專利名稱：染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種新的制備納米晶二氧鈦膜的方法，屬于新材料技術以及新能源技術領域。
背景技術：
染料敏化太陽能電池是九十代開發出的一種新型化學太陽能電池，具有低的成本，簡便的制備工藝以及好的環境相容性具有很好的應用前景。制備高性能的二氧化鈦膜是提高其光電轉換效率的關鍵，同時簡單的制備工藝也是降低其成本和走向實用化的前提。但長期以來二氧化鈦膜的制備依賴于水熱技術，需要在高溫高壓條件下及特殊的反應釜，此外制備工藝較為復雜，在對二氧化鈦膜的可控性制備上不完善，所制備的納米晶二氧化鈦膜也是無序的。這些對于染料敏化太陽能電池都是不利的。
發明內容
本發明的目的在于提供一種工藝簡單的染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法，其可制備高效有序組裝的納晶多孔二氧化鈦膜，為染料敏化太陽能電池產業化奠定良好的基礎。
本發明染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法，可以按照下述技術方案實現第一步，按體積比為2∶1～1∶3的比例，將有機鈦醇鹽溶于有機溶劑，攪拌均勻；第二步，按質量比為1∶50～1∶400的比例，將高分子模板劑溶于有機溶劑，加熱攪拌使其完全溶解；第三步，將第一步和第二步制備的溶液以體積比為1∶1～4∶1的比例混合，攪拌12-24小時使有機鈦醇鹽和高分子模板劑在有機溶劑中完全反應；第四步，按照體積比為1∶2-4∶1的比例，在第三步所得的溶液中加入添加劑，得到絲印用膠體；第五步，將得到的膠體用絲網印刷技術印到導電玻璃表面，干燥后置于100℃-120℃干燥2-4小時，后置于450-500℃燒結1-2小時，重復以上步驟直到達到所需的膜厚要求，即可得到染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜。
上述有機鈦醇鹽為鈦酸異丙酯或鈦酸正丁酯。
上述高分子模板劑為聚苯乙烯、羧基改性聚苯乙烯、共聚半胱氨酸-賴氨酸、聚氧乙烯-聚氧丙烯中的一種。
上述有機溶劑為乙醇、異丙醇、N，N-二甲基甲酰胺、甲苯中的一種。
上述添加劑為松油醇、纖維素、印刷膠油中的一種。
采用上述方案后，本發明通過有機鈦醇鹽與高分子模板在有機溶劑中組裝，經添加添加劑制備涂覆二氧化鈦膜用膠體，后經絲網印刷制備二氧化鈦膜，經高溫燒結后就可以獲得高性能的染料敏化太陽能電池用納晶二氧化鈦膜。高分子模板能使二氧化鈦納米粒子有序組裝，同時也會使制備的二氧化鈦膜呈多孔的海綿狀結構。絲網印刷可以很方便大面積的制備各形式的二氧化鈦膜，有利于工業化生產。因此這一制備技術在制備二氧化鈦膜方面具有很大的優勢。本發明方法制備的二氧化鈦膜具有有序的孔道結構，高的比表積和高的透光性，在應用到染料敏化太陽能電池后能大大簡化二氧化鈦膜的制備工序，降低制造成本，促進染料敏化太陽能電池的實用化。
具體實施例方式
實施例1染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法，通過如下步驟實現第一步，按體積比為1∶1的比例，將鈦酸異丙酯溶于異丙醇中，攪拌均勻；第二步，按質量比為1∶150的比例，將聚苯乙烯劑溶于甲苯中，加熱攪拌使其完全溶解；第三步，將第一步和第二步制備的溶液以體積比為3∶1的比例混合，攪拌16小時使鈦酸異丙酯和聚苯乙烯在異丙醇與甲苯中完全反應；第四步，按照體積比為1∶1的比例，在第三步所得的溶液中加入松油醇，得到絲印用膠體；第五步，將得到的膠體用絲網印刷技術印到導電玻璃表面，干燥后置于110℃干燥2小時，后置于500℃燒結1-2小時，重復以上步驟直到達到所需的膜厚要求，即可得到染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜。
實施例2染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法，通過如下步驟實現第一步，按體積比為3∶2的比例，將鈦酸異丙酯溶于乙醇中，攪拌均勻；第二步，按質量比為1∶300的比例，將聚氧乙烯-聚氧丙烯溶于乙醇中，加熱攪拌使其完全溶解；第三步，將第一步和第二步制備的溶液以體積比為2∶1的比例混合，攪拌24小時使鈦酸異丙酯和聚氧乙烯-聚氧丙烯在乙醇中完全反應；第四步，按照體積比為1∶2的比例，在第三步所得的溶液中加入印刷膠油，得到絲印用膠體；第五步，將得到的膠體用絲網印刷技術印到導電玻璃表面，干燥后置于110℃干燥4小時，后置于500℃燒結1小時，重復以上步驟直到達到所需的膜厚要求，即可得到染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜。
實施例三染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法，通過如下步驟實現第一步，按體積比為2∶1的比例，將鈦酸正丁酯溶于乙醇中，攪拌均勻；第二步，按質量比為1∶100的比例，將羧基改性聚苯乙烯溶于N，N-二甲基甲酰胺中，加熱攪拌使其完全溶解；第三步，將第一步和第二步制備的溶液以體積比為2∶1的比例混合，攪拌24小時使鈦酸異丙酯和羧基改性聚苯乙烯在乙醇中完全反應；第四步，按照體積比為3∶1的比例，在第三步所得的溶液中加入松油醇，得到絲印用膠體；第五步，將得到的膠體用絲網印刷技術印到導電玻璃表面，干燥后置于120℃干燥4小時，后置于450℃燒結2小時，重復以上步驟直到達到所需的膜厚要求，即可得到染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜。
實施例四染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法，通過如下步驟實現第一步，按體積比為2∶3的比例，將鈦酸異丙酯溶于異丙醇中，攪拌均勻；第二步，按質量比為1∶300的比例，將共聚半胱氨酸-賴氨酸溶于N，N-二甲基甲酰胺，加熱攪拌使其完全溶解；第三步，將第一步和第二步制備的溶液以體積比為3∶1的比例混合，攪拌24小時使鈦酸異丙酯和共聚半胱氨酸-賴氨酸在異丙醇中完全反應；第四步，按照體積比為1∶1的比例，在第三步所得的溶液中加入絲用膠油，得到絲印用膠體；第五步，將得到的膠體用絲網印刷技術印到導電玻璃表面，干燥后置于110℃干燥4小時，后置于450℃燒結1小時，重復以上步驟直到達到所需的膜厚要求，即可得到染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜。
權利要求
1.染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法，其特征在于通過如下步驟實現第一步，按體積比為2∶1～1∶3的比例，將有機鈦醇鹽溶于有機溶劑，攪拌均勻；第二步，按質量比為1∶50～1∶400的比例，將高分子模板劑溶于有機溶劑，加熱攪拌使其完全溶解；第三步，將第一步和第二步制備的溶液以體積比為1∶1～4∶1的比例混合，攪拌12-24小時使有機鈦醇鹽和高分子模板劑在有機溶劑中完全反應；第四步，按照體積比為1∶2-4∶1的比例，在第三步所得的溶液中加入添加劑得到絲印用膠體；第五步，將得到的膠體用絲網印刷技術印到導電玻璃表面，干燥后置于100℃-120℃干燥2-4小時，后置于450-500℃燒結1-2小時，重復以上步驟直到達到所需的膜厚要求，即可得到染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜。
2.根據權利要求1所述的染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法，其特征在于上述有機鈦醇鹽為鈦酸異丙酯或鈦酸正丁酯。
3.根據權利要求1所述的染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法，其特征在于上述高分子模板劑為聚苯乙烯、羧基改性聚苯乙烯、共聚半胱氨酸-賴氨酸、聚氧乙烯-聚氧丙烯中的一種。
4.根據權利要求1所述的染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法，其特征在于上述有機溶劑為乙醇、異丙醇、乙腈、丙酮中的一種。
5.根據權利要求1所述的染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法，其特征在于上述添加劑為松油醇、纖維素、印刷膠油中的一種。
全文摘要
本發明公開了一種染料敏化太陽能電池用納晶二氧化鈦膜的制備方法，其以有機鈦酸鹽作為鈦源，以高聚物作模板劑，溶于有機溶劑制備成初始漿料，用絲網印刷技術在導電玻璃表面印制二氧化鈦膜，再經高溫處理得到染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜。通過本發明方法制備的納米晶二氧化鈦膜具有較高的透光性，高的表面積，高的穩定性，長的使用壽命，簡便的制備工藝，在應用到染料敏化太陽能電后，使這一新型太陽能電池簡便、低成本制備成為可能。此外本技術制備的二氧化鈦膜也可以用于光催化、玻璃鍍膜，傳感器等領域。
文檔編號C01G23/053GK1921153SQ20061003757
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月8日 優先權日2006年9月8日
發明者吳季懷, 郝三存, 黃昀昉, 林建明, 黃妙良 申請人:華僑大學