【专利交易】【专利代理】【商标和版权申请】【高新技术企业认定】Tel:18215660330

高效率TiO<sub>2</sub>纳米管基的染料敏化太阳能电池及其制备方法

xiaoxiao2020-08-01  2

【专利交易】【专利代理】【商标和版权申请】【高新技术企业认定】Tel:18215660330

专利名称:高效率TiO<sub>2</sub>纳米管基的染料敏化太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域,更具体涉及一种高效率Ti02纳米管基的染料敏化太阳 能电池及其制备方法。
背景技术
自从上世纪90年代初,瑞士科学家以Ti02为阳电极把染料敏化太阳能电池的光电转化 效率提高到6-7%以后,在世界上引起了广泛地关注,目前,这一电池的光电转化效率已达到 11%的水平。然而,由于所用的敏化剂为贵金属钌基的配合物,价格昂贵,阻碍着这一电池 的未来推广应用。因此,利用廉价的染料敏化剂的电池、寻找合适的Ti02基体材料,提高该 类型的电池性能, 一直是本领域研究的重点。 发明目的
本发明的目的是提供一种高效率Ti02纳米管基的染料敏化太阳能电池及其制备方法;该 制备方法简单,成本降低,电池光电转化率高,具有优异的经济效益。
本发明的效率Ti02纳米管基的染料敏化太阳能电池为三明治结构的染料敏化太阳能电 池;所述太阳能电池的两边部分分别为导电玻璃FTO和对电极,中间两部分分别为浸渍有有 机染料的Ti02纳米管薄膜和电解质溶液。
本发明的高效率Ti02纳米管基的染料敏化太阳能电池的制备步骤为
1) 使用水热合成法合成钛酸盐纳米管,经过处理和烧结形成锐钛矿型的Ti02纳米管;
2) 将步骤l)制备的锐钛矿型的Ti02纳米管浸渍到染料N719溶液中3-5天后取出,电 极薄膜的颜色由白色变为深红色,再把它与对电极和注入液态电解质溶液组装在一 起,形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。
本发明的显著优点是本发明利用一维结构的Ti02纳米管具有很高比表面积,可以吸附 大量的染料分子,提高光电流。同时, 一维结构作为电极材料,有利于电子的快速传送,抑 制电子的电极薄膜中再结合,提高开路电压,作为染料敏化太阳能电池的电极薄膜,最高光 电转化效率达到7.9%,制备方法简单易行,适合大规模的推广,具有显著的经济效益。


图1是本发明的三明治结构的染料敏化太阳能电池示意图。 图2是本发明的三明治结构的染料敏化太阳能电池电子转移示意图。 图l、图2中1导电玻璃FTO; 2Ti02纳米管电极薄膜;3染料N719溶液;4电解质溶、液;
5对电极。
图3光电流一电压关系曲线;橫坐标开路电压VOC;纵坐标短路电流Jsc; FF:填 充因子;Eff:转化效率。
图4光谱响应曲线图;IPCE: 量子转化效率;Wavelength:波长。
具体实施方式
所述的制备步骤为
1) 使用水热合成法合成钛酸盐纳米管,经过处理和烧结形成锐钛矿型的Ti02纳米管;
2) 将步骤1)制备的锐钛矿型的Ti02纳米管浸渍到N719染料溶液中3-5天后取出,电 极薄膜的颜色由白色变为深红色,再把它与对电极和注入液态电解质溶液组装在一 起,形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。
3) 锐钛矿型的Ti02纳米管的制备步骤为市贩的Ti02 (2g)粉末与10M的NaOH (100 mL)在90-100度下反应48-96小时后,所得的产物用0.1MHC1洗涤3-7天,以充 分的除去Na离子。再经过450-550度烧结,制得锐钛矿型的1102纳米管。
染料溶液为0.3 m mol N719溶液。
在标准条件下(100mW, 1Sun),测定其光电转化效率。例如电极薄膜厚度为17.6 pm 的电池,其光电转化效率达到7.9%;这是目前用同类电极材料中效率最高的电池。 以下实施例进一步说明本发明,但是本发明不仅限于此。 实施例1
所述的制备步骤为
1) 使用水热合成法合成钛酸盐纳米管,经过处理和烧结形成锐钛矿型的Ti02纳米管;
2) 将步骤l)制备的锐钛矿型的Ti02纳米管浸渍到N719染料溶液中3天后取出,电极 薄膜的颜色由白色变为深红色,再把它与对电极和注入液态电解质溶液组装在一起, 形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。
3) 锐钛矿型的Ti02纳米管的制备步骤为市贩的Ti022g粉末与10M的NaOH(100mL) 在卯度下反应96小时后,所得的产物用0.1MHC1洗涤3天,以充分的除去Na离 子。再经过450度烧结,制得锐钛矿型的Ti02纳米管。
染料溶液为0.3 m mol N719溶液。
在标准条件下(100mW, 1Sun),测定其光电转化效率。例如电极薄膜厚度为17.6拜 的电池,其光电转化效率达到7.9%;这是目前用同类电极材料中效率最高的电池。 实施例2
所述的制备步骤为
1) 使用水热合成法合成钛酸盐纳米管,经过处理和烧结形成锐钛矿型的Ti02纳米管;
2) 将步骤1)制备的锐钛矿型的Ti02纳米管浸渍到N719染料溶液中5天后取出,电极 薄膜的颜色由白色变为深红色,再把它与对电极和注入液态电解质溶液组装在一起, 形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。
3) 锐钛矿型的Ti02纳米管的制备步骤为市贩的Ti02 (2g)粉末与10M的NaOH (100 mL)在100度下反应48小时后,所得的产物用0.1MHC1洗涤7天,以充分的除去 Na离子。再经过550度烧结,制得锐钛矿型的Ti02纳米管。
染料溶液为0.3 m molN719溶液。
在标准条件下(100mW, lSun),测定其光电转化效率。例如电极薄膜厚度为17.6 (am 的电池,其光电转化效率达到7.9%:这是目前用同类电极材料中效率最高的电池。 实施例3
所述的制备步骤为
4) 使用水热合成法合成钛酸盐纳米管,经过处理和烧结形成锐钛矿型的Ti02纳米管;
5) 将步骤1 )制备的锐钛矿型的Ti02纳米管浸渍到N719染料溶液中4天后取出,电极 薄膜的颜色由白色变为深红色,再把它与对电极和注入液态电解质溶液组装在一起, 形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。
6) 锐钛矿型的Ti02纳米管的制备步骤为市贩的Ti02 (2g)粉末与10M的NaOH (100 mL)在65度下反应50-80小时后,所得的产物用0.1MHC1洗涤5天,以充分的除 去Na离子。再经过500度烧结,制得锐钛矿型的Ti02纳米管。
染料溶液为0.3 mmolN719溶液。 在标准条件下(100mW, 1 Sun),测定其光电转化效率。例如电极薄膜厚度为17.6jom的电 池,其光电转化效率达到7.9%;这是目前用同类电极材料中效率最高的电池。
权利要求
1. 一种高效率TiO2纳米管基的染料敏化太阳能电池,其特征在于所述的太阳能电池为三明治结构的染料敏化太阳能电池;所述太阳能电池的两边部分分别为导电玻璃FTO和对电极,中间两部分分别为浸渍有有机染料的TiO2纳米管薄膜和电解质溶液。
2. —种如权利要求l所述的高效率Ti02纳米管基的染料敏化太阳能电池的制备方法,其特 征在于所述的制备步骤为1) 使用水热合成法合成钛酸盐纳米管,经过处理和烧结形成锐钛矿型的Ti02纳米管;2) 将步骤l)制备的锐钛矿型的Ti02纳米管浸渍到染料N719溶液中3-5天后取出,电 极薄膜的颜色由白色变为深红色,再把它与对电极和注入液态电解质溶液组装在一 起,形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。
3. 根据权利要求2所述的高效率Ti02纳米管基的染料敏化太阳能电池制备方法,其特征在 于所述锐钛矿型的Ti02纳米管的制备步骤为Ti022g粉末与100 mL 10M的NaOH溶 液在90-100度下反应48-96小时后,所得的产物用0.1MHCl洗涤3-7天,以充分的除去 Na离子;再经过450-550度烧结,制得锐钛矿型的Ti02纳米管。
4. 根据权利要求2所述的高效率Ti02纳米管基的染料敏化太阳能电池制备方法,其特征在 于所述染料溶液为0.3 m mol N719溶液。
5. 根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池、权利要求2、 3或4所述制备的染料敏化太 阳能电池在标准条件下,1Sun, 100mW/cm2;光电转化效率达到7.9%。
全文摘要
本发明提供一种高效率TiO<sub>2</sub>纳米管基的染料敏化太阳能电池及其制备方法;该太阳能电池为三明治结构的染料敏化太阳能电池;制备步骤为使用水热合成法合成钛酸盐纳米管,经过处理和烧结形成锐钛矿型的TiO<sub>2</sub>纳米管;将锐钛矿型的TiO<sub>2</sub>纳米管浸渍到N719染料溶液中3-5天后取出,电极薄膜的颜色由白色变为深红色,再把它与对电极和注入液态电解质溶液组装在一起,形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。本发明该制备方法简单,成本降低,电池光电转化率高,具有优异的经济效益。
文档编号H01G9/20GK101388293SQ20081007195
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月20日 优先权日2008年10月20日
发明者魏明灯 申请人:福州大学

【专利交易】【专利代理】【商标和版权申请】【高新技术企业认定】Tel:18215660330

最新回复(0)