[发明专利]石墨烯/单壁碳纳米管复合薄膜为对电极高效的染料敏化太阳能电池的制备方法

摘要

本发明涉及一种石墨烯/单壁碳纳米管复合薄膜为对电极高效的染料敏化太阳能电池的制备方法，此法制得的太阳能电池成本低、光电转化效率高。化学氧化还原法制备的rGO与SWCNTs混合，加入聚乙烯醇（PEG，分子质量≈200g/mol）研磨后形成rGO/SWCNTs/PEG凝胶。将rGO/SWCNTs/PEG凝胶刮涂在氟掺杂二氧化锡导电玻璃（FTO）上，利用两者与PEG热稳定差异高温加热除去PEG形成无粘合剂的rGO/SWCNTs薄膜。此薄膜具有高导电性、强催化能力，能有效地电化学催化还原I3—作为DSCs的对电极，在AM1.5G太阳光(100mWcm-2)下光电转化效率8.37%，比标准铂（Pt）电极的光电转化效率（7.79%）高。

主权项

一种石墨烯/单壁碳纳米管复合薄膜为对电极高效的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于所述电池含有光电阳极、光电阴极和位于阳极和阴极之间的电解液，其中：所述光电阳极含有FTO玻璃、TiO2胶(DSL 18NR‑T 和 WER2‑O)、二(四丁基铵)‑顺式‑双(异硫氰基)双(2,2'‑联吡啶‑4,4'‑二羧酸)钌(II)；所述光电阴极是具有高电导性和强催化能力的物质，从而有利于电子传输和电化学催化还原，为石墨烯/碳纳米管复合材料薄膜；所述位于阳极和阴极之间的电解液具有氧化还原体系，通常是I‑/I3‑溶解在有机溶剂中；具体步骤如下：(1)光电阳极的制备过程如下：在FTO玻璃上钻一个小孔后洗净；接着将FTO 浸泡在10ml 40mM的TiCl4 后在75℃下烘30min；再用刮刀法连续刮涂TiO2  DSL 18NR‑T和TiO2 WER2‑O烘烤后退火再浸泡在10ml 40mM的TiCl4 中，在75℃下烤 30min；最后在500℃下退火，冷却至80℃后浸泡在染料N719中20‑24h；(2)光电阴极的制备过程如下：洗净FTO玻璃后烘干； rGO中加入PEG机械研磨20min， SWCNTs中加入PEG超声20min，将前两者混合物混合后研磨30min离心，混合物分成两层，上层为多余的PEG，下层为rGO/SWCNTs/PEG 凝胶；再用刮涂的方法将rGO/SWCNTs/PEG凝胶沉积在FTO上，面积7×7mm，最后以10℃ 的升温速率在450℃ 退火5min形成rGO/SWCNTs 薄膜，此薄膜用作DSC的光电阴极；研磨过程中：rGO与PEG的质量比为1:200，SWCNTs与PEG的质量比为1：200；(3)电解液注入及电池封装，将外边长9×9mm，内边长8×8mm的正方形环沙林树脂膜放在光电阳极和阴极材料之间，在120℃ 热熔使光电阳极和阴极粘合在一起，从阳级的小孔内真空注入电解液3μl电解液，最后在小孔上放8×8mm沙林树脂膜熔融封堵小孔。