本發(fā)明涉及光電池電極材料，尤其涉及一種染料敏化太陽能電池漿料的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)發(fā)展及人類活動(dòng)的增加，人類對(duì)能源的消耗日趨增大，而地下非可再生的礦物能源日趨短缺，能源供需矛盾日益激化，能源問題已成為影響人類生存和發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。不僅如此，由燃燒礦物能源產(chǎn)生的溫室氣體加快了全球變暖的步伐，使各種自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，因此開發(fā)利用新型的、環(huán)保的、可再生能源已是當(dāng)務(wù)之急。太陽能電池可以直接將光能轉(zhuǎn)化為電能，是一種可以有效利用太陽能的方式，也是重要的可再生清潔能源。

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(diǎn)。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，因而制備出適于比表面積大、顆粒結(jié)合好的二氧化鈦薄膜對(duì)提高電池性能至關(guān)重要，同時(shí)原料及工藝的低成本也是其走向產(chǎn)業(yè)化的前提。

二氧化鈦是一種重要的無機(jī)材料制備原料，其顆粒尺寸在1nm-100μm之間，納米二氧化鈦由于其自身尺度達(dá)到納米級(jí)別，因而比表面積大，表面能高，表面原子所占比例大，因此產(chǎn)生的許多納米材料所共有的特別性質(zhì)。以及其特有的三大效應(yīng)：表面效應(yīng)﹑小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。宏觀上面表現(xiàn)出特殊的光學(xué)性質(zhì)熱學(xué)性質(zhì)，磁學(xué)性質(zhì)，力學(xué)性質(zhì)。納米二氧化鈦因其自身的特殊性質(zhì)在制造染料敏化太陽能電池和量子點(diǎn)太陽能電池等新一代太陽能如扮演電子傳遞載體的重要角色，是下一代太陽能電池制作的重要材料和組成部分。

目前，很少有一種方法能夠?qū)⑻技{米管和二氧化鈦充分均勻地制備成復(fù)合漿料，復(fù)合了碳納米管的二氧化鈦漿料，克服了用單一組分二氧化鈦制備電極的導(dǎo)電性，機(jī)械性能差的缺點(diǎn)，拓展二氧化鈦提高現(xiàn)在新興能源材料領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問題，提供一種染料敏化太陽能電池漿料的制備方法。本發(fā)明的電池漿料顆粒分散均勻、成膜性好，具有在太陽能電池表面附著力強(qiáng)、電池光電轉(zhuǎn)換效率及導(dǎo)電能力優(yōu)良的特點(diǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種染料敏化太陽能電池漿料的制備方法，由以下步驟組成：

（1）制備二氧化鈦粉末：稱取鈦源10-50份溶于100-200份的無水乙醇中，攪拌中添加乙酰丙酮0.1-2份，并加入水1-5份，15-25℃下靜置24-48h后，真空干燥，得到白色二氧化鈦粉末；

（2）配制漿料：稱取碳納米管1-10份放于50-100份的水中，加入步驟（1）所得二氧化鈦粉末5-20份，超聲分散，再加入有機(jī)溶劑50-100份，攪拌，配制得漿料；

（3）固化漿料：在步驟（2）配制的漿料中加入固化劑5-10份，攪拌，然后加入高分子聚合物10-20份，攪拌，得到固化漿料；

（4）濃縮漿料：將步驟（3）所得到的固化漿料經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)或蒸餾塔蒸餾后得到濃縮后的染料敏化太陽能電池漿料。

進(jìn)一步地，在步驟（1），所述鈦源為鈦酸丁酯或硫酸氧鈦，所述真空干燥的溫度為60-100℃。

進(jìn)一步地，在步驟（2），所述有機(jī)溶劑為乙醇、丙醇或異丙醇。

進(jìn)一步地，在步驟（3），所述固化劑為聚乙二醇或松油醇。

進(jìn)一步地，在步驟（3），所述高分子聚合物為甲基纖維素或羥丙基甲基纖維素。

更進(jìn)一步地，在步驟（4），所述濃縮后的染料敏化太陽能電池漿料中二氧化鈦的濃度為1-50g/L，碳納米管的濃度為1-30g/L。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

（1）采用本方法得到的染料敏化太陽能電池漿料成膜性好，漿料中顆粒分散性好，用絲網(wǎng)刮涂方法可以得到表面均勻，膜厚可控的二氧化鈦薄膜，并且燒結(jié)后膜層不開裂，薄膜燒結(jié)后與基板附著性強(qiáng)。

（2）添加碳納米管有利于光電子在氧化鈦薄膜中垂直導(dǎo)電基底方向上的傳導(dǎo)，從而降低傳導(dǎo)阻力，減少傳輸過程中的電子損失，最終達(dá)到增大染料敏化太陽能電池短路電流的作用。

（3）本方法制造成本低、制作工藝綠色環(huán)保、得到的復(fù)合膜導(dǎo)電性優(yōu)良，為大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供了便捷的途徑。

具體實(shí)施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

實(shí)施例1

一種染料敏化太陽能電池漿料的制備方法，由以下步驟組成：

（1）制備二氧化鈦粉末：稱取鈦酸丁酯10份溶于100份的無水乙醇中，攪拌中添加乙酰丙酮0.1份，并加入水5份，15℃下靜置48h后，60℃真空干燥，得到白色二氧化鈦粉末；

（2）配制漿料：稱取碳納米管1份放于100份的水中，加入步驟（1）所得二氧化鈦粉末5份，超聲分散，再加入乙醇50份，攪拌，配制得漿料；

（3）固化漿料：在步驟（2）配制的漿料中加入聚乙二醇10份，攪拌，然后加入甲基纖維素10份，攪拌，得到固化漿料；

（4）濃縮漿料：將步驟（3）所得到的固化漿料經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)后得到濃縮后的染料敏化太陽能電池漿料。

濃縮后的染料敏化太陽能電池漿料中二氧化鈦的濃度為50g/L，碳納米管的濃度為30g/L。得到的染料敏化太陽能電池漿料中二氧化鈦膜表面光滑，主體的部分沒有因?yàn)槌煞植煌霈F(xiàn)龜裂現(xiàn)象。電阻率測試結(jié)果：電阻率4.10×10^-8Ω·m。

實(shí)施例2

一種染料敏化太陽能電池漿料的制備方法，由以下步驟組成：

（1）制備二氧化鈦粉末：稱取硫酸氧鈦50份溶于200份的無水乙醇中，攪拌中添加乙酰丙酮2份，并加入水1份，25℃下靜置24h后，60℃真空干燥，得到白色二氧化鈦粉末；

（2）配制漿料：稱取碳納米管10份放于50份的水中，加入步驟（1）所得二氧化鈦粉末20份，超聲分散，再加入乙醇100份，攪拌，配制得漿料；

（3）固化漿料：在步驟（2）配制的漿料中加入松油醇5份，攪拌，然后加入羥丙基甲基纖維素20份，攪拌，得到固化漿料；

（4）濃縮漿料：將步驟（3）所得到的固化漿料經(jīng)蒸餾塔蒸餾后得到濃縮后的染料敏化太陽能電池漿料。

濃縮后的染料敏化太陽能電池漿料中二氧化鈦的濃度為50g/L，碳納米管的濃度為1g/L。得到的染料敏化太陽能電池漿料中二氧化鈦膜表面光滑，主體的部分沒有因?yàn)槌煞植煌霈F(xiàn)龜裂現(xiàn)象。電阻率測試結(jié)果：電阻率3.81×10^-8Ω·m。

實(shí)施例3

一種染料敏化太陽能電池漿料的制備方法，由以下步驟組成：

（1）制備二氧化鈦粉末：稱取鈦酸丁酯35份溶于150份的無水乙醇中，攪拌中添加乙酰丙酮1份，并加入水3份，25℃下靜置24h后，80℃真空干燥，得到白色二氧化鈦粉末；

（2）配制漿料：稱取碳納米管6份放于80份的水中，加入步驟（1）所得二氧化鈦粉末10份，超聲分散，再加入異丙醇80份，攪拌，配制得漿料；

（3）固化漿料：在步驟（2）配制的漿料中加入聚乙二醇8份，攪拌，然后加入甲基纖維素15份，攪拌，得到固化漿料；

（4）濃縮漿料：將步驟（3）所得到的固化漿料經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)后得到濃縮后的染料敏化太陽能電池漿料。

濃縮后的染料敏化太陽能電池漿料中二氧化鈦的濃度為35g/L，碳納米管的濃度為20g/L。得到的染料敏化太陽能電池漿料中二氧化鈦膜表面光滑，主體的部分沒有因?yàn)槌煞植煌霈F(xiàn)龜裂現(xiàn)象。電阻率測試結(jié)果：電阻率3.51×10^-8Ω·m。

實(shí)施例4

一種染料敏化太陽能電池漿料的制備方法，由以下步驟組成：

（1）制備二氧化鈦粉末：稱取鈦酸丁酯35份溶于150份的無水乙醇中，攪拌中添加乙酰丙酮1份，并加入水3份，25℃下靜置24h后，80℃真空干燥，得到白色二氧化鈦粉末；

（2）配制漿料：稱取碳納米管10份放于50份的水中，加入步驟（1）所得二氧化鈦粉末20份，超聲分散，再加入乙醇100份，攪拌，配制得漿料；

（3）固化漿料：在步驟（2）配制的漿料中加入松油醇5份，攪拌，然后加入羥丙基甲基纖維素20份，攪拌，得到固化漿料；

（4）濃縮漿料：將步驟（3）所得到的固化漿料經(jīng)蒸餾塔蒸餾后得到濃縮后的染料敏化太陽能電池漿料。

濃縮后的染料敏化太陽能電池漿料中二氧化鈦的濃度為40g/L，碳納米管的濃度為15g/L。得到的染料敏化太陽能電池漿料中二氧化鈦膜表面光滑，主體的部分沒有因?yàn)槌煞植煌霈F(xiàn)龜裂現(xiàn)象。電阻率測試結(jié)果：電阻率4.23×10^-8Ω·m。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。