一种染料敏化太阳能电池用柔性对极的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种染料敏化太阳能电池用柔性对极的制备方法，包括：将电催化活性材料或其前驱体、和添加剂均匀分散于溶剂中制备适于涂覆的浆料；将制得的浆料涂覆于柔性导电基底上形成电催化活性材料湿膜；在氮气和/或惰性气体保护的条件下，将制得的湿膜中的溶剂和添加剂通过热处理的方式彻底去除，即制得所述柔性对极。本发明专利技术提供了一种制备柔性对极的新方法，为柔性DSSC的研发提供了必要条件。本发明专利技术的技术方案易于实现，具有好的产业化应用前景。

Method for preparing flexible pole for dye-sensitized solar cell

The invention relates to a dye-sensitized solar cell preparation method, flexible to pole include: the electrocatalytic activity of material or its precursor, and additives dispersed in slurry solvent preparation suitable for coating; the coating prepared on flexible substrate to form the electrocatalytic activity of materials in wet film; nitrogen and / or inert gas protection under the condition of wet film prepared by solvent and additive in the heat treatment way completely removed, to obtain the flexibility on the pole. The invention provides a novel method for preparing flexible poles, which provides a necessary condition for the development of flexible DSSC. The technical proposal of the invention is easy to realize and has good industrial application prospect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及染料敏化太阳能电池材料领域，尤其涉及一种染料敏化太阳能电池用柔性对极的制备方法。
技术介绍
由于制备工艺简单、成本低和效率高等优点，染料太阳能电池(DSSCs)已经成为具有应用前景的光伏设备。通常，DSSC的有三个主要组件：光电阳极，氧化还原电解质和对电极(CE)。近年来，为了提高DSSC的性价比，涌现了许多新型的对极材料及其相关对极的制备方法，这些方法主要利用一些低铂或非铂材料来替代传统的铂。上述低铂或非铂材料通过其具有较高的比表面积和较多的电催化活性位点，从一定程度上弥补了材料本身催化活性低于Pt的不足，进而提高CE的催化活性。在上述新型CE的制备过程中通常需要利用热处理的方式来将造孔剂、分散剂去除，而热处理过程中会出现电催化活性物质流失，电催化活性薄膜与导电基底(尤其是金属或金属氮化物基底)的界面电阻剧增，这些已经成为新型CE研究过程中亟需解决的问题。另外，随着柔性DSSC研究热度的增加，柔性对极也成为了研究热点。
技术实现思路
为了解决上述CE热处理过程中会出现电催化活性物质流失，电催化活性薄膜与导电基底(尤其是金属或金属氮化物基底)的界面电阻剧增等问题，并在此基础上研发出柔性DSSC用对极，本专利技术提供了一种染料敏化太阳能电池(DSSC)用柔性对极的制备方法。本专利技术的染料敏化太阳能电池用柔性对极的制备方法，包括：将电催化活性材料或其前驱体、和添加剂均匀分散于溶剂中制备适于涂覆的浆料；将制得的浆料涂覆于柔性导电基底上形成电催化活性材料湿膜；在氮气和/或惰性气体保护的条件下，将制得的湿膜中的溶剂和添加剂通过热处理的方式彻底去除，即制得所述柔性对极。本专利技术提出的DSSC用柔性对极的制备方法，由于在热处理过程中使用了氮气或惰性气体保护，能够避免或减轻电催化活性材料在热处理过程中的流失，使CE中获得了更高的电催化活性，在氮气或惰性气体保护下进行热处理，可以减少导电基底热分解或氧化的程度，能够避免电催化活性薄膜与导电基底(尤其是金属或金属氮化物基底)的界面电阻剧增，利用本专利技术提出的DSSC用对极的制备方法制得的对电极应用于DSSC，能够提高电池的开路电压(Voc)、短路电流(Jsc)、填充因子(FF)和光电转换效率(η)等光电转换性能，本专利技术提供了一种制备柔性对极的新方法，为柔性DSSC的研发提供了必要条件。本发明的技术方案易于实现，具有好的产业化应用前景。较佳地，所述热处理的温度为80～600℃，持续时间为10～60分钟。本专利技术中，所述电催化活性材料可以是铂、含铂化合物、碳复合材料和类铂材料中的至少一种，优选地，所述类铂材料包括过渡金属氮化物、过渡金属硫化物和过渡金属磷化物中的至少一种。本专利技术中，所述碳复合材料可以是介孔碳材料，或是负载有碳化物的介孔碳材料，所述碳化物优选为碳化铌、碳化钛、碳化锆、碳化铬、碳化钨、碳化钒、碳化钼、碳化钽中的至少一种。较佳地，所述浆料中含有0.3～30wt％电催化活性材料、1～30wt％粘结剂、1～30wt％粘度调节剂和10～95wt％溶剂。本专利技术中，所述粘结剂可为二氧化钛粉末和/或其溶胶、二氧化锆粉末和/或其溶胶、二氧化锡粉末和/或其溶胶中的至少一种；所述粘结剂的粒径为10～400nm。本专利技术中，所述粘度调节剂可为纤维素和/或其盐和/或其衍生物、淀粉和/或其盐和/或其衍生物中的至少一种。本专利技术中，所述溶剂可为醇类、萜类化合物、N-甲基-吡咯烷酮及其衍生物中的至少一种。本专利技术中，所述柔性导电基底可为金属箔片、金属氮化物箔片、或在柔性聚合物上导电氧化物膜。本专利技术中，所述涂覆的方法可包括丝网印刷、钢版印刷、棍涂法、刮刀涂敷法、旋涂法和喷涂法。附图说明图1为利用实施例1制得的柔性对电极所组装的电池在AMl.5，1000W/m2标准测试条件下测得的J-V曲线；图2为利用实施例2制得的柔性对电极所组装的电池在AMl.5，1000W/m2标准测试条件下测得的J-V曲线；图3为利用实施例3制得的柔性对电极所组装的电池在AMl.5，1000W/m2标准测试条件下测得的J-V曲线；图4为利用实施例4制得的柔性对电极所组装的电池在AMl.5，1000W/m2标准测试条件下测得的J-V曲线；图5为利用对比例1制得的柔性对电极所组装的电池在AMl.5，1000W/m2标准测试条件下测得的J-V曲线；图6为利用对比例2制得的柔性对电极所组装的电池在AMl.5，1000W/m2标准测试条件下测得的J-V曲线；图7为利用对比例3制得的柔性对电极所组装的电池在AMl.5，1000W/m2标准测试条件下测得的J-V曲线；图8为利用对比例4制得的柔性对电极所组装的电池在AMl.5，1000W/m2标准测试条件下测得的J-V曲线。具体实施方式以下结合附图和下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术的染料敏化太阳能电池用柔性对极的制备方法包括：制备一种含有电催化活性材料的适于涂覆的浆料；将该浆料涂覆于柔性对极基底上形成电催化活性材料薄膜；在氮气和/或惰性气体保护的条件下，将湿膜中的溶剂和添加剂等辅助材料通过热处理的方式彻底去除，即完成DSSC用柔性对极的制备。作为电催化活性材料，包括但不限于铂(Pt)、含铂化合物、碳复合材料或类铂材料的一种或几种的混合物。所述含铂化合物例如可为氯铂酸、氯铂酸盐等。所述碳复合材料可以是介孔碳材料，或是负载有碳化物的介孔碳材料。所述介孔碳材料包括碳纤维、色素碳黑、碳纳米管、碳纳米角、碳纳米棒、碳球中的至少一种。所述碳化物可为碳化铌、碳化钛、碳化锆、碳化铬、碳化钨、碳化钒、碳化钼、碳化钽中的一种或者其混合物。所述类铂材料包括金属氮化物(如氮化钼、氮化钽、氮化钒、氮化铌、氮化锆、氮化铬、氮化钨等等)、金属硫化物(如硫化钴、硫化钨、硫化铬、硫化钼、硫化钒、硫化铌等等)和金属磷化物(如磷化钴、磷化钨、磷化铬、磷化钼、磷化钒、磷化铌等等)中的一种或者其混合物。将电催化活性材料和添加剂均匀分散于溶剂中，配制成浆料。添加剂例如包括为制成适于涂覆的浆料而采用的粘结剂、粘度调节剂等。作为粘结剂，包括但不限于二氧化钛粉末和/或其溶胶，或二氧化锆粉末和/或其溶胶，或二氧化锡粉末和/或其溶胶，或上述粘结剂的混合物。所述粘结剂的粒径可为10～400nm。粘度调节剂可为纤维素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种染料敏化太阳能电池用柔性对极的制备方法，其特征在于，包括：将电催化活性材料或其前驱体、和添加剂均匀分散于溶剂中制备适于涂覆的浆料；将制得的浆料涂覆于柔性导电基底上形成电催化活性材料湿膜；在氮气和/或惰性气体保护的条件下，将制得的湿膜中的溶剂和添加剂通过热处理的方式彻底去除，即制得所述柔性对极。

【技术特征摘要】
1.一种染料敏化太阳能电池用柔性对极的制备方法，其特征在于，包括：
将电催化活性材料或其前驱体、和添加剂均匀分散于溶剂中制备适于涂覆的浆料；
将制得的浆料涂覆于柔性导电基底上形成电催化活性材料湿膜；
在氮气和/或惰性气体保护的条件下，将制得的湿膜中的溶剂和添加剂通过热处理的方式彻底去除，即制得所述柔性对极。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为80～600℃，持续时间为10～60分钟。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述电催化活性材料是铂、含铂化合物、碳复合材料和类铂材料中的至少一种，优选地，所述类铂材料包括过渡金属氮化物、过渡金属硫化物和过渡金属磷化物中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碳复合材料是介孔碳材料，或是负载有碳化物的介孔碳材料，所述碳化物优选为碳化铌、碳化钛、碳化锆、碳化铬、碳化钨、碳化钒、碳化钼、碳化钽中的至少一种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李嘉庆，杨松旺，赵庆宝，刘岩，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31