[发明专利]金属丝上沉积复杂微/纳分级结构氧化物的方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及新材料技术领域。尤其是在金属丝上沉积复杂微/纳分级结构氧化物的方法以及作为可编织柔性染料敏化电池(DSSCs)光电极的用途。

背景技术

太阳能作为一种可再生能源，具有其它能源不可比拟的优点，取之不尽、用之不竭、安全、无污染、不受地理条件的限制等，使其成为新能源发展的主要方向之一。近年来，人们发展了一种新颖的太阳能电池——染料敏化太阳能电池(DSSCs)。它的制备工艺简单、原材料来源丰富、成本低廉，具有更高的市场前景及推广普及价值，被誉为第三代太阳能电池。因此，染料敏化太阳能电池也被认为是有可能成为未来太阳能电池的主导。

但传统硬性平板式的光伏电池抗外力能力欠佳，受空间限制大，制约了产品多样性设计和大面积电池模块的运输、安装及使用等。尽管相对于传统电池，目前柔性光伏电池的单池效率仍然较低，但是应该看到由于柔性电池可以应用的场合更广泛、安装更方便，因此可以极大地丰富可利用的采光面积。特别是可以满足国防领域对于单兵、野外便携式可再生能源系统的迫切需求。因此，柔性结构的光伏电池成为了光伏领域的一个重要的发展方向。

目前，在柔性DSSCs方面，具有高自由度的纤维状可编织形态光伏电池，取得了初步的结果。但对于传统电池，目前纤维状可编织柔性光伏电池的单池效率仍然较低。从DSSCs的工作原理和效率定义可知，光阳极是这类电池的关键组件之一，它直接影响着光的利用和电子的收集，进而影响短路电流，最终决定着电池的效率。因此，我们对纤维电池光阳极进行有目的的形貌调控可以进一步提高光电转换效率。

微/纳分级结构能发挥其不同级别结构的功能，如纳米级别的粒子提供大比表面，微米级别的大粒子对光进行散射，这样就在保证薄膜电极具有较大的染料吸附量的前提下，提高薄膜的光散射性能，有效提高光的捕获利用率。但是，由于这种分级结构的颗粒体积较大，不易直接在高曲率的纤维状的柔性导电基底上致密的生长。所以，至今无相关文献报道。我们采用电泳的方法，使其致密的附着在纤维状的柔性导电基底上。这种方法解决了大颗粒无法直接生长在高曲率柔性导电基底上问题，为提高高曲率的柔性太阳能电池的光电转换效率提供了新的方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种金属丝上沉积复杂微/纳分级结构氧化物的方法和用途，尤其是提供一种大颗粒附着在高曲率柔性导电基底上方法，为提高高曲率的柔性太阳能电池的光电转换效率提供了新的方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：金属丝上沉积复杂微/纳分级结构氧化物的方法，步骤如下：

首先将制备的微/纳分级结构氧化物和碘加入丙酮中，微波超声，分散均匀；清洗金属丝，在金属丝上形成保护膜；然后用电泳沉积法将微/纳分级结构氧化物沉积到处理过的金属丝上；取出金属丝，在红外线灯下烘干。

其中，微/纳分级结构氧化物：碘的质量比为2:1～5:1，电压为5V～30V，电泳时间30秒～30分钟。

微/纳分级结构氧化物为TiO₂。微/纳分级结构材料中的微是微米尺寸的球形结构，纳是纳米尺寸的零维、一维、二维纳米结构。

金属丝为Ti丝或不锈钢丝等。

作为优选方案，在金属丝上沉积复杂微/纳分级结构氧化物的实施方案：所述氧化物TiO₂：碘的质量比为4:1，电泳沉积时所述电压为10±2V，反应时间为1±0.5分钟。

金属丝上沉积复杂微/纳分级结构氧化物的方法制备产品在柔性太阳能电池制备中的应用。

本发明具有的有益效果：(1)金属丝基底耐高温，适用温度更宽。有利于编织大模块柔性太阳能电池的电极，增强了光伏电池对运输环境、安装环境、工作环境的适应性。(2)解决了大颗粒阳极或阴极材料无法直接生长在高曲率柔性导电基底上问题，为提高高曲率的柔性太阳能电池的光电转换效率提供了新的方法。(3)该过程只涉及到溶解、搅拌等常规单元操作，一般实验室均可操作，也易于实现工业化生产。

附图说明

图1是本发明所用的Ti丝扫描电镜图。

图2是本发明所用的电泳装置示意图。

图3是本发明实施例1的扫描电镜图，a、b、c图对应不同的尺寸。

图4是本发明实施例2的扫描电镜图，a、b、c图对应不同的尺寸。

图5是本发明对比例1的扫描电镜图，a、b图对应不同的尺寸。

图6是本发明对比例2的扫描电镜图，a、b图对应不同的尺寸。

图7是本发明对比例3的扫描电镜图，a、b图对应不同的尺寸。