本发明专利技术涉及一种染料敏化太阳能电池稻壳多级孔碳对电极及制备方法，属于电池设备领域，其特征在于由稻壳多级孔碳膜沉积到导电基底上制备而成，其中所用导电基底为导电玻璃或金属片。制备工艺简单，不需要特殊、复杂的设备，可适用于多种电极基底，重复性高，适合于大规模生产。多级孔碳是以生物废料稻壳为原料制备的，因此价格便宜，来源广泛，以上两点可使染料敏化太阳能电池的制造成本进一步降低。本发明专利技术制备的稻壳多级孔碳对电极催化活性高，应用于染料敏化太阳能电池中，相同条件下可以取得与传统铂对电极电池相当的光电转换效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于电池设备领域。
技术介绍
染料敏化太阳能电池由于制作工艺简单、成本低、转换效率高而受到广泛关注。做为染料敏化太阳能电池的主要组成部分，对电极的主要作用是接受外电路来的电子并催化还原电解质中的I3-为Γ。目前染料敏化太阳能电池对电极主要是将钼沉积在导电基底上制备的钼对电极。虽然钼催化活性高，但钼是稀有贵金属，价格太高，而且在含有Γ/Ι3-氧化还原对的电解质中稳定性不好。近年来，出现了采用碳材料代替钼制备低价对电极的报道。由于碳材料对13_还原的催化活性点主要是材料中的晶边和缺陷，因此结晶性差和比表面积大的碳材料具有较高的催化活性。人工合成的高比表面积的碳材料虽然可应用于染料敏化太阳能电池，但由于其合成过程中需要大量的模板剂，而且工艺过程复杂，制备所需时间较长。因此，不利于染料敏化太阳能电池的大规模生产和应用。
技术实现思路
根据现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种，能使染料敏化太阳能电池保持较高的光电效率，而且还可以降低其制备成本，有利于染料敏化太阳能电池的大规模工业化生产与实际应用。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种染料敏化太阳能电池稻壳多级孔碳对电极，其特征在于由稻壳多级孔碳膜沉积到导电基底上制备而成，其中所用导电基底为导电玻璃或金属片。所述的导电基底上沉积的多级孔碳层厚度为1 50 μ m。所述的导电基底上沉积的多级孔碳层厚度优选为3 30 μ m。所述的染料敏化太阳能电池稻壳多级孔碳对电极的制备方法包括如下步骤(1)将稻壳多级孔碳研磨，然后与溶剂和添加剂混合，经过充分搅拌和研磨，形成均勻的碳浆；(2)将步骤(1)中的碳浆通过刮涂或印刷的方法均勻涂到电极导电基底表面；(3)将步骤O)中制备的覆盖稻壳多级孔碳薄膜的导电基板在室温下、空气气氛中晾干，然后在150 500度、氮气气氛下烧结5 30分钟，制备出稻壳多级孔碳对电极。所述步骤(1)碳浆中稻壳多级孔碳的质量分数为1 50份，溶剂的质量分数为 45 95份，添加剂的质量分数为0. 005 10份。所述溶剂为异丙醇、正丁醇或乙醇中的一种或一种以上的混合物。所述添加剂为四氯化钛、钛酸丁酯或异丙氧醇钛中的一种或一种以上的混合物。本专利技术是一种以生物质废料稻壳制备的多级孔碳为电催化剂的染料敏化太阳能电池对电极及制备方法。生物质废料稻壳可再生，产量极大，以稻壳为原料制备多级孔碳工艺过程简单，因此所制备的多级孔碳价格极便宜。同时稻壳制备的多级孔碳材料比表面积大，结晶性较差，因此对染料敏化太阳能电池电解质中的氧化还原对有很高的催化活性。用这种多级孔碳制备对电极，不仅能使染料敏化太阳能电池保持较高的光电效率，而且还可以进一步降低其制备成本，有利于染料敏化太阳能电池的大规模工业化生产与实际应用。本专利技术的有益效果是1、制备工艺简单，不需要特殊、复杂的设备，可适用于多种电极基底，重复性高，适合于大规模生产。2、多级孔碳是以生物废料稻壳为原料制备的，因此价格便宜，来源广泛，以上两点可使染料敏化太阳能电池的制造成本进一步降低。3、本专利技术制备的稻壳多级孔碳对电极催化活性高，应用于染料敏化太阳能电池中，相同条件下可以取得与传统钼对电极电池相当的光电转换效率。附图说明图1为本专利技术实施例9的以稻壳多级孔碳电极和钼电极组装的染料敏化太阳能电池的光电曲线具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。实施例1IOOmg稻壳多级孔碳粉与3g正丁醇、Img异丙氧醇钛混合，研磨分散3个小时，形成均勻碳浆，将碳浆用刮涂法均勻涂到预先清洗干净的导电玻璃表面，碳层厚度 ο μ m。室温下干燥后，在300度、氮气气氛下热处理15分分钟，制备出稻壳多级孔碳对电极。实施例2IOOmg稻壳多级孔碳粉与3g异丙醇、0. 5mg异丙氧醇钛混合，研磨分散3个小时， 形成均勻碳浆，将碳浆用刮涂法均勻涂到预先清洗干净的导电玻璃表面，碳层厚度 ο μ m。 室温下干燥后，在300度、氮气气氛下热处理15分分钟，制备出稻壳多级孔碳对电极。实施例3IOOmg稻壳多级孔碳粉与3g乙醇、1. 5mg钛酸丁酯混合，研磨分散3个小时，形成均勻碳浆，将碳浆用印刷法均勻涂到预先清洗干净的导电玻璃表面，碳层厚度15 μ m。室温下干燥后，在300度、氮气气氛下热处理15分分钟，制备出稻壳多级孔碳对电极。实施例4IOOmg稻壳多级孔碳粉与1. 5g正丁醇+1. 5g乙醇、Img四氯钛混合，研磨分散3个小时，形成均勻碳浆，将碳浆用刮涂法均勻涂到预先清洗干净的钛片表面，碳层厚度 ο μ m。 室温下干燥后，在300度、氮气气氛下热处理15分钟，制备出稻壳多级孔碳对电极。实施例5IOOmg稻壳多级孔碳粉与3g正丁醇、1. 5mg异丙氧醇钛混合，研磨分散3个小时， 形成均勻碳浆，将碳浆用刮涂法均勻涂到预先清洗干净的导电玻璃表面，碳层厚度15 μ m。 室温下干燥后，在350度、氮气气氛下热处理15分分钟，制备出稻壳多级孔碳对电极。实施例6IOOmg稻壳多级孔碳粉与Ig正丁醇+Ig正丁醇+Ig乙醇、0. 5mg四氯化钛+0. 5mg 异丙氧醇钛+0. 5mg钛酸丁酯混合，研磨分散3个小时，形成均勻碳浆，将碳浆用刮涂法均勻涂到预先清洗干净的钛片表面，碳层厚度20 μ m。室温下干燥后，在300度、氮气气氛下热处理15分分钟，制备出稻壳多级孔碳对电极。实施例7IOOmg稻壳多级孔碳粉与5g正丁醇、0. 3mg异丙氧醇钛混合，研磨分散3个小时， 形成均勻碳浆，将碳浆用印刷法均勻涂到预先清洗干净的导电玻璃表面，碳层厚度5 μ m。室温下干燥后，在300度、氮气气氛下热处理15分分钟，制备出稻壳多级孔碳对电极。实施例8IOOmg稻壳多级孔碳粉与3g异丙醇、0. 5mg钛酸丁酯混合，研磨分散3个小时，形成均勻碳浆，将碳浆用刮涂法均勻涂到预先清洗干净的导电玻璃表面，碳层厚度 ο μ m。室温下干燥后，在300度、氮气气氛下热处理15分分钟，制备出稻壳多级孔碳对电极。实施例9制备稻壳碳对电极染料敏化太阳能电池首先对导电玻璃进行预处理，然后将二氧化钛浆料涂敷在处理好的导电玻璃上， 高温处理后浸入染料溶液中吸附过夜形成电池的工作电极，在工作电极上压上实施例2制备稻壳碳对电极，两电极间的缝隙填充含有Γ/Ι3_氧化还原对的电解质，制备成染料敏化太阳能电池。测量实施例9制备的染料敏化太阳能电池光电转化效率。电池的光电I-V曲线如图1所示.电池性能的测试是通过从电池的的工作电极与对电极上引出两条导线接到电池性能测试装置上。电池的工作面积为0.2cm_2，光照强度是lOOmw/cm2。填充因子(ff)是指在I-V曲线中可获得最大输出功率的点上的电流电压乘积(I。ptXV。pt)与IscXV0JIsc为短路光电流，V。。为开路光电压)之比，它体现电池的输出功率随负载的变动特性。光电转换效率(H)则是1_\￥_与输入的光功率？&之比。由图1计算稻壳多级孔碳对电极电池的短路光电流、开路光电压、填充因子和光电转换效率分别为14. 53mAcm_2、0. 702V、. 067和6. 83%。相同条件下钼电极电池的光电转换效率为7. 19%。权利要求1.一种染料敏化太阳能电池稻壳多级孔碳对电极，其特征在于由稻壳多级孔碳膜沉本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王桂强，禚淑萍，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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