[发明专利]一种量子点敏化太阳能电池的TiO2光阳极及其制备方法

权利要求书

1.一种用于量子点敏化太阳能电池的TiO₂光阳极，其特征在于：所制备的光阳极具有PS球模板烧结后留下的亚微米级大孔结构，同时具有TiO₂纳米晶颗粒形成的纳米级小孔结构。

2.一种用于量子点敏化太阳能电池的TiO₂电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）制备单分散聚苯乙烯（PS）微球，

将装有磁子和导气管的四颈烧瓶放入水浴装置中，通入氮气10 min，待氧气排尽后，将9.6 g苯乙烯单体与一定质量的甲基丙烯酸（MAA）混合均匀后注入烧瓶中，再加入80 ml溶解有0.24 g 碳酸氢钠的去离子水，搅拌均匀后将混合溶液升温至60℃，温度稳定后再加入20 ml溶解有0.08 g过硫酸铵引发剂的去离子水，然后升温至70℃，反应24 h后停止加热，溶液变成乳白色胶体；

将制备的PS球溶液用滤瓶过滤清洗，获得的PS球粉末超声分散在去离子水中，再次过滤清洗，最后放入鼓风干燥箱中干燥；

(2) 制备TiO₂-PS混合浆料，

将TiO₂粉末放入研钵中，随后加入乙酸、去离子水和乙醇进行研磨，研磨均匀后用乙醇将TiO₂浆料转移到称量瓶中搅拌，随后加入松油醇和溶解在乙醇中的乙基纤维素作为流平剂和粘结剂，搅拌分散均匀形成悬浊液；

将一定质量的PS球粉末超声分散于乙醇中，然后加入到制备好的TiO₂悬浊液中，随后将TiO₂-PS混合溶液放入水浴中加热搅拌，蒸发掉乙醇和去离子水后获得TiO₂-PS混合浆料；

(3) 制备微纳复合孔隙结构TiO₂光阳极，

将TiO₂-PS混合浆料涂覆在清洗干净的FTO导电玻璃表面，随后放入鼓风干燥箱中固化10 min，为了获得目标厚度，固化后再涂覆第二和第三层，最后将薄膜放入马弗炉中进行烧结以去除PS球，烧结完成后自然冷却到室温即可形成微纳复合孔隙结构TiO₂光阳极。

3.根据权利要求2所述的一种用于量子点敏化太阳能电池的TiO₂光阳极的制备方法，其特征在于，步骤（1）中苯乙烯单体和甲基丙烯酸的质量比为30:1~9:1，制备的PS球的粒径为180~450 nm，PS球的干燥温度为60~80℃。

4.根据权利要求2所述的一种用于量子点敏化太阳能电池的TiO₂光阳极的制备方法，其特征在于，步骤（2）TiO₂-PS浆料中TiO₂与PS球的质量比为10:1~4:3，TiO₂-PS浆料的蒸发温度为60~80℃。

5.根据权利要求2所述的一种用于量子点敏化太阳能电池的TiO₂光阳极的制备方法，其特征在于，步骤（3）中TiO₂-PS浆料采用丝网印刷法或刮刀法涂覆在FTO基底表面。

6.根据权利要求2所述的一种用于量子点敏化太阳能电池的TiO₂光阳极的制备方法，其特征在于，步骤（3）中TiO₂-PS薄膜的烧结温度为500℃，烧结时间为1~3 h，升温速率为1~3℃ /min，获得的微纳复合孔隙结构光阳极的厚度约为10 µm。

7.根据权利要求2所述的一种用于量子点敏化太阳能电池的TiO₂光阳极的制备方法，其特征在于，亚微米级大孔尺寸由PS球模板决定，孔径在200~500 nm范围内可调，纳米级小孔尺寸由TiO₂纳米晶颗粒决定，孔径在10~30 nm范围内可调。