CN105322093A - 一种纤维状光活性化合物太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种纤维状光活性化合物太阳能电池及其制备方法，具体步骤为：（1）选用细铜丝作为导电电极；（2）通过电化学阳极氧化法制备工作电极，其步骤为：将钛丝作为阳极，铂丝作为阴极，电解液为含有质量分数0.2%~0.4%的氟化铵和体积分数4%~6%的水的乙二醇水溶液，阳极氧化电压为40~60伏，阳极氧化时间为10~30分钟，在钛丝表面生长出一层高度为1~7微米的取向二氧化钛纳米管阵列；（3）阳极氧化过的钛丝用去离子水多次清洗，干燥，升温至450~550℃，在450~550℃保持1~3h，然后让其自然冷却，得到锐钛矿晶型的TiO2，再将其浸入含有卟啉的N,N-二甲基甲酰胺溶液中2~4h，取出后干燥，再将其浸入含有质量分数5%~15%的二氯亚砜的PEDOT:PSS水溶液中3~5分钟，取出后干燥，再将其与细铜丝相互缠绕，即得成品。

Description

一种纤维状光活性化合物太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池及其制备方法，特别是一种纤维状光活性卟啉化合物太阳能电池及其制备方法，属于有机太阳能电池领域。
背景技术
太阳能电池作为利用太阳能的一种形式，得到了广泛的关注。太阳能电池种类较多，其中的纤维状有机太阳能电池因其质轻，柔性，可编织等特点而得到广泛的关注。目前，染料敏化太阳能电池得到了较多研究，并取得了一定进展，但染料敏化太阳能电池，需要加入电解液，这无疑使电池的制造复杂，成本提高，安全稳定性下降，并限制了其应用。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术的不足，目的在于提供一种低成本，易制备，柔软性好的纤维状光活性化合物太阳能电池及其制备方法，利用表面生长出二氧化钛纳米管并附着有卟啉化合物的钛丝作为工作电极，卟啉作为光活性层，细铜丝作为导电电极，二者螺旋缠绕，形成一种可变形可编织的纤维状卟啉化合物太阳能电池，有效地避免了液体在电池里的存在，该电池可编织成织物或集成到衣服中，也可安装在其他物体的表面作为供电装置使用。
为实现上述目的，本发明采用的技术解决方案是：
一种纤维状光活性化合物太阳能电池，其工作电极为表面吸附有光活性化合物的二氧化钛纳米管阵列的钛丝，导电电极为细铜丝，在两电极之间涂有光活性化合物，以及空穴传输层，由所述工作电极和导电电极两者相互缠绕组装得到纤维状光活性化合物太阳能电池；
所述光活性化合物为卟啉化合物。
一种纤维状光活性化合物太阳能电池的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）导电电极的选用
选用导电性能好、可塑性强的细铜丝作为导电电极；
（2）工作电极的制备
通过电化学阳极氧化法制备工作电极，其步骤为：将钛丝作为阳极，铂丝作为阴极，电解液为含有质量分数0.2%~0.4%的氟化铵和体积分数4%~6%的水的乙二醇溶液，阳极氧化电压为40~60伏，阳极氧化时间为10~30分钟，在钛丝表面生长出一层高度为1~7微米的取向二氧化钛纳米管阵列；
（3）纤维状光活性化合物太阳能电池的制备
将上述步骤（2）阳极氧化过的钛丝用去离子水多次清洗，干燥，升温至450~550℃，在450~550℃保持1~3h，然后让其自然冷却，得到锐钛矿晶型的TiO2，再将其浸入含有卟啉的N,N-二甲基甲酰胺溶液中2~4h，之后取出干燥，再将其浸入含有质量分数为5%~15%的二氯亚砜的PEDOT:PSS水溶液中3~5分钟，取出后干燥，再将其与细铜丝相互缠绕，即得到纤维状卟啉化合物太阳能电池。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，1、制备工艺简单，主要采用电镀法和浸涂方法制备了光活性电极，制备简单，所得电池强度好，又能根据外界要求改变形状；2、成本较低，光活性物质只用一种即可；3、整个电池所用物质化学性质稳定且无液体存在，安全稳定；4、纤维作为工作电极，使电池十分柔软，具有较好的可塑性，可方便地进行编织或集成到其他织物上，或安装在物体的表面作为供电装置。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。
一种纤维状光活性化合物太阳能电池，其工作电极为表面吸附有光活性化合物的二氧化钛纳米管阵列的钛丝，导电电极为细铜丝，在两电极之间涂有光活性化合物，以及空穴传输层，由所述工作电极和导电电极两者相互缠绕组装得到纤维状光活性化合物太阳能电池；
所述光活性化合物为卟啉化合物。
一种纤维状光活性化合物太阳能电池的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）导电电极的选用
选用导电性能好，可塑性强的细铜丝作为导电电极；
（2）工作电极的制备
通过电化学阳极氧化法制备工作电极，其步骤为：将钛丝作为阳极，铂丝作为阴极，电解液为含有质量分数0.2%~0.4%的氟化铵和体积分数4%~6%的水的乙二醇溶液，阳极氧化电压为40~60伏，阳极氧化时间为10~30分钟，在钛丝表面生长出一层高度为1~7微米的取向二氧化钛纳米管阵列；
（3）纤维状光活性化合物太阳能电池的制备
将上述步骤（2）阳极氧化过的钛丝用去离子水多次清洗，干燥，升温至450~550℃，在450~550℃保持1~3h，自然冷却，得到锐钛矿晶型的TiO2，再将其浸入酞菁的N,N-二甲基甲酰胺溶液中2~4h，取出干燥，再将其浸入含有质量分数为5%~15%的二氯亚砜的PEDOT:PSS水溶液中3~5分钟，取出，干燥，再将其与细铜丝相互缠绕，即得到纤维状光活性化合物太阳能电池。
实施例1：
一种纤维状光活性化合物太阳能电池的制备方法，具体步骤为：
（1）导电电极的选用
选用导电性能好、可塑性强的细铜丝作为导电电极；
（2）工作电极的制备
通过电化学阳极氧化法制备工作电极，其步骤为：将钛丝作为阳极，铂丝作为阴极，电解液为含有质量分数0.2%的氟化铵和体积分数4%的水的乙二醇溶液，阳极氧化电压为40伏，阳极氧化时间为10分钟，在钛丝表面生长出一层高度为1微米的取向二氧化钛纳米管阵列；
（3）纤维状光活性化合物太阳能电池的制备
将上述步骤（2）阳极氧化过的钛丝用去离子水多次清洗，干燥，升温至450℃，在450℃保持1h，自然冷却，得到锐钛矿晶型的TiO2，再将其浸入卟啉的N,N-二甲基甲酰胺溶液中2h，取出干燥，再将其浸入含有质量分数为5%的二氯亚砜的PEDOT:PSS水溶液中3分钟，取出，干燥，再将其与细铜丝相互缠绕，即得到纤维状光活性化合物太阳能电池。
实施例2：
一种纤维状光活性化合物太阳能电池的制备方法，具体步骤为：
（1）导电电极的选用
选用导电性能好、可塑性强的细铜丝作为导电电极；
（2）工作电极的制备
通过电化学阳极氧化法制备工作电极，其步骤为：将钛丝作为阳极，铂丝作为阴极，电解液为含有质量分数为0.3%的氟化铵和体积分数为5%水的乙二醇溶液，阳极氧化电压为50伏，阳极氧化时间为20分钟，在钛丝表面生长出一层高度为4微米的取向二氧化钛纳米管阵列；
（3）纤维状光活性化合物太阳能电池的制备
将上述步骤（2）阳极氧化过的钛丝用去离子水多次清洗，干燥，升温至500℃，在500℃保持2h，自然冷却，得到锐钛矿晶型的TiO2，再将其浸入卟啉的N,N-二甲基甲酰胺溶液中3h，，取出干燥，再将其浸入含有质量分数为10%的二氯亚砜的PEDOT:PSS水溶液中4分钟，取出，干燥，再将其与细铜丝相互缠绕，即得到纤维状光活性化合物太阳能电池。
实施例3：
一种纤维状光活性化合物太阳能电池的制备方法，具体步骤为：
（1）导电电极的选用
选用导电性能好、可塑性强的细铜丝作为导电电极；
（2）工作电极的制备
通过电化学阳极氧化法制备工作电极，其步骤为：将钛丝作为阳极，铂丝作为阴极，电解液为含有质量分数0.4%的氟化铵和体积分数6%的水的乙二醇溶液，阳极氧化电压为60伏，阳极氧化时间为30分钟，在钛丝表面生长出一层高度为7微米的取向二氧化钛纳米管阵列；
（3）纤维状光活性化合物太阳能电池的制备
将上述步骤（2）阳极氧化过的钛丝用去离子水多次清洗，干燥，升温至550℃，在550℃保持3h，自然冷却，得到锐钛矿晶型的TiO2，再将其浸入卟啉的N,N-二甲基甲酰胺溶液中4h，，取出干燥，再将其浸入含有质量分数为15%的二氯亚砜的PEDOT:PSS水溶液中5分钟，取出，干燥，再将其与细铜丝相互缠绕，即得到纤维状光活性化合物太阳能电池。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种纤维状光活性化合物太阳能电池，其特征在于：其工作电极为表面吸附有光活性化合物的二氧化钛纳米管阵列的钛丝，导电电极为细铜丝，在两电极之间涂有光活性化合物，以及空穴传输层，由所述工作电极和导电电极两者相互缠绕组装，得到纤维状光活性化合物太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的一种纤维状光活性化合物太阳能电池，其特征在于：所述光活性化合物为卟啉化合物。
3.一种如权利要求1或2所述的纤维状光活性化合物太阳能电池的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）导电电极的选用
选用导电性能好、可塑性强的细铜丝作为导电电极；
（2）工作电极的制备
通过电化学阳极氧化法制备工作电极，其步骤为：将钛丝作为阳极，铂丝作为阴极，电解液为含有质量分数0.2%~0.4%的氟化铵和体积分数4%~6%的水的乙二醇溶液，阳极氧化电压为40~60伏，阳极氧化时间为10~30分钟，在钛丝表面生长出一层高度为1~7微米的取向二氧化钛纳米管阵列；
（3）纤维状光活性化合物太阳能电池的制备
将上述步骤（2）阳极氧化过的钛丝用去离子水多次清洗，干燥，升温至450~550℃，在450~550℃保持1~3h，然后让其自然冷却，得到锐钛矿晶型的TiO2，再将其浸入含有卟啉的N,N-二甲基甲酰胺溶液中2~4h，取出后干燥，再将其浸入含有质量分数5%~15%的二氯亚砜的PEDOT:PSS水溶液中3~5分钟，取出后干燥，再将其与细铜丝相互缠绕，即得到纤维状光活性化合物太阳能电池。
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