染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種H-Ti02染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來興起的有機-無機雜化鈣鈦礦(簡稱鈣鈦礦)太陽能電池因具有光電能量轉換效率高、制備工藝簡單等優(yōu)點，引起了學術界和產業(yè)界的廣泛關注，具有廣闊的發(fā)展前景.其中平面異質結鈣鈦礦太陽電池因具有結構簡單，可低溫制備等諸多優(yōu)點，成為目前研究的一個重要方向.鈣鈦礦太陽能電池對近紅外光區(qū)的能量利用少，使得電池的吸收光譜與太陽光譜不匹配，限制了電池效率的提升。
[0003]氫化二氧化鈦能夠利用可見及近紅外光，并且禁帶寬度變窄，具有較高的施主密度，這使得其有適用于鈣鈦礦太陽能電池的可能。通過對二氧化鈦高壓加熱的處理制備氫化二氧化鈦，這種簡單高效的方法具有廣泛應用性。將這種制備的氫化二氧化鈦用于鈣鈦礦太陽能電池得到了較高的光電轉換效率和短路電流密度。但是，氫化二氧化鈦的制備過程總需要適度氫化還原，過度氫化的二氧化鈦導電性差、電子容易復合，光電流會急劇減小，使電池的光電轉換效率明顯降低。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明是為了解決氫化二氧化鈦材料作為染料敏化太陽能電池光陽極材料嚴重的界面復合造成的電池性能下降和現(xiàn)有技術制備的染料敏化太陽能電池對近紅外光區(qū)能量利用少，電池效率低的問題，而提供了一種H-T1j^料敏化太陽能電池光陽極的制備方法。
[0005]—種!1-1102染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法具體是按以下步驟進行的:
[0006]—、將二氧化鈦納米粉末放置于石英舟內，將盛有二氧化鈦納米粉末的石英舟放置在充滿氫氣的高壓釜中進行反應，然后以1°C /min的升溫速率將反應溫度從室溫升溫至300°C?600°C，在300°C?600°C保溫3h?8h后，再轉移至真空干燥箱中靜置lh?5h后，冷卻至室溫，得到H-Ti02粉體；所述二氧化鈦納米粉末是采用溶膠水熱法制備而成的；
[0007]二、將H-Ti02粉體、乙基纖維素、松油醇和乙醇混合，攪拌均勻得到漿料，以250目絲網(wǎng)作為基體材料，在基體材料上印刷6次漿料，得到六層的H-Ti02薄膜，然后對六層的H-Ti02薄膜以1°C /min的升溫速率從室溫升溫至200°C?600°C進行加熱，在溫度為200°C?600°C的條件下保溫0.lh?lh，得到H-T1j^料敏化太陽能電池光陽極；所述!1-1102粉體與乙基纖維素的質量比為1: (0.1?0.5);所述H-T1 2粉體與松油醇的質量比為1: (2?7);所述11-1102粉體與乙醇的質量比為1: (2?5)。
[0008]—種H-Ti02染料敏化太陽能電池光陽極的應用是將H-T1 2染料敏化太陽能電池光陽極作為陽極用于制備染料敏化太陽能電池。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
[0010]采用本發(fā)明的H-Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的染料敏化太陽能電池，與傳統(tǒng)的染料敏化光陽極組成的染料敏化太陽能電池相比，這種光陽極組成的染料敏化太陽能電池具有以下優(yōu)勢:
[0011]Ti02納米粉體經(jīng)高壓氫氣處理后形成H-Ti02m米粉體，通過適度引入納米材料表面的氧空位濃度，增加了納米粉體的施主密度，降低了粉體的禁帶寬度；同時這種納米粉體延長了光生電子的壽命，有利于電池性能的提高。H-Ti02納米粉體的染料敏化太陽能電池光陽極增強了對入射光的利用，提高了電池對太陽光的捕獲效率。H-T1jfi米粉體的光陽極電池能夠抑制光生載流子的復合反應，延長電池中載流子壽命，減小暗電流，有利于提高電池效率。H-Ti02納米粉體的光陽極電池能夠延長電子的復合時間，加快電子的傳輸，提高電池的光電轉換效率?；谝陨咸匦裕贖-Ti02納米粉體的光陽極染料敏化太陽能電池的電池效率由6.0%提高到7.6%，光電流提高了 26.7%。
【附圖說明】
[0012]圖1為實施例一步驟一得到的H-Ti02粉體的掃描電鏡照片；
[0013]圖2為實施例二所述的二氧化鈦納米粉末和實施例一步驟一得到的H-Ti02粉體的紫外可見吸收譜圖，其中1為實施例二所述的二氧化鈦納米粉末，2為實施例一步驟一得到的H-Ti02粉體；
[0014]圖3為實施例二所述的二氧化鈦納米粉末和實施例一步驟一得到的H-Ti02粉體的莫特-肖脫基曲線，其中1為實施例二所述的二氧化鈦納米粉末，2為實施例一步驟一得到的H-Ti02粉體；
[0015]圖4為以實施例二得到的Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池和以實施例一得到的H-Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池在模擬1.5G太陽光下的短路電流與開路電壓曲線，其中1為以實施例二得到的1102染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池，2為以實施例一得到的H-Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池；
[0016]圖5為以實施例二得到的Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池和以實施例一得到的H-Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池在光照條件下的交流阻抗譜圖，其中1為以實施例二得到的Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池，2為以實施例一得到的H-Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池；
[0017]圖6為以實施例二得到的Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池和以實施例一得到的H-Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池的開路電壓衰減曲線，其中1為以實施例二得到的Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池，2為以實施例一得到的H-Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池；
[0018]圖7為以實施例二得到的Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池和以實施例一得到的H-Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池在模擬1.5G太陽光下的光電轉化效率，其中1為以實施例二得到的Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池，2為以實施例一得到的H-Ti02染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池。
【具體實施方式】
[0019]【具體實施方式】一:本實施方式的一種11-1102染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法具體是按以下步驟進行的:
[0020]—、將二氧化鈦納米粉末放置于石英舟內，將盛有二氧化鈦納米粉末的石英舟放置在充滿氫氣的高壓釜中進行反應，然后以1°C /min的升溫速率將反應溫度從室溫升溫至300°C?600°C，在300°C?600°C保溫3h?8h后，再轉移至真空干燥箱中靜置lh?5h后，冷卻至室溫，得到H-Ti02粉體；所述二氧化鈦納米粉末是采用溶膠水熱法制備而成的；
[0021]二、將H-Ti02粉體、乙基纖維素、松油醇和乙醇混合，攪拌均勻得到漿料，以250目絲網(wǎng)作為基體材料，在基體材料上印刷6次漿料，得到六層的H-Ti02薄膜，然后對六層的H-Ti02薄膜以1°C /min的升溫速率從室溫升溫至200°C?600°C進行加熱，在溫度為200°C?600°C的條件下保溫0.lh?lh，得到H-T1j^料敏化太陽能電池光陽極；所述!1-1102粉體與乙基纖維素的質量比為1: (0.1?0.5);所述H-T1 2粉體與松油醇的質量比為1: (2?7);所述11-1102粉體與乙醇的質量比為1: (2?5)。
[0022]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中所述在400°C保溫5h。其他步驟及參數(shù)與【具體實施方式】一相同。
[0023]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:步驟一中所述在500°C保溫4h。其他步驟及參數(shù)與【具體實施方式】一或二相同。
[0024]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟一中在溫度為90°C的條件下加熱溶解20min。其他步驟及參數(shù)與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0025]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟二中在溫度為500°C的條件下保溫0.5h。其他步驟及參數(shù)與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0026]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟二中所述!1-1102粉體與乙基纖維素的質量比為1:0.3。其他步驟及參數(shù)與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0027]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟二中所述H-Ti02粉體與松油醇的質量比為1:5。其他步驟及參數(shù)與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0028]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是:步驟二中所述!1-1102粉體與乙醇的質量比為1:4。其他步驟及參數(shù)與【具體實施方式】一至七之一相同。
[0029]通過以下實施例驗證本發(fā)明的有益效果:
[0030]實施例一:本實施例的一種11-1102染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法具體是按以下步驟進行的:
[0031 ] 一、將二氧化鈦納米粉末放置于石英舟內，將盛有二氧化鈦納米粉末的石英舟放置在充滿氫氣的高壓釜中進行反應，然后以1°C /min的升溫速率將反應溫度從室溫升溫至300°C，在300°C保溫5h后，再轉移至真空干燥箱中靜置lh后，冷卻至室溫，得到!1-1102粉體；所述二氧化鈦納米粉末是采用溶膠水熱法制備而成的；
[0032]二、將H-Ti02粉體、乙基纖維素、