[发明专利]一种电绝缘盐修饰的杂化电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池纳米晶膜的研究领域，涉及制备以SrCO₃为代表的碱性电绝缘盐修饰的TiO₂杂化电极。

背景技术

N719敏化的液态电解质染料敏化纳米晶太阳能电池的理论光电转换效率是14％，而目前Gratzel组报道的只有10％左右，其它课题组报道的更低。这是由于染料敏化纳米晶太阳能电池内存在大量的电荷复合，限制了染料敏化纳米晶太阳能电池效率的提高。经实际研究可知：采用碱性的SrCO₃电绝缘盐修饰TiO₂纳米晶膜，以抑制TiO₂/染料/电解质界面的电荷复合。

在光照条件下，TiO₂/电解质界面的电荷复合占整个染料敏化纳米晶太阳能电池复合的主导，严重影响染料敏化纳米晶太阳能电池光电转换效率的提高。国内外的研究者尝试引入大量的宽禁带氧化物，例如ZnO，Al₂O₃，SiO₂，ZrO₂，Nb₂O₅等修饰TiO₂纳米晶膜，以减小界面复合、提高光电转换效率，取得了一定的成效。但引入碱性的电绝缘盐修饰TiO₂纳米晶膜，加速电荷分离、抑制电荷复合从而提高光电转换效率的报道还不多见。而制备SrCO₃修饰TiO₂纳米晶膜，以提高染料敏化太阳能电池转换效率的工作目前还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对上述现有技术提出一种电绝缘盐修饰的杂化电极的制备方法，由该方法制备的杂化电极，应用于染料敏化太阳能电池后的光电效率有较大提高。

本发明为解决上述提出问题采用的解决方案为：一种电绝缘盐修饰的杂化电极的制备方法，其特征在于步骤是：

①、配制5mM～0.1M的Sr(CH₃COO)₂溶液；

②、将TiO₂纳米晶膜浸入Sr(CH₃COO)₂溶液中，反应完成后取出并用去离子水冲洗并烘干；

③、热处理修饰后的TiO₂纳米晶膜，即可得到SrCO₃修饰的TiO₂杂化电极。

如上所述的电绝缘盐修饰的杂化电极的制备方法，其特征在于：将TiO₂纳米晶膜浸入50-80度恒温的Sr(CH₃COO)₂溶液中，10-35分钟后取出并用去离子水冲洗并烘干。溶液的温度会影响反应完成的时间，对其电化学性能影响不明显，在50-80度的区间而且用恒温的方式，比较易于重复的进行，操作简单易于控制。

如上所述的电绝缘盐修饰的杂化电极的制备方法，其特征在于：所述TiO₂胶体可以是水热法合成的，也可以由购买的P25粉(从Degussa AG of Germany公司购买)配制成。

敏化制得的杂化电极，滴加氧化还原电解质于敏化后的纳米晶膜上，加盖对电极，可组装成染料敏化纳米晶太阳能电池。

按上述方案中，所述的氧化还原电解质配比为：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)，溶剂为碳酸丙烯脂。所用的染料为N719。

本发明上述杂化电极包括SrCO₃电绝缘层和TiO₂纳米晶膜层两层，SrCO₃电绝缘层通TiO₂纳米晶膜表面的离子吸附均匀的沉积于TiO₂上(具体的机理可参见A.Kay andM.Grtzel，Chem.Mater.，2002，14，2930)，TiO₂上的SrCO₃电绝缘层有利于抑制电荷复合提高电池的光电转换效率。

本发明的有益效果在于：

1.本发明提出了一种应用于染料敏化太阳能电池电绝缘盐修饰的杂化电极的制备方法。较好的解决了染料敏化太阳能电池中TiO₂/电解质界面电荷复合大的缺点，提高了染料敏化太阳能电池的光电转换效率。