本发明专利技术涉及染料敏化太阳能电池材料领域。一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)用水热法在导电玻璃上生长出一层TiO2纳米棒阵列薄膜；2)用化学诱导自转变法合成TiO2空心球；3)，将TiO2空心球制备成浆料，将TiO2浆料用刮涂法涂敷到TiO2纳米棒阵列薄膜上，然后在马弗炉中烧结，得到双层结构染料敏化太阳能电池光阳极。本发明专利技术的双层结构染料敏化太阳能电池光阳极具有较大的比表面；提高了光阳极对太阳光的吸收；提高了电子的迁移速率；减小了暗电流；从而提高了电池的光电转换效率。同时水热生长的阵列膜提升了光阳极与导电玻璃的结合强度，这有利于制备大面积电池。而且本制备方法工艺简单，可重复性强。
【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，尤其涉及一种二氧化钛一维纳米材料和纳米颗粒双层结构光阳极及其制备方法。
技术介绍
随着不可再生资源的日益枯竭以及能源消耗的持续增加，能源问题已成为全人类生存与发展面临的严重挑战。太阳能具有取之不尽、用之不竭、安全可靠、无污染、不受地理环境制约等诸多优点，愈来愈受到广泛重视。染料敏化太阳能电池作为一种新型的化学太阳能电池，以其简单的制作工艺、低廉的成本、较高的能量转换效率，良好的应用前景而倍受关注。它是由导电玻璃，二氧化钛半导体薄膜，染料敏化剂，氧化还原电解质和镀钼对电极组成的“三明治”式结构。在染料敏化太阳能中，半导体二氧化钛薄膜是它的重要组成部分，它起到了吸附染料，分离电荷及传输光生载流子的功能。理想的光阳极应该具有较大的比表面和较高的孔隙率，较快的电子传输能力，较高的光捕获能力和较低的电子复合。为此，中国科学院上海技术物理研究所公开了一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，该方法利用溶胶凝胶法，以嵌段聚合物为模板，诱导钛的前驱体溶液水解并形成有机-无机均勻有序的介观结构，利用旋涂法使其在导电玻璃上成膜，采用快速退火法脱除有机模板同时使薄膜晶化。该方法得到的光阳极具有较大比表面，较高的孔隙率和均一的孔径分布，从而提高了电池的转换效率(申请号200810041804. 0，公开号CN 101339851A)。宁波大学公开了染料敏化太阳能电池光阳极及制备方法和应用，该专利技术的优点在于以胶体碳作为模板在二氧化钛光阳极中形成球形孔洞结构，以增加光在二氧化钛薄膜中的传播路径，增加了光阳极的散射性能，提高了光被二氧化钛薄膜吸收的几率，有助于电池光电转换效率的提高(申请号:200910155189. 0，公开号=CN 101728081A) 彩虹集团公司公开了一种染料敏化太阳能电池光阳极及其制备方法，其特征在于在二氧化钛多孔薄膜上沉积纳米二氧化硅阻挡层，由于在染料敏化的纳米晶多孔薄膜与电解质之间形成阻挡层，有效抑制了薄膜中电子向电解质的方向复合，使反应向有利于电子转移的方向进行，从而改善了电池光电转换效率(申请号200910218663.X，公开号 CN 101697320A)。鉴于以上情况，实有必要专利技术一种光阳极同时具备以上各种优势，以获取更高的光电转换效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述的技术现状，提供，该光阳极的光电转换效率高。为达到以上目的，本专利技术是采用如下技术方案予以实现的一种双层结构染料敏3化太阳能电池光阳极，其特征在于它包括TW2空心球层、Tio2纳米棒阵列薄膜层、导电玻璃，Tio2纳米棒阵列薄膜层位于导电玻璃的表面上，Tio2空心球层位于TW2纳米棒阵列薄膜层上。一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极，其特征在于它包括TiO2空心球层、 TiO2纳米棒阵列薄膜层、导电玻璃，TiO2纳米棒阵列薄膜层位于导电玻璃的表面上，TiO2空心球层位于TiA纳米棒阵列薄膜层上。所述的TiA纳米棒阵列薄膜包含一层很薄的致密的TiA阻挡层。用所制备的1102空心球作成光阳极，它的比表面积为70-90m2/g;而用商业购买的 TiO2纳米颗粒(P25)做成的光阳极的比表面积只有45m2/g，其较大的比表面可以有效的吸附染料；T^2纳米棒阵列薄膜层可以加速电子传输速率，同时可作光散射层，从而提高光阳极对入射光的利用效率；T^2阻挡层可以有效的抑制电子复合，增加薄膜的结合强度。上述一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)制备TiA纳米棒阵列薄膜按酸无水乙醇饱和的氯化钠溶液有机钛盐 =15-25mL 25_35mL l_15mL 0. 5_lmL，选取酸、无水乙醇、饱和的氯化钠溶液和有机钛盐；将酸、无水乙醇和饱和的氯化钠溶液依次加入到容器(如烧瓶)中，搅拌5-20min，得到混合溶液A ；然后将有机钛盐滴加到上述混合溶液A中，继续搅拌10-30min，得到前驱体溶液；把此前驱体溶液转移到水热釜中，往水热釜中放入导电玻璃，使导电玻璃浸入前驱体溶液中，水热温度为130-200°C，水热时间3-20h ；反应结束后，取出导电玻璃用去离子水冲洗2-6次，在空气中自然晾干，得到表面附着有一层T^2纳米棒阵列薄膜的导电玻璃；2)制备TiR空心球按Ti(SO4)2 去离子水NH4F 尿素= 2. 4g 150mL 0. 37g 1. 2g，选取 Ti (SO4)2、去离子水、NH4F 和尿素；将 Ti (SO4)2 加入至Ij 去离子水中，搅拌10-20min，得到Ti (SO4)2溶液，所述的搅拌在氮气环境下进行；之后依次加入NH4F和尿素到上述Ti (SO4) 2溶液中去，搅拌20-30min，得到混合溶液B，所述的搅拌在氮气环境下进行；接着把混合溶液B转移到水热釜中进行水热，水热温度为180°C，水热时间12h ；反应结束后，对所得到的沉淀物分别用水冲洗、醇冲洗各三次；最后冲洗后的沉淀物在80°C下真空干燥12-24h，得到TW2空心球，储存备用；3)制备双层光阳极按TW2空心球乙基纤维素松油醇= Ig 0. 4-0. 8g 5-10g，选取TiO2空心球、乙基纤维素和松油醇；将TiO2空心球、乙基纤维素和松油醇混合形成浆料；将浆料涂敷在TW2纳米棒阵列薄膜上，涂敷厚度为10-20 μ m ； 然后转移到马弗炉中，先于450°C、保温30min烧结，然后升温至500°C、保温30min烧结，升温速率为2-5°C /min ；自然冷却，得到双层结构染料敏化太阳能电池光阳极。本专利技术制备过程中所用到的酸为浓盐酸。用到的有机钛盐可以是钛酸正丁酯或四氯化钛，优选钛酸正丁酯。用到的导电玻璃可以是掺氟的氧化锡导电玻璃(FTO)或掺锡的氧化铟导电玻璃(ITO)，优选FT0。步骤1)的水热温度为150°C，优选水热时间为17小时。与现有技术相比，本专利技术的优点在于1、具备较大的比表面、较高的孔隙率、较快电子传输能力、较高的光捕获能力和较低的电子复合。本专利技术的双层结构染料敏化太阳能电池光阳极能有效吸附染料；提高了光阳极对太阳光的吸收；提高了电子的迁移速率；减小了暗电流；提高了电池的光电转换效率。2、同时水热生长的阵列膜提升了薄膜与导电玻璃的结合强度，这有利于制备大面积电池。3、而且本制备方法工艺简单，可重复性强。 附图说明图1为水热生长的T^2纳米棒阵列薄膜的扫描电镜图。图2为TW2空心球的扫描电镜图(a)和透射电镜电镜图(b)。图3为双层结构光阳极的扫描电镜图。图4为TiO2纳米棒阵列薄膜光阳极，TW2空心球薄膜光阳极和双层结构染料敏化太阳能电池光阳极(TiO2双层结构光阳极)的光电流-电压曲线。图5为本专利技术的双层结构染料敏化太阳能电池光阳极的结构示意图。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1 一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，它包括如下步骤1)第一步，制备TW2纳米棒阵列薄膜将25mL的酸(浓盐酸)、25mL无水乙醇和 5mL饱和的氯化钠溶液依次加入到IOOmL的烧瓶中，使总体积为55mL，搅拌20min，使它们混合均勻，得到混合溶液本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种双层结构染料敏化太阳能电池光阳极，其特征在于它包括ＴｉＯ２空心球层、ＴｉＯ２纳米棒阵列薄膜层、导电玻璃，ＴｉＯ２纳米棒阵列薄膜层位于导电玻璃的表面上，ＴｉＯ２空心球层位于ＴｉＯ２纳米棒阵列薄膜层上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵丽，戴国田，王世敏，许祖勋，董兵海，卢红兵，万丽，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：83
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