專利名稱：一種染料敏化太陽能電池用摻雜二氧化鈦溶膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種染料敏化太陽能電池用摻雜二氧化鈦溶膠的制備方法。
背景技術(shù)：
染料敏化太陽能電池，憑借其低成本、簡捷的制備工藝條件和良好的環(huán)境相容性成為了太陽能電池領(lǐng)域的研究熱點。而其核心部件二氧化鈦光陽極起著負(fù)載敏化劑，收集和傳導(dǎo)電子的重要作用，因而制備出具有復(fù)合形貌的二氧化鈦薄膜是研究的重要方向更是其走向產(chǎn)業(yè)化的前提，參考文獻(xiàn)[Kuang, D. ；ffang, P. ；Ito, S. ；Zakeeruddin, S. M.；Gra " tzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2006,128, 7732.]。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種染料敏化太陽能電池用摻雜二氧化鈦溶膠的制備方法，該制備方法工藝簡單，能夠制備出性能優(yōu)良的摻雜二氧化鈦溶膠。一種染料敏化太陽能電池用摻雜二氧化鈦溶膠的制備方法，其特別之處在于，包括如下步驟(I)將鈦源與水解反應(yīng)液共沉淀得到白色氫氧化鈦沉淀，用離心機離心洗滌3-5次，洗滌至離心液澄清；(2)將洗滌后的白色沉淀在30 80°C下，按Ti4+:雙氧水的摩爾比為I :2 10進(jìn)行膠溶，得到膠溶液；(3)在攪拌下將摻雜源加入膠溶液中，按摩爾百分?jǐn)?shù)計用量為摻雜源中Fe原子占膠溶液中Ti原子的0.5% 5%，然后按照Ti4+:有機酸摩爾比為I : 2 10再加入有機酸，然后靜置陳化至少12h得到二氧化鈦溶膠前驅(qū)體；(4)將二氧化鈦溶膠前驅(qū)體在70 250°C條件下水熱處理4 24h后，得到黃色的銳鈦礦相二氧化鈦溶膠。其中摻雜源為醋酸亞鐵、氫氧化亞鐵或草酸亞鐵。其中有機酸為草酸、酒石酸或醋酸。其中鈦源為硫酸氧鈦、四氯化鈦或硫酸鈦,水解反應(yīng)液為水、氫氧化鈉或碳酸氫鈉。采用本發(fā)明方法制備出的染料敏化太陽能電池用摻雜二氧化鈦溶膠，經(jīng)旋涂或噴涂成膜后即得到高性能染料敏化太陽能電池用的二氧化鈦致密膜。該法相對于真空沉積技術(shù)具備成膜的成本低，易于量產(chǎn)的特點。同時，該法可以提高二氧化鈦薄膜與基體間的結(jié)合程度，可以有效阻止電解液與光陽極接觸，從而減少電子復(fù)合，因而有助于大幅提高電池性能，可相對提高光電轉(zhuǎn)換效率5% _10%，有助于推進(jìn)染料敏化太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。


附圖I為實施例2制備的二氧化鈦溶膠的TEM電鏡照片，由圖可見溶膠由長約30nm,寬約5nm的棒狀顆粒組成。
具體實施例方式實施例I :首先在15_20°C下將O. Imol硫酸氧鈦和去離子水，按鈦離子濃度為2mol/L的比例混合后靜置12小時,從而使溶液澄清,過濾固液分離后與lmol/L的氨水共沉淀滴定至200ml去離子水中，至pH值等于7時為止，將得到的白色沉淀，用無水乙醇離心洗滌至用Ba(NO3)2溶液檢測不到殘余的S042_離子為止，然后在60°C下，按Ti4+:雙氧水的摩爾比為I 5進(jìn)行溶解，然后在攪拌速度為lOOOr/min高速攪拌條件下按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%的比例加入草酸亞鐵，最后按摩爾比為Ti4+ :醋酸=1 5的比例加入醋酸，靜置12小時后即得到性能穩(wěn)定的摻雜二氧化鈦溶膠前驅(qū)體，然后將其在水熱釜中在90°C下水熱處理20h后得到黃 色的銳鈦礦相二氧化鈦溶膠。實施例2:首先將O. Imol的TiCl4與400ml的lmol/L的NaHCO3共沉淀滴定至IOOml去離子水中，將得到的白色沉淀，用離心機加無水乙醇離心洗滌3次，然后在50°C下，按Ti4+ :檸檬酸雙氧水的摩爾比為I : 5 6進(jìn)行溶解，然后在攪拌速度為800r/min高速攪拌條件下按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%的比例加入氫氧化亞鐵，最后按照摩爾比為Ti4+ :草酸=1 10的比例加入草酸，靜置12小時后即得到性能穩(wěn)定的摻雜二氧化鈦溶膠前驅(qū)體，然后將其在水熱釜中在250°C下水熱處理4h后得到黃色的銳鈦礦相二氧化鈦溶膠。實施例3:首先將0. Imol的硫酸鈦與400ml的lmol/L的NaOH共沉淀滴定至200ml去離子水中，將得到的白色沉淀，用無水乙醇離心洗滌3次，然后在80°C下，按Ti4+ :雙氧水的摩爾比為I : 10進(jìn)行溶解，然后在攪拌速度為2000r/min高速攪拌條件下按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%的比例加入醋酸亞鐵，最后按摩爾比Ti4+ :酒石酸=1 :2的比例加入酒石酸，然后用氨水將該溶液的PH值調(diào)節(jié)至7-8，靜置12小時后即得到二氧化鈦溶膠前驅(qū)體，最后將其在水熱釜中在160°C下水熱處理6h后得到黃色的銳鈦礦相二氧化鈦溶膠。
權(quán)利要求
1.一種染料敏化太陽能電池用摻雜二氧化鈦溶膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將鈦源與水解反應(yīng)液共沉淀得到白色氫氧化鈦沉淀，用離心機離心洗滌3-5次，洗滌至離心液澄清； (2)將洗滌后的白色沉淀在30 80°C下，按Ti4+:雙氧水的摩爾比為I:2 10進(jìn)行膠溶，得到膠溶液； (3)在攪拌下將摻雜源加入膠溶液中，按摩爾百分?jǐn)?shù)計用量為摻雜源中Fe原子占膠溶液中Ti原子的0.5% 5%，然后按照Ti4+:有機酸摩爾比為I : 2 10再加入有機酸，然后靜置陳化至少12h得到二氧化鈦溶膠前驅(qū)體； (4)將二氧化鈦溶膠前驅(qū)體在70 250°C條件下水熱處理4 24h后，得到黃色的銳鈦礦相二氧化鈦溶膠。
2.如權(quán)利要求I所述的一種染料敏化太陽能電池用摻雜二氧化鈦溶膠的制備方法，其特征在于其中摻雜源為醋酸亞鐵、氫氧化亞鐵或草酸亞鐵。
3.如權(quán)利要求I所述的一種染料敏化太陽能電池用摻雜二氧化鈦溶膠的制備方法，其特征在于其中有機酸為草酸、酒石酸或醋酸。
4.如權(quán)利要求I所述的一種染料敏化太陽能電池用摻雜二氧化鈦溶膠的制備方法，其特征在于其中鈦源為硫酸氧鈦、四氯化鈦或硫酸鈦，水解反應(yīng)液為水、氫氧化鈉、氨水或碳酸氫鈉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種染料敏化太陽能電池用摻雜二氧化鈦溶膠的制備方法。其特點是，包括如下步驟(1)將鈦源與水解反應(yīng)液共沉淀得到白色氫氧化鈦沉淀；(2)將洗滌后的白色沉淀在30～80℃下，按Ti4+雙氧水的摩爾比為12～10進(jìn)行膠溶，得到膠溶液；(3)將摻雜源加入膠溶液中，再加入有機酸，然后靜置陳化至少12h；(4)將前驅(qū)體在70～250℃條件下水熱處理4～24h。采用本發(fā)明方法制備出的染料敏化太陽能電池用摻雜二氧化鈦溶膠，經(jīng)旋涂或噴涂成膜后即得到高性能染料敏化太陽能電池用的二氧化鈦致密膜。該法相對于真空沉積技術(shù)具備成膜的成本低，易于量產(chǎn)的特點。
文檔編號H01G9/042GK102969168SQ20121042909
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者姜春華 申請人:彩虹集團(tuán)公司