的染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于雜多酸SiW11Cu修飾T12的染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法。
【背景技術】
[0002]傳統染料敏化太陽能電池N719染料對可見光區的吸收較弱，使得電池的吸收光譜與太陽光譜不匹配，限制了電池效率的提升。
[0003]雜多酸能夠吸收可見光，因此將雜多酸材料用于染料敏化太陽能電池中能夠增強電池的光響應范圍，提高電池對太陽光的利用率，從而提高電池的光電轉換效率。但是，由于雜多酸粉體的導電性較差，將其用于染料敏化太陽能電池當中會充當光生載流子的復合中心，加重載流子的復合反應，阻礙電子的傳輸，減小光電流，使得電池的光電轉換效率下降。
【發明內容】
[0004]本發明是為了解決T12基染料敏化太陽能電池N719染料對可見光區的吸收較弱，T12本身存在大量的缺陷態引發嚴重的界面光生載流子的復合，以及帶隙較寬所造成的光生電子由染料注入T12導帶效率低，限制了電池光電轉換效率提高的問題，而提供了一種基于雜多酸S i W11Cu修飾T i O2的染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法。
[0005]—種基于雜多酸SiW11Cu修飾T12的染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法具體是按以下步驟進行的:
[0006]—、將SiW11Cu溶解在蒸餾水中得到淡藍色澄清溶液;將異丙醇鈦逐滴滴入正丁醇中，得到澄清溶液，即異丙醇鈦溶液;在攪拌的條件下以60滴/min的速度將淡藍色澄清溶液滴加到異丙醇鈦溶液中，得到渾濁溶液;將渾濁溶液在溫度為30°C?80°C的水浴條件下加熱3h?8h，然后在溫度為60 °C?100 °C的條件下加熱2h?5h，得到凝膠;將凝膠轉移到30 V?800C的真空干燥箱中干燥1h?15h，然后將溫度從300C?80°C升溫至85°C?100°C，在溫度為85°C?100°C的條件下保溫2h?5h，最后放于馬弗爐中，在溫度為300°C?500°C的條件下煅燒0.5h?5h，冷卻至室溫，研磨，得到SiWnCu/Ti02粉體;所述淡藍色澄清溶液的濃度為0.01mg/mL?25mg/mL;所述異丙醇鈦與正丁醇的體積比為0.2?3;所述淡藍色澄清溶液與異丙醇鈦溶液的體積比為1: (I?10);
[0007]二、將SiWnCu/Ti02粉體與P25 二氧化鈦混合均勻，放入馬弗爐中在溫度為100°C?5000C的條件下煅燒0.5h?5h，自然冷卻至室溫，得到SiWnCu/Ti02-P25粉體;所述SiW11Cu/Ti〇2粉體與P25二氧化鈦的質量比為1: (I?20);所述SiWnCu/Ti02粉體是以SiW11Cu和鈦酸四丁酯為原料通過溶膠凝膠法制備得到的；
[0008]三、將SiWnCu/Ti02-P25粉體、乙基纖維素、松油醇和乙醇混合，攪拌均勻得到漿料，以250目絲網作為基體材料，在基體材料上印刷4?12次漿料，得到多層SiWnCu/Ti02-P25薄膜，然后對多層SiWnCu/Ti02-P25薄膜以1°(:/11^11的升溫速率從室溫升溫至400°(:?600°(:進行加熱，在溫度為4000C?6000C的條件下保溫0.1h?1.5h，得到基于雜多酸SiW11Cu修飾T12的染料敏化太陽能電池光陽極;所述SiWnCu/Ti02-P25粉體與乙基纖維素的質量比為1:(0.1?0.5);所述31胃11(:11/1^02-?25粉體與松油醇的質量比為1:(2?7);所述SiWnCu/Ti02-P25粉體與乙醇的質量比為1: (2?5)。
[0009]一種基于雜多酸SiWnCu修飾T12的染料敏化太陽能電池光陽極的應用是將基于雜多酸Si WnCu修飾Ti O2的染料敏化太陽能電池光陽極作為陽極用于制備染料敏化太陽能電池。
[0010]本發明的有益效果:
[0011]采用本發明的基于雜多酸SIW1Ku修飾T i O2的染料敏化太陽能電池光陽極制備的染料敏化太陽能電池，與傳統的染料敏化光陽極組成的染料敏化太陽能電池相比，這種光陽極組成的染料敏化太陽能電池具有以下優勢:
[0012]SiWnCu修飾T12光陽極材料，增強了光陽極在可見光區的響應范圍，提高電池對太陽光的利用率;SiWnCu修飾T12可以使T12的禁帶寬度減小，平帶電位正移，Fermi能級下降，增大電子從染料注入T12導帶的驅動力，有利于短路電流的增加;SiWnCu修飾T12光陽極薄膜內，電子傳輸能力得到增強，光生載流子的復合被有效抑制，有利于提高電池中電荷收集效率。這種SiWnCu修飾T12粉體的光陽極電池能夠抑制光生載流子的復合反應，延長電池中載流子壽命，減小暗電流，有利于提高電池效率。基于以上特性，S i W1 !Cu修飾T i O2光陽極電池的光電轉換效率為8.29%,短路電流為17.84mA/cm2，和空白電池相比，光電流提高了 32.3 %，電池效率提升了 34.6 %。
【附圖說明】
[0013]圖1為實施例一步驟一中所述SiWnCu/Ti02粉體的掃描電鏡照片；
[0014]圖2為實施例二所述的二氧化鈦納米粉末和實施例一步驟一中得到的SiWnCu/T12粉體的紫外可見吸收譜圖，其中I為實施例二所述的二氧化鈦納米粉末，2為實施例一步驟一中所述Si WnCu/T i O2粉體；
[0015]圖3為實施例二所述的二氧化鈦納米粉末和實施例一步驟一中得到的SiWnCu/T12粉體的的平帶電壓曲線，其中I為實施例二所述的二氧化鈦納米粉末，2為實施例一步驟一中所述SiWiiCu/Ti02粉體；
[0016]圖4為暗態條件下以實施例二得到的T12染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池和以實施例一得到的基于雜多酸SiWnCu修飾T12的染料敏化太陽能電池光陽極制備的染料敏化太陽能電池在光照條件下的交流阻抗譜圖，其中I為以實施例二得到的T12染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池，2為以實施例一得到的基于雜多酸SiWnCu修飾T12的染料敏化太陽能電池光陽極制備的染料敏化太陽能電池；
[0017]圖5為以實施例二得到的T12染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池和以實施例一得到的基于雜多酸SiWnCu修飾T12的染料敏化太陽能電池光陽極制備的染料敏化太陽能電池在模擬1.5G太陽光下的短路電流與開路電壓曲線，其中I為以實施例二得到的T12染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池，2為以實施例一得到的基于雜多酸S i WnCu修飾T i O2的染料敏化太陽能電池光陽極制備的染料敏化太陽能電池；
[0018]圖6為以實施例二得到的T12染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池和以實施例一得到的基于雜多酸SiWnCu修飾T12的染料敏化太陽能電池光陽極制備的染料敏化太陽能電池的開路電壓衰減曲線，其中I為以實施例二得到的T12染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池，2為以實施例一得到的基于雜多酸SiWnCu修飾T12的染料敏化太陽能電池光陽極制備的染料敏化太陽能電池；
[0019]圖7為以實施例二得到的T12染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池和以實施例一得到的基于雜多酸SiWnCu修飾T12的染料敏化太陽能電池光陽極制備的染料敏化太陽能電池在模擬1.5G太陽光下的光電轉化效率，其中I為以實施例二得到的T12染料敏化太陽能電池光陽極制備的光陽極電池，2為以實施例一得到的基于雜多酸S iWnCu修飾T12的染料敏化太陽能電池光陽極制備的染料敏化太陽能電池。
【具體實施方式】
[0020]【具體實施方式】一:本實施方式的一種基于雜多酸SiWnCu修飾T12的染料敏化太陽能電池光陽極的制備方法具體是按以下步驟進行的:
[0021]—、將SiWnCu溶解在蒸餾水中得到淡藍色澄清溶液;將異丙醇鈦逐滴滴入正丁醇中，得到澄清溶液，即異丙醇鈦溶液;在攪拌的條件下以60滴/min的速度將淡藍色澄清溶液滴加到異丙醇鈦溶液中，得到渾濁溶液;將渾濁溶液在溫度為30°C?80°C的水浴條件下加熱3h?8h，然后在溫度為60 °C?100 °C的條件下加熱2h?5h，得到凝膠;將凝膠轉移到30 V?800C的真空干燥箱中干燥1h?15h，然后將溫度從300C?80°C升溫至85°C?100°C，在溫度為85°C?100°C的條件下保溫2h?5h，最后放于馬弗爐中，在溫度為300°C?500°C的條件下煅燒0.5h?5h，冷卻至室溫，研磨，得到SiWnCu/Ti02粉體;所述淡藍色澄清溶液的濃度為0.01mg/mL?25mg/mL;所述異丙醇鈦與正丁醇的體積比為0.2?3;所述淡藍色澄清