一种疏松结构二氧化钛薄膜制造技术

技术编号:18945529 阅读:22 留言:0更新日期:2018-09-15 12:09
一种疏松结构二氧化钛薄膜。其特征是通过高温热分解去除混合薄膜中的活性炭成分而获得疏松结构二氧化钛薄膜。首先配制二氧化钛和活性炭的混合浆料,然后在基底上制作二氧化钛和活性炭的混合薄膜,最后高温去除混合薄膜中的活性炭成分而获得疏松结构二氧化钛薄膜。根据本发明专利技术制备的疏松结构二氧化钛薄膜能够有效提高二氧化钛薄膜的孔隙率,提高电解液在二氧化钛薄膜中的流通速度,可用于染料敏化太阳能电池。

A porous structure titanium dioxide thin film

A loose structure titanium dioxide thin film. The porous titanium dioxide film is characterized by removing active carbon from the mixed film by high temperature thermal decomposition. Firstly, the slurry mixture of titanium dioxide and activated carbon was prepared, and then the mixed films of titanium dioxide and activated carbon were prepared on the substrate. Finally, the active carbon components in the mixed films were removed at high temperature to obtain porous titanium dioxide films. The porous structure titanium dioxide film prepared according to the invention can effectively improve the porosity of the titanium dioxide film, improve the flow rate of electrolyte in the titanium dioxide film, and can be used for dye-sensitized solar cells.

【技术实现步骤摘要】
一种疏松结构二氧化钛薄膜
本专利技术涉及太阳能电池开发与利用研究领域,具体涉及一种染料敏化太阳能电池二氧化钛薄膜,其特征是通过高温(500℃)热分解去除混合薄膜中的活性炭组分而获得疏松结构二氧化钛薄膜。
技术介绍
染料敏化太阳能电池是继多晶硅及薄膜太阳能电池之后的第三代太阳能电池产品,其制作工艺简单、成本低且性能稳定,并且理论转换效率高,在大面积工业化生产中具有较大的优势,被认为是最有发展潜力的太阳能电池之一。目前,染料敏化太阳能电池的最高转换效率已经达到了13.1%。染料敏化太阳能电池的结构主要包括五部分:纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极及导电基底。其中,纳米多孔半导体薄膜是染料附着的载体,同时起着分离和传输电荷的关键作用。二氧化钛薄膜是目前最成熟的纳米多孔半导体薄膜。为了增大二氧化钛薄膜的比表面积,提高染料的吸附量,二氧化钛纳米颗粒的粒径一般都比较小,约为20nm,但纳米粒子的尺寸越小,所形成的二氧化钛薄膜的孔隙率就越低,不利于电解液的流通。因此,有必要开发疏松结构的二氧化钛薄膜,从而提高二氧化钛薄膜的孔隙率,提高电解液在二氧化钛薄膜中的流通速度,以改善染料敏化太阳能电池的光电性能。本专利技术开发了一种疏松结构的二氧化钛薄膜及其制备方法,制备工艺简单、制备条件温和、成本低、所需设备简单、易于实现工业化生产。所制备的疏松结构二氧化钛薄膜能够有效提高二氧化钛薄膜的孔隙率,提高电解液在二氧化钛薄膜中的流通速度,改善染料敏化太阳能电池的光电性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种疏松结构二氧化钛薄膜及其制备方法。其特征是通过高温热分解去除混合薄膜中的活性炭组分而获得疏松结构二氧化钛薄膜。根据本专利技术制备的疏松结构二氧化钛薄膜能够有效提高二氧化钛薄膜的孔隙率,提高流体在二氧化钛薄膜中的流通速度,可用于染料敏化太阳能电池。本专利技术提供一种疏松结构二氧化钛薄膜。包括以下几个步骤:步骤1:配制活性炭和二氧化钛的混合浆料,其中,活性炭与二氧化钛的质量比为1:2~5:1;步骤2:在基底上制作活性炭和二氧化钛的混合薄膜,其中,基底为透明导电玻璃;步骤3:高温热分解去除混合薄膜中的活性炭成分而获得疏松结构二氧化钛薄膜,其中,热分解的温度为500℃,时间为3小时。本专利技术的有益效果在于:提出了一种疏松结构二氧化钛薄膜及其制备方法。该疏松结构二氧化钛薄膜通过高温热分解去除混合薄膜中的活性炭组分即可完成,不但大大简化工艺流程,而且制备条件温和、成本低、所需设备简单、生产安全性强,易于实现工业化生产。所制备的疏松结构二氧化钛薄膜能够有效提高二氧化钛薄膜的孔隙率,提高电解液在二氧化钛薄膜中的流通速度。根据本专利技术制备的疏松结构二氧化钛薄膜组装染料敏化太阳能电池,获得了7.5%的光电转换效率,与基于无疏松结构二氧化钛薄膜组装的染料敏化太阳能电池相比,光电转换效率提高了5%。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是包含根据本专利技术制备的疏松结构二氧化钛薄膜结构示意图。从图中可以看出,该疏松结构二氧化钛薄膜由三部分组成,分别是导电玻璃1、由二氧化钛纳米颗粒所形成的薄膜2,以及由活性炭热分解去除后留下的疏松孔结构3。图2是根据本专利技术制备的疏松结构二氧化钛薄膜的正面扫描电镜图。从图中可以看出,该薄膜中均匀分布着大量的疏松孔结构,孔径范围最小约为10nm,最大可达1μm。图3是根据本专利技术制备的疏松结构二氧化钛薄膜的X射线衍射谱图。从图中可以看出,主要成分为二氧化钛。图4是基于无疏松结构二氧化钛薄膜所组装的染料敏化太阳能电池的光电流-光电压曲线图(曲线1)和基于本专利技术制备的疏松结构二氧化钛薄膜所组装的染料敏化太阳能电池的光电流-光电压曲线图(曲线2)。从图中可以看出,基于本专利技术制备的疏松结构二氧化钛薄膜所组装的染料敏化太阳能电池的光电性能得到了明显的改善。具体实施方式根根据本专利技术制备的疏松结构二氧化钛薄膜结构示意性地描绘在图1中。该疏松结构二氧化钛薄膜由三部分组成:1是导电玻璃、2是由二氧化钛纳米颗粒所形成的薄膜,3是由活性炭热分解去除后留下的疏松孔结构。该疏松结构二氧化钛薄膜的制备方法包括以下几个步骤:步骤1:以市售二氧化钛浆料和活性炭粉末为原料,制备疏松结构二氧化钛薄膜。称取5g二氧化钛浆料加入烧杯中,再加入1g活性炭,充分搅拌混合均匀后配制成活性炭和二氧化钛混合浆料;步骤2:采用丝网印刷法或刮涂法在导电玻璃基底上制作混合浆料薄膜;步骤3:将制有混合浆料薄膜的导电基底置于加热板上或马弗炉中,加热到500℃并保温3小时。自然降温后,即获得疏松结构二氧化钛薄膜。通过改变活性炭与二氧化钛的比例,可以调控疏松孔的数量和孔径,实现疏松结构二氧化钛薄膜的可控制备。本专利技术所制备的疏松结构二氧化钛薄膜通过高温热分解去除混合薄膜中的活性炭组分即可获得,不但大大简化工艺流程,而且制备条件温和、成本低、所需设备简单、生产安全性强,易于实现工业化生产。所制备的疏松结构二氧化钛薄膜能够有效提高二氧化钛薄膜的孔隙率,提高电解液在二氧化钛薄膜中的流通速度。根据本专利技术制备的疏松结构二氧化钛薄膜组装染料敏化太阳能电池,与基于无疏松结构二氧化钛薄膜组装的染料敏化太阳能电池相比,光电性能有了明显改善。以上所述,仅为本专利技术的较佳实施例而已。并非对本专利技术作任何形式上的限制;凡熟悉本专业的普通技术人员均可按说明书附图和以上所述而顺畅地实施本专利技术;但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本专利技术技术方案范围内,可利用以上所揭示的
技术实现思路
而作出的些许更改、修饰与演变的等同变化,均为本专利技术的等效实施例;同时,凡依据本专利技术的实施技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等,均属于本专利技术的技术方案的保护范围之内。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种疏松结构二氧化钛薄膜。其特征是通过高温热分解去除混合薄膜中的活性炭组分而获得疏松结构二氧化钛薄膜,该疏松结构二氧化钛薄膜的制备步骤如下:步骤1:配制活性炭和二氧化钛的混合浆料,其中,活性炭与二氧化钛的质量比为1:2~5:1;步骤2:在基底上制作活性炭和二氧化钛的混合薄膜,其中,基底为透明导电玻璃;步骤3:高温热分解去除混合薄膜中的活性炭成分而获得疏松结构二氧化钛薄膜,其中,热分解的温度为500℃,时间为3小时。

【技术特征摘要】
1.一种疏松结构二氧化钛薄膜。其特征是通过高温热分解去除混合薄膜中的活性炭组分而获得疏松结构二氧化钛薄膜,该疏松结构二氧化钛薄膜的制备步骤如下:步骤1:配制活性炭和二氧化钛的混合浆料,其中,活性炭与二氧化钛的质...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨广武赵帅李希友
申请(专利权)人:中国石油大学华东
类型:发明
国别省市:山东,37

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