專利名稱：一種太陽能電池的多孔鉑電極的制備方法
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 電池的多孔鉑電極的制備方法。
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., Graetzel 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)和對電極。該電池以13/1氧化還原電對為媒介 在光陽極和對電極之間傳遞電荷。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)在對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， 對電極的電催化性能對整個(gè)電池的光電轉(zhuǎn)化效率有著重要的影響。但是，通 過普通方法得到的鉑電極，其表面積相對較小，表面的鉑對于還原反應(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；而多孔鉑電極由于比表面 積較大，有利于提高對電極的催化性能，減少電池在對電極上的能量消耗， 從而提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的鉑電極表面積相對較小，鉑對于還原反應(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)問題提出一種多孔鉑電極制備方法 如下-
在濃度為0.01-0.05g/mL氯鉑酸水溶液中，加入聚乙二醇和羥乙基纖維素 0.1-0.4g/mL，充分溶解后，再加入0.01-0.03g/mL納米級碳粉末、碳納米管或 受熱完全分解為氣體的無機(jī)銨鹽粉末，攪拌均勻，涂覆在導(dǎo)電玻璃表面，厚 度為0.1-1微米，經(jīng)過20-30分鐘燒結(jié)，燒結(jié)溫度為350 45(TC，納米顆粒在高 溫下分解或者揮發(fā)，形成具有多孔結(jié)構(gòu)的鉑電極。
上述方法中，所述加入聚乙二醇和羥乙基纖維素的重量比為3-1.5: 1。 所述聚乙二醇的分子量范圍為200 2000。所述受熱完全分解為氣體的無機(jī)鹽 粉末為氯化銨、硝酸銨或者高氯酸胺。所述涂覆的方法，是旋涂、噴涂、刮 涂或絲網(wǎng)印刷。
經(jīng)上述方法得到的多孔鉑電極應(yīng)用于染料敏化太陽能電池后，電池性能 明顯優(yōu)于普通方法制得的電池。從附圖中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，多孔鉑電極對于 短路電流和電池效率的提高有較大促進(jìn)作用，兩項(xiàng)的提升幅度約為10%和 8%。
此多孔鉑電極的優(yōu)點(diǎn)是由于金屬鉑的比表面積增大，能夠顯著提高催 化效果，減小電池在對電極上的能量損耗，提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率。


圖1本發(fā)明實(shí)施例1鉑電極表面的SEM照片。
圖2本發(fā)明與普通鉑電極有效面積為1.5cmX1.5cm的太陽能電池比較 測試的I-V曲線。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 實(shí)施例l
在濃度為0.02g/mL氯鉑酸水溶液中，加入0.24g/mL聚乙二醇(分子量 1000)和0.12g/mL羥乙基纖維素，再加入0.01g/mL納米級碳粉末，攪拌均勻， 旋涂在導(dǎo)電玻璃表面0.3微米。將涂有氯鉑酸的導(dǎo)電玻璃放入燒結(jié)爐，在350 'C下保溫30min，緩慢冷卻至室溫后取出，即得到多孔鉑電極。所得鉑電極表
面的SEM照片如附圖1所示。 實(shí)施例2
在濃度為0.01g/mL氯鉑酸水溶液中，加入0.3g/mL聚乙二醇(分子量200) 和0.1g/mL羥乙基纖維素，再加入0.01g/mL硝酸銨，攪拌均勻，刮涂在導(dǎo)電玻 璃表面1微米。將涂有氯鉑酸的導(dǎo)電玻璃放入燒結(jié)爐，在30(TC下保溫30min， 緩慢冷卻至室溫后取出，即得到多孔鉑電極。 實(shí)施例3
在濃度為0.05g/mL氯鉑酸水溶液中，加入0.06g/mL聚乙二醇(分子量500) 和0.04g/mL羥乙基纖維素，再加入0.03g/mL氯化銨，攪拌均勻，噴涂在導(dǎo)電 玻璃表面0.5微米。將涂有氯鉑酸的導(dǎo)電玻璃放入燒結(jié)爐，在45(TC下保溫 20min，緩慢冷卻至室溫后取出，即得到多孔鉑電極。 實(shí)施例4
在濃度為0.03g/mL氯鉑酸水溶液中，加入0.2g/mL聚乙二醇(分子量2000) 和0.1g/mL羥乙基纖維素，再加入0.02g/mL碳納米管，攪拌均勻，絲網(wǎng)印刷在 導(dǎo)電玻璃表面0.1微米。將涂有氯鉑酸的導(dǎo)電玻璃放入燒結(jié)爐，在40(TC下保 溫25min，緩慢冷卻至室溫后取出，即得到多孔鉑電極。
在所有其它條件相同的情況下，將本發(fā)明實(shí)施例1多孔鉑電極與普通鉑電 極分別組成有效面積為1.5cmX 1.5cm的太陽能電池，采用CHI600C電化學(xué)工 作站測試兩種電池的I-V曲線，所得結(jié)果如附圖2所示。
從附圖2中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，多孔鉑電極組成的電池性能明顯優(yōu)于普通 方法制得的電極組成的電池。多孔鉑電極對于短路電流和電池效率的提高有 較大促進(jìn)作用，其中短路電流由3.03mA提高到3.43mA，提升幅度達(dá)到10%。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池的多孔鉑電極的制備方法，其特征在于，在濃度為0.01-0.05g/mL氯鉑酸水溶液中，加入聚乙二醇和羥乙基纖維素0.1-0.4g/mL，充分溶解后，再加入0.01-0.03g/mL納米級碳粉末、碳納米管或受熱完全分解為氣體的無機(jī)銨鹽粉末，攪拌均勻，涂覆在導(dǎo)電玻璃表面，厚度為0.1-1微米，經(jīng)過20-30分鐘燒結(jié)，燒結(jié)溫度為350～450℃，形成具有多孔結(jié)構(gòu)的鉑電極。
2. 如權(quán)利要求l所述的太陽能電池的多孔鉑電極的制備方法，其特征在 于，所述加入聚乙二醇和羥乙基纖維素的重量比為3-1.5: 1。
3. 如權(quán)利要求2所述的太陽能電池的多孔鉑電極的制備方法，其特征在 于，所述聚乙二醇的分子量范圍為200 2000。
4. 如權(quán)利要求l所述的太陽能電池的多孔鉑電極的制備方法，其特征在 于，所述受熱完全分解為氣體的無機(jī)鹽粉末為氯化銨、硝酸銨或者高氯酸胺。
5. 如權(quán)利要求1至4之一所述的太陽能電池的多孔鉑電極的制備方法， 其特征在于，所述涂覆的方法，是旋涂、噴涂、刮涂或絲網(wǎng)印刷。
全文摘要
本發(fā)明涉及染料敏化太陽能電池領(lǐng)域，提供一種用于染料敏化太陽能電池的多孔鉑電極的制備方法。將氯鉑酸溶于水中，配制成氯鉑酸水溶液，加入聚乙二醇和羥乙基纖維素，充分溶解后得到的溶液，再加入可高溫分解的納米顆粒，攪拌均勻，然后選用旋涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷或刮涂等涂覆工藝，將其涂覆在導(dǎo)電玻璃表面，經(jīng)過燒結(jié)，納米顆粒在高溫下分解或者揮發(fā)，形成具有多孔結(jié)構(gòu)的鉑電極。該多孔鉑電極的優(yōu)點(diǎn)是由于金屬鉑的比表面積增大，能夠顯著提高催化效果，減小電池在對電極上的能量損耗，提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號H01M14/00GK101373670SQ200810231660
公開日2009年2月25日 申請日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者矯士博 申請人:彩虹集團(tuán)公司