本发明专利技术公开了一种二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜及其制备方法和应用，将粒径为30-35nm的二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管分别在2%-30%质量浓度的乙酰纤维素的乙醇溶液中充分搅拌制得浆料，用丝网印刷技术将其依次印刷在同一块导电玻璃上并于500-550℃焙烧1-4h得到涂覆有二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的电极材料，后浸入0.01-1MTiCl4溶液中在20-90℃下浸泡10-120min并于450-550℃焙烧0.5-2h，得到待敏化的电极材料，将待敏化的电极材料浸入含有浓度均为0.1-1mM的N719和D131混合染料的乙腈溶液中浸泡6-48h，后与Pt对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。本发明专利技术工艺简单，成本低廉，能耗低，重现性好，可大量生产，符合环境要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料学领域，具体涉及一种二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜及其制备方法和应用。
技术介绍
新型染料敏化太阳能电池(Dye Sensitized Solar Cell,以下简称DSC)由于其廉价的生产成本、易于工业化生产的工艺技术以及广阔的应用前景，自1991年取得突破性进展后，立即受到国际上广泛的关注和重视。目前，染料敏化太阳能电池其光电转换效率最高已达到10%以上，其转换效率可与非晶硅太阳电池相媲美。但如何进一步提高DSC的光电转换效率和电池实用化一直以来是科学家的研究重点。其中，人们采用光谱响应范围具有互补性质的多种染料配合使用，相互弥补各自吸收光谱不够宽的缺点，取得了良好的效果。本专利技术首次提供了一种制备二氧化钛纳米粒子和纳米管所形成的交替层膜来组装染料敏化太阳能电池的方法，并用N719和D131混合染料来共敏化其太阳能电池。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜及其制备方法和应用，其具有廉价的原材料和简单的制作工艺，且性能相对稳定、衰减少，具有很好的应用前景，可大量生产，符合环境要求。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案 一种二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的制备方法的具体步骤如下将粒径为30-35nm的二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管分别在2%_30%质量浓度的乙酰纤维素的乙醇溶液中充分搅拌制得浆料，用丝网印刷技术将其依次印刷在同一块导电玻璃上并于500-550°C焙烧l_4h得到涂覆有二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的电极材料。所述的二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的厚度为2-30 μ m。所述的二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜用于染料敏化太阳能电池。太阳能电池组装将涂覆有二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的电极材料浸入O. 01-1M TiCl4溶液中在20-90°C下浸泡10_120min并于450_550°C焙烧O. 5_2h，得到待敏化的电极材料，将待敏化的电极材料浸入含有浓度均为O. I-ImM的N719和D131混合染料的乙腈溶液中浸泡6-48h，后与Pt对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。本专利技术的显著优点在于 (I)用本专利技术的二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的制备方法制得的太阳能电池具有很好的光电性能，从图2可以发现在100mW/cm2的光强、AM I. 5条件下，在FTO导电基片上光电转换效率为8. 44%，短路电流为16. 48 mA · cm_2，开路电压为O. 72V，填充因子为O. 71。从图3可以发现IPCE在460nm处达到最大值为O. 78。(2)本专利技术首次提供了丝网印刷技术制备二氧化钛纳米粒子和!1211307纳米管交替层膜来组装染料敏化太阳能电池的方法，该方法工艺简单，成本低廉，能耗低，重现性好，可大量生产，符合环境要求。附图说明图I是二氧化钛的纳米粒子和H2Ti3O7纳米管的XRD图。图2是二氧化钛的纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜所组装成太阳能电池的电压和电流图。图3是二氧化钛的纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜所组装成太阳能电池的IPCE 图。具体实施例方式实施例I I)将粒径30nm左右的二氧化钛的纳米粒子和H2Ti3O7纳米管分别在2%_30%质量浓度的乙酰纤维素的乙醇溶液中充分搅拌制得浆料，用丝网印刷技术将其依次印刷在同一块导电玻璃上并于450°C焙烧4h得到电极材料； 2)将电极材料浸入O. OlM TiCl4溶液中在90°C下浸泡120min并于550°C焙烧O. 5h，得到待敏化的电极材料； 3)将待敏化的电极材料浸入含有浓度均为O.ImM的N719和D131混合染料的乙腈溶液中浸泡48h，得到敏化后的电极材料； 4)将敏化后的电极材料、Pt对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的所述的染料敏化太阳能电池。实施例2 1)将粒径30nm左右的二氧化钛的纳米粒子和H2Ti3O7纳米管分别在2%_30%质量浓度的乙酰纤维素的乙醇溶液中充分搅拌制得浆料，用丝网印刷技术将其依次印刷在同一块导电玻璃上并于525°C焙烧2h得到电极材料； 2)将电极材料浸入O.05M TiCl4溶液中在70°C下浸泡30min并于475°C焙烧O. 5h，得到待敏化的电极材料； 3)将待敏化的电极材料浸入含有浓度均为O.5mM的N719和D131混合染料的乙腈溶液中浸泡24h，得到敏化后的电极材料； 4)将敏化后的电极材料、Pt对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的所述的染料敏化太阳能电池。实施例3 1)将粒径30nm左右的二氧化钛的纳米粒子和H2Ti3O7纳米管分别在2%_30%质量浓度的乙酰纤维素的乙醇溶液中充分搅拌制得浆料，用丝网印刷技术将其依次印刷在同一块导电玻璃上并于550°C焙烧Ih得到电极材料； 2)将电极材料浸入IMTiCl4溶液中在20°C下浸泡IOmin并于475°C焙烧2h，得到待敏化的电极材料； 3)将待敏化的电极材料浸入含有浓度均为ImM的N719和D131混合染料的乙腈溶液中浸泡6h，得到敏化后的电极材料；4)将敏化后的电极材料、Pt对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的所述的染料敏化太阳能电池。 以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。权利要求1.一种二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的制备方法，其特征在于所述的制备方法具体步骤如下将粒径为30-35nm的二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管分别在2%-30%质量浓度的乙酰纤维素的乙醇溶液中充分搅拌制得浆料，用丝网印刷技术将其依次印刷在同一块导电玻璃上并于500-550°C焙烧l_4h得到涂覆有二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的电极材料。2.一种如权利要求I所述的方法制得二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜，其特征在于所述的二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的厚度为2-30 μ m。3.—种如权利要求I所述的方法制得二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的应用，其特征在于所述的二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜用于染料敏化太阳能电池。4.根据权利要求3所述的二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的应用，其特征在于太阳能电池组装将涂覆有二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的电极材料浸入O. 01-1M TiCl4溶液中在20-90°C下浸泡10_120min并于450_550°C焙烧O. 5_2h，得到待敏化的电极材料，将待敏化的电极材料浸入含有浓度均为O. I-ImM的N719和D131混合染料的乙腈溶液中浸泡6-48h，后与Pt对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。全文摘要本专利技术公开了一种二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜及其制备方法和应用，将粒径为30-35nm的二氧化钛纳米粒子和H2Ti本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的制备方法，其特征在于：所述的制备方法具体步骤如下：将粒径为30?35nm的二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管分别在2%?30%质量浓度的乙酰纤维素的乙醇溶液中充分搅拌制得浆料，用丝网印刷技术将其依次印刷在同一块导电玻璃上并于500?550℃焙烧1?4h得到涂覆有二氧化钛纳米粒子和H2Ti3O7纳米管交替层膜的电极材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏明灯，夏伦超，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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