[发明专利]基于二氧化硅/二氧化钛复合光阳极的染料敏化太阳能电池及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种基于二氧化硅/二氧化钛复合光阳极的染料敏化太阳能电池及其制备方法和应用，具体是以钛酸四正丁酯在酸性条件下水解，通过水热反应浓缩成胶体并涂覆于FTO或ITO导电玻璃基体上，经煅烧后形成二氧化硅/二氧化钛复合光阳极。本发明充分利用二氧化硅对二氧化钛的有效掺杂并抑制光生电子与电解质的复合，从而极大提高光生电子由染料激发态跃迁至二氧化硅/二氧化钛复合光阳极导带的效率。本发明的二氧化硅/二氧化钛复合光阳极所组装的染料敏化太阳能电池开路电压大、短路电流高、光电转化效率高，制备方法简便易行、成本低廉、改进空间大。

主权项

基于二氧化硅/二氧化钛复合光阳极的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、按钛酸四正丁酯：水的体积比为8‑12：100混合，室温搅拌，抽滤洗涤；(2)、将醋酸和硝酸滴加到步骤(1)得到的产物中，醋酸体积用量与钛酸四正丁酯用量相同，醋酸和硝酸体积比为5‑15：0.5‑1，在60℃‑80℃下搅拌，加水至总体积与醋酸用量的体积比为150‑200：10，密封搅拌至呈现淡蓝色透明胶体；(3)、将步骤(2)所得胶体移入水热反应釜中，200℃反应12‑24h，最终去除反应釜中的上层清液，得到白色胶体；(4)、取白色胶体，加入占钛酸四正丁酯质量为1‑10%的纳米晶气相二氧化钛P25和占钛酸四正丁酯质量0.5 ~ 9%的纳米二氧化硅，再加入去离子水至总体积与步骤(2)的总体积相等，充分搅拌均匀，超声；(5)、然后再次放入反应釜中，200℃水热8‑12 h反应获得胶体； (6)、将OP乳化剂滴加到异丙醇中，配制OP乳化剂溶液； (7)、将步骤(5)中反应获得的胶体去上层清液，取白色胶体加入占钛酸四正丁酯质量比0.5～1%的聚乙二醇和步骤(6)中制得的OP 乳化剂溶液，继续浓缩制得胶体，所述OP乳化剂溶液与钛酸四正丁酯的体积比为1‑3：10；(8)、将步骤(7)制备的胶体涂抹到导电玻璃上，控制膜厚为5～15 µm，经高温煅烧，形成纳米二氧化硅/二氧化钛复合薄膜； (9)、将所述二氧化硅/二氧化钛复合薄膜浸入0.2～0.5 mM的染料溶液中形成染料敏化二氧化硅/二氧化钛复合光阳极；(10)、将步骤(9)制备的染料敏化二氧化硅/二氧化钛复合光阳极和标准铂对电极组合，并滴加含有I‑/I3‑的电解质组装成染料敏化太阳能电池。