專利名稱：一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于太陽能電池領域，涉及一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法。
背景技術(shù)：
染料敏化太陽能電池成本低廉、容易制備，被認為是硅太陽能電池最有力的替代者。該電池以Ι3-/Γ氧化還原電對作為媒介在光陽極和對電極之間傳遞電荷。在這個媒介再生的循環(huán)中，被氧化的物質(zhì)(I2或I3-)在對電極上重新被還原為Γ。減小由于上述還原反應的存在，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電池的光電轉(zhuǎn)換效率有著重要的影響。傳統(tǒng)的對電極是Pt電極，雖然Pt電極催化效果很好，但是Pt十分昂貴，因此急需發(fā)展廉價的對電極材料。自從上世紀90年代，碳納米管被發(fā)現(xiàn)以來，因其具有獨特的電子、 化學及機械性能，在微電子、電化學、能源、機械等領域有著廣泛的應用。CNT的納米結(jié)構(gòu)比表面積很大，有利于提高催化性能，從而能夠保持電池在對電極上低的能量消耗和提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。而且，碳材料有很強的化學惰性，耐腐蝕能力很強，從而能夠提高電池的穩(wěn)定性。本發(fā)明提出采用CNT材料與Pt材料來制備染料敏化太陽能電池對電極，增大對電極結(jié)構(gòu)的比表面積，提高對電極催化性能和電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低電池的制作成本，從而有利于促進電池的商業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，采用CNT與 Pt材料制備染料敏化太陽能電池用的對電極，增大對電極結(jié)構(gòu)的比表面積，提高對電極的催化性能，從而提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率，同時降低電池對電極的制作成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將導電基底與電源的負極連接，金屬薄板與電源的正極連接，導電基底與金屬薄板相對平行放置且間隔一定距離、放置在分散好的碳納米管CNT溶液中，再施加直流電源進行電泳沉積，將CNT沉積到導電基底上，后將導電基底取出用乙醇、去離子水沖洗lOmin， 80-100°C下干燥 10-20min ；在沉積了 CNT的導電基底上，噴涂一層氯鉬酸溶液，后將導電基底放入到IOmM NaBH4水溶液中，浸泡反應5-20min，反應溫度在40-70 °C，反應完成后取出導電基底，放入真空干燥箱中80-100°C下干燥4-8h，得到制備好的對電極；所述的導電基底為透明導電玻璃、透明導電PET膜；所述的碳納米管溶液，是將CNT放入到濃硝酸和濃硫酸體積比為1 2的混酸溶液中超聲清洗lh，過濾后用去離子水清洗lOmin，取出3_20mg CNT，稱量0. 6g乙基纖維素， 0. 2g MgNO3加入到300mL異丙醇溶液中，超聲分散l_2h，得到分散均勻的碳納米管溶液；其中，碳納米管長度為0. 1-5 μ m,直徑10-25nm ；
所述電泳沉積工藝中導電基底與金屬薄板的間距為2-8cm，沉積電壓為2-15V，電流為3-15mA，沉積時間為3-20min ；所述氯鉬酸溶液，氯鉬酸含量質(zhì)量百分比為0. 2% -1. 5%，溶劑為乙二醇、松油醇中的一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的染料敏化電池對電極的制備方法，采用了采用CNT 材料與Pt材料來制備染料敏化太陽能電池對電極，利用CNT材料的比表面積大的特性來提高制作的對電極結(jié)構(gòu)的比表面積，提高對電極催化性能和電池的光電轉(zhuǎn)換效率，同時CNT 材料的應用可以降低電池的制作成本，從而有利于促進電池的商業(yè)化。
具體實施例方式實施例1一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，具體制備方法為碳納米管溶液的配制將CNT放入到濃硝酸和濃硫酸體積比為1 2的混酸溶液中超聲清洗lh，過濾后用去離子水清洗lOmin，取出;3mg CNT，稱量0. 6g乙基纖維素，0. 2g MgNO3加入到300mL異丙醇溶液中，超聲分散l_2h，得到分散均勻的碳納米管溶液，其中，碳納米管長度為0. 1 μ m，直徑lOnm。將透明導電PET膜依次用乙醇、去離子水進行超聲波清洗，每次清洗時間為 5-20min，清洗完畢后用氣槍吹干備用；將透明導電基底與金屬薄板分別與電源的負、正極連接，并相對平行放置到分散好的碳納米管CNT溶液中，間隔距離為2cm，再施加直流電源進行電泳沉積，沉積電壓為2V，電流為3mA，沉積時間為;3min ；后將導電基底取出用乙醇、去離子水沖洗10min，80°C下干燥20min ；在沉積了 CNT的導電基底上，噴涂一層氯鉬酸溶液，氯鉬酸溶液濃度為0. 2%，溶劑為乙二醇，后將導電基底放入到IOmM NaBH4水溶液中(其中IOmM的含義是10毫摩爾)， 浸泡反應5min，反應溫度在40°C，反應完成后取出導電基底，放入真空干燥箱中80°C下干燥4h，得到制備好的對電極。實施例2一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，具體制備方法為碳納米管溶液的配制將CNT放入到濃硝酸和濃硫酸體積比為1 2的混酸溶液中超聲清洗lh，過濾后用去離子水清洗lOmin，取出20mg CNT，稱量0.6g乙基纖維素， 0. 2gMgN03加入到300mL異丙醇溶液中，超聲分散l_2h，得到分散均勻的碳納米管溶液，其中，碳納米管長度為5 μ m,直徑20nm。將透明導電玻璃基板依次用洗潔精、丙酮、乙醇、去離子水進行超聲波清洗，每次清洗時間為5-20min，清洗完畢后用氣槍吹干備用；將透明導電基底與金屬薄板分別與電源的負、正極連接，并相對平行放置到分散好的碳納米管CNT溶液中，間隔距離為8cm，再施加直流電源進行電泳沉積，沉積電壓為15V，電流為15mA，沉積時間為20min ；后將導電基底取出用乙醇、去離子水沖洗10min，100°C下干燥20min ；在沉積了 CNT的導電基底上，噴涂一層氯鉬酸溶液，氯鉬酸溶液濃度為1. 5%，溶劑為松油醇，后將導電基底放入到IOmM NaBH4水溶液中，浸泡反應20min，反應溫度在70°C， 反應完成后取出導電基底，放入真空干燥箱中100°C下干燥他，得到制備好的對電極。
實施例3一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，具體制備方法為碳納米管溶液的配制將CNT放入到濃硝酸和濃硫酸體積比為1 2的混酸溶液中超聲清洗lh，過濾后用去離子水清洗lOmin，取出15mg CNT，稱量0. 6g乙基纖維素， 0. 2gMgN03加入到300mL異丙醇溶液中，超聲分散l_2h，得到分散均勻的碳納米管溶液，其中，碳納米管長度為2 μ m,直徑15nm。將透明導電玻璃依次用乙醇、去離子水進行超聲波清洗，每次清洗時間為 5-20min，清洗完畢后用氣槍吹干備用；將透明導電基底與金屬薄板分別與電源的負、正極連接，并相對平行放置到分散好的碳納米管CNT溶液中，間隔距離為5cm，再施加直流電源進行電泳沉積，沉積電壓為10V，電流為10mA，沉積時間為15min ；后將導電基底取出用乙醇、去離子水沖洗lOmin，100°C下干燥IOmin ；在沉積了 CNT的導電基底上，噴涂一層氯鉬酸溶液，氯鉬酸溶液濃度為0. 6%，溶劑為乙二醇，后將導電基底放入到IOmM NaBH4水溶液中，浸泡反應lOmin，反應溫度在56°C， 反應完成后取出導電基底，放入真空干燥箱中100°C下干燥4h，得到制備好的對電極。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式
僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟a、將導電基底與電源的負極連接，金屬薄板與電源的正極連接，導電基底與金屬薄板相對平行放置且間隔一定距離、放置在分散好的碳納米管CNT溶液中，再施加直流電源進行電泳沉積，將CNT沉積到導電基底上，后將導電基底取出用乙醇、去離子水沖洗lOmin， 80-100°C下干燥 10-20min ；b、在沉積了CNT的導電基底上，噴涂一層氯鉬酸溶液，后將導電基底放入到IOmM NaBH4 水溶液中，浸泡反應5-20min，反應溫度在40_70°C，反應完成后取出導電基底，放入真空干燥箱中80-100°C下干燥4-8h，得到制備好的對電極。
2.如權(quán)利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于所述的導電基底為透明導電玻璃、透明導電PET膜。
3.如權(quán)利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于碳納米管溶液的配制，將CNT放入到濃硝酸和濃硫酸體積比為1 2的混酸溶液中超聲清洗 Ih,過濾后用去離子水清洗lOmin，取出3_20mg CNT,稱量0. 6g乙基纖維素，0. 2gMgN03加入到300mL異丙醇溶液中，超聲分散l_2h，得到分散均勻的碳納米管溶液；其中，碳納米管長度為 0. 1-5 μ m,直徑 10-25nm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于 所述電泳沉積工藝中導電基底與金屬薄板的間距為2-8cm，沉積電壓為2-15V，電流為 3-15mA，沉積時間為3-20min。
5.如權(quán)利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于所述氯鉬酸溶液，氯鉬酸含量質(zhì)量百分比為0. 2% -1. 5%，溶劑為乙二醇、松油醇中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，將導電基底與電源的負極連接，金屬薄板與電源的正極連接，導電基底與金屬薄板相對平行放置且間隔一定距離、放置在分散好的碳納米管CNT溶液中，再施加直流電源進行電泳沉積，將CNT沉積到導電基底上；在沉積了CNT的導電基底上，噴涂一層氯鉑酸溶液，得到制備好的對電極；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用了采用CNT材料與Pt材料來制備染料敏化太陽能電池對電極，利用CNT材料的比表面積大的特性來提高制作的對電極結(jié)構(gòu)的比表面積，提高對電極催化性能和電池的光電轉(zhuǎn)換效率，同時CNT材料的應用可以降低電池的制作成本，從而有利于促進電池的商業(yè)化。
文檔編號H01G9/20GK102347140SQ20111020341
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者劉文秀, 王香 申請人:彩虹集團公司