一种低光强下高转换效率染料敏化太阳能电池ＴｉＯ２薄膜的制备方法，其做法主要是用原料钛酸异丙酯，柠檬酸和乙二醇制备胶体，再将胶体均匀的铺展在ＦＴＯ上，然后将ＦＴＯ上的胶体膜刮平；然后在干燥箱中１００℃干燥２５－３０ｍｉｎ，再放入热处理炉中４５０℃退火５０－７０ｍｉｎ，自然冷却至８０－１００℃得到第一层膜；在所得的第一层膜上重复操作得到两层胶体膜；随即将所得双层膜放入到钌配合物Ｎ７１９染料的乙醇溶液当中，得到染料敏化的ＴｉＯ２薄膜光阳极。用该法制得的薄膜制备的太阳能电池在低光强下具有很高的转换效率，在５ｍＷ／ｃｍ２光照下可达１１．８３％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种低光强下高转换效率染料敏化太阳能电池TiO2薄膜 的制备方法。
技术介绍
1991年M. Gratzel实验室首次提出了一种新型的以染料敏化TiO2纳米晶薄膜为 光阳极的染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池(Dye-sensitized solar cells)，在太阳光下电 池的光电转换效率达到7. 1 %，从而开启了染料敏化太阳能电池的研究热潮。染料敏化太阳 能电池TiO2薄膜由于较低的制作成本、高的理论转化效率和无毒无污染，而具有很好的应 用前景。传统制备纳米染料敏化TiO2薄膜的方法是采用溶胶_凝胶法和涂覆法以钛酸酯 类化合物等为前驱体在酸性水溶液中缓慢水解制备出TiO2溶胶，经高压釜热处理、蒸发、力口 表面活性剂研磨制备TiO2浆料，然后经丝网印刷、刀片刮涂、旋涂等方法在导电基底上沉积 Ti02。或者直接用涂覆法，将商业级的纳米TiO2粉体加表面活性剂和适量有机溶剂研磨制 备TiO2浆料，然后涂膜，最后经450°C左右退火制备。除了上述两种常用的方法，还有液相 沉积法、化学气相沉积法、磁控溅射沉积法、电沉积法、等离子喷涂法等。但以上现有方法制得的染料敏化太阳能电池TiO2薄膜虽然可以得到较高的光电 转换效率，但其制备工艺过于复杂，成本过高，且在低电强下光电转换效率低，无法在低日 照地区使用。
技术实现思路
本专利技术目的就是提供一种低光强下高转换效率染料敏化太阳能电池TiO2薄膜的 制备方法，该种方法制得的薄膜作为光阳极制备的太阳能电池在低光强下具有很高的转换 效率，尤其适用于低日照的地区使用。本专利技术实现其专利技术的目所采用的技术方案是，一种低光强下高转换效率染料敏化 太阳能电池TiO2薄膜的制备方法，其具体作法是a、制备TiO2胶体按1 5 20的摩尔比例分别称取原料钛酸异丙酯，柠檬酸和乙二醇，将乙二醇 加热到60-70°C，然后在搅拌的同时，将钛酸异丙酯添加到乙二醇中，最后将柠檬酸加入并 升温至85-95°C，恒温搅拌直至溶液澄清，得到溶胶；然后，按照钛酸异丙酯商品名为P25 的Ti02 = 1 7的摩尔比例，将制得的溶胶和P25在研钵中混合并搅拌1-2个小时，得到 均勻的TiO2胶体；b、制备TiO2薄膜用透明胶覆盖沾紧FTO(掺杂氟的SnO2导电玻璃)的四周，在未覆盖透明胶的部位 滴加TiO2，再将胶体均勻的铺展在FTO上，并将FTO上的胶体膜刮平；然后在干燥箱中100°C 干燥25-30min，再放入热处理炉中450°C退火50-70min，自然冷却至80-100°C得到第一层膜；再将a步的胶体滴加至第一层膜上，然后重复以上的铺展、刮平、干燥、退火及冷却操作，得到两层胶体膜；随即放入到浓度为0. 4-0. 6mmol/L的钌配合物N719染料的乙醇 溶液当中，浸泡24-30h;取出后用无水乙醇淋洗，自然晾干，即得。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是本专利技术通过溶液中的柠檬酸和乙二醇发生聚合酯化反应生产聚酯，有机醇盐中的 Ti-O键均勻的分散和固定在聚酯网络中，在退火时聚酯分解产生大量极其微小的气孔，从 而形成了粒径小、比表面积大的结构。同时由于P25的TiO2粉末在聚酯中不可能完全均勻分 布，因此，在退火后表面出现了不规则的纳米粒子堆积凸起形成的孔道；而通过双层成膜方 式，使其粒子分布更均勻，连接性更好，从而表现出更大的填充因子和较好的光电转换。用 其制得的太阳能电池在低光强下具有很高的转换效率，光电性能实验结果表明，用本专利技术 所得薄膜制得的太阳能电池，在5mW/cm2的弱光照下，光电转化效率高达11. 83%，尤其适合 在日照强度低的地区使用。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的详细说明。 附图说明图1是本专利技术实施例一制备的TiO2薄膜的X射线衍射图(XRD)。图2是本专利技术实施例一制备的TiO2薄膜的表面和截面扫描电镜(SEM)图。图3是本专利技术实施例一制备的TiO2薄膜制备的太阳能电池的伏_安(V-I)曲线。具体实施例方式实施例一本专利技术的一种具体实施方式为，一种低光强下高转换效率染料敏化太阳能电池 TiO2薄膜的制备方法，其具体作法是a、制备TiO2胶体按1 5 20的摩尔比例分别称取原料钛酸异丙酯，柠檬酸和乙二醇，将乙二醇 加热到60°C，然后在搅拌的同时，将钛酸异丙酯添加到乙二醇中，最后将柠檬酸加入并升温 至90°C，恒温搅拌直至溶液澄清，得到溶胶；然后，按照钛酸异丙酯商品名为P25的TiO2 =1 7的摩尔比例，将制得的溶胶和P25在研钵中混合并搅拌1个小时，得到均勻的TiO2 胶体；b、制备TiO2薄膜用透明胶覆盖沾紧FTO(掺杂氟的SnO2导电玻璃)的四周，在未覆盖透明胶的部位 滴加TiO2，再将胶体均勻的铺展在FTO上，并将FTO上的胶体膜刮平；然后在干燥箱中100°C 干燥30min (分钟)，再放入热处理炉中450°C退火60min，自然冷却至80°C得到第一层膜；再将a步的胶体滴加至第一层膜上，然后重复以上的铺展、刮平、干燥、退火及冷 却操作，得到两层胶体膜；随即放入到浓度为0. 5mmol/L的钌配合物N719染料的乙醇溶液 当中，浸泡24h ；取出后用无水乙醇淋洗，自然晾干，即得。实施例二本例的具体作法是a、制备TiO2胶体按1 5 20的摩尔比例分别称取原料钛酸异丙酯，柠檬酸和乙二醇，将乙二醇 加热到65°C，然后在搅拌的同时，将钛酸异丙酯添加到乙二醇中，最后将柠檬酸加入并升温 至95°C，恒温搅拌直至溶液澄清，得到溶胶；然后，按照钛酸异丙酯商品名为P25的TiO2 =1 7的摩尔比例，将制得的溶胶和P25在研钵中混合并搅拌2个小时，得到均勻的TiO2 胶体；b、制备TiO2薄膜用透明胶覆盖沾紧FTO(掺杂氟的SnO2导电玻璃)的四周，在未覆盖透明胶的部位 滴加TiO2，再将胶体均勻的铺展在FTO上，并将FTO上的胶体膜刮平；然后在干燥箱中100°C 干燥25min，再放入热处理炉中450°C退火50min，自然冷却至90°C得到第一层膜；再将a步的胶体滴加至第一层膜上，然后重复以上的铺展、刮平、干燥、退火及冷 却操作，得到两层胶体膜；随即放入到浓度为0. 4mmol/L的钌配合物N719染料的乙醇溶液 当中，浸泡28h ；取出后用无水乙醇淋洗，自然晾干，即得。实施例三本例的具体作法是a、制备TiO2胶体按1 5 20的摩尔比例分别称取原料钛酸异丙酯，柠檬酸和乙二醇，将乙二醇 加热到70°C，然后在搅拌的同时，将钛酸异丙酯添加到乙二醇中，最后将柠檬酸加入并升温 至85°C，恒温搅拌直至溶液澄清，得到溶胶；然后，按照钛酸异丙酯商品名为P25的TiO2 =1 7的摩尔比例，将制得的溶胶和P25在研钵中混合并搅拌1.5个小时，得到均勻的 TiO2胶体；b、制备TiO2薄膜用透明胶覆盖沾紧FTO(掺杂氟的SnO2导电玻璃)的四周，在未覆盖透明胶的部位滴加TiO2，再将胶体均勻的铺展在FTO上，并将FTO上的胶体膜刮平；然后在干燥箱中100°C 干燥28min，再放入热处理炉中450°C退火70min，自然冷却至100°C得到第一层膜；再将a步的胶体滴加至第一层膜上，然后重复以上的铺展、刮平、干燥、退火及冷 却操作，得到两层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低光强下高转换效率染料敏化太阳能电池ＴｉＯ↓［２］薄膜的制备方法，其具体作法是：ａ、制备ＴｉＯ↓［２］胶体按１∶５∶２０的摩尔比例分别称取原料钛酸异丙酯，柠檬酸和乙二醇，将乙二醇加热到６０－７０℃，然后在搅拌的同时，将钛酸异丙酯添加到乙二醇中，最后将柠檬酸加入并升温至８５－９５℃，恒温搅拌直至溶液澄清，得到溶胶；然后，按照钛酸异丙酯∶商品名为Ｐ２５的ＴｉＯ↓［２］＝１∶７的摩尔比例，将制得的溶胶和Ｐ２５在研钵中混合并搅拌１－２个小时，得到均匀的ＴｉＯ↓［２］胶体；ｂ、制备ＴｉＯ↓［２］薄膜用透明胶覆盖沾紧ＦＴＯ（掺杂氟的ＳｎＯ↓［２］导电玻璃）的四周，在未覆盖透明胶的部位滴加ＴｉＯ↓［２］，再将胶体均匀的铺展在ＦＴＯ上，并将ＦＴＯ上的胶体膜刮平；然后在干燥箱中１００℃干燥２５－３０ｍｉｎ，再放入热处理炉中４５０℃退火５０－７０ｍｉｎ，自然冷却至８０－１００℃得到第一层膜；再将ａ步的胶体滴加至第一层膜上，然后重复以上的铺展、刮平、干燥、退火及冷却操作，得到两层胶体膜；随即放入到浓度为０．４－０．６ｍｍｏｌ／Ｌ的钌配合物Ｎ７１９染料的乙醇溶液当中，浸泡２４－３０ｈ；取出后用无水乙醇淋洗，自然晾干，即得。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，赵勇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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