一种无机敏化染料敏化太阳能电池及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无机敏化染料敏化太阳能电池及制备方法，所述的无机敏化染料敏化太阳能电池包括透明导电基板、光敏化剂、含氧化还原电对的电解质溶液，所述的透明导电基板上设有自敏化氧化钛光阳极；所述的无机敏化染料敏化太阳能电池的制备方法包括洁净的FTO导电玻璃基板处理、氧化钛浆料制备、在FTO导电玻璃基板涂一层氧化钛浆料、高温退火处理、氢化处理等步骤。本发明专利技术无机敏化染料敏化太阳能电池及制备方法可以防止出现量子点的团聚、实现自敏化在氧化钛表面的均匀覆盖、延长染料敏化太阳能电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏太阳能电池，具体是指一种无机自敏化染料敏化太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种新型的太阳能电池，由于具有成本低(约为硅电池成本的1/5 1/10)、理论转换效率高、制备工艺简单等众多优点，被认为是硅太阳能电池最有力的竞争者。DSSC主要由透明导电基板、二氧化钛(TiO2)多孔纳米晶薄膜、光敏化剂(染料)、电解质溶液(含氧化还原电对)和镀有钼金的对电极组成。其基本原理是染料敏化剂吸收光子能量，产生电子一空穴对，电子快速注入到Ti02导带，然后经Ti02薄膜传递到导电基板，再经外电路传递到对电极，最后经氧化还原电解质回到染料基态，构成循环 电池。目前DSSC电池所使用的染料主要有两种有机配合物染料和无机量子点。有机配合物染料一起优越的吸光性能，已受到人们的广泛关注，目前高转化效率的DSSC电池的敏化剂无一例外都是有机染料。但是有机染料由于自身容易受到氧化钛光解，而严重影响DSSC电池的使用寿命，并且有机染料通常都很昂贵，制备困难。因此，无机量子点敏化，以其高稳定性，不易光解，光电转化效率高，廉价等特点逐渐受到各国科研工作者的重视。但是，传统的无机量子点敏化，容易出现量子点团聚等问题，使得量子点要均匀覆盖氧化钛表面十分困难，严重影响了 DSSC的光电转化效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种防止出现量子点的团聚、实现自敏化在氧化钛表面的均匀覆盖、延长染料敏化太阳能电池的使用寿命的无机敏化染料敏化太阳能电池及制备方法。本专利技术可以通过以下技术方案来实现本专利技术设计了一种无机敏化染料敏化太阳能电池，包括透明导电基板、光敏化剂、含氧化还原电对的电解质溶液，所述的透明导电基板上设有自敏化氧化钛光阳极。所述的含氧化还原电对的电解质溶液为含有€/Γ氧化还原电对的电解液。本专利技术设计了一种无机敏化染料敏化太阳能电池的制备方法，包括如下步骤第一步，准备洁净的FTO导电玻璃基板；第二步，制备氧化钛浆料；第三步，采用刮涂法、丝网印刷法、喷涂法，在FTO导电玻璃基板涂一层氧化钛浆料；第四步，对氧化钛浆料经高温退火处理，形成氧化钛多孔薄膜；第五步，将形成氧化钛多孔薄膜的FTO导电玻璃基板放于炉中，在氢气气氛下高温处理，使氢原子掺杂到氧化钛的表层原子中，打破氧化钛表层的规则排列结构，使其无序化，形成自敏化氧化钛光阳极；第六步，将以氢化处理后的氧化钛多孔薄膜为光阳极、含G/Γ的氧化还原电对的电解液为电解质、涂钼的FTO玻璃为对电解组装成DSSC电池。所述的氧化钛浆料的的制备包括有以上步骤(1)配制氧化钛前驱体溶液；(2)将前驱体溶液放于水热反应釜中经100 300°C反应5 16h ; (3)经过反复离心，清洗，分离出纯净的纳米氧化钛粉体；(4)将氧化钛粉体制成氧化钛浆料。步骤四中，将氧化钛浆料放入马弗炉中450°C退火30min，形成氧化钛多孔薄膜。优选地，步骤五中，将所制备的氧化钛多孔膜放于管式炉中，在35(TC下，再以400mL/min的速度通入氢气流(5%H2+95%N2)，处理5h。优选地，步骤五中，将所制备的氧化钛多孔膜放于管式炉中，在350°C下，再以400mL/min的速度通入氢气流(10%H2+90%N2)，处理3h。 优选地，步骤五中，将所制备的氧化钛多孔膜放于管式炉中，在3 5(TC下，再以400mL/min的速度通入氢气流(5%H2+95%N2)，处理10h。本专利技术无机敏化染料敏化太阳能电池及制备方法采用先用水热法合成氧化钛纳米粉体，然后制成氧化钛浆料，再采用刮涂法、丝网印刷法、喷涂法等方法，在FTO玻璃涂一层氧化钛浆料，经退火后形成氧化钛多孔膜，之后再将这种氧化钛多孔薄膜放于管式炉中，在氢气气氛下高温处理，使氢原子掺杂到氧化钛的表层原子中，打破氧化钛表层的规则排列结构，使其无序化。这种表层无序化结构可以有效的降低氧化钛的禁带宽度，使其在可见光区的吸光能力显著增强，达到自敏化的目的。然后在用含有g/Γ氧化还原电对的电解液组装成DSSC电池。氧化钛表面无序自敏化是一种新型的无机敏化思路，可以防止出现量子点的团聚，实现在氧化钛表面的均匀覆盖，延长DSSC的使用寿命。附图说明附图I为无机敏化染料敏化太阳能电池制备方法处理流程图。具体实施例方式下面将结合说明书附图来对本专利技术作进一步描述本专利技术公开了一种无机敏化染料敏化太阳能电池，包括透明导电基板、光敏化剂、含氧化还原电对的电解质溶液，所述的透明导电基板上设有自敏化氧化钛光阳极。所述的含氧化还原电对的电解质溶液为含有霉#1_氧化还原电对的电解液。如图I所示，本专利技术设计了一种无机敏化染料敏化太阳能电池的制备方法，包括如下步骤第一步，准备洁净的FTO导电玻璃基板；第二步，制备氧化钛浆料；第三步，采用刮涂法、丝网印刷法、喷涂法，在FTO导电玻璃基板涂一层氧化钛浆料；第四步，对氧化钛浆料经高温退火处理，形成氧化钛多孔薄膜；第五步，将形成氧化钛多孔薄膜的FTO导电玻璃基板放于炉中，在氢气气氛下高温处理，使氢原子掺杂到氧化钛的表层原子中，打破氧化钛表层的规则排列结构，使其无序化，形成自敏化氧化钛光阳极；第六步，将以氢化处理后的氧化钛多孔薄膜为光阳极、含Ι /Π的氧化还原电对的电解液为电解质、涂钼的FTO玻璃为对电解组装成DSSC电池。所述的氧化钛浆料的的制备包括有以上步骤(1)配制氧化钛前驱体溶液；(2)将前驱体溶液放于水热反应釜中经100 300°C反应5 16h ; (3)经过反复离心，清洗，分离出纯净的纳米氧化钛粉体；(4)将氧化钛粉体制成氧化钛浆料。本专利技术以氢化处理方法，实现氧化钛表面无序自敏化，有望简化DSSC的制备工艺，延长DSSC的使用寿命。具体实施例如下实施例I : I.配制氧化钛前驱体溶液；2.将前驱体溶液放于水热反应釜中经200°C反应12h ；3.经过4次的反复离心，清洗，分离出纯净的纳米氧化钛；4.用上述制备氧化钛粉体，制备氧化钛浆料，采用刮涂法涂于FTO导电玻璃上；5.在马弗炉中450°C退火30min，制备出氧化钛多孔薄膜；6.将所制备的氧化钛多孔膜放于管式炉中，在350°C下，再以400mL/min的速度通入氢气流(5%H2+95%N2)，处理5h ；7.将以氢化处理后的氧化钛多孔膜为光阳极，含《 /Γ的氧化还原电对的电解液为电解质，涂钼的FTO玻璃为对电解组装成DSSC电池。上述制备的染料敏化太阳能电池DSSC光电性能在氙灯模拟的太阳光下进行测试，测试光强为标准光强AMl. 5，采用电化学工作站进行I-V扫描，测试结果为电池的开路电压达到了 O. 2V，短路电流密度达到4mA/cm2，光电转化效率接近1%。实施例2 L配制氧化钛前驱体溶液；2.将前驱体溶液放于水热反应釜中经200°C反应12h ；3.经过4次的反复离心，清洗，分离出纯净的纳米氧化钛；4.用上述制备氧化钛粉体，制备氧化钛浆料，采用刮涂法涂于FTO导电玻璃上；5.在马弗炉中450°C退火30min，制备出氧化钛多孔薄膜；6.将所制备的氧化钛多孔膜放于管式炉中，在350°C下，再以400mL/min的速度通入氢气流(10%H2+90%N2),处理3h ；7.将以氢化处理后的氧化钛多孔膜为光阳极，含 /Γ的氧化还原电对的电解液为电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无机敏化染料敏化太阳能电池，包括透明导电基板、光敏化剂、含氧化还原电对的电解质溶液，其特征在于：所述的透明导电基板上设有自敏化氧化钛光阳极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，陆川，杨奎，何泓材，陈海军，陈振威，朱家坤，罗斐斐，汪兴，
申请(专利权)人：东莞电子科技大学电子信息工程研究院，
类型：发明
国别省市：