本发明专利技术公布了一种染料敏化太阳能电池光散射层，其包括依次层叠的P25纳米晶薄膜层和二氧化钛纳米管球层，所述TiO2纳米管球层由中间为空心球状、四周呈放射状的TiO2纳米管球粉末排列而成。所述染料敏化太阳能电池光散射层具有较大的比表面，增加了染料的吸附量，提高光电流，从而提高光电转换效率；水热合成的宏观微米尺寸的TiO2纳米管球大大增加了对太阳光的多次散射，提高了光阳极对太阳光的吸收；第三，TiO2纳米管球特殊一维纳米管通道提高了电子的迁移速率，减小了暗电流，从而提高了电池的光电转换效率。本发明专利技术提供了所述染料敏化太阳能电池光散射层的制备方法，合成的TiO2纳米管球尺寸均匀，工艺简单，可重复性强。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于染料敏化太阳能电池领域，尤其涉及一种。
技术介绍
染料敏化太阳能电池作为一种新型的化学太阳能电池，以其简单的制作工艺、低廉的成本、较高的能量转换效率，良好的应用前景而倍受关注。它是由导电玻璃，二氧化钛半导体薄膜，染料敏化剂，氧化还原电解质和镀铂对电极组成的“三明治”式结构。由单一的纯的Ti02纳米颗粒组成的光阳极薄膜具有大的比表面积，有利于染料分子的吸附，与导电玻璃的接触性紧密，有利于减少传输到导电玻璃表面的光生电子与电解质的复合，但是对光的散射能力低，入射光直接透过了光阳极薄膜，大大降低了对光的利用率。因而，在P25薄膜上基础上制备一种大尺寸的二氧化钛管球光散射层即可解决这一问题。
技术实现思路
为了达到上述目的，本专利技术提供了一种高光电转换效率的。—方面，本专利技术提供了一种染料敏化太阳能电池光散射层，其包括依次层叠的P25纳米晶薄膜层和二氧化钛纳米管球层，所述Ti02纳米管球层由中间为空心球状、四周呈放射状的Ti02纳米管球粉末排列而成。第二方面，本专利技术提供了本专利技术第一方面所述染料敏化太阳能电池光散射层的制备方法，其包括以下步骤:步骤A，将Ti(S04)2、NH4F和⑶(冊2)2混合后，在150°C?180°C反应lh?12h，冷却后取出固相产物，漂洗，干燥，得到Ti02空心球粉末；步骤B，将步骤A得到的Ti02空心球粉末与强碱溶液混合，在120°C?180°C下水热反应lh?48h，冷却，酸液洗涤至PH为中性，干燥，将得到的白色粉末升温到400°C?600°C，保温lh?3h，冷却，得到Ti02纳米管球粉末；步骤C，将步骤B得到的Ti02纳米管球粉末与分散剂、流平剂、造孔成膜剂混合后制备成粘性浆料涂布到P25纳米晶薄膜层表面，以1?5°C/min的速率升温至400?500°C，保温30min?60min，再以1?2°C/min的速率升温到500°C?600°C，保温30min?60min，冷却，得到所述染料敏化太阳能电池光散射层。本专利技术提供的的有益效果是:(1)本专利技术制备的Ti02纳米管球是由许多管口直径约为10nm的纳米管互相缠绕而形成的镂空结构，Ti02纳米管球的形态均匀，尺寸较大，为2?5μπι，用作染料敏化太阳能电池光散射层具有较大的比表面，增加了染料的吸附量，提高光电流，从而提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率;另一方面水热合成的宏观微米尺寸的Ti02纳米管球大大增加了对太阳光的多次散射，提高了光阳极对太阳光的吸收;第三，Ti02纳米管球是由一维纳米管相互穿插而成，其特殊一维纳米管通道提高了电子的迀移速率，减小了暗电流，从而提高了电池的光电转换效率；(2)本专利技术制备方法合成的Ti02纳米管球尺寸均匀，工艺简单，可重复性强。【附图说明】图1为本专利技术染料敏化太阳能电池光散射层的结构示意图。图2为本专利技术实施例1步骤A得到的Ti02空心球粉末的低倍SEM图。图3为本专利技术实施例1步骤A得到的Ti02空心球粉末的低倍TEM图。图4为本专利技术实施例1步骤昭I」的Ti02纳米管球粉末的低倍SEM图。图5为本专利技术实施例1步骤B得到的Ti02纳米管球粉末的低倍SEM图。图6为本专利技术实施例1步骤B得到的Ti02纳米管球粉末的高倍TEM图。图7为图6方框区域的高倍TEM图。图8是本专利技术实施例1制备的具有光散射层的染料敏化太阳能电池光阳极的截面SEM 图。图9是市售P25薄膜与本专利技术实施例1制备得到的具有光散射层的双层薄膜染料敏化太阳能电池的漫反射率曲线。图10是市售P25纳米晶光阳极和本专利技术实施例1制备得到的具有光散射层的光阳极的光电流?电压曲线。【具体实施方式】如图1所示，一方面，本专利技术提供了一种染料敏化太阳能电池光散射层，其包括依次层叠的P25纳米晶薄膜层1和二氧化钛纳米管球层2，所述Ti02纳米管球层2由中间为空心球状、四周呈放射状的Ti02纳米管球粉末排列而成。具体的，所述P25纳米晶薄膜层1附着在导电玻璃3表面。所述导电玻璃3可以是掺氟的氧化锡导电玻璃(FT0)或掺锡的氧化铟导电玻璃(ΙΤ0)，优选FT0。优选的，所述Ti02纳米管球粉末颗粒尺寸为2?5μπι。优选的，所述Ti02纳米管球粉末颗粒比表面积为60?300m2/g。第二方面，本专利技术提供了本专利技术第一方面所述染料敏化太阳能电池光散射层的制备方法，其包括以下步骤:步骤A，将Ti(S04)2、NH4F和⑶(NH2)2混合后，在150°C?180°C反应lh?12h，冷却后取出固相产物，漂洗，干燥，得到Ti02空心球粉末；步骤B，将步骤A得到的Ti02空心球粉末与强碱溶液混合，在120°C?180°C下水热反应lh?48h，冷却，酸液洗涤至PH为中性，干燥，将得到的白色粉末升温到400°C?600°C，保温lh?3h，冷却，得到Ti02纳米管球粉末；步骤C，将步骤B得到的Ti02纳米管球粉末与分散剂、流平剂、造孔成膜剂混合后制备成粘性浆料涂布到P25纳米晶薄膜层表面，以1?5°C/min的速率升温至400?500°C，保温30min?60min，再以1?2°C/min的速率升温到500°C?600°C，保温30min?60min，冷却，得到所述染料敏化太阳能电池光散射层。优选的，所述步骤A中Ti(S04)2、NH4F和⑶(NH2)2用量摩尔比例为0.1?1:0.1?2:0.1 ?2ο 优选的，所述步骤A中干燥条件为在真空干燥箱中60°C?100°C干燥8h?24h。优选的，所述步骤B中强碱溶液采用浓度为2mol/L?lOmol/L的NaOH溶液。所述步骤B中升温到400°C?600°C的升温速率为1?5°C/min。具体的，所述酸液洗涤采用浓度为0.0lmol/L?lmol/L的HC1溶液。优选的，所述步骤C中分散剂采用无水乙醇。优选的，所述步骤C中流平剂采用松油醇。优选的，所述步骤C中造孔成膜剂采用乙基纤维素或羟甲基纤维素。优选的，所述步骤C中Ti02纳米管球粉末与分散剂、流平剂和造孔成膜剂质量比为0.1?1.0:4:1:1.0?2.0。下面结合具体实施例，进一步对本专利技术进行详细描述。当然所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。实施例1步骤A，制备Ti02空心球粉末:将2.4gTi(S04)2、0.37g NH4F和 1.2g CO(NH2)当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种染料敏化太阳能电池光散射层，其包括依次层叠的P25纳米晶薄膜层和二氧化钛纳米管球层，所述TiO2纳米管球层由中间为空心球状、四周呈放射状的TiO2纳米管球粉末排列而成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵丽，王亚兰，王世敏，董兵海，万丽，王二静，许祖勋，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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