CN104332317A - 柔性染料敏化太阳能电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种柔性染料敏化太阳能电池的制备方法。柔性染料敏化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：原材料的准备；SCTNW的制备；柔性DSSC的组装。本发明采用水热法制备了SCTNW,将获得的SCTNW共混在二氧化钛纳米颗粒的胶体中，当共混7.5％时，制备的柔性DSSC光电性能最佳，组装的柔性DSSC在100mW·cm。在模拟太阳光照下，光电转换效率达到6.48％。

Description

柔性染料敏化太阳能电池的制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种柔性染料敏化太阳能电池的制备方法。 
背景技术
自1991年07Regan和Gratzel发明染料敏化太阳能电池(DSSC)以来，因其成本低、制作工艺简易等，近二十年来受到了海内外研究者的广泛关注，经过多年的发展，其光电转化效率已高达12％。一般来说，DSSC包括染料敏化的多孔纳米晶TiO2薄膜光阳极、电解质和铂对电极．一方面，为了提DSSC光阳极的光电性能。许多研究者都致力于合成具有特殊形貌的TiO2纳米材料，因为材料的结构、形貌能赋予材料一些特殊的性质，如纳米管、3纳米棒、4纳米线5和纳米球6等。尤其是纳米线，因其具有较大的长径比和定向传导电子的能力，能有效降低光生电子的复合几率，提高光生电子和空穴的有效利用率，增强DSSC的光电化学性能而备受关注。 
发明内容
本发明旨在提出一种柔性染料敏化太阳能电池的制备方法。 
本发明的技术方案在于： 
柔性染料敏化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：原材料的准备：
乙醇、碘、碘化锂、四丁基碘化铵、4-特丁基吡啶 (TBP)、无水乙腈、钛酸四正丁酯、四氯化钛、氢氧化钠、盐酸、氢氟酸、硝酸、聚乙二醇20000和曲拉通；商用二氧化钛；二(四丁基铵)顺式-双(异硫氰基)双(2，2’-联吡啶一4，4’-二羧酸)钌() ；
步骤2：SCTNW的制备：
（1）将2gP25粉末加入到60 mL浓度为10 mol·L-1的NaOH溶液中，室温搅拌均匀后，移入至80mL的反应釜中，加热到160 °C，保温6h，自然冷却至室温；
（2）将上层清液倒掉，剩下的白色固体用蒸馏水洗涤3次，再用pH=2的盐酸溶液浸泡6h，最后用蒸馏水洗涤至pH=7；
（3）将产物400°C烧结0.5h，冷却至室温后研磨备用；
步骤3：柔性钛基二氧化钛薄膜光阳极的制备：
（1）取20mL钛酸四正丁酯加入到300 mL去离子水中，搅拌0.5h后，获得白色沉淀，抽滤、冲洗三次;然后将抽滤物加入到200mL 0.1 mol·L-1的硝酸溶液中，80°C密闭搅拌直至溶液变为蓝色；
（2）将蓝色溶液倒入高压反应釜中，200 °C水热12h，生成的白色浆体加热浓缩至四分之一体积后，加入质量分数为10％的聚乙二醇20000、若干滴曲拉通乳化剂和一定质量分数研磨好的SCTNW,80°C搅拌浓缩至适当浓度形成二氧化钛浆体；
（3）将钛箔先用去离子水冲洗，然后浸入在一定浓度的氢氟酸和硝酸的共混溶液中，2min后取出用去离子水冲洗数次，保存在无水乙醇中备用，使用前吹干即可；
（4）将洗净的钛箔柔性基底四边用透明胶带覆盖，通过控制胶带的厚度来控制膜的厚度，中间留出约0.8cmx0.4 cm空隙，将二氧化钛浆体用玻片均匀地平铺在空隙中;
（5）室温晾干后，二氧化钛薄膜在马弗炉中450°C烧结0.5 h；
（6）冷却至80 °C后，将二氧化钛薄膜浸入0.05mol·L-1四氯化钛溶液中，6h后取出，用去离子水冲洗几次,然后400°C烧结20min，冷却至80°C后，浸入至2.5×10-4mol·L-1N719染料溶液中24 h，使染料充分地吸附在TiO2上;
（7）取出后用乙醇浸泡3-5 min，洗去吸附在表面的染料，在暗处自然晾干，即得到柔性钛基染料敏化TiO2薄膜电极；
步骤3：柔性DSSC的组装：
将柔性钛基染料敏化TiO2薄膜光阳极和柔性铂-碳纳米管复合对电极用夹子同定，在其间隙中滴入电解质，溶剂为乙腈，封装后得到柔性DSSC。
优选地，所述反应釜的填充度小于80％。 
或者优选地，其电解质配方：四丁基碘化铵0.6mol·L-1，碘0.1mol·L-1，碘化锂0.1mol·L-1，4-特丁基吡啶0.5mol·L-1。 
本发明的技术效果在于： 
本发明采用水热法制备了SCTNW, 将获得的SCTNW共混在二氧化钛纳米颗粒的胶体中，当共混7.5％时，制备的柔性DSSC光电性能最佳，组装的柔性DSSC在100mW·cm。在模拟太阳光照下，光电转换效率达到6.48％。
具体实施方式
柔性染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： 
步骤1：原材料的准备：
乙醇、碘、碘化锂、四丁基碘化铵、4-特丁基吡啶 (TBP)、无水乙腈、钛酸四正丁酯、四氯化钛、氢氧化钠、盐酸、氢氟酸、硝酸、聚乙二醇20000和曲拉通；商用二氧化钛；二(四丁基铵)顺式-双(异硫氰基)双(2，2’-联吡啶一4，4’-二羧酸)钌()；
步骤2：SCTNW的制备：
（1）将2gP25粉末加入到60 mL浓度为10 mol·L-1的NaOH溶液中，室温搅拌均匀后，移入至80mL的反应釜中，加热到160 °C，保温6h，自然冷却至室温；
（2）将上层清液倒掉，剩下的白色固体用蒸馏水洗涤3次，再用pH=2的盐酸溶液浸泡6h，最后用蒸馏水洗涤至pH=7；
（3）将产物400°C烧结0.5h，冷却至室温后研磨备用；
步骤3：柔性钛基二氧化钛薄膜光阳极的制备：
（1）取20mL钛酸四正丁酯加入到300 mL去离子水中，搅拌0.5h后，获得白色沉淀，抽滤、冲洗三次;然后将抽滤物加入到200mL 0.1 mol·L-1的硝酸溶液中，80°C密闭搅拌直至溶液变为蓝色；
（2）将蓝色溶液倒入高压反应釜 (填充度小于80％)中，200 °C水热12h，生成的白色浆体加热浓缩至四分之一体积后，加入质量分数为10％的聚乙二醇20000、若干滴曲拉通乳化剂和一定质量分数研磨好的SCTNW,80°C搅拌浓缩至适当浓度形成二氧化钛浆体；
（3）将钛箔先用去离子水冲洗，然后浸入在一定浓度的氢氟酸和硝酸的共混溶液中，2min后取出用去离子水冲洗数次，保存在无水乙醇中备用，使用前吹干即可；
（4）将洗净的钛箔柔性基底四边用透明胶带覆盖，通过控制胶带的厚度来控制膜的厚度，中间留出约0.8cmx0.4 cm空隙，将二氧化钛浆体用玻片均匀地平铺在空隙中;
（5）室温晾干后，二氧化钛薄膜在马弗炉中450°C烧结0.5 h；
（6）冷却至80 °C后，将二氧化钛薄膜浸入0.05mol·L-1四氯化钛溶液中，6h后取出，用去离子水冲洗几次,然后400°C烧结20min，冷却至80°C后，浸入至2.5×10-4mol·L-1N719染料溶液中24 h，使染料充分地吸附在TiO2上;
（7）取出后用乙醇浸泡3-5 min，洗去吸附在表面的染料，在暗处自然晾干，即得到柔性钛基染料敏化TiO2薄膜电极；
步骤3：柔性DSSC的组装：
将柔性钛基染料敏化TiO2薄膜光阳极和柔性铂-碳纳米管复合对电极用夹子同定，在其间隙中滴入电解质（四丁基碘化铵0.6mol·L-1，碘0.1mol·L-1，碘化锂0.1mol·L-1，4-特丁基吡啶0.5mol·L-1），溶剂为乙腈，封装后得到柔性DSSC。

Claims (3)

1.柔性染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：原材料的准备：
乙醇、碘、碘化锂、四丁基碘化铵、4-特丁基吡啶 (TBP)、无水乙腈、钛酸四正丁酯、四氯化钛、氢氧化钠、盐酸、氢氟酸、硝酸、聚乙二醇20000和曲拉通；商用二氧化钛；二(四丁基铵)顺式-双(异硫氰基)双(2，2’-联吡啶一4，4’-二羧酸)钌()；
步骤2：SCTNW的制备：
（1）将2gP25粉末加入到60 mL浓度为10 mol·L-1的NaOH溶液中，室温搅拌均匀后，移入至80mL的反应釜中，加热到160 °C，保温6h，自然冷却至室温；
（2）将上层清液倒掉，剩下的白色固体用蒸馏水洗涤3次，再用pH=2的盐酸溶液浸泡6h，最后用蒸馏水洗涤至pH=7；
（3）将产物400°C烧结0.5h，冷却至室温后研磨备用；
步骤3：柔性钛基二氧化钛薄膜光阳极的制备：
（1）取20mL钛酸四正丁酯加入到300 mL去离子水中，搅拌0.5h后，获得白色沉淀，抽滤、冲洗三次;然后将抽滤物加入到200mL 0.1 mol·L-1的硝酸溶液中，80°C密闭搅拌直至溶液变为蓝色；
（2）将蓝色溶液倒入高压反应釜中，200 °C水热12h，生成的白色浆体加热浓缩至四分之一体积后，加入质量分数为10％的聚乙二醇20000、若干滴曲拉通乳化剂和一定质量分数研磨好的SCTNW,80°C搅拌浓缩至适当浓度形成二氧化钛浆体；
（3）将钛箔先用去离子水冲洗，然后浸入在一定浓度的氢氟酸和硝酸的共混溶液中，2min后取出用去离子水冲洗数次，保存在无水乙醇中备用，使用前吹干即可；
（4）将洗净的钛箔柔性基底四边用透明胶带覆盖，通过控制胶带的厚度来控制膜的厚度，中间留出约0.8cmx0.4 cm空隙，将二氧化钛浆体用玻片均匀地平铺在空隙中;
（5）室温晾干后，二氧化钛薄膜在马弗炉中450°C烧结0.5 h；
（6）冷却至80 °C后，将二氧化钛薄膜浸入0.05mol·L-1四氯化钛溶液中，6h后取出，用去离子水冲洗几次,然后400°C烧结20min，冷却至80°C后，浸入至2.5×10-4mol·L-1N719染料溶液中24 h，使染料充分地吸附在TiO2上;
（7）取出后用乙醇浸泡3-5 min，洗去吸附在表面的染料，在暗处自然晾干，即得到柔性钛基染料敏化TiO2薄膜电极；
步骤3：柔性DSSC的组装：
将柔性钛基染料敏化TiO2薄膜光阳极和柔性铂-碳纳米管复合对电极用夹子同定，在其间隙中滴入电解质，溶剂为乙腈，封装后得到柔性DSSC。
2.如权利要求1柔性染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述反应釜的填充度小于80％。
3.如权利要求1柔性染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：其电解质配方：四丁基碘化铵0.6mol·L-1，碘0.1mol·L-1，碘化锂0.1mol·L-1，4-特丁基吡啶0.5mol·L-1。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110265223A (zh) * 2019-06-06 2019-09-20 河南大学 一种钼铟硫三元对电极及利用其制备染料敏化太阳能电池的方法

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CN110265223A (zh) * 2019-06-06 2019-09-20 河南大学 一种钼铟硫三元对电极及利用其制备染料敏化太阳能电池的方法

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