[发明专利]一种基于复合纳米结构光阳极的太阳能电池

摘要

本申请涉及一种基于复合纳米结构光阳极的太阳能电池，该太阳能电池为染料敏化太阳能电池，该染料敏化太阳能电池包括导电基底、光阳极、染料敏化剂、电解质和对电极，其中，光阳极与对电极设置在导电基底上并且相对封装设置，光阳极表面吸附有染料敏化剂，电解质为液体电解质，设在光阳极与对电极之间；该光阳极包括依次设于导电基底表面的第一吸收层、散射层、第二吸收层；其中，第一吸收层为ZnO纳米线层，散射层为WO₃颗粒层，第二吸收层为TiO₂颗粒层。

主权项

1.一种基于复合纳米结构光阳极的太阳能电池，该太阳能电池为染料敏化太阳能电池，该染料敏化太阳能电池包括导电基底、光阳极、染料敏化剂、电解质和对电极，其中，光阳极与对电极设置在导电基底上并且相对封装设置，光阳极表面吸附有染料敏化剂，电解质为液体电解质，设在光阳极与对电极之间；其特征在于，该光阳极包括依次设于导电基底表面的第一吸收层、散射层、第二吸收层；其中，第一吸收层为ZnO纳米线层，散射层为WO3颗粒层，第二吸收层为TiO2颗粒层，该光阳极的制备过程为：步骤1，清洗FTO导电玻璃首先，将裁减合适尺寸的FTO导电玻璃放入稀释的洗洁精溶液中超声20 min，将洗洁精的溶液倒掉，用去例子水冲洗玻璃表面，然后将FTO导电玻璃放入去例子水中超声20 min，再依次放入丙酮、乙醇、去离子水中分别超声15 min，用氮气吹干，待用；步骤2，制备ZnO种子层首先，配置含有0.05 mol醋酸锌、0.06 mol二乙醇胺和100 ml无水乙醇的溶液，室温下磁力搅拌30 min后放入60 ℃的油浴锅中磁力搅拌10 h，得到种子层溶液，然后将上步中清洗干净的FTO导电玻璃缓缓浸入该种子层溶液中，静置13 s，然后缓慢拉出，提拉速率为0.1 cm/s；将提拉过的FTO导电玻璃放置在65 ℃的烘箱中干燥20 min，然后将FTO导电玻璃放入马弗炉中380 ℃退火2 h，在FTO导电玻璃表面得到ZnO种子层；步骤3，制备第一吸收层配置含有33 mmol的ZnCl2，33 mmol的六次甲基四胺和100 ml的去离子水的反应混合溶液，然后向反应混合溶液中逐滴加入2 ml氨水，充分搅拌30 min，将其转移到高压釜内胆中，然后将覆有ZnO种子层的FTO导电玻璃倾斜靠在高压釜内胆内，导电面朝下，密封好高压釜，将高压釜放入升温到95 ℃的烘箱中，反应20 h，反应完后自然降温冷却，用蒸馏水反复冲洗FTO导电玻璃，在FTO导电玻璃上生长一层ZnO纳米线层，即为第一吸收层；把该生长有ZnO纳米线层的FTO导电玻璃在室温下浸泡入摩尔浓度为0.4 mM的N719乙醇溶液中24小时，然后用乙醇冲洗表面；步骤4，制备散射层首先，取粒径为200~500 nm的WO3颗粒，将其与聚乙二醇及松油醇混合，超声形成浆料，使浆料中WO3颗粒的重量含量为45％，聚乙二醇的重量含量为10％；然后，将该浆料涂覆在FTO导电玻璃表面，于370 ℃下恒温10 min、430 ℃下恒温20 min，自然降温，得到散射层；步骤5，制备第二吸收层首先，制备TiO2颗粒浆料：在四氯化钛溶液中滴加乙酸，四氯化钛和乙酸的重量比为4:1，然后将四氯化钛和乙酸的混合液倒入重量为四氯化钛用量4.8倍的水中，搅拌产生沉淀；再加入重量为四氯化钛用量0.05倍的硝酸，在80 ℃下解溶60 min，得到泛蓝光的透明溶胶，把该透明溶胶放入钛反应釜中，在250 ℃下反应24 h，旋转蒸发除去水后加入成膜剂聚乙二醇和分散溶剂松油醇，得到TiO2颗粒浆料，浆料中TiO2颗粒的重量含量为15 ％，聚乙二醇的重量含量为4.5 ％；然后，将该TiO2颗粒浆料涂覆在制备有散射层的FTO导电玻璃表面，于130 ℃下干燥10min，然后在390 ℃下恒温5 min、440 ℃下恒温10 min，自然降温，得到第二吸收层，即为本申请的光阳极。