一种太阳能电池的多孔铂电极的制备方法技术

本发明专利技术涉及染料敏化太阳能电池领域，提供一种用于染料敏化太阳能电池的多孔铂电极的制备方法。将氯铂酸溶于水中，配制成氯铂酸水溶液，加入聚乙二醇和羟乙基纤维素，充分溶解后得到的溶液，再加入可高温分解的纳米颗粒，搅拌均匀，然后选用旋涂、喷涂、丝网印刷或刮涂等涂覆工艺，将其涂覆在导电玻璃表面，经过烧结，纳米颗粒在高温下分解或者挥发，形成具有多孔结构的铂电极。该多孔铂电极的优点是：由于金属铂的比表面积增大，能够显著提高催化效果，减小电池在对电极上的能量损耗，提高电池的光电转化效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及染料敏化太阳能电池领域，特别是一种用于染料敏化太阳能 电池的多孔铂电极的制备方法。
技术介绍
1991年瑞士洛桑高等理工学院实验室在权威期刊Nature (O，Regan B., Graetzel M.， 1991， 353， 737)上报道一种全新的染料敏化太阳能电池的研究成 果，立即得到了国际上的广泛关注和重视。染料敏化太阳能电池主要由以下几个部分组成光阳极、纳米多孔半导 体薄膜、染料敏化剂、电解质和对电极。该电池以13/1氧化还原电对为媒介 在光阳极和对电极之间传递电荷。在这个媒介再生的循环中，被氧化的物质 (12或13)在对电极上重新被还原为r。在此过程中，减小由于上述还原反 应在对电极上的能量消耗是十分必要的。因此，作为电池的重要组成部分， 对电极的电催化性能对整个电池的光电转化效率有着重要的影响。但是，通 过普通方法得到的铂电极，其表面积相对较小，表面的铂对于还原反应的催 化能力也较弱，导致整个电池的总能量效率不高；而多孔铂电极由于比表面 积较大，有利于提高对电极的催化性能，减少电池在对电极上的能量消耗， 从而提高电池的光电转换效率。
技术实现思路
针对现有技术的铂电极表面积相对较小，铂对于还原反应的催化能力也 较弱，整个电池的总能量效率不高的技术问题提出一种多孔铂电极制备方法 如下-在浓度为0.01-0.05g/mL氯铂酸水溶液中，加入聚乙二醇和羟乙基纤维素 0.1-0.4g/mL，充分溶解后，再加入0.01-0.03g/mL纳米级碳粉末、碳纳米管或 受热完全分解为气体的无机铵盐粉末，搅拌均匀，涂覆在导电玻璃表面，厚 度为0.1-1微米，经过20-30分钟烧结，烧结温度为350 45(TC，纳米颗粒在高 温下分解或者挥发，形成具有多孔结构的铂电极。上述方法中，所述加入聚乙二醇和羟乙基纤维素的重量比为3-1.5: 1。 所述聚乙二醇的分子量范围为200 2000。所述受热完全分解为气体的无机盐 粉末为氯化铵、硝酸铵或者高氯酸胺。所述涂覆的方法，是旋涂、喷涂、刮 涂或丝网印刷。经上述方法得到的多孔铂电极应用于染料敏化太阳能电池后，电池性能 明显优于普通方法制得的电池。从附图中的实验结果来看，多孔铂电极对于 短路电流和电池效率的提高有较大促进作用，两项的提升幅度约为10%和 8%。此多孔铂电极的优点是由于金属铂的比表面积增大，能够显著提高催 化效果，减小电池在对电极上的能量损耗，提高电池的光电转化效率。附图说明图1本专利技术实施例1铂电极表面的SEM照片。图2本专利技术与普通铂电极有效面积为1.5cmX1.5cm的太阳能电池比较 测试的I-V曲线。具体实施例方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。 实施例l在浓度为0.02g/mL氯铂酸水溶液中，加入0.24g/mL聚乙二醇(分子量 1000)和0.12g/mL羟乙基纤维素，再加入0.01g/mL纳米级碳粉末，搅拌均匀， 旋涂在导电玻璃表面0.3微米。将涂有氯铂酸的导电玻璃放入烧结炉，在350 'C下保温30min，缓慢冷却至室温后取出，即得到多孔铂电极。所得铂电极表面的SEM照片如附图1所示。 实施例2在浓度为0.01g/mL氯铂酸水溶液中，加入0.3g/mL聚乙二醇(分子量200) 和0.1g/mL羟乙基纤维素，再加入0.01g/mL硝酸铵，搅拌均匀，刮涂在导电玻 璃表面1微米。将涂有氯铂酸的导电玻璃放入烧结炉，在30(TC下保温30min， 缓慢冷却至室温后取出，即得到多孔铂电极。 实施例3在浓度为0.05g/mL氯铂酸水溶液中，加入0.06g/mL聚乙二醇(分子量500) 和0.04g/mL羟乙基纤维素，再加入0.03g/mL氯化铵，搅拌均匀，喷涂在导电 玻璃表面0.5微米。将涂有氯铂酸的导电玻璃放入烧结炉，在45(TC下保温 20min，缓慢冷却至室温后取出，即得到多孔铂电极。 实施例4在浓度为0.03g/mL氯铂酸水溶液中，加入0.2g/mL聚乙二醇(分子量2000) 和0.1g/mL羟乙基纤维素，再加入0.02g/mL碳纳米管，搅拌均匀，丝网印刷在 导电玻璃表面0.1微米。将涂有氯铂酸的导电玻璃放入烧结炉，在40(TC下保 温25min，缓慢冷却至室温后取出，即得到多孔铂电极。在所有其它条件相同的情况下，将本专利技术实施例1多孔铂电极与普通铂电 极分别组成有效面积为1.5cmX 1.5cm的太阳能电池，采用CHI600C电化学工 作站测试两种电池的I-V曲线，所得结果如附图2所示。从附图2中的实验结果来看，多孔铂电极组成的电池性能明显优于普通 方法制得的电极组成的电池。多孔铂电极对于短路电流和电池效率的提高有 较大促进作用，其中短路电流由3.03mA提高到3.43mA，提升幅度达到10%。权利要求1.，其特征在于，在浓度为0.01-0.05g/mL氯铂酸水溶液中，加入聚乙二醇和羟乙基纤维素0.1-0.4g/mL，充分溶解后，再加入0.01-0.03g/mL纳米级碳粉末、碳纳米管或受热完全分解为气体的无机铵盐粉末，搅拌均匀，涂覆在导电玻璃表面，厚度为0.1-1微米，经过20-30分钟烧结，烧结温度为350～450℃，形成具有多孔结构的铂电极。2. 如权利要求l所述的太阳能电池的多孔铂电极的制备方法，其特征在 于，所述加入聚乙二醇和羟乙基纤维素的重量比为3-1.5: 1。3. 如权利要求2所述的太阳能电池的多孔铂电极的制备方法，其特征在 于，所述聚乙二醇的分子量范围为200 2000。4. 如权利要求l所述的太阳能电池的多孔铂电极的制备方法，其特征在 于，所述受热完全分解为气体的无机盐粉末为氯化铵、硝酸铵或者高氯酸胺。5. 如权利要求1至4之一所述的太阳能电池的多孔铂电极的制备方法， 其特征在于，所述涂覆的方法，是旋涂、喷涂、刮涂或丝网印刷。全文摘要本专利技术涉及染料敏化太阳能电池领域，提供一种用于染料敏化太阳能电池的多孔铂电极的制备方法。将氯铂酸溶于水中，配制成氯铂酸水溶液，加入聚乙二醇和羟乙基纤维素，充分溶解后得到的溶液，再加入可高温分解的纳米颗粒，搅拌均匀，然后选用旋涂、喷涂、丝网印刷或刮涂等涂覆工艺，将其涂覆在导电玻璃表面，经过烧结，纳米颗粒在高温下分解或者挥发，形成具有多孔结构的铂电极。该多孔铂电极的优点是由于金属铂的比表面积增大，能够显著提高催化效果，减小电池在对电极上的能量损耗，提高电池的光电转化效率。文档编号H01M14/00GK101373670SQ200810231660公开日2009年2月25日 申请日期2008年10月9日 优先权日2008年10月9日专利技术者矫士博 申请人:彩虹集团公司 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池的多孔铂电极的制备方法，其特征在于，在浓度为０．０１－０．０５ｇ／ｍＬ氯铂酸水溶液中，加入聚乙二醇和羟乙基纤维素０．１－０．４ｇ／ｍＬ，充分溶解后，再加入０．０１－０．０３ｇ／ｍＬ纳米级碳粉末、碳纳米管或受热完全分解为气体的无机铵盐粉末，搅拌均匀，涂覆在导电玻璃表面，厚度为０．１－１微米，经过２０－３０分钟烧结，烧结温度为３５０～４５０℃，形成具有多孔结构的铂电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：矫士博，
申请(专利权)人：彩虹集团公司，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]