[发明专利]原位生长二氧化钛薄膜电极的方法、光阳极、电池

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池制造技术领域，具体涉及一种原位生长二氧化钛薄膜电极的方法、染料敏化太阳能电池用的光阳极及染料敏化太阳能电池。

背景技术

由于全球性能源危机日益严重，人类迫切希望找到一种可持续发展的绿色能源。太阳能作为一种取之不尽的天然能源，成为人们的重要选择之一，日益受到世界各国的关注。染料敏化太阳能电池作为新型电池，与传统电池比较，具有成本低廉，绿色环保，制作简单的巨大优势。

染料敏化电池主要由以下几个部分组成：导电基底层、二氧化钛薄膜、染料敏化层、电解质和对电极。光阳极包括导电基底层和二氧化钛薄膜，其中，常规的导电基底层通常选择透明导电玻璃，因为玻璃本身属于刚性材料，所以选择透明导电玻璃作为导电基底只能做出刚性的染料敏化太阳能电池。同时，由于导电玻璃质量大，无法弯曲，刚性电池的安装和携带不方便，严重影响了染料敏化太阳能电池的应用范围。光阳极中的二氧化钛薄膜的制备方法存在制备成本高，提高了染料敏化太阳能电池的成本。光阳极中的二氧化钛薄膜与导电基底层的结合力差，严重影响了光阳极中的电子传输，不利于太阳能电池光电性能的提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种原位生长二氧化钛薄膜电极的方法、染料敏化太阳能电池用的光阳极及染料敏化太阳能电池。该原位生长二氧化钛薄膜电极的制备工艺简单、成本低，实现了二氧化钛薄膜与钛箔片基底的有效连接，且二氧化钛薄膜与钛箔片基底的结合力强，从而实现了光阳极中电子的有效传输，有利于太阳能电池光电性能的提升。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种原位生长二氧化钛薄膜电极的方法，包括以下步骤：

（1）将第一钛箔片放入到碱溶液中水热反应，得到第二钛箔片；

（2）取出第二钛箔片，在惰性气氛下灼烧，得到原位生长的二氧化钛薄膜电极。

优选的是，所述步骤（1）中碱溶液中的碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵中的一种或者几种混合物，其中碱的浓度为0.1M~15M。

优选的是，所述步骤（1）中水热反应的温度为100~200℃，水热反应的时间为1~24小时。

优选的是，所述步骤（2）的灼烧的温度为200~600℃，灼烧的时间为30~480分钟。

优选的是，在所述步骤（1）和所述步骤（2）之间还包括：步骤（m）将第二钛箔片放入到酸溶液中处理。

优选的是，所述步骤（m）中的酸溶液中的酸为硝酸、氯化氢、氢氟酸、磷酸、醋酸、乳酸中的一种或者几种的混合物，其中，酸的浓度为1×10^-4M~10M，酸处理的时间为3~48小时。

优选的是，在所述步骤（2）之后还包括：步骤（n）将步骤（2）得到的原位生长二氧化钛薄膜电极放入到酸中处理。

优选的是，所述步骤（n）中的酸溶液中的酸为硝酸、氯化氢、氢氟酸、磷酸中的一种或者几种混合物，其中，酸的浓度为1×10^-5M~1×10^-2M，酸处理的时间为1~30分钟。

本发明还提供一种染料敏化太阳能电池用的光阳极，其为上述的方法得到的原位生长的二氧化钛薄膜电极。

本发明还提供一种染料敏化太阳能电池，其包括上述的染料敏化太阳能电池用的光阳极。

本发明的有益效果：该方法制得的原位生长二氧化钛薄膜电极用作柔性染料敏化太阳能电池的光阳极，不仅实现了在低温条件下在钛箔片基底上形成二氧化钛薄膜，而且实现了二氧化钛薄膜与钛箔片基底的有效连接，且二氧化钛薄膜与钛箔片基底的结合力强，从而实现了光阳极中电子的有效传输，有利于太阳能电池光电性能的提升。使用该原位生长二氧化钛薄膜电极做成柔性染料敏化太阳能电池后，该电池重量较导电玻璃封装的刚性电池减轻约70%~80%，提高了太阳能电池生产和应用的便利性。该原位生长二氧化钛薄膜制备成本低，大大降低了柔性染料敏化太阳能电池的制作成本。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的染料敏化太阳能电池光阳极的结构示意图；

图中：1-钛箔片基底；2-二氧化钛薄膜。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

在以下各实施例中，在实施光阳极的制备方法之前，需要先对钛箔片进行预处理，以便除去钛箔片表面的有机物和无机物。该预处理的过程可为：