專利名稱：一種以聚乙烯吡咯烷酮為成膜劑的光陽極漿料及制備方法
技術領域：
本發明屬于染料敏化太陽電池制造領域，特別是一種以聚乙烯吡咯烷酮為成膜劑的 光陽極漿料及制備方法。
背景技術：
隨著社會不斷的進步、經濟不斷的發展、人口不斷的增加、常規燃料不斷的消耗， 太陽能作為一種可再生、清潔環保的新能源受到廣泛關注。與常規燃料相比，太陽能取 之不盡、用之不竭；與核能相比，太陽能更為安全，其應用不會對環境構成任何污染； 與水能、風能相比，太陽能利用的成本較低，且不受地域限制。染料敏化太陽電池 (dye-sensitized solar cell簡稱DSC)是瑞士聯邦高等工業學院(EPFL)的M. Gratzel 教授于1991年首次報道的。相對于硅太陽電池而言，由于其成本低廉，工藝簡單，應用 前景廣闊等優點而受到世界各國學者的廣泛重視。
DSC是通過光化學-物理過程來實現光電轉換，從而使太陽電池的光電轉換材料不再 局限于制備過程復雜、價格昂貴的高純無機半導體材料，例如采用納米多孔Ti02薄膜電 極替代傳統的平板電極、以二價釕(II)的多吡啶配合物作敏化劑、用1—3/ I—氧化還原 電對電解質體系來制備DSC。該DSC的成功之處在于引入納米多孔Ti02薄膜作為電池的光
陽極，海綿狀納米Ti02多孔薄膜光陽極有很大的內部表面積，k夠吸收更多的染料單分
子層，這樣既克服了傳統化學光電池中只能吸附單分子層染料從而吸收太陽光量少的缺 點，又可使太陽光在膜內多次反射，使太陽光被染料充分吸收，產生更大的光電流，從 而大大提高光電轉換效率。
納米多孔的Ti02薄膜主要通過配置水相或油相的Ti02漿料，然后采用刮涂法、旋涂 法、絲網印刷法等將Ti02漿料刷到導電基底上。目前Ti02漿料主要采用乙醇、乙酰丙酮 等作為溶劑和分散劑，聚乙二醇、曲拉通等作為表面活性劑，乙基纖維素作為成膜劑、 造孔劑。這種漿料很容易干燥，刷制的Ti02龜裂現象嚴重。
發明內容
本發明的目的是針對上述存在問題，提供一種具有良好的成膜性和粘接性、吸濕性 和熱膨脹性良好、光陽極吸附染料的數量高、不易產生龜裂、能提高電池的短路電流密 度和電池的光電轉換效率的以聚乙烯吡咯垸酮為成膜劑的光陽極漿料及制備方法。
本發明技術方案是
一種以聚乙烯吡咯烷酮為成膜劑的光陽極漿料，原料包括乙醇、乙酰丙酮、聚乙二 醇、曲拉通、松油醇，以聚乙烯吡咯烷酮為成膜劑。
一種以聚乙烯吡咯烷酮為成膜劑的光陽極漿料的制備方法，步驟如下
1) 將聚乙烯吡咯烷酮在常溫下溶解于酒精中，濃度為0. 1 50mmol/L;
2) 將光陽極粉、乙酰丙酮、曲拉通、松油醇放入上述溶劑中，研磨30分鐘，使其 成粘液狀即可。
所述光陽極粉為Ti02粉、ZnO粉或兩種粉任意比例的組合。
3所述光陽極粉與溶劑中聚乙烯吡咯垸酮的重量比為5: 4 2 。
本發明的優點是用聚乙烯吡咯垸酮(PVP)取代乙基纖維素(M70)作為成膜劑， 不但價錢便宜，而且使制備的光陽極漿料具有更優異的性能，如成膜性、粘接性；由于 聚乙烯吡咯烷酮是一種水溶性的高分子化合物，具有優異的溶解性，在常溫下易溶于水、 乙醇、胺等，具有膠體保護作用、吸濕性、熱膨脹性和對某些化合物的強絡合能力；利 用PVP制備的薄膜，提高了 Ti02薄膜吸附染料的數量，可提高電池的短路電流密度，進 而提高電池的光電轉換效率。
具體實施例方式
一種以聚乙烯吡咯烷酮為成膜劑的光陽極漿料，包括乙醇、乙酰丙酮、聚乙二醇、 曲拉通、松油醇，以聚乙烯吡咯烷酮為成膜劑。 實施例1:
光陽極漿料的制備方法，步驟如下
1) 將0.15g聚乙烯吡咯烷酮在常溫下溶解在10ml酒精中，聚乙烯吡咯垸酮在酒精 中的濃度為0. 375mraol/L。
2) 將Ti。2粉(P25) 0.25g、乙酰丙酮O. 32ml、曲拉通X-100 0.6ml、松油醇1.3ml 放入上述溶劑中，研磨30分鐘，使其成粘稠狀即可。
將上述制得的漿料用刮涂法刷在導電玻璃上，經過500'C保溫30min燒結后即制成光 陽極；再按常規工藝程序即可制備成DSC電池。將該電池在AM1.5標準太陽光下進行測 試，結果顯示電池的短路電流密度達到了 11.3mA/cm2，開路電壓為0. 81V，電池的填充因 子為59%，效率也達到了 5. 31%。
實施例2:
光陽極漿料的制備方法，步驟如下-
1) 將0.3g聚乙烯吡咯垸酮在常溫下溶解在20ml酒精中，聚乙烯吡咯垸酮在酒精中 的濃度為0. 375mraol/L。
2) 將ZnO納米花材料O. 5g、乙酰丙酮0.64ml、曲拉通X-IOO 1.2ml、松油醇2. 6ml 放入上述溶劑中，研磨30分鐘，使其成粘稠狀即可。
將上述制得的漿料用刮涂法刷在導電玻璃上，經過50(TC保溫30min燒結后即制成光 陽極；再按常規工藝程序即可制備成DSC電池。將該電池在AM1.5標準太陽光下進行測 試，結果顯示電池的短路電流密度達到了 4.88mA/cm2，開路電壓為0.54V，電池的填充因 子為44%,效率也達到了 1. 17%。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于 此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變 化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此本發明的保護范圍應該以權利 要求的保護范圍為準。
權利要求
1. 一種以聚乙烯吡咯烷酮為成膜劑的光陽極漿料，原料包括乙醇、乙酰丙酮、聚乙二醇、曲拉通、松油醇，其特征在于以聚乙烯吡咯烷酮為成膜劑。
2. —種以聚乙烯吡咯垸酮為成膜劑的光陽極漿料的制備方法，其特征在于步驟如下1) 將聚乙烯吡咯垸酮在常溫下溶解于酒精中，濃度為0. 1 50mmol/L;2) 將光陽極粉、乙酰丙酮、曲拉通、松油醇放入上述溶劑中，研磨30分鐘，使其 成粘液狀即可。
3. 根據權利要求2所述的以聚乙烯吡咯烷酮為成膜劑的光陽極漿料的制備方法，其 特征在于所述光陽極粉為Ti02粉、ZnO粉或兩種粉任意比例的組合。
4. 根據權利要求2所述的以聚乙烯吡咯垸酮為成膜劑的光陽極漿料的制備方法，其 特征在于所述光陽極粉與溶劑中聚乙烯吡咯垸酮的重量比為5: 4 2 。
全文摘要
一種以聚乙烯吡咯烷酮為成膜劑的光陽極漿料，原料包括乙醇、乙酰丙酮、聚乙二醇、曲拉通、松油醇，以聚乙烯吡咯烷酮為成膜劑；該漿料的制備步驟是將聚乙烯吡咯烷酮在常溫下溶解于酒精中；將光陽極粉、乙酰丙酮、曲拉通、松油醇放入上述溶劑中，研磨30分鐘，使其成粘液狀即可。本發明的優點是用聚乙烯吡咯烷酮作為成膜劑，不但價錢便宜，而且使制備的光陽極漿料具有更優異的性能，如成膜性、粘接性；由于聚乙烯吡咯烷酮是一種水溶性的高分子化合物，具有優異的溶解性，吸濕性、熱膨脹性和絡合性好；利用PVP制備的薄膜，提高了TiO<sub>2</sub>薄膜吸附染料的數量和電池的短路電流密度，進而提高電池的光電轉換效率。
文檔編號H01G9/04GK101430970SQ20081015405
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月15日 優先權日2008年12月15日
發明者建 孫, 張曉丹, 熊紹珍, 耿新華, 穎 趙, 魏長春 申請人:南開大學