静电喷镀在导电玻璃的底层涂膜上喷镀形成顶层涂膜；然后置于马弗炉中，在450±10℃烧结1~2h，随炉冷却至常温，制成带有顶层涂膜和底层涂膜的染料敏化太阳能电池光阳极；其中顶层涂膜的厚度为140~160μm；其中进行顶层涂膜的静电喷镀时，控制顶层涂膜材料的流速为0.8~1.2 ml/min，控制雾化电压为4.6~4.8 kV；
步骤（1）和（3）中的表面活性剂均为十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠或聚丙烯酰胺；
步骤（1）和（3）中的成膜剂均为聚乙烯吡咯烷酮或乙基纤维素。
2.根据权利要求1所述的一种制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法，其特征在于所述的纳米晶二氧化钛的粒度为20±1nm。
3.根据权利要求1所述的一种制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法，其特征在于所述的二氧化钛颗粒的粒度为80~130nm。
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