一种通过双方向扩散技术制备共敏化薄膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过双方向扩散技术制备共敏化薄膜的方法，所述方法包括以下步骤，(1)、在导电玻璃基底上刻一个回型槽；(2)、在回型槽内填入聚乙烯；(3)、在上述的导电玻璃上制备纳米多孔半导体薄膜；(4)、把导电玻璃放入马弗炉内烧结；(5)、在烧结好的导电玻璃上往回型槽内注入染料a；(6)、待其吸附完成后再往回型槽内注入玻璃修复树脂，并使其固化，使树脂完全取代玻璃间隙中的空气，实现玻璃和树脂完全粘结成一个整体；(7)、在把已经吸附了染料a的半导体薄膜浸入第二种染料b溶液中，制得共敏化薄膜。本发明专利技术能够得到含有多个染料吸附层且每个吸附层的染料分子之间互不干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种通过双方向扩散技术制备共敏化薄膜的方法
本专利技术涉及纳米材料
，具体涉及一种通过双方向扩散技术制备共敏化薄膜的方法。
技术介绍
太阳能光伏发电为能源短缺和非可再生能源消耗所引起的环境问题提供了一个很好的解决途径，而作为发电元件的太阳能电池，也得到了研究人员的广泛关注。太阳能电池种类繁多，但由于染料敏化太阳能电池由于其成本低(仅为硅系太阳电池的1/5-1/10)、无毒、无污染、理论转换效率高、制备工艺简单，吸引了人们的目光。并且作为一种新型的太阳能电池，DSSC电池的工作原理完全有别于传统太阳能电池，成为目前研究的热点。DSSC电池初期研究中，其转换效率极低，主要是由于光阳极薄膜吸附的能产生光生电子的光敏化剂量较少。当时，光阳极薄膜主要采用致密薄膜，其比表面积非常小，导致对光敏化剂的吸附量也很小。自1991年，瑞士洛桑高等工业学院M.Gratzel教授为首的研究小组，使用尺寸为纳米级的TIO2颗粒组成的多孔半导体薄膜作为吸附光敏化剂的材料,此种薄膜具有极大的比表面积，解决了致密薄膜染料吸附量少的问题。染料敏化太阳电池涉及一种多相光电化学体系，主要由导电玻璃、纳米多孔半导体薄膜、染料敏化试剂、氧化还原电解质和铂对电极组成“三明治”结构。这几个部件中，表面吸附染料的半导体薄膜(敏化薄膜)是电池实现光电能量转化的核心部件。光电子的产生，传输，再结合等重要的光电能源转换过程都是由动态学决定的，并且决定着电池的光电转换效率高低。如何制备一种高性能的敏化薄膜一直是染料敏化太阳能电池领域的重点关注对象。吸收光谱是影响染料敏化太阳电池性能的一个重要因素，半导体薄膜只吸收太阳光谱中的紫外部分，所以吸附半导体薄膜表面的染料性能决定了敏化薄膜的吸收范围和强度。由于每一种染料只能吸收特定波长范围内的光，目前为止还没有找到一种染料可以较强的吸收从可见光区直至红外光区范围的光。但是现有的技术都是将不同的染料吸在薄膜的同一面上，然而不同染料之间的吸附定会受到不同程度的影响。例如常用的N749染料在400～700nm短波区吸收较强而在700～900nm的长波段吸收较弱。所以700nm波段以上的入射光大部分不能被吸收而直接透过敏化薄膜，造成光能的直接损失。如果能够增加一种在400～700nm短波区吸收较弱而700～900nm的长波段吸收较强的染料，那么这两种染料构成的共敏化薄膜将在400～900nm波段大大提高对光的吸收利用，电池效率也将进一步得到提升。共敏化的方法能够充分利用现有的染料，将几种不同种类的染料吸附在同一薄膜上实现染料吸收优势互补，使得染料敏化太阳电池吸收光谱变宽，光电转化效率提高，已经成为染料敏化太阳电池领域一个研究热点。共敏化薄膜制备难点在于如何能为每种染料提供一个半导体薄膜空白层同时又不能影响不同种染料的吸附量。但是现有的技术都是将半导体薄膜浸泡在染料溶液中，这种方法只是被动的单方向的控制染料的吸附，不仅造成了染料分子之间的占位、吸附量和染料分子之间相互影响的矛盾，而且此方法很难制备含有2个以上染料吸附层的共敏化薄膜。因此，寻找制备共敏化薄膜新方法仍是此领域的首要任务。本专利技术制备的含2个染料吸附层，通过双方向扩散染料，将不同的染料吸附在同一纳米半导体薄膜的不同面上，宽光谱共敏化薄膜可以为染料敏化太阳电池提供一个强壮“心脏”，使电池光电转换效率得到进一步提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是：提供一种通过双方向扩散技术制备共敏化薄膜的方法，能够得到含有多个染料吸附层且每个吸附层的染料分子之间互不干扰。本专利技术为解决上述问题所提供的技术方案为：一种通过双方向扩散技术制备共敏化薄膜的方法，所述方法包括以下步骤，(1)、在导电玻璃基底上刻一个回型槽；(2)、在回型槽内填入聚乙烯；(3)、在上述的导电玻璃上制备纳米多孔半导体薄膜；(4)、把导电玻璃放入马弗炉内烧结；(5)、在烧结好的导电玻璃上往回型槽内注入染料a,由于毛细现象的存在，染料a会自主的吸附在纳米半导体薄膜a面；(6)、待其吸附完成后再往回型槽内注入玻璃修复树脂，并使其固化，使树脂完全取代玻璃间隙中的空气，实现玻璃和树脂完全粘结成一个整体；(7)、在把已经吸附了染料a的半导体薄膜浸入第二种染料b溶液中，使薄膜b面完全吸附染料b，制得共敏化薄膜。优选的，所述步骤(4)中烧结的温度为500摄氏度。优选的，所述步骤(7)中半导体薄膜浸入染料溶液的时间为10-20小时，温度为25摄氏度。与现有技术相比，本专利技术的优点是：(1)两种不同的染料是通过双方向扩散的，解决了染料分子在纳米半导体薄膜上的占位竞争问题；(2)解决以往的通过单方向扩散染料制备共敏化薄膜方法中存在的染料分子之间相互影响、染料吸附量之间的矛盾；(3)可以制备含2种不同染料吸附在纳米半导体薄膜不同面上的共敏化薄膜。具体实施方式以下将通过实施例来详细说明本专利技术的实施方式，藉此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。一种通过双方向扩散技术制备共敏化薄膜的方法，在导电玻璃的导电面上刻一个回型槽，然后往回型槽内填入聚乙烯；将TiO2浆料印刷于刻有回型槽的导电玻璃上，通过510℃烧结30分钟形成纳米多孔TiO2薄膜。往回型槽内注入染料a,通过毛细现象，纳米半导体薄膜的a面会自主吸附扩散使整个TiO2薄膜的a面都吸附有染料a形成单种染料敏化TiO2薄膜。保护回型槽，沿着回型槽细线采用高压注射器，将树脂注入玻璃回型槽内，使树脂完全取代玻璃间隙中的空气，实现玻璃和树脂完全粘结成一个整体。最后把上述吸附染料a的导电玻璃浸入染料b溶液中，12小时后在纳米半导体薄膜的b面形成单种染料敏化TiO2薄膜。可获得a-a/b-b型两层共敏化薄膜。以上仅就本专利技术的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本专利技术不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本专利技术独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本专利技术保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过双方向扩散技术制备共敏化薄膜的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，/n(1)、在导电玻璃基底上刻一个回型槽；/n(2)、在回型槽内填入聚乙烯；/n(3)、在上述的导电玻璃上制备纳米多孔半导体薄膜；/n(4)、把导电玻璃放入马弗炉内烧结；/n(5)、在烧结好的导电玻璃上往回型槽内注入染料a,由于毛细现象的存在，染料a会自主的吸附在纳米半导体薄膜a面；/n(6)、待其吸附完成后再往回型槽内注入玻璃修复树脂，并使其固化，使树脂完全取代玻璃间隙中的空气，实现玻璃和树脂完全粘结成一个整体；/n(7)、在把已经吸附了染料a的半导体薄膜浸入第二种染料b溶液中，使薄膜b面完全吸附染料b，制得共敏化薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种通过双方向扩散技术制备共敏化薄膜的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，
(1)、在导电玻璃基底上刻一个回型槽；
(2)、在回型槽内填入聚乙烯；
(3)、在上述的导电玻璃上制备纳米多孔半导体薄膜；
(4)、把导电玻璃放入马弗炉内烧结；
(5)、在烧结好的导电玻璃上往回型槽内注入染料a,由于毛细现象的存在，染料a会自主的吸附在纳米半导体薄膜a面；
(6)、待其吸附完成后再往回型槽内注入玻璃修复树脂，并使其固化，使树脂完全取代玻璃间隙中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：施菁，刘伟庆，吴宗建，毛志敏，蔡洪峰，赵思瑞，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36