專利名稱：一種電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法
技術領域：
本發明屬于染料敏化太陽能電池納米晶膜的研究領域，涉及制備以SrCO3為代表的堿性電絕緣鹽修飾的TiO2雜化電極。
背景技術：
N719敏化的液態電解質染料敏化納米晶太陽能電池的理論光電轉換效率是14％，而目前Gratzel組報道的只有10％左右，其它課題組報道的更低。這是由于染料敏化納米晶太陽能電池內存在大量的電荷復合，限制了染料敏化納米晶太陽能電池效率的提高。經實際研究可知采用堿性的SrCO3電絕緣鹽修飾TiO2納米晶膜，以抑制TiO2/染料/電解質界面的電荷復合。
在光照條件下，TiO2/電解質界面的電荷復合占整個染料敏化納米晶太陽能電池復合的主導，嚴重影響染料敏化納米晶太陽能電池光電轉換效率的提高。國內外的研究者嘗試引入大量的寬禁帶氧化物，例如ZnO，Al2O3，SiO2，ZrO2，Nb2O5等修飾TiO2納米晶膜，以減小界面復合、提高光電轉換效率，取得了一定的成效。但引入堿性的電絕緣鹽修飾TiO2納米晶膜，加速電荷分離、抑制電荷復合從而提高光電轉換效率的報道還不多見。而制備SrCO3修飾TiO2納米晶膜，以提高染料敏化太陽能電池轉換效率的工作目前還未見報道。
發明內容
本發明所要解決的問題是針對上述現有技術提出一種電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法，由該方法制備的雜化電極，應用于染料敏化太陽能電池后的光電效率有較大提高。
本發明為解決上述提出問題采用的解決方案為一種電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法，其特征在于步驟是①、配制5mM～0.1M的Sr(CH3COO)2溶液；
②、將TiO2納米晶膜浸入Sr(CH3COO)2溶液中，反應完成后取出并用去離子水沖洗并烘干；③、熱處理修飾后的TiO2納米晶膜，即可得到SrCO3修飾的TiO2雜化電極。
如上所述的電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法，其特征在于將TiO2納米晶膜浸入50-80度恒溫的Sr(CH3COO)2溶液中，10-35分鐘后取出并用去離子水沖洗并烘干。溶液的溫度會影響反應完成的時間，對其電化學性能影響不明顯，在50-80度的區間而且用恒溫的方式，比較易于重復的進行，操作簡單易于控制。
如上所述的電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法，其特征在于所述TiO2膠體可以是水熱法合成的，也可以由購買的P25粉(從Degussa AG of Germany公司購買)配制成。
敏化制得的雜化電極，滴加氧化還原電解質于敏化后的納米晶膜上，加蓋對電極，可組裝成染料敏化納米晶太陽能電池。
按上述方案中，所述的氧化還原電解質配比為0.1MLiI，0.05MI2，0.6M1，2-dimethyl-3-n-propylimidazolium(1，2甲基-3-n-丙基咪唑碘)，0.5M4-tertbutylpyridine(4-叔丁基吡啶)，溶劑為碳酸丙烯脂。所用的染料為N719。
本發明上述雜化電極包括SrCO3電絕緣層和TiO2納米晶膜層兩層，SrCO3電絕緣層通TiO2納米晶膜表面的離子吸附均勻的沉積于TiO2上(具體的機理可參見A.Kay andM.Grtzel，Chem.Mater.，2002，14，2930)，TiO2上的SrCO3電絕緣層有利于抑制電荷復合提高電池的光電轉換效率。
本發明的有益效果在于1.本發明提出了一種應用于染料敏化太陽能電池電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法。較好的解決了染料敏化太陽能電池中TiO2/電解質界面電荷復合大的缺點，提高了染料敏化太陽能電池的光電轉換效率。
2.沉積在TiO2上的SrCO3電絕緣層有利于抑制TiO2/電解質界面的電荷復合，提高光電轉換效率。
具體的實施方式以下結合具體的實施例對本發明的技術方案做進一步的說明。
實施例1 50mM Sr(CH3COO)2處理TiO2納米晶膜，制備SrCO3修飾的TiO2雜化電極。
水熱合成TiO2膠體(參見C.J.Barbe，F.Arendse，P.Comte，M.Jirousek，F.Lenzmann，V.Shklover and M.Gratzel，J.Am.Ceram.Soc 80(12)3157(1997).)，采用粉末涂覆法(參見A.Kay and M.Gratzel Chem.Mater.，2002，14，2930.)制備12μm TiO2納米晶膜。配制50mM的Sr(CH3COO)2溶液，將TiO2納米晶膜浸入65度恒溫的50mMSr(CH3COO)2溶液中。20分鐘后，取出TiO2納米晶膜用去離子水沖洗后烘干。熱處理烘干的TiO2納米晶膜，即得到SrCO3覆蓋的TiO2納米晶膜。采用N719敏化TiO2納米晶膜，滴加氧化還原電解質，其配比為0.1MLiI，0.05MI2，0.6M1，2-dimethyl-3-n-propylimidazolium(1，2甲基-3-n-丙基咪唑碘)，0.5M4-tertbutylpyridine(4-叔丁基吡啶)，溶劑為碳酸丙烯脂。蓋上鍍鉑的導電玻璃作對電極，組裝成染料敏化納米晶太陽能電池。
在室溫環境，使用500W氙燈并配以GG420，Prinz Optics IR-3濾光片模擬太陽光，光強為75mW/cm2(輻照計北京師范大學，型號FZ-A)條件下，測得經50mMSr(CH3COO)2修飾的染料敏化納米晶太陽能電池(有效光照面積為0.5cm2)的光電轉換效率為8.73％，比未經Sr(CH3COO)2修飾的染料敏化納米晶太陽能電池效率(7.8％)提高0.93％。
實施例2 5mM Sr(CH3COO)2處理TiO2納米晶膜，制備SrCO3修飾的TiO2雜化電極。
水熱合成TiO2膠體(參見C.J.Barbe，F.Arendse，P.Comte，M.Jirousek，F.Lenzmann，V.Shklover and M.Gratzel，J.Am.Ceram.Soc 80(12)3157(1997).)，采用粉末涂覆法(參見A.Kay and M.Gratzel Chem.Mater.，2002，14，2930.)制備10μm TiO2納米晶膜。配制5mM的Sr(CH3COO)2溶液，將TiO2納米晶膜浸入60度恒溫的5mMSr(CH3COO)2溶液中。30分鐘后，取出TiO2納米晶膜并用去離子水沖洗后烘干。熱處理烘干的TiO2納米晶膜，即得到SrCO3覆蓋的TiO2納米晶膜。采用N719敏化TiO2納米晶膜，滴加氧化還原電解質，其配比為0.1MLiI，0.05MI2，0.6M1，2-dimethyl-3-n-propylimidazolium(1，2甲基-3-n-丙基咪唑碘)，0.5M4-tertbutylpyridine(4-叔丁基吡啶)，溶劑為碳酸丙烯脂。蓋上鍍鉑的導電玻璃作對電極，組裝成染料敏化納米晶太陽能電池。
在室溫環境，使用500W氙燈并配以GG420，Prinz Optics IR-3濾光片模擬太陽光，光強為75mW/cm2(輻照計北京師范大學，型號FZ-A)條件下，測得經5mMSr(CH3COO)2修飾的染料敏化納米晶太陽能電池(有效光照面積為0.5cm2)的光電轉換效率為7.67％，比未經Sr(CH3COO)2修飾的染料敏化納米晶太陽能電池效率(8.34％)提高0.67％。
實施例3 0.1MSr(CH3COO)2制備的TiO2納米晶膜，制備SrCO3修飾的TiO2雜化電極。
采用P25粉(從Degussa AG of Germany公司購買)配制成膠體(參見M.K.Nazeeruddin，A.Kay，I.Rodicio，R.Humphry-Baker，E.Mu¨ller，P.Liska，N.Vlachopoulos，and M.Gratzel，J.Am.Chem.Soc.，115，6382(1993).)，采用粉末涂覆法(參見A.Kay and M.Gratzel Chem.Mater.，2002，14，2930.)制備12μm TiO2納米晶膜。配制0.1M的Sr(CH3COO)2溶液，將TiO2納米晶膜浸入65度恒溫的50mMSr(CH3COO)2溶液中。10分鐘后，取出TiO2納米晶膜并用去離子水沖洗后烘干。熱處理烘干的TiO2納米晶膜，即得到SrCO3覆蓋的TiO2納米晶膜。采用N719敏化TiO2納米晶膜，滴加氧化還原電解質，其配比為0.1MLiI，0.05MI2，0.6M1，2-dimethyl-3-n-propylimidazolium(1，2甲基-3-n-丙基咪唑碘)，0.5M4-tertbutylpyridine(4-叔丁基吡啶)，溶劑為碳酸丙烯脂。蓋上鍍鉑的導電玻璃作對電極，組裝成染料敏化納米晶太陽能電池。
在室溫環境，使用500W氙燈并配以GG420，Prinz Optics IR-3濾光片模擬太陽光，光強為75mW/cm2(輻照計北京師范大學，型號FZ-A)條件下，測得經0.1MSr(CH3COO)2修飾的染料敏化納米晶太陽能電池(有效光照面積為0.5cm2)的光電轉換效率為7.4％，比未經Sr(CH3COO)2修飾的染料敏化納米晶太陽能電池效率(6.97％)提高0.43％。
權利要求
1.一種電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法，其特征在于步驟是①、配制5mM～0.1M的Sr(CH3COO)2溶液；②、將TiO2納米晶膜浸入Sr(CH3COO)2溶液中，反應完成后取出用去離子水沖洗并烘干；③、熱處理修飾后的TiO2納米晶膜，即可得到SrCO3修飾的TiO2雜化電極。
2.如權利要求1所述的一種電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法，其特征在于將TiO2納米晶膜浸入50-80度恒溫的Sr(CH3COO)2溶液中，10-35分鐘后取出用去離子水沖洗并烘干。
3.如權利要求1或2所述的一種電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法，其特征在于所述TiO2膠體可以是水熱法合成的，也可以由購買的P25粉配制成。
全文摘要
本發明公開了一種應用于染料敏化太陽能電池的，電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法，其特征在于步驟是①.配制5mM～0.1M的Sr(CH
文檔編號H01M4/00GK101090141SQ200710052548
公開日2007年12月19日 申請日期2007年6月26日 優先權日2007年6月26日
發明者趙興中, 吳素娟, 韓宏偉, 臺啟東, 張京, 徐晟 , 周聰華, 楊英 申請人:武漢大學