二氧化钛及其制备方法、太阳能电池浆料及其制备方法、太阳能电池技术

本发明专利技术提供一种亚微米二氧化钛及其制备方法、含该材料的染料敏化太阳能电池，属于太阳能电池技术领域，其可解决现有的方法制备的二氧化钛的尺寸难以控制、尺寸分布不均及由其制备的染料敏化太阳能电池太阳光照能量损失大的问题。本发明专利技术的亚微米二氧化钛的制备方法包括碱性环境下制备钛盐的胶体溶液的步骤、亚微米二氧化钛生成步骤，本发明专利技术的方法制备的亚微米二氧化钛尺寸容易控制。本发明专利技术的亚微米二氧化钛是由上述方法制备的。本发明专利技术的染料敏化太阳能电池包括上述亚微米二氧化钛制备的散射层，其电池效率得到了显著的提高，有效的避免了太阳光照能量的损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及亚微米二氧化钛材料及其制备方法、 含有该材料的染料敏化太阳能电池(DSSC)。
技术介绍
太阳能电池作为一种重要的新能源供应装置，应用领域广泛。在众多种类的太阳能电池之中，染料敏化太阳能电池由于其使用寿命长、生产工艺简单、生产成本低、无毒无污染等特性，具有很高的应用价值。目前染料敏化太阳能电池通常由光阳极、电解质溶液以及对电极组成，其中光阳极包括导电玻璃和位于导电玻璃上的由吸附染料的多孔纳米二氧化钛(TiO2)组成的染料敏化层；其工作原理是当太阳光照射到电池上时，染料分子吸收光能被激发，激发态电子不稳定，快速注入到二氧化钛导带中，再通过多孔的二氧化钛薄膜(即染料敏化层)传输到光阳极的导电玻璃上，从外电路通过负载传输到对电极，同时失去电子的氧化态染料分子很快被电解质中的Γ还原，实现电荷分离；电解质中的氧化还原电对α3-/Γ)将空穴传输到对电极，与电子复合，从而完成电子的一个循环过程。从上述原理中，可以看出，染料敏化层是DSSC的重要组成部分之一。但是，纳米级二氧化钛粒径较小(约20nm)，由其组成的染料敏化层会造成大量光线透过，引起太阳光照能量的损失。为避免太阳光照能量的损失，可采用向DSSC的光电极的染料敏化层上涂覆含有亚微米二氧化钛的散射层的方案，该方案中亚微米二氧化钛形成散射中心，能够提高太阳光照能量的利用率。虽然上述方案能明显提高DSSC的光电转换效率，但是现有方法制备的亚微米二氧化钛的尺寸控制较难，且尺寸分布范围较大，不利于光线的反射与折射。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有亚微米二氧化钛的尺寸难以控制，尺寸分布不均的问题，提供一种亚微米二氧化钛的制备方法。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种亚微米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤步骤I):配制碱性物质的水溶液；在30°C _99°C的温度下，按I : (5_20)的质量比将钛盐在碱性物质水溶液中加热水解I小时-12小时形成胶体溶液；步骤2):所述胶体溶液在100°C -230°C的温度下，反应3小时-48小时，得亚微米二氧化钛。优选的是，步骤I)中所述的加热水解温度为50°C -80°C，所述的加热水解时间为 4小时-8小时；步骤2)中所述的反应温度为130°C -200°C，所述的反应时间为20小时-35小时。优选的是，所述碱性物质水溶液中碱性物质与水的物质的量比为I : (1-100);碱性物质为氨、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、四甲基氢氧化氨、四乙基氢氧化氨中的任意一种或几种。优选的是，所述的钛盐为硫酸钛、钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、四氯化钛、乳酸钛铵、 氟钛酸铵中的任意一种或几种。本专利技术所要解决的技术问题还包括，针对亚微米二氧化钛的尺寸难以控制，尺寸分布不均的问题，提供一种颗粒尺寸可以控制的，且尺寸分布均匀的亚微米二氧化钛。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种亚微米二氧化钛，其是有上述方法制备的。本专利技术的亚微米二氧化钛材料，其颗粒尺寸是可以控制的，且尺寸分布均匀，其粒径在IOOnm-I μ m范围内。本专利技术所要解决的技术问题还包括，针对现有的染料敏化太阳能电池的太阳光照能量损失大的问题，提供一种能够降低太阳光照能量损失的染料敏化太阳能电池散射层浆料。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种染料敏化太阳能电池散射层浆料， 其含有上述的亚微米二氧化钛材料。由于本专利技术的染料敏化太阳能电池散射层浆料中含有以上所述的亚微米二氧化钛，因此，其能够有效的避免太阳光照能量的损失。本专利技术所要解决的技术问题还包括，针对现有的染料敏化太阳能电池散射层浆料的太阳光照能量损失大的问题，提供一种能够降低太阳光照能量损失的染料敏化太阳能电池散射层浆料的制备方法。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种染料敏化太阳能电池散射层浆料的制备方法，包括如下步骤步骤I):按照(10-100) I的质量比将纳米级二氧化钛和权利要求5所述的亚微米二氧化钛进行混合，获得混合二氧化钛粉体；步骤2):将该混合二氧化钛粉体、乙基纤维素、松油醇按质量百分比的含量为粉体10-20%，乙基纤维素0-20%，松油醇60-90%进行混合，得亚微米散射层浆料。优选的是，所述的混合为球磨。进一步优选的是，所述球磨为湿法球磨，球磨时间为I小时-24小时，球磨剂为甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、醋酸甲酯、苯中的任意一种。由于本专利技术的染料敏化太阳能电池散射层浆料是通过上述方法制备的，其能够有效的避免太阳光照能量的损失。本专利技术所要解决的技术问题还包括，针对现有的染料敏化太阳能电池的太阳光照能量损失大的问题，提供一种能够降低太阳光照能量损失的染料敏化太阳能电池。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是一种染料敏化太阳能电池，包括具有染料敏化层的光阳极，该染料敏化层上还包括上述散射层浆料制备的散射层。由于本专利技术的染料敏化太阳能电池的光阳极包括上述的散射层浆料制备的散射层，故其能够降低太阳光照能量的损失。本专利技术的优点在于本专利技术制备的亚微米二氧化钛的颗粒尺寸可控、尺寸分布均匀，包括由其制备的散射层的染料敏化太阳能电池能够减少光线在电池膜层的透过率，增加反射与折射光线，提高了电池的光电转化效率；染料敏化太阳能电池光电流密度得到了明显提高，电池电压保持稳定，光阳极膜总厚度可控；另外，采用亚微米二氧化钛颗粒与纳米二氧化钛颗粒混合形成的散射层浆料，对大部分膜层有较好的粘结力，涂覆后膜层厚度适中，表面平整。附图说明图I为本专利技术实施例I所制备的亚微米二氧化钛的扫描电镜图。图2为本专利技术实施例2制备的无散射层的染料敏化太阳能电池的效率测试图。图3为本专利技术实施例2制备的有散射层的染料敏化太阳能电池的效率测试图。具体实施例方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例I本实施例提供一种亚微米二氧化钛的制备方法，其包括以下步骤步骤I :将氨水(质量百分比浓度为28% )和蒸馏水配制成氨水溶液,其中氨和水 (包括氨水中的水)的物质的量配比为I : 20，在50°C水浴下，按I : 10的质量比将硫酸钛在该氨水溶液中加热水解8小时，形成胶体溶液。步骤2 :将步骤I制备的胶体溶液在130°C水浴下，在水热釜中反应48小时，得亚微米二氧化钛悬浮液。步骤3 :将上述亚微米二氧化钛悬浮液在4000r/min的转速下,离心30min,水洗, 收集沉淀，在70°C下，烘干，获得亚微米二氧化钛粉末。对本实施例制备的亚微米二氧化钛粉末采用S-4800扫描电子显微镜在5万倍放大条件下进行电镜扫描，结果见图1，由图I可见该亚微米二氧化钛的尺寸分布均匀，其粒径在IOOnm-I μ m范围内。可选的，可继续用所制备的亚微米二氧化钛粉末制备染料敏化太阳能电池散射层浆料，其制备方法包括如下步骤步骤I):按照I : 20的质量比将上述制备的亚微米二氧化钛粉末和纳米级二氧化钛粉末混合，加入适量的乙醇(作为球磨剂)，在400r/min的转速下球磨I小时，获得混合粉体。其中纳米级二氧化钛为现有的粒径在20nm左右的二氧化钛粉末。步骤2):按20^^20^^60%的质量百分比将该混合粉体(其质量百分比指不包括乙醇的纯粉体的质量)、乙基纤维素、松油醇混合，在400r/mi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：卢磊，曾绍忠，王秀田，焦方方，陈效华，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：