用于光伏電池的電極以及相關的制備工藝的制作方法
本發明涉及用于光伏電池的電極以及用于制備所述電極的工藝。
特別地，本發明涉及包含貴金屬例如選自Pt、Pd或Au的金屬的用于光伏電池的電極。
所述電極可以在DSSC型光伏電池(“染料敏化太陽能電池”)中被用作陰極，在性能方面給出超過可以用已知的陰極獲得的結果的清楚的改進。
在本專利申請中，在文件中指示的所有操作條件應當被理解為優選的條件，即使在沒有被明確地陳述的情況下。
為了本討論的目的，術語“包括(comprise)”或“包含(include)”還包括術語“在于(consist in)”或“大體上由……組成”。
為了本討論的目的，范圍的界定一直是包含端值的，除非另外具體說明。
對于能量的逐漸增長的需求正在驅動研究朝向調查提供常規的來源的替代選擇的新的來源。特別地，具有逐漸增長的重要性的主題是利用新的光伏技術將太陽能轉化成電。硅光伏電池正在朝向第二代技術(薄層、輻射的聚焦)進展；在所有情況下，此類技術仍是昂貴的，并且第二代技術當前不是特別地有效的。特別是在過去十年中，對于有效的可選擇的技術的研究已經導致被稱為第三代光伏電池的開發：此定義覆蓋基于其他半導體例如金屬硒化物和金屬碲化物的光伏電池、以及還有特別地所謂的有機光伏電池例如被稱為電池(染料敏化太陽能電池、或DSSC)的光伏電池兩者。DSSC通過光電化學類型的機制操作。光的吸收和電荷分離(電子和空穴)分開地發生。從電子轉移的觀點來看，第一階段通過使染料(光敏劑)的層與沉積在透明導電玻璃上的二氧化鈦(半導體)的納米大小的顆粒的表面相互作用來引起。當光敏劑吸收輻射時，其產生激發態和電荷轉移，并且羧基的存在允許激發的電子被轉移至二氧化鈦的導帶，二氧化鈦的導帶將激發的電子運輸至電極(導電玻璃)。同時，正電荷(空穴)從光敏劑被轉移至電解質介體(electrolyte mediator)，電解質介體將正電荷運輸至對電極。
此種類的電池由于低成本是有前景的，這由其簡單的制造和高水平的效率造成，效率目前達到約11％(相對于整個太陽能光譜)。理想地，通過光敏劑的吸收應當盡可能與太陽能發射的光譜一致；在此上下文中，已經存在借助于高級量子力學計算合理地說明性質和行為的各種過渡金屬絡合物和有機染料的研究。
DSSC裝置的對電極必須具有良好的電催化性質(Dye Sensitized Solar Cells,K.Kalyanasundram編輯,EPFL Press,CRCC Press發行,2010,第30頁和第235頁)。所述對電極通常由鉑制成(Photoelectrochemical Cells/Dye-Sensitized Cells,K.R.Millington,Encyclopedia of Electrochemical Power Sources,2009,4,第10-21頁)。
如從文獻中已知，Pt顆粒的尺寸和分布(形態學)密切相關并且可以確定電極的性能。
An Iodine/Triiodide Reduction Electrocatalyst for Aqueous and Organic Media,M.等人,J.Electrochem.Soc.,第144卷，第3期，第876-884頁，1997，描述約5nm的Pt的納米顆粒，所述納米顆粒從溶解在異丙醇中的H2PtCl6在385℃的溫度下的熱分解獲得；這些顆粒證明是給出在所述出版物中描述的性能中的最好的性能的顆粒，這部分地歸因于陰極的透明度，陰極的透明度歸因于使用的最小量的Pt。
Electrodeposited Pt for cost-efficient and flexible dye-sensitized solar cells,S.S.Kim等人,Electrochimica Acta,2006,51,3814-3819比較具有陰極的兩種裝置的極端不同的性能，陰極的特征是，沉積的Pt的非常不同的形態學：在第一電極的情況下，在使用脈沖電沉積的情況下，觀察到形成具有低于40nm的尺寸并且包括3nm的顆粒的納米簇，相比之下，在直接電沉積在第二電極上的情況下，觀察到形成大的團聚物，直徑約500nm。第一電極的性能證明明顯地優于第二電極的性能。
在電催化的情形下，已經報道的是，Pt的前體在多元醇特別是乙二醇中的分解產生Pt顆粒的尺寸(低于5nm)和基底的覆蓋兩者的均勻分布(Preparation and Characterization of Multiwalled Carbon Nanotube-Supported Platinum for Cathode Catalysts of Direct Methanol Fuel Cells,W.Li等人,J.Phys.Chem.B,2003,107,26,第6292–6299頁)。在此情況下，分解在遠低于乙二醇的沸點(197℃)的140℃的溫度下發生。特別地，成核的過程相對于生長的過程是有利的，其結果是，顆粒的團聚被示出被最小化(Surface-modified carbons as platinum catalyst support for PEM fuel cells,A.Guhaa等人,Carbon,第45卷,第7期,2007年6月,1506-1517)。
以此方式制備的材料呈現優越的催化性能和較長的壽命。此制備方法通稱為“多元醇工藝(polyol process)”(Structural Features and Catalytic Properties of Pt/CeO2Catalysts Prepared by Modified Reduction-Deposition Techniques,X.Tang等人,Catalysis Letters,第97卷,第3-4期,163-169；Dye Sensitized Solar Cells,K.Kalyanasundram編輯,EPFL Press,CRCC Press發行,2010,第31頁)。
使用極其小量的Pt用于制備陰極的裝置是已知的(Low-Cost Hydrogen-Evolution Catalysts Based on Monolayer Platinum on Tungsten Monocarbide Substrates,D.V.Esposito等人,Ang.Chem.Int.Ed.,2010,49,9859-9862；Minimizing the Use of Platinum in Hydrogen-Evolving Electrodes,I.E.L.Stephens和I.Chokendorff,Angew.Chem.Int.Ed.,2011,50,1476-1477；Pt/Mesoporous Carbon Counter Electrode with a Low Pt Loading for High-Efficient Dye-Sensitized Solar Cells,G.Wang等人,International Journal of Photoenergy,第2010卷,文章ID 389182,7頁,2010.doi:10.1155/2010/389182)。形成此研究系列的部分的許多研究描述為了從電極獲得良好的性能，沉積的Pt的形態學必須如何被精確地控制(Synthesis of Monodisperse Pt Nanocubes and Their Enhanced Catalysis for Oxygen Reduction,C.Wang等人,J.Am.Chem.Soc.2007,129,6974-6975；Imaging Structure Sensitive Catalysis on Different Shape-Controlled Platinum Nanoparticles,C.M.Sanchez-Sanchez等人,J.Am.Chem.Soc.2010,132,5622-5624；A General Approach to the Size-and Shape-Controlled Synthesis of Platinum Nanoparticles and their Catalytic Reduction of Oxygen,C.Wang等人,Angew.Chem.Int.Ed.,2008,47,3588-3591)。
允許最優的電極被獲得的各種產品是可商購的。Platisol T糊劑(Platisol T paste)(Solaronix,http://www.solaronix.com)包含溶解在異丙醇中的Pt的化學前體并且借助于絲網印刷術被使用。在實驗室中非常常見的另一種材料是PT1糊劑(PT1paste)，即意圖用于相同用途的基于油的產品(Dyesol,http://www.dyesol.com)。從此制造商還可商購的是具有帶有沉積的Pt的導電支撐體的玻璃，例如玻璃“Pt涂覆的測試玻璃板(Pt-Coated Test Glass Plates)”(Dyesol,http://www.dyesol.com)。
本發明的目的是提出新的電極，該電極在光伏電池中是可用的并且在可商購的裝置方面和在現有技術中被公開的已知的裝置方面兩者均具有改進的效率。
本申請人因此已經制備新的電極，其特征是，完全新穎的形態學并且可以用于光伏電池以改進效率。
所述新的電極包括導電材料并且特征為以下事實，包含金屬顆粒的多孔交聯層，所述金屬顆粒通過金屬顆粒的外表面的一部分被融合在金屬顆粒之間，仍使外表面的剩余部分是自由的，并且包含選自以下的一種或更多種金屬：鉑、鈀、金及其混合物。
金屬通過也在本文件中描述的且要求保護的創新的工藝被沉積在導電材料上。
此類電極可以用于光伏電池，這特別地由于顆粒的交聯層的新的形態學，提供將所述電池的效率改進了按絕對值計算多達2％的技術優點。
本發明的其他目的和優點從以下的描述和附圖將變得清楚，附圖僅通過實例的方式被提供并且不是限制性的。
圖1是根據實施例1制備的樣品的SEM圖像。
圖2是根據實施例2制備的樣品的SEM圖像。
圖3是根據實施例3制備的樣品的SEM圖像。
圖4是根據實施例4制備的樣品的SEM圖像。
圖5是根據實施例5制備的樣品的SEM圖像。
圖6是根據比較實施例6制備的樣品的SEM圖像。
圖7是根據比較實施例7制備的樣品的SEM圖像。
圖8是根據比較實施例8制備的樣品的SEM圖像。
詳述
本發明的主題是新的電極，所述新的電極包括導電材料并且特征為以下事實，包含金屬顆粒的多孔交聯層，所述金屬顆粒通過金屬顆粒的外表面的一部分被融合在金屬顆粒之間，仍使外表面的剩余部分是自由的，所述顆粒包含選自以下的一種或更多種金屬：鉑、鈀、金及其混合物。
多孔交聯層的形態學證明是完全新的并且特征是，導電材料的均勻覆蓋。
組成交聯層的顆粒可以具有不規則的多面體形狀，但還可以具有彎曲的外表面。所述顆粒通過顆粒的外表面的至少一部分被融合在顆粒之間，但示出互相離散。顆粒不完全地被融合在顆粒之間，使得產生均勻的聚集體，如可以從圖1-5中的實施例看到的，這些圖僅通過實例的方式來提供并且不是限制性的。顆粒部分地融合在顆粒之間，使得顆粒形成離散的主體，該離散的主體僅通過顆粒的外表面的一部分來連接，而其他部分是自由的。
事實上，在圖1-5中，多孔交聯層包括不規則形狀的顆粒，所述不規則形狀的顆粒通過顆粒的外表面的至少一部分融合在顆粒之間，使得顆粒形成三維多孔結構。這樣的顆粒因此不是形成聚集體的分離的元件，而是融合在顆粒之間同時使顆粒的外表面的部分自由的主體。
優選地，在作為本發明的主題的電極中形成交聯層的金屬顆粒具有大于80nm的平均直徑，并且更優選地其具有在80nm和190nm之間的平均直徑，此平均直徑通過如在文獻(Bandarenka等人:Comparative study of initial stages of copper immersion deposition on bulk and porous silicon.Nanoscale Research Letters 2013 8:85.doi:10.1186/1556-276X-8-85)中描述的掃描電子顯微鏡(SEM)來確定。
顆粒的平均直徑通過比較呈不規則球體形狀的顆粒并且采取最大直徑來計算。可以在本發明中使用的導電材料可以選自具有導電涂層的玻璃、基于塑料聚合物的復合材料或金屬箔。
導電玻璃是其中玻璃覆蓋有導電氧化物的結構。
優選地，所使用的導電玻璃是TCO導電玻璃(透明導電氧化物玻璃)。TCO玻璃的要求是在氧化物層中的低電阻并且對在可見/NIR范圍內的太陽能輻射的高透明度。對于氧化物的層，可以使用被銦摻雜的氧化錫(氧化銦錫，ITO)以及被氟摻雜的氧化錫(FTO)。本發明優選的TCO玻璃是FTO。
優選地，基于塑料聚合物的復合材料是覆蓋有ITO的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET/ITO)。
在此種類的導電材料的優點中，主要的優點是減小的重量、柔性以及易于按比例放大至工業工藝，例如卷到卷印刷(roll-to-roll printing)。
金屬箔可以優選地是鈦、鋁或不銹鋼。金屬箔具有與基于聚合物的材料相同的優點。
從用于將Pt沉積在FTO導電玻璃上的現有技術中已知的工藝提供以下步驟：
i.將Pt的前體溶解在有機溶劑中以形成溶液；
ii.將在步驟(i)形成的溶液連續地沉積到FTO上以形成基底；
iii.將所述基底加熱至約500℃。
相比之下，為了制備本文件中描述的和要求保護的電極，必須在步驟中遵循不同的順序。
因此，本發明的另外的主題是用于制備本文件中描述的和要求保護的電極的新的工藝，所述工藝包括以下步驟：
a.將包含一種或更多種金屬的前體溶解在有機溶劑中以形成溶液，所述一種或更多種金屬選自鉑、鈀、金及其混合物；
b.將導電材料加熱至至少250℃、優選地在350℃和550℃之間的穩定的溫度；
c.通過噴霧技術，將在步驟(a)形成的包含前體的溶液沉積在加熱的導電材料上。
許多有機溶劑適合于溶解用于產生形成本發明的主題的電極的金屬的前體。基本點是選擇其中金屬的前體是可溶的且因此其中沒有顆粒保持在懸浮液中的有機溶劑。優選的有機溶劑選自：乙酸乙酯、乙腈、四氫呋喃、甲苯、二乙基醚、己烷、庚烷、環丁砜、甘油、丙酮、乙醇、二氯甲烷、四氯乙烷、乙酸、或水。
優選的溶劑是水與有機溶劑的混合物，或有機溶劑的混合物。更優選的溶劑是水與選自以下的溶劑中的一種的混合物：乙酸乙酯、乙腈、四氫呋喃、甲苯、二乙基醚、己烷、庚烷、環丁砜、甘油、丙酮、乙醇、二氯甲烷、四氯乙烷、乙酸。
在步驟(a)中形成的包含金屬的前體的溶液通過噴霧技術噴霧至加熱的導電材料上。用于噴霧在步驟(a)獲得的溶液的設備可以是噴嘴或噴霧槍。在這些情況下，所使用的術語是“噴霧熱解(spray pyrolysis)”工藝，其中熱解隨著導電材料的加熱而發生。噴霧槍的操作原理是載氣(氮氣)在噴嘴內部產生負壓，并且這通過吸力將溶液抽吸至出口。
僅僅通過實例的方式，適合于本發明的目的的包含金屬的前體選自：Pt(acac)2、Pt(NH3)(NO3)2、Pd(acac)2、H2PtCl6、H2PdCl4、HAuCl4，并且在這些最后的情況下，作為它們與抗衡離子例如叔丁基銨或其他的季銨陽離子的鹽，例如(NH4)2(PtCl6)和NBu4(AuCl4)，以及其他。
顆粒的平均直徑可以通過改變前體的濃度、通過改變金屬的濃度和噴霧操作的數目來優化，前體的濃度可以按重量計在0.1％和20％之間，優選地按重量計在0.3％和10％之間變化，噴霧操作的數目在5和40之間，優選地在5和25之間。
前體的濃度和噴霧操作的數目越大，顆粒的平均直徑越大。
為了加熱導電材料，可以使用能夠加熱至550℃-600℃的加熱板。
由于用于制備本專利申請中描述的和要求保護的電極的新的工藝，可能的是，獲得對于大量方式給出驚人結果的新的形態學。
用于制備的所述工藝并且特別地噴霧熱解工藝，給出金屬、或精確地說多孔交聯層的顯著不均勻的分布，并且此分布特征是，具有大于80nm的平均直徑的金屬的顆粒的寬分布，所述分布通過SEM在以下溫度下確定，在該溫度下，在熱分解的常規程序中獲得具有明顯較低平均直徑(小于30nm)的顆粒。
結果還以另外的方式是驚人的，因為相比于現有技術的教導，所獲得的電池的性能是明顯優越的，如通過給出的實施例和比較實施例所圖示的，即使顆粒的尺寸比通過現有技術鑒定為最佳的尺寸(約5nm)大幾乎兩個數量級。
M.等人,J.Electrochem.Soc.,第144卷，第3期，第876-884頁，1997，描述約5nm的Pt的納米顆粒，所述Pt的納米顆粒從溶解在異丙醇中的H2PtCl6在385℃的溫度下進行的熱分解獲得；這些顆粒證明是給出在所述出版物中描述的性能中最好的性能的顆粒。此外，還驚人的是，這樣的性能在高度不規則的形態學下是較好的，其中顆粒被示出融合在一起，其中文獻全體一致地推薦使用特征為以下的電極：用于在支撐體上形成均勻分布的分離很好的顆粒的分布。
驚人地，使用噴霧熱解工藝允許使用在常規工藝中不能被使用的較大數目的金屬前體和溶劑，因為在某些情況下，在FTO支撐體上不存在金屬(例如鉑)的沉積可能被觀察到(如下文在實驗部分中詳細描述的)。
除了效率(η)之外，開路電壓(Voc)和短路電流(Jsc)兩者均增大。
本發明的另外的主題是包括在本文件中描述的和要求保護的電極的光伏電池。
優選地，光伏電池是有機的，并且更優選地，光伏電池是例如被稱為染料敏化太陽能電池(DSSC)的光伏電池。
本發明的另外的主題是光伏電池，優選地DSSC型的光伏電池，除了在本文件中描述的和要求保護的電極之外，所述DSSC型的光伏電池還包括光敏化染料可以被接枝到其上的半導體電極以及包含氧化還原對的電解質。
所有已知的半導體電極、染料、電解質以及氧化還原對可以用于形成本發明的主題的光伏電池并且特別地DSSC型光伏電池。特別地，作為半導體電極，可以使用選自以下的化合物：TiO2、ZnO、CdSe、CdS，優選地TiO2。電解質可以選自對本領域技術人員熟知的電解質，包括例如在Dye Sensitized Solar Cells(K.Kalyanasundram編輯,EPFL Press,CRCC Press發行,2010,第28-29頁)中描述的電解質，并且優選地包含碘的氧化還原對I2/I3-。典型的組合物可以例如包含：在例如體積為15:85的戊腈和乙腈的混合物中的N-甲基-N-丁基咪唑鎓碘化物、碘、LiI、硫氰酸胍以及叔丁基吡啶。染料可以例如選自從現有技術中已知的染料，包括例如在Dye Sensitized Solar Cells(K.Kalyanasundram編輯,EPFL Press,CRCC Press發行,2010,第24-28頁)中描述的染料。被廣泛使用的染料是例如在以下類別中的染料：釕(II)的聯吡啶絡合物，其通常被稱為N719(順式-雙(異硫氰酸)雙(2,2’-聯吡啶基-4,4’-二羧酸)釕(II)二叔丁基銨)和N3(順式-雙(異硫氰酸)雙(2,2’-聯吡啶基-4,4’-二羧酸)釕(II))；或在不含金屬的有機染料的類別中的染料，這些染料對本領域技術人員是熟知的，并且在“Metal-Free Organic Dyes for Dye-Sensitized Solar Cells:From Structure:Property Relationships to Design Rules”A.Mishra,M.K.R.Fisher,P.Angew.Chem.Int.Ed.2009,第48卷,第2474-2499頁中存在這些染料的良好的綜述。
本發明的另外的主題是用于將太陽能轉化成電的方法，所述方法使用此處描述的和要求保護的光伏電池。
最后，本發明的主題是所描述的和所要求保護的電極作為在光伏電池、優選地DSSC型的光伏電池中的陰極的用途。
實施例
下文例證描述本發明的特定實施方案的某些實施例。
實施例詳細說明通過噴霧熱解從在有機溶劑中的Pt和Au的前體制備的電極的制備。用于噴霧熱解沉積的設備大體上包括噴霧槍或噴嘴、以及前體的熱解在其中進行的加熱板。加熱板包括具有12X12cm的尺寸并且能夠將樣品加熱至600℃的板。輸出測量使用天平來進行，前體容器已經被放置在該天平上。所有設備借助于由操作人員操作的三個手動閥來控制。
示出的是，通過噴霧熱解的沉積產生在本專利申請中被描述為多孔交聯層的特定的形態學。顆粒的直徑通過如在文獻(Bandarenka等人:Comparative study of initial stages of copper immersion deposition on bulk and porous silicon.Nanoscale Research Letters 2013 8:85.doi:10.1186/1556-276X-8-85)中描述的掃描電子顯微鏡(SEM)來確定。實施例比較合適地制備的陰極的性能。
為了清楚的目的，應當提及，比較指的是在相同實驗室中制備的電極，并且不與在文獻中報道的最大效率值作比較，因為如從現有技術中已知的，絕對值的顯著變化從一個實驗室至另一個實驗室存在，而電極之間的這些比較是高度明顯的。
實施例1
將Pt從Pt(acac)2在丙酮中的1.24％w/w溶液沉積至FTO導電材料(2X2cm)上。將加熱板的溫度設定至560℃，使得固定至板的導電材料的溫度達到450℃的穩定的值，該溫度使用與導電材料接觸的熱電偶測量。以下程序被用于在導電材料上進行15次噴霧操作：噴霧10秒，在兩個連續的噴霧操作之間熱處理3分鐘。將噴霧槍輸出保持在約0.181g/秒。被沉積的樣品的SEM圖像在圖1中示出。FTO層被完全覆蓋。顆粒的尺寸＝190(2)nm(對于此測量的在括號中的數字指示，值是190+/-2)。
實施例2
將Pt從Pt(acac)2在丙酮中的0.62％w/w溶液沉積至FTO導電材料(2X2cm)上。將加熱板的溫度設定至560℃，使得固定至板的導電材料的溫度達到450℃的穩定的值，該溫度使用與導電材料接觸的熱電偶測量。以下程序被用于在導電材料上進行10次噴霧操作：噴霧10秒，在兩個連續的噴霧操作之間熱處理3分鐘。將噴霧槍輸出保持在約0.190g/秒。被沉積的樣品的SEM圖像在圖2中示出。FTO層被完全覆蓋。顆粒的尺寸＝80(1)nm(對于此測量的括號中的數字指示，值是80+/-1)。
實施例3
將Pt從Pt(NH3)4(NO3)2在50/50v/v的丙酮/水混合物中的2.3％w/w溶液沉積至FTO導電材料(2X2cm)上。使加熱板的溫度達到560℃，使得固定至板的導電材料達到450℃的溫度。以下程序被用于在導電材料上進行15次噴霧操作：噴霧10秒，在兩個連續的噴霧操作之間熱處理3分鐘。將噴霧槍輸出保持在約0.187g/秒。被沉積的樣品的SEM圖像在圖3中示出。FTO層被完全覆蓋。顆粒的尺寸＝120(2)nm(對于此測量的括號中的數字指示，值是120+/-2)。
實施例4
將Pt從Pt(NH3)4(NO3)2在50/50v/v的丙酮/水混合物中的1.2％w/w溶液沉積至FTO導電材料(2X2cm)上。將加熱板的溫度設定至560℃，使得固定至板的導電材料的溫度達到450℃的穩定的值，該溫度使用與導電材料接觸的熱電偶測量。以下程序被用于在導電材料上進行18次噴霧操作：噴霧10秒，在兩個連續的噴霧操作之間熱處理3分鐘。將噴霧槍輸出保持在約0.187g/秒。被沉積的樣品的SEM圖像在圖4中示出。FTO層被完全覆蓋。顆粒的尺寸＝100(1)nm(對于此測量的括號中的數字指示，值是100+/-1)。
實施例5
將Au從NBu4(AuCl4)(根據Chi-Ming Che,Raymond Wai-Yin Sun,Wing-Yiu Yu,Chi-Bun K,Nianyong Zhu和Hongzhe Sun,Chem.Commun.,2003,1718-1719,DOI:10.1039/B303294A制備)在5/95v/v的水/乙腈混合物中的5％w/w溶液沉積至FTO導電材料(2X2cm)上。將加熱板的溫度設定至560℃，使得固定至板的導電材料的溫度達到450℃的穩定的值，該溫度使用與導電材料接觸的熱電偶測量。以下程序被用于在導電材料上進行15次噴霧操作：噴霧10秒，在兩個連續的噴霧操作之間熱處理3分鐘。將噴霧槍輸出保持在約0.187g/秒。被沉積的樣品的SEM圖像在圖5中示出。FTO層被完全覆蓋。顆粒的尺寸＝80(1)nm(對于此測量的括號中的數字指示，值是80+/-1)。
比較實施例6
使用由FTO導電玻璃(TEC15)形成的Dyesol的商購樣品(Pt-涂覆的測試電池玻璃板)，將從熱分解獲得的Pt沉積至所述FTO導電玻璃(TEC15)的表面上(http://www.dyesol.com/download/Catalogue.pdf)。
圖6示出沉積的樣品的SEM圖像。FTO層僅被部分地覆蓋。樣品呈現包括具有8-10nm的尺寸的Pt的顆粒的形態學，所述Pt的顆粒部分地根據形態學修飾導電材料。看到的是，Pt的沉積是稀疏的并且大部分不均勻。
比較實施例7
制備按重量計2％的H2PtCl6·6H2O在H2O中的溶液。將溶液沉積在具有掩蔽區的導電FTO玻璃(FTO玻璃25cm X 25cm TEC 8 2.3mm)上，并且將載片在92℃下放在烘箱中持續20小時。掩蔽被脫離，載片被清潔掉來自膠帶的任何殘余的膠并且烘烤在馬弗爐中進行，其中升高的梯度在3小時之后在400℃下結束，并且然后將溫度保持在400℃下持續1小時。圖7示出被沉積的樣品的SEM圖像。FTO層僅被部分地覆蓋。樣品呈現包括納米聚集體的層的形態學，所述納米聚集體由8-10nm的Pt的顆粒形成，尺寸上變化但<100nm，所述層不是致密的并且呈現遵循并且修飾樣品的導電材料的半膠狀形態學：此層不均勻地覆蓋導電材料(FTO)，留下不規則形狀和亞微米尺寸的空穴。
比較實施例8
制備H2PtCl6·6H2O在異丙醇中的按重量計2％的溶液。將溶液沉積在具有掩蔽區的玻璃上，并且將載片在100℃下放在烘箱中持續約20小時。掩蔽被脫離，載片被清潔掉來自膠帶的任何殘余的膠并且烘烤在馬弗爐中進行，其中升高的梯度在3小時之后在400℃下結束，并且然后在400℃下持續1小時。圖示出被沉積的樣品的SEM圖像。FTO層被多個層完全覆蓋。
比較實施例9
制備按重量計2％的Pt(acac)2在丙酮中的溶液。將溶液沉積在具有掩蔽區的玻璃上，并且將載片在100℃下放在烘箱中持續約20小時。掩蔽被脫離，載片被清潔掉來自膠帶的任何殘余的膠并且烘烤在馬弗爐中進行，其中升高的梯度在3小時之后在400℃下結束，并且然后在400℃下持續1小時。FTO層不被在制備期間沒有沉積的Pt覆蓋。
實施例10
將根據實施例1制備的電極在DSSC電池中測試，基于TiO2的電極用作光陽極(photoanode)。基于TiO2的電極通過將包含具有20nm的尺寸的TiO2的顆粒的膠體糊劑(TiO2DSL 18NR-T糊劑-Dyesol-http://www.dyesol.com/download/MatPaste.pdf)鋪展(通過刮刀技術)至先前用水和乙醇洗滌的導電FTO玻璃(si-Hartford Glass Co.,TEC 8,具有2.3mm的厚度和6-9Ω/cm2的電阻)上來制備。在初始干燥工藝在125℃下持續15分鐘之后，將樣品煅燒持續30分鐘至500℃。在煅燒之后，將覆蓋有TiO2的層的玻璃冷卻至室溫并且浸沒在以N719作為染料的二氯甲烷(CH2Cl2)[5x 10-4M]的溶液中，在室溫(25℃)下持續24小時。然后，將玻璃用乙醇洗滌并且在室溫(25℃)下在N2的流下干燥。將Surlyn 50微米厚的墊片(TPS 065093-50-Dyesol-http://www.dyesol.com/index.php？element＝MattSealants)用于密封光陽極和根據實施例1制備的陰極，并且然后將電池用以下組合物的電解質溶液填充：在戊腈和乙腈按體積計15:85的混合物中的N-甲基-N-丁基咪唑鎓碘化物(0.6M)、碘(0.04M)、LiI(0.025M)、硫氰酸胍(0.05M)以及叔丁基吡啶(0.28M)。通過顯微照相術計算的電池的有效面積(active area)被測量為0.1435cm2。光伏電池的性能使用裝配有300W氙光源的太陽模擬器(Abet2000)來測量，并且光的強度使用硅校準標準(“VLSI標準”SRC-1000-RTD-KG5)來調節；性能通過使用“Keithley 2602A”(3A DC,10A脈沖)數字源表、將電壓應用至電池并且測量所產生的光電流來測量。獲得的結果在下文被指示：
η＝6.6％
FF＝72.4％
Voc＝722mV
Jsc＝12.62mA/cm2
實施例11
根據在實施例10下的描述的DSSC型光伏電池使用與在實施例10中指示的部件相同的部件來制備，除了在實施例2中制備的鉑電極之外；獲得的性能在下文被指示：
η＝5.9％
FF＝71.2％
Voc＝778mV
Jsc＝10.65mA/cm2
實施例12
根據在實施例10下的描述的DSSC型光伏電池使用與在實施例10中指示的部件相同的部件來制備，除了在實施例3中制備的鉑電極之外；獲得的性能在下文被指示：
η＝7.5％
FF＝72.3％
Voc＝791mV
Jsc＝13.11mA/cm2
實施例13
根據在實施例10下的描述的DSSC型光伏電池使用與在實施例10中指示的部件相同的部件來制備，除了在實施例4中制備的鉑電極之外；獲得的性能在下文被指示：
η＝7.1％
FF＝70.3％
Voc＝782mV
Jsc＝12.94mA/cm2
比較實施例14
根據在實施例10下的描述的DSSC型光伏電池使用與在實施例10中指示的部件相同的部件來制備，除了在實施例6中制備的鉑電極之外；獲得的性能在下文被指示：
η＝3.1％
FF＝58.6％
Voc＝689mV
Jsc＝7.67mA/cm2
比較實施例15
根據在實施例10下的描述的DSSC型光伏電池使用與在實施例10中指示的部件相同的部件來制備，除了在實施例8中制備的鉑電極之外；獲得的性能在下文被指示：
η＝4.2％
FF＝61.4％
Voc＝723mV
Jsc＝9.46mA/cm2。
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