一种用于染料敏化太阳能电池的可见光响应天然染料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于染料敏化太阳能电池的可见光响应天然染料的制备方法，是将含有可见光响应色素的植物原料粉碎后，与无水乙醇混合并进行超声与蒸发，从而获得。本发明专利技术的可见光响应天然染料由多种植物提取的天然色素按比例混合而成，与单一植物提取的天然色素相比，在可见光光谱范围内的吸收强度提高，所制作的染料敏化太阳能电池的光电转化效率也明显提升。

【技术实现步骤摘要】
一种用于染料敏化太阳能电池的可见光响应天然染料的制备方法
本专利技术涉及一种用于染料敏化太阳能电池的可见光响应天然染料的制备方法，属于太阳能电池

技术介绍
随着人类生存环境的不断恶化以及资源的紧缺，关于节能和减排的忧虑越来越紧迫，而太阳能资源因其绿色、无污染、资源丰富等特点引起国内外的广泛关注。作为新型太阳能电池研究热点之一的染料敏化太阳能电池以其低成本与相对简单的制作工艺引起了学者的注意。染料敏化太阳能电池是根据自然界中的光合作用所设计的，其是以纳米二氧化钛和光敏染料为主要原料，模拟自然界中植物利用太阳能进行光合作用，将太阳能转化为电能。目前染料敏化太阳能电池所使用的敏化剂大部分是钌的各类配合物，制作成本高且对环境有一定的污染。天然染料敏化剂的原料来源于植物的茎叶或果皮等，因此不会对环境造成污染，且相比于传统的敏化剂来说制作成本低、提取工艺简单。但目前所用的天然染料敏化剂皆是由单一植物所提取，用于对染料敏化太阳能电池光阳极进行敏化时的效果并不理想。因此筛选不同的植物染料并探索其混合比例，以获取更大的光谱响应范围与更高的光电转化效率，具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于染料敏化太阳能电池的可见光响应天然染料的制备方法，旨在通过筛选不同的植物染料并探索其混合比例，以提高电池的光谱响应效率。本专利技术为实现目的，采用如下技术方案：一种用于染料敏化太阳能电池的可见光响应天然染料的制备方法，包括如下步骤：步骤1、将含有可见光响应色素的植物原料粉碎，得到植物粉末；步骤2、将所述植物粉末与无水乙醇混合后进行超声与蒸发，即得到可见光响应天然染料。优选的，步骤1中，所述可见光响应色素的响应波长为350～750nm。优选的，步骤1中，所述可见光响应色素为叶绿素、花青素和红色素中的至少一种。优选的，步骤1中，所述含有可见光响应色素的植物原料为菠菜和火龙果皮。优选的，所述可见光响应天然染料是将火龙果皮制得的染料与菠菜制得的染料按照体积比4：1混合而成。优选的，步骤1中，所述植物粉末的粒径为0.2～5mm。优选的，步骤2中，所述植物粉末的质量与无水乙醇的体积比为1g:10mL。优选的，步骤2中，所述超声是在避光且密封的条件下进行，所述超声的频率为40Hz、温度为23～27℃、时间为200min。优选的，步骤2中，所述蒸发的温度为50-70℃、蒸发的时间为60min。本专利技术的有益效果体现在：本专利技术以无水乙醇为溶剂，利用无水乙醇对可见光响应色素的相似相容性，对植物原料中的可见光响应色素进行提取，提取效果好；且本专利技术的可见光响应天然染料由多种植物提取的天然色素按比例混合而成，与单一植物提取的天然色素相比，在可见光光谱范围内的吸收强度提高，所制作的染料敏化太阳能电池的光电转化效率也明显提升。附图说明图1为本专利技术实施例1和对比例1～2中染料吸收光谱对比图；图2为本专利技术实施例1和对比例1～2中J-V曲线对比图。具体实施方式本专利技术提供了一种用于染料敏化太阳能电池的可见光响应天然染料的制备方法，包括如下步骤：步骤1、将含有可见光响应色素的植物原料粉碎，得到植物粉末；步骤2、将所述植物粉末与无水乙醇混合后进行超声与蒸发，即得到可见光响应天然染料。本专利技术提供含有可见光响应色素的植物原料。在本专利技术中，所述可见光响应色素的响应波长优选为350～750nm。在本专利技术中，所述可见光响应色素优选为叶绿素、花青素和红色素中的至少一种。本专利技术优选对于植物进行筛选和分类，将不同植物分为不同色系，对不同植物所含色素进行前期查询，选择含有可见光响应色素的植物原料。本专利技术对所述筛选和分类的方式没有特殊的限定，根据本领域公开的植物与所含色素种类筛选含有可见光响应色素的植物即可。在本专利技术中，所述植物原料优选为菠菜和火龙果。在本专利技术中所述菠菜优选为菠菜茎叶，所述火龙果优选为火龙果果皮。本专利技术对所述植物原料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。得到植物原料后，本专利技术将植物原料粉碎，得到植物粉末。本专利技术对所述粉碎的操作没有特殊的限定，能够将植物原料破碎至所需粒径范围即可。在本专利技术中，所述破碎方式优选为干燥后碾碎。在本专利技术中，所述植物粉末的粒径优选为0.2～5mm。本专利技术优选在所述粉碎前将植物原料进行干燥。本专利技术对所述干燥的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的植物干燥的技术方案即可。在本专利技术中，所述干燥优选为烘干。本专利技术对所述烘干的温度没有特殊的限定，能够使植物原料脱水且不损伤色素即可。在本专利技术中，所述烘干的温度优选为60℃。在本专利技术中，所述超声在避光且密封的条件下进行。在本专利技术中，所述超声的频率优选为40Hz，所述超声的温度优选为25℃，所述超声的时间优选为200min。在本专利技术中，所述超声过程中实现了乙醇对可见光响应天然染料的充分溶解。在本专利技术中，所述密封能够避免提取的可见光响应天然染料的挥发；所述避光能够避免提取过程中可见光响应天然染料的分解和对可见光的吸收。超声完成后，本专利技术优选将所述超声的产物依次进行静置﹑过滤和分离，得到可见光响应天然染料。在本专利技术中，所述静置的时间优选为60min。在本专利技术中，所述静置能够使较大颗粒沉淀，缩短过滤时间，提高过滤效果。静置完成后，本专利技术优选将所述静置的产物进行过滤。本专利技术对所述过滤的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过滤的技术方案即可。过滤完成后，本专利技术优选将所述过滤得到的滤液进行浓缩，得到可见光响应天然染料。本专利技术对所述浓缩的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的去除挥发性溶剂的技术方案即可。在本专利技术中，所述浓缩操作优选为蒸发。本专利技术对所述蒸发的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的蒸发无水乙醇的技术方案即可。在本专利技术中，所述蒸发的温度优选为50-70℃；所述蒸发的时间优选为60min。本专利技术还提供了上述技术方案所述提取方法提取的可见光响应天然染料。在本专利技术中，所述可见光响应天然染料的响应波长优选为350～750nm。在本专利技术中，所述可见光响应天然染料包括一种或多种可见光响应色素，优选为2种。在本专利技术中，所述可见光响应色素优选包括叶绿素、花青素和红色素中的至少一种。在本专利技术中，当所述植物原料为一种，且这种植物原料中只包括一种可见光响应色素时，提取的可见光响应天然染料为一种可见光响应色素；当所述植物原料为一种，且这种植物原料中包括多种可见光响应色素时，提取的可见光响应天然染料为多种可见光响应色素的混合物；当所述植物原料为多种时，提取的可见光响应天然染料为多种可见光响应色素的混合物。本专利技术提供了上述技术方案所述可见光响应天然染料在染料敏化太阳能电池中的应用。在本专利技术中，将所述可见光响应天然染料单独用于浸染染料敏化太阳能电池的光阳极，或多种可见光响应天然染料按照比例混合后用于浸染染料敏化太阳能电池的光阳极。在本专利技术中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于染料敏化太阳能电池的可见光响应天然染料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、将含有可见光响应色素的植物原料粉碎，得到植物粉末；/n步骤2、将所述植物粉末与无水乙醇混合后进行超声与蒸发，得到可见光响应天然染料。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于染料敏化太阳能电池的可见光响应天然染料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将含有可见光响应色素的植物原料粉碎，得到植物粉末；
步骤2、将所述植物粉末与无水乙醇混合后进行超声与蒸发，得到可见光响应天然染料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述可见光响应色素的响应波长为350～750nm。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述可见光响应色素为叶绿素、花青素和红色素中的至少一种。


4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述含有可见光响应色素的植物原料为菠菜和火龙果皮。


5.根据权利要求4所述的制备提取方法，其特征在于：所述可见光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李媛，张回归，康芃睿，董明达，何子靖，朱君泽，毕诚晨，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34