專利名稱：一種柔性光陽極及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及柔性太陽能電池領域，具體涉及一種柔性光陽極及其制備方法。
背景技術：
在煤、石油、天然氣等不可再生能源日益減少的情勢下，太陽能由于資源豐富，對 環(huán)境無污染，日益成為能源開發(fā)的重點。太陽能電池作為能源的一種新形式，應用領域廣 泛。染料敏化太陽能電池由于其使用壽命長、生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本低、無毒無污染等特 性，占據(jù)了太陽能電池的市場。目前染料敏化太陽能電池光陽極的制作，所用的光陽極材料的襯底，一般是用磁 控濺射的方法所制作的TCO導電玻璃，介于導電玻璃本身的性質(zhì)，用此種方法做出的光陽 極，只能是剛性的。這種剛性的光陽極不僅使得電池整體重量偏重，并且由于導電玻璃本身 的特性，由其作為襯底制成的光陽極不能保證不同工作狀態(tài)下良好的電子傳輸率，同時不 能保證太陽光線良好的通過率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種柔性光陽極及其制備方法，克服剛性材料制 備的光陽極由于材料自身性質(zhì)所導致的電池整體重量偏重，電子傳輸率和太陽光線通過率 低的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為所述的柔性光陽極，包括柔性耐高溫薄膜、碳納米管薄膜導電層、光陽極層。所述的柔性耐高溫薄膜材料可為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二 醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰亞胺(PI)、三乙?；w維素(TAC)等。作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，選取聚碳酸酯(PC)作為柔性耐高溫薄膜的材料。所述的碳納米管薄膜導電層由化學氣相沉積法或濕法工藝制備而成?；瘜W氣相沉積法制備碳納米管薄膜導電層是指將含碳氣體如乙烯、乙炔、一氧化 碳、甲烷、丙烯等有機氣體，在一定溫度下，一般為600°C 1000°C，在過渡金屬狗，Co或Ni 催化劑作用下進行催化分解，或者直接熱分解含F(xiàn)e，Co或M的碳化合物，如二茂鐵以及羰 基化合物等制備碳納米管薄膜。濕法工藝制備碳納米管薄膜導電層是指，將三聚甲醛或者多聚甲醛溶解在 Ι-lOmol/L的強酸性溶液中，制備成質(zhì)量百分比為1^-50%的溶液，充分攪拌混合均勻；將 經(jīng)處理獲得的溶液轉(zhuǎn)移到水熱反應釜中，以100°C -200°C進行水熱反應5-72小時，自然冷 卻到室溫，分離、洗滌和干燥后獲得碳納米管或碳納米棒。所述的強酸性溶液包括揮發(fā)性酸 和不揮發(fā)性酸的混合物，揮發(fā)性酸包括鹽酸，硝酸，不揮發(fā)性酸包括硫酸和磷酸等。所述的碳納米管薄膜導電層粘結(jié)在柔性耐高溫薄膜上。所采用的粘結(jié)劑為硅膠、改性的環(huán)氧樹脂等，作為優(yōu)選的方式，選取硅膠作為粘接 劑。
所述的光陽極層附著在碳納米管薄膜導電層上。制作光陽極層的材料可為二氧化鈦、二氧化錫及氧化鋅等。作為本發(fā)明優(yōu)選的方 案，選取二氧化鈦作為制備光陽極層的材料。所述的柔性光陽極的制備方法，包括以下幾個步驟第一步驟選取柔性耐高溫薄膜，將其依次用蒸餾水、丙酮、無水乙醇、蒸餾水等溶 液超聲清洗，在每種溶液中超聲清洗的時間為15分鐘；第二步驟選取利用化學氣相沉積的方法或者是濕法工藝制備成的碳納米管薄膜 導電層，在透光率為85%的條件下，該薄膜的方塊電阻小于100Ω ；第三步驟利用粘接劑將碳納米管薄膜導電層及經(jīng)第一步驟處理的柔性耐高溫薄 膜結(jié)合在一起，粘接劑可為硅膠、改性的環(huán)氧樹脂等，作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，選取硅膠作 為粘接劑；第四步驟將附有碳納米管薄膜的柔性耐高溫薄膜作為基底，制備光陽極層。制備 光陽極層所采用的材料為二氧化鈦、二氧化錫及氧化鋅等，作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，選取二 氧化鈦作為制備光陽極層的材料；制備光陽極層的方法為低溫水浴法，水的溫度控制在80 攝氏度至100攝氏度之間。本發(fā)明提供的柔性光陽極及其制備方法的有益效果在于1.與傳統(tǒng)的染料敏化太陽能電池光陽極相比，本發(fā)明提供的柔性光陽極及制備方 法實現(xiàn)了光陽極的全柔性化，解決了制作柔性染料敏化太陽能電池的關鍵難題；2.將目前比較前沿的碳納米管材料作為襯底的導電層，運用碳納米層優(yōu)良的電子 傳輸性能，保證了電子傳輸?shù)捻槙常?.由于碳納米材料本身的性質(zhì)，用該種材料制作出的光陽極基材都是透明的，不 干擾光線的透過率；4.以柔性的導電膜取代了傳統(tǒng)的導電玻璃，極大的減輕了整體電池的重量；5.用碳納米材料取代原來導電玻璃上的導電材料，由于碳納米材料優(yōu)良的導電性 能，即使在柔性的太陽能電池彎折的情況下也不會影響電子傳輸。


下面對本發(fā)明說明書附圖表達的內(nèi)容及圖中的標記作簡要說明圖1為所述柔性光陽極的結(jié)構示意圖；圖中標記為1、柔性耐高溫薄膜，2、碳納米管薄膜導電層、3、光陽極層。
具體實施例方式下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發(fā)明的具體實施方式
如所涉及的各部 分之間的相互位置關系、工藝流程等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本發(fā) 明的構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。如圖1所述的柔性光陽極，包括柔性耐高溫薄膜1、碳納米管薄膜導電層2、光陽極層3。柔性耐高溫薄膜1的材料為聚碳酸酯(PC)。碳納米管薄膜導電層2粘結(jié)在柔性耐高溫薄膜1上。
所采用的粘接劑為硅膠。所述的光陽極層3附著在碳納米管薄膜導電層2上。制備光陽極層的材料為二氧化鈦。制備光陽極層的方法為低溫水浴法。采用水浴法所產(chǎn)生的壓力將二氧化鈦附著在與柔性耐高溫薄膜1粘接的碳納米 管薄膜導電層2上。所述的柔性光陽極的制備方法，包括以下步驟第一步驟選取柔性耐高溫薄膜1，將其依次用蒸餾水、丙酮、無水乙醇、蒸餾水等 溶液超聲清洗，在每種溶液中超聲清洗的時間為15分鐘；第二步驟選取用化學氣相沉積法或濕法工藝制取的碳納米管薄膜導電層2，在 透光率為85%的條件下，該薄膜方塊的電阻小于100Ω ；第三步驟利用硅膠將第二步驟所得的碳納米管薄膜導電層2及經(jīng)第一步驟處理 的柔性耐高溫薄膜1粘結(jié)在一起；第四步驟將附有碳納米管薄膜導電層2的柔性耐高溫薄膜1作為基底，制備光陽 極層。采用二氧化鈦材料，用水浴法低溫制備出全柔性的二氧化鈦光陽極材料，采用水浴法 時，水的溫度控制在80攝氏度至100攝氏度之間。第一步驟所選取的柔性耐高溫薄膜1的材料為聚碳酸酯(PC)。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構思和技術方案進行的各種非實質(zhì)性的改進，或未經(jīng)改 進將本發(fā)明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種柔性光陽極，其特征在于包括柔性耐高溫薄膜(1)、碳納米管薄膜導電層O)、 光陽極層(3)，所述的碳納米管薄膜導電層( 粘接在柔性耐高溫薄膜(1)上，所述的光陽 極層(3)附著在碳納米管薄膜導電層( 上。
2.按照權利要求1所述的光陽極，其特征在于所述的柔性耐高溫薄膜(1)所采用的 材料為聚碳酸酯。
3.按照權利要求1或2所述的光陽極，其特征在于所述的碳納米管薄膜導電層(2)與 柔性耐高溫薄膜(1)粘結(jié)時所采用的粘結(jié)劑為硅膠。
4.按照權利要求3所述的光陽極，其特征在于所述的光陽極層(3)為二氧化鈦光陽極層。
5.一種權利要求1所述的柔性光陽極的制備方法，其特征在于包括以下步驟第一步驟選取柔性耐高溫薄膜(1)，將其依次用蒸餾水、丙酮、無水乙醇、蒸餾水等溶 液超聲清洗，在每種溶液中超聲清洗的時間為15分鐘；第二步驟選取用化學氣相沉積法或濕法工藝制取的碳納米管薄膜導電層O)，在透 光率為85%的條件下，該薄膜方塊的電阻小于100Ω ；第三步驟利用硅膠將第二步驟所得的碳納米管薄膜導電層( 及經(jīng)第一步驟處理的 柔性耐高溫薄膜(1)粘結(jié)在一起；第四步驟將附有碳納米管薄膜導電層( 的柔性耐高溫薄膜(1)作為基底，制備光陽 極層(3)；采用二氧化鈦材料，用水浴法低溫制備出全柔性的二氧化鈦光陽極層，采用水浴 法時，水的溫度控制在80攝氏度至100攝氏度之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔性光陽極及其制備方法，所述的柔性光陽極包括柔性耐高溫薄膜(1)、碳納米管薄膜導電層(2)、光陽極層(3)，所述的碳納米管薄膜導電層(2)粘接在柔性耐高溫薄膜(1)上，所述的光陽極層(3)附著在碳納米管薄膜導電層(2)，所述的柔性光陽極的制備方法，包括處理柔性耐高溫薄膜(1)的步驟，選取碳納米管薄膜導電層(2)的步驟，將碳納米管薄膜導電層(2)粘結(jié)在柔性耐高溫薄膜(1)上的步驟，及生成光陽極層(3)的步驟。本發(fā)明所提供的光陽極為全柔性的，其能夠改良光陽極的電子傳輸性能，提高光線的透過率，能夠極大克服目前剛性光陽極的缺陷，具有實用價值。
文檔編號H01L51/48GK102087920SQ20101055593
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權日2010年11月23日
發(fā)明者嚴偉, 盧磊, 焦方方, 王秀田 申請人:奇瑞汽車股份有限公司