[发明专利]染料敏化太阳能电池光阳极、电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及染料敏化太阳能电池光阳极、电池及该染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法。 

背景技术

染料敏化太阳能电池是第三代薄膜太阳能电池。其主要部分是高比表面积的TiO₂膜、可化学吸附并对太阳光有强的吸收系数的染料和穿透所述TiO₂薄膜并与染料的氧化还原电位相匹配的电解液。但是，目前的染料敏化太阳能电池的电子传输速率低。 

发明内容

本发明解决的问题是现有染料敏化太阳能电池电子传输速率低的问题。 

为解决上述问题，本发明提供一种染料敏化太阳能光阳极，该光阳极包括Ti基底、TiO₂纳米栅格层和TiO₂纳米管阵列，所述TiO₂纳米栅格层位于Ti基底上，所述TiO₂纳米管阵列的纳米管分别自所述Ti基底生长且穿过所述TiO₂纳米栅格层。 

可选地，所述TiO₂纳米栅格层的栅线宽度是0.01～0.05mm，间距是0.01～0.05mm。 

可选地，所述TiO₂纳米管阵列的膜厚是300～500nm。 

本发明还提供一种染料敏化太阳能电池，该电池包括前述任何一项所述的染料敏化太阳能电池光阳极。 

本发明还提供制备前述染料敏化太阳能光阳极的方法，该方法包括如下步骤：a.清洗Ti基底；b.将清洗后的Ti基底置于浓度为40～50mmol/L的TiCl₄ 溶液中，在70℃下的水浴中处理15～30min，形成TiO₂纳米层；c.刻蚀b步骤形成的所述TiO₂纳米层而形成TiO₂纳米栅格层；d.将NaHSO₄H₂O、C₆H₅Na₃O₇2H₂O和NaF按物质的量比2～4∶2∶1～2混合并以HF调节，配置成PH值为5.0～6.0的弱酸性的电解液；e.将具有TiO₂纳米栅格层的Ti基底作为阳极，铂为阴极置于d步骤制得的所述电解液中，并在电压为10V～25V，温度为10℃～20℃的条件下，进行磁力搅拌10～20min，获得所述TiO₂纳米管阵列；f.将所述具有TiO₂纳米管阵列的Ti基底置于马弗炉内，升温至450～500℃，处理15～30min制得所述染料敏化太阳能电池光阳极。 

可选地，清洗所述Ti基底采用如下步骤：采用丙酮和去离子水先后清洗所述Ti基底10min；将被超声波清洗过的Ti基底在HF与HNO₃体积比为1∶1的混合液中化学抛光；再将抛光后的Ti基底先后采用丙酮和去离子水进行超声清洗10min，后低温烘干。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

由于本发明包括TiO₂纳米栅格层和TiO₂纳米管阵列层，而TiO₂纳米栅格层增加了纳米管阵列薄膜的比表面积，且提高了TiO₂对染料的吸附能力，从而提高染料敏化电池的性能，另外，电子能够通过所述TiO₂纳米管被俘获，所以，电子传输路径短，电子传输速率高。 

附图说明

图1是本发明形成的Ti基底上栅状结构示意； 

图2是本发明的染料敏化太阳能电池光阳极的结构示意图； 

图3是本发明的染料敏化太阳能电池光阳极的SEM结构图。 

附图标号说明： 

1-Ti基底，2-TiO₂纳米栅格层，3-TiO2栅格空格，4-TiO2纳米管阵 列。 

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。