產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。
[0033] 下面進(jìn)一步例舉實(shí)施例以詳細(xì)說明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實(shí)施例只用于對(duì)本 發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā) 明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述示例具體的 工藝參數(shù)等也僅是合適范圍中的一個(gè)示例，即本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過本文的說明做合適 的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。
[0034] 實(shí)施例1: (1) 電催化材料的漿料的制備： 將20g碳纖維、5g碳納米角粉末、5g氮化釩粉末、0.5g氯鉑酸和5g硫化釩粉末混合，之后 加入15g粒徑30nm二氧化鈦粉末，和20g乙基纖維素，適當(dāng)混勻后，加入100g N-甲基-吡咯烷 酮(NMP)，離心混合30min，再球磨混合12h制得電催化材料的漿料； (2) 電催化材料的漿料涂覆： 利用絲網(wǎng)印刷法在清洗后的Ti箱基底上涂覆電催化材料漿料； (3) 熱處理過程： 將印刷于Ti箱基底上電催化材料，在惰性氣體保護(hù)下150°C烘干15min，即完成柔性對(duì) 極的制備。
[0035] 實(shí)施例2: (1) 電催化材料的漿料的制備： 將20g碳纖維、5g色素炭黑粉末、5g碳化鉭粉末、0.2g氯鉑酸和5g磷化鎢粉末混合，之后 加入15g粒徑200nm二氧化鈦粉末，和30g乙基纖維素，適當(dāng)混勻后，加入300g松油醇，高剪切 混合30min，再球磨混合5h制得電催化材料的衆(zhòng)料； (2) 電催化材料的漿料涂覆： 利用絲網(wǎng)印刷法在清洗后的Ti\TiN箱基底上涂覆電催化材料漿料； (3) 熱處理過程： 將印刷于Ti\TiN箱基底上電催化材料，在惰性氣體保護(hù)下450°C煅燒15min，即完成柔 性對(duì)極的制備。
[0036] 實(shí)施例3: (1)電催化材料的漿料的制備： 將20g碳纖維、5g色素炭黑粉末粉末混合，之后加入15g粒徑200nm二氧化鈦粉末，和30g 乙基纖維素，適當(dāng)混勻后，加入lOmL 5wt%氯鉑酸的松油醇溶液和90g松油醇，球磨混合15h 制得電催化材料的漿料； (2) 電催化材料的漿料涂覆： 利用絲網(wǎng)印刷法在清洗后的不銹鋼\Ti箱基底上涂覆電催化材料漿料； (3) 熱處理過程： 將印刷于不銹鋼\11~箱基底上電催化材料，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下350°C煅燒60min，即完成柔 性對(duì)極的制備。
[0037] 實(shí)施例4: (1) 電催化材料的漿料的制備： 將20g碳纖維、5g色素炭黑粉末混合，之后加入15g粒徑200nm二氧化鈦粉末，和30g乙基 纖維素，適當(dāng)混勻后，加入l〇〇g N-甲基-吡咯烷酮(NMP)，離心混合30min，再球磨混合24h制 得電催化材料的漿料； (2) 電催化材料的漿料涂覆： 利用絲網(wǎng)印刷法在清洗后的不銹鋼箱基底上涂覆電催化材料漿料； (3) 熱處理過程： 將印刷于不銹鋼箱基底上電催化材料，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下200°C煅燒lOmin，即完成柔性對(duì) 極的制備。
[0038] 對(duì)比例1: (1) 電催化材料的漿料的制備： 同實(shí)施例1; (2) 電催化材料的漿料涂覆： 同實(shí)施例1; (3) 熱處理過程： 將印刷于Ti箱基底上電催化材料，在空氣中150°C烘干15min，即完成柔性對(duì)極的制備。 [0039] 對(duì)比例2: (1) 電催化材料的漿料的制備： 同實(shí)施例2; (2) 電催化材料的漿料涂覆： 同實(shí)施例2; (3) 熱處理過程： 將印刷于Ti\TiN箱基底上電催化材料，在空氣中450°C煅燒15min，即完成柔性對(duì)極的 制備。
[0040] 對(duì)比例3: (1) 電催化材料的漿料的制備： 同實(shí)施例3; (2) 電催化材料的漿料涂覆： 同實(shí)施例3; (3) 熱處理過程： 將印刷于不銹鋼\11~箱基底上電催化材料，在空氣中350°C煅燒60min，即完成柔性對(duì) 極的制備。
[0041 ] 對(duì)比例4: (1) 電催化材料的漿料的制備： 同實(shí)施例4; (2) 電催化材料的漿料涂覆： 同實(shí)施例4; (3) 熱處理過程： 將印刷于不銹鋼箱基底上電催化材料，在空氣下200°C煅燒lOmin，即完成柔性對(duì)極的 制備。
[0042]效果實(shí)施例:染料敏化太陽能電池光電性能測(cè)試 利用實(shí)施例1~4和對(duì)比例1~4所制得的對(duì)極，按照如下步驟制作染料敏化太陽能電池 并測(cè)試相應(yīng)電池的性能。
[0043]步驟一光陽極的制備： 將二氧化鈦漿料絲網(wǎng)印刷到FT0上，馬弗爐510°C煅燒30分鐘，冷卻至室溫后取出； 步驟二光陽極的敏化 印有二氧化鈦膜的FT0置于準(zhǔn)備好的染料溶劑中，染料溶劑為Z991的DMS0或乙腈/叔丁 醇(體積混合比例為1:1)混合溶劑。浸泡24~48h取出，制得敏化后光陽極； 步驟三電池的組裝 將敏化后的光陽極分別與本發(fā)明中的實(shí)施例與對(duì)比例制得的對(duì)電極使用粘合劑貼合， 之后從注入孔注入電解液，電解液為常用的含碘液體電解液。之后使用薄玻璃片封住鈦板 上的電解液注入孔，制得電池； 步驟四電池光電轉(zhuǎn)換性能測(cè)試 在AM1.5模擬太陽光下測(cè)試電池各光電轉(zhuǎn)換性能參數(shù)。
[0044] 結(jié)果顯示： 圖1~4分別對(duì)應(yīng)的是由實(shí)施例1~4中制得的柔性對(duì)極組裝成的DSSC，在AM1.5模擬太 陽光下，測(cè)得的J-V曲線；圖5~8分別對(duì)應(yīng)的是由對(duì)比例1~4中制得的柔性對(duì)極組裝成的 DSSC，在AM1.5模擬太陽光下，測(cè)得的J-V曲線。為了更加清晰的比較實(shí)施例和對(duì)比例，以體 現(xiàn)出本發(fā)明的效果，又將以上這些測(cè)試結(jié)果整理為表1和表2。
[0045] 表1和表2為實(shí)施例1~4和對(duì)比例1~4對(duì)應(yīng)電池性能的數(shù)據(jù)匯總： 表1實(shí)施例1~4對(duì)應(yīng)電池的性能數(shù)據(jù)匯總
表2對(duì)比例1~4對(duì)應(yīng)電池的性能數(shù)據(jù)匯總

[0046] 將上述數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以看出： 利用本發(fā)明的方法所制備的柔性對(duì)極用于染料敏化太陽能電池，同傳統(tǒng)的方法制得對(duì) 極相比，能夠明顯改善染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換性能，包括電池的開路電壓(Voc)、 填充因子(FF)、串聯(lián)電阻(Rs)和光電轉(zhuǎn)換效率(Eff.)等光電轉(zhuǎn)換性能均有顯著改善，主要 是由于利用本發(fā)明的制備DSSC用對(duì)極方法，將對(duì)電極在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)條件下進(jìn)行了 熱處理，這避免或減輕對(duì)極中催化材料的流失，也抑制了電催化活性薄膜與導(dǎo)電基底(尤其 是金屬或金屬氮化物基底）的界面電阻劇增，進(jìn)而使DSSC的開路電壓(Voc)、填充因子(FF)、 串聯(lián)電阻(Rs)和光電轉(zhuǎn)換效率(η)等光電轉(zhuǎn)換性能得到改善。
[0047] 而且，本發(fā)明通過使用金屬箱片(如Ti、不銹鋼等），金屬氮化物箱片(如Ti\TiN、不 銹鋼\TiN等)或柔性聚合物上導(dǎo)電氧化物膜等作為導(dǎo)電基底成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)極的柔性化。 [0048]以上所述，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說容易理解，凡在本發(fā)明技術(shù)方案基 礎(chǔ)上做出的任何變形、修改或者等同替換，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種染料敏化太陽能電池用柔性對(duì)極的制備方法，其特征在于，包括： 將電催化活性材料或其前驅(qū)體、和添加劑均勻分散于溶劑中制備適于涂覆的漿料； 將制得的漿料涂覆于柔性導(dǎo)電基底上形成電催化活性材料濕膜； 在氮?dú)夂?或惰性氣體保護(hù)的條件下，將制得的濕膜中的溶劑和添加劑通過熱處理的 方式徹底去除，即制得所述柔性對(duì)極。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理的溫度為80~600 °C，持 續(xù)時(shí)間為10~60分鐘。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述電催化活性材料是鉑、含鉑化 合物、碳復(fù)合材料和類鉑材料中的至少一種，優(yōu)選地，所述類鉑材料包括過渡金屬氮化物、 過渡金屬硫化物和過渡金屬磷化物中的至少一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述碳復(fù)合材料是介孔碳材料，或是 負(fù)載有碳化物的介孔碳材料，所述碳化物優(yōu)選為碳化鈮、碳化鈦、碳化鋯、碳化鉻、碳化鎢、 碳化釩、碳化鉬、碳化鉭中的至少一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述漿料中含有0.3~ 30wt%電催化活性材料、1~30wt%粘結(jié)劑、1~30wt%粘度調(diào)節(jié)劑和10~95wt%溶劑。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑為二氧化鈦粉末和/或其 溶膠、二氧化鋯粉末和/或其溶膠、二氧化錫粉末和/或其溶膠中的至少一種;所述粘結(jié)劑的 粒徑為10~400 nm。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述粘度調(diào)節(jié)劑為纖維素和/或其 鹽和/或其衍生物、淀粉和/或其鹽和/或其衍生物中的至少一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為醇類、萜類化 合物、N-甲基-吡咯烷酮及其衍生物中的至少一種。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述柔性導(dǎo)電基底為金 屬箱片、金屬氮化物箱片、或在柔性聚合物上導(dǎo)電氧化物膜。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述涂覆的方法包括絲 網(wǎng)印刷、鋼版印刷、棍涂法、刮刀涂敷法、旋涂法和噴涂法。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種染料敏化太陽能電池用柔性對(duì)極的制備方法，包括：將電催化活性材料或其前驅(qū)體、和添加劑均勻分散于溶劑中制備適于涂覆的漿料；將制得的漿料涂覆于柔性導(dǎo)電基底上形成電催化活性材料濕膜；在氮?dú)夂?或惰性氣體保護(hù)的條件下，將制得的濕膜中的溶劑和添加劑通過熱處理的方式徹底去除，即制得所述柔性對(duì)極。本發(fā)明提供了一種制備柔性對(duì)極的新方法，為柔性DSSC的研發(fā)提供了必要條件。本發(fā)明的技術(shù)方案易于實(shí)現(xiàn)，具有好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。
【IPC分類】H01G9/042, H01G9/20
【公開號(hào)】CN105513804
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511025281
【發(fā)明人】李嘉慶, 楊松旺, 趙慶寶, 劉巖
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日