專利名稱：用于染料敏化太陽能電池的大表面積電極制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及染料敏化太陽能電池領(lǐng)域，特別是一種用于染料敏化 太陽能電池大表面積電極的制備方法。
背景技術(shù)：
1991年瑞士洛桑高等理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室在權(quán)威期刊Nature (O，Regan B., Gr3etzel M.， 1991， 353, 737)上報(bào)道一種全新的染料敏 化太陽能電池的研究成果，立即得到了國(guó)際上的廣泛關(guān)注和重視。
染料敏化太陽能電池主要由以下幾個(gè)部分組成光陽極、納米多 孔半導(dǎo)體薄膜、染料敏化劑、電解質(zhì)和對(duì)電極。該電池以13/1氧化還 原電對(duì)為媒介在光陽極和對(duì)電極之間傳遞電荷。在這個(gè)媒介再生的循 環(huán)中，被氧化的物質(zhì)(12或13)在對(duì)電極上重新被還原為r。在此過 程中，減小由于上述還原反應(yīng)對(duì)電極上的能量消耗是十分必要的。因 此，作為電池的重要組成部分，對(duì)電極的電催化性能對(duì)整個(gè)電池的光 電轉(zhuǎn)化效率有著重要的影響。但是，現(xiàn)有技術(shù)非濺射方法得到的鉑電 極，其表面積較小，表面的鉑對(duì)于還原反應(yīng)的催化能力也較弱，導(dǎo)致 整個(gè)電池的總能量效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中鉑電極的表面積較小，表面的鉑對(duì)于還原反應(yīng)的催化能力也較弱，整個(gè)電池的總能量效率不高的技術(shù)問題，本發(fā)明提 出一種用于染料敏化太陽能電池的大表面積電極制備方法，包括如下
1) 以金或者鉑為濺射材料，在40mA的電流下濺射10 20min， 在導(dǎo)電玻璃表面得到一層厚度為1 5pm，均勻分布且直徑為0.1 10pm大的金或者鉑顆粒。
2) 將lg氯鉑酸溶于100mL摩爾濃度為1 100 mmol/L異丙醇 溶液中，充分溶解后得到攪拌均勻的O.Olg/mL氯鉑酸溶液，將此溶 液旋涂在具有金或者鉑顆粒層的導(dǎo)電玻璃表面上。
3) 將涂覆有氯鉑酸溶液的金屬金或者鉑顆粒層的導(dǎo)電玻璃放入 燒結(jié)爐中，燒結(jié)的溫度范圍為300 50(TC，燒結(jié)30min，此時(shí)在已有 大的顆粒表面便會(huì)附著上粒徑為50 100nm的金屬顆粒，形成具有 更大表面積的金或者鉑電極。
上述方法中，金或者鉑顆粒的直徑范圍為0.1 1(Vm，優(yōu)選0.1 lj_imc
此大表面積電極的優(yōu)點(diǎn)是由于金屬電極的表面積增大，能夠大 大提高催化效果，減小電池在對(duì)電極上的能量損耗，提高電池的光電 轉(zhuǎn)化效率。


圖1本發(fā)明與普通鉑電極太陽能電池比較測(cè)試的I-V曲線 電池有效面積為L(zhǎng)5cmX1.5cm,圖中1為本發(fā)明大面積鉑電極 的太陽能電池的短路電流曲線，2為普通太陽能電池的鉬電極的短路電流曲線
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
1) 首先將導(dǎo)電玻璃放入磁控濺射鍍膜儀中，以金為濺射材料，
在40mA的電流下濺射20min，在導(dǎo)電玻璃表面得到一層厚度為l^im, 均勻分布且直徑為0.1 pm大的金顆粒。
2) 將lg氯鉑酸溶解在lOOmL異丙醇溶液瓶中，充分溶解后得 到攪拌均勻的O.Olg/mL氯鉑酸溶液，氯鉑酸異丙醇溶液的摩爾濃度 為lmmol/L，將此溶液旋涂在具有金顆粒層的導(dǎo)電玻璃表面上。
3) 將涂覆有氯鉑酸溶液的金屬金顆粒層的導(dǎo)電玻璃放入燒結(jié)爐 中，燒結(jié)的溫度范圍為500°C，燒結(jié)30min，此時(shí)在大的金屬顆粒表 面便會(huì)附著上粒徑為50nm的金屬顆粒，形成具有較大表面積的金電 極。
實(shí)施例二
1) 首先將導(dǎo)電玻璃放入磁控濺射鍍膜儀中，以鉑為濺射材料， 在40mA的電流下濺射10min，在導(dǎo)電玻璃表面得到一層厚度為5pm， 均勻分布且直徑為10nm大的鉑顆粒。
2) 將lg氯鉑酸溶解在lOOmL異丙醇溶液瓶中，充分溶解后得 到攪拌均勻的O.Olg/mL氯鉑酸溶液，氯鉑酸異丙醇溶液的摩爾濃度 為10Ommol/L，將此溶液旋涂在具有鉑顆粒層的導(dǎo)電玻璃表面上。
3) 將涂覆有氯鉑酸溶液的金屬鉑顆粒層的導(dǎo)電玻璃放入燒結(jié)爐 中，燒結(jié)的溫度范圍為30(TC，燒結(jié)30min，此時(shí)在大的顆粒表面便會(huì)附著上粒徑為100nm的金屬顆粒，形成具有較大表面積的鉑電極。 實(shí)施例三
1) 首先將導(dǎo)電玻璃放入磁控濺射鍍膜儀中，以金為濺射材料， 在40mA的電流下濺射15min，在導(dǎo)電玻璃表面得到一層厚度為3pm， 均勻分布且直徑為1 nm大的金顆粒。
2) 將lg氯鉑酸溶解在100mL異丙醇溶液瓶中，充分溶解后得 到攪拌均勻的0.01g/mL氯鉑酸溶液，氯鉑酸異丙醇溶液的摩爾濃度 為50mmol/L，將此溶液旋涂在具有金顆粒層的導(dǎo)電玻璃表面上。
3) 將涂覆有氯鉑酸溶液的金屬金顆粒層的導(dǎo)電玻璃放入燒結(jié)爐 中，燒結(jié)的溫度范圍為40(TC，燒結(jié)30min，此時(shí)在大的顆粒表面便 會(huì)附著上粒徑為80nm的金屬顆粒，形成具有較大表面積的金電極。
在所有其它條件相同的情況下，將制備的大表面積金或者鉑電極 與普通鉑電極分別組成有效面積為1.5cmX1.5cm的染料敏化太陽能 電池，采用Cffl600C電化學(xué)工作站測(cè)試兩種電池的I-V曲線，所得結(jié) 果如附圖l所示。
從測(cè)試結(jié)果可以看出，本發(fā)明的太陽能電池的短路電流l比起現(xiàn) 有技術(shù)的太陽能電池的短路電流2得到了明顯提高，從而也使整個(gè)染 料敏化太陽能電池的效率得到了提升。
權(quán)利要求
1、一種用于染料敏化太陽能電池的大表面積電極制備方法，其特征在于，包括如下步驟1)以金或者鉑為濺射材料，在40mA的電流下濺射10～20min，在導(dǎo)電玻璃表面得到一層厚度為1～5μm，均勻分布且直徑為0.1～10μm大的金或者鉑顆粒；2)將1g氯鉑酸溶于100mL摩爾濃度為1～100mmol/L異丙醇溶液中，充分溶解后得到攪拌均勻的0.01g/mL氯鉑酸溶液，將此溶液旋涂在具有金或者鉑顆粒層的導(dǎo)電玻璃表面上；3)將涂覆有氯鉑酸溶液的金或者鉑金屬顆粒層的導(dǎo)電玻璃放入燒結(jié)爐中，燒結(jié)的溫度范圍為300～500℃，燒結(jié)30min，此時(shí)在已有大的金屬顆粒表面會(huì)附著上粒徑為50～100nm的金屬顆粒，形成具有較大表面積的金或者鉑的金屬電極。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于染料敏化太陽能電池的大表面積 電極制備方法，其特征在于1) 以金為濺射材料，在40mA的電流下濺射20min，在導(dǎo)電玻 璃表面得到一層厚度為l)im，均勻分布且直徑為O.lpm大的金顆粒；2) 將lg氯鉑酸溶于100mL摩爾濃度為1 mmol/L異丙醇溶液中， 充分溶解后得到攪拌均勻的O.Olg/mL氯鉑酸溶液，將此溶液旋涂在 具有金顆粒層的導(dǎo)電玻璃表面上；3) 將涂覆有氯鉑酸溶液的金屬金顆粒層的導(dǎo)電玻璃放入燒結(jié)爐中，燒結(jié)的溫度范圍為500°C，燒結(jié)30min，此時(shí)在已有大的金屬顆 粒表面會(huì)附著上粒徑為50nrn的金屬顆粒，形成具有較大表面積的金 的金屬電極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于染料敏化太陽能電池的大表面積電極 制備方法，其特征在于1)以鉑為濺射材料，在40mA的電流下濺射10min，在導(dǎo)電玻 璃表面得到一層厚度為5pm，均勻分布且直徑為lOpm大的鉑顆粒；2) 將lg氯鉑酸溶于100mL摩爾濃度為100 mmol/L異丙醇溶液 中，充分溶解后得到攪拌均勻的0.01g/mL氯鉑酸溶液，將此溶液旋 涂在具有鉑顆粒層的導(dǎo)電玻璃表面上；3) 將涂覆有氯鉑酸溶液的金屬鉑顆粒層的導(dǎo)電玻璃放入燒結(jié)爐 中，燒結(jié)的溫度范圍為300°C，燒結(jié)30min，此時(shí)在已有大的金屬顆 粒表面會(huì)附著上粒徑為100nm的金屬顆粒，形成具有較大表面積的 鉑的金屬電極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于染料敏化太陽能電池的大表面積電極 制備方法，其特征在于1) 以金為濺射材料，在40mA的電流下濺射15min，在導(dǎo)電玻 璃表面得到一層厚度為3pm，均勻分布且直徑為ljim大的金顆粒；2) 將lg氯鉑酸溶于100mL摩爾濃度為50 mmol/L異丙醇溶液 中，充分溶解后得到攪拌均勻的0.01g/mL氯鉑酸溶液，將此溶液旋 涂在具有金顆粒層的導(dǎo)電玻璃表面上；3) 將涂覆有氯鉑酸溶液的金屬金顆粒層的導(dǎo)電玻璃放入燒結(jié)爐中，燒結(jié)的溫度范圍為400°C，燒結(jié)30min，此時(shí)在己有大的金屬顆 粒表面會(huì)附著上粒徑為80nrn的金屬顆粒，形成具有較大表面積的金 的金屬電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及染料敏化太陽能電池領(lǐng)域，特別是一種用于染料敏化太陽能電池大表面積電極的制備方法，以金或者鉑為濺射材料，在導(dǎo)電玻璃表面得到一層金或者鉑顆粒。將氯鉑酸溶于異丙醇中，將得到氯鉑酸溶液旋涂導(dǎo)電玻璃表面上，將涂覆有金屬金或者鉑顆粒層的導(dǎo)電玻璃放入燒結(jié)爐中，在大的顆粒表面便會(huì)附著上粒徑較小的金屬顆粒，形成具有更大表面積的金或者鉑電極。按照本方法得到的大表面積電極的優(yōu)點(diǎn)是金屬電極的表面積增大，能夠提高催化效果，減小電池在電極上的能量損耗，提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號(hào)H01G9/20GK101447340SQ20081023277
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
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