專利名稱：一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種碳納米管/鐵-鈷/聚苯胺復合染料敏化太陽能電池對電極的制備，屬太陽能電池電極制備及應用的技術領域。
背景技術：
太陽能作為一種綠色可再生能源，是最具有發展前景的新能源；太陽能光伏技術的研究是十分重要的，并在全球掀起了開發利用太陽能的熱潮；20世紀80年代初，硅太陽能電池的研究與應用得到了快速發展，電池效率顯著提高，生產成本不斷降低，應用領域逐年擴大；目前晶體硅太陽能電池仍然是商業上的主流太陽能電池，但是晶體硅太陽能電池對材料的要求苛刻、成本昂貴、制作工藝復雜，限制了它的實際應用；1991年，瑞士的 Gratzel在Nature上首次報道了光電轉化效率為7. 1 %的染料敏化太陽能電池，簡稱DSSC ； 首次將納米晶多孔二氧化鈦介孔薄膜電極應用在染料敏化太陽能電池電極上，無摻雜的納米晶多孔二氧化鈦介孔薄膜結構是由海綿式的多孔網絡連接而成，它的總比表面積相對其幾何面積增加1000-2000倍，可以吸附更多的染料分子，能更加有效地吸收太陽光；2001年 Gratzel等人又成功合成了黑染料Black dye，其光電轉換效率達到10.4%。
染料敏化太陽能電池是由染料敏化劑、納米多孔二氧化鈦薄膜、電解質及對電極構成的一種多層夾心結構；其工作原理是當電池受到光照時，處于染料分子基態的電子吸收光能量躍遷到激發態，由于激發態染料分子能級處于二氧化鈦的導帶上，染料分子的電子迅速注入到納米二氧化鈦導帶中，使染料自身轉變成氧化態。
氧化的染料分子被電解質氧化還原電對中的碘負一價離子Γ還原成常態；而電子通過二氧化鈦薄膜擴散到導電基底，經過外電路到達對電極；在對電極碘負三價離子I3—接受外電路的電子被還原成1_，這樣就完成一個光電化學循環過程；對電極用來加速13_的還原過程，染料敏化太陽能電池對電極是由貴金屬鉬構成的，其成本高，影響太陽能電池的廣泛推廣；碳納米管是具有很好的機械性能、高電學性能和多孔型的三維納米材料，用碳納米管復合材料代替貴金屬鉬是一個很好的設想。發明內容
發明目的
本發明的目的是針對背景技術的狀況，采用導電玻璃為基片，碳納米管做原料，合成制備碳納米管/鐵-鈷/聚苯胺復合材料對電極，替代貴金屬鉬在染料敏化太陽能電池上應用，以大幅度降低太陽能電池對電極的成本，提高太陽能電池的光轉化效率和穩定性。
技術方案
本發明使用的化學物質材料為導電玻璃、多壁碳納米管、硫酸、鹽酸、苯胺、過硫酸銨、乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、氧化鐵、硝酸鈷、丙酮、曲拉通、氬氣，其組合用量如下以毫米、 克、毫升、厘米3為計量單位
導電玻璃FTO Sn02:F 20mm X 20mm X 2mm 1 塊
多壁碳納米管C，
權利要求
1. 一種太陽能電池對電極復合材料的制備方法，其特征在于使用的化學物質材料為導電玻璃、多壁碳納米管、硫酸、鹽酸、苯胺、過硫酸銨、乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、氧化鐵、硝酸鈷、丙酮、曲拉通、氬氣，其組合用量如下以毫米、克、毫升、厘米3為計量單位導電玻璃FTO SnO2: F 20mmX20mmX2mm 1 塊
2.根據權利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于 對電極復合材料懸浮溶液的制備是在三口燒瓶中進行的，是在冰水浴、攪拌、氬氣保護下完成的，將三口燒瓶(8)置于冰水浴缸(7)上，將冰水浴缸(7)置于電控冰水器(1)上；在冰水浴缸(7)內加入冰水、冰塊(5)，成冰水混合物，冰塊( 在反應前30min加入，使冰水浴缸(7)溫度保持在0-4°C，冰水浴缸(7)內置放三口燒瓶(8)，冰水(4)要淹沒三口燒瓶(8)體積的4/5，三口燒瓶(8)上部由左至右依次設置氬氣管(13)、滴液漏斗(10)、攪拌器(9)；氬氣管(13)聯接氬氣閥(12)、氬氣瓶(16)，三口燒瓶⑶內為氬氣(14)、反應懸浮液(6)；在電控冰水器(1)上設有顯示屏(15)、指示燈O)、攪拌開關(3)。
3.根據權利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，其特征在于 太陽能電池對電極結構為導電玻璃FTO為平面形，導電玻璃上的對電極復合材料薄膜厚度為1-2 μ m，其微觀結構為多孔管棒狀，管棒直徑為95-150nm。
全文摘要
本發明涉及一種染料敏化太陽能電池對電極的制備方法，是根據染料敏化太陽能電池的工作特性，采用導電玻璃做基底，多壁碳納米管、苯胺、過硫酸銨、氧化鐵、聚乙烯吡咯烷酮、硝酸鈷做原料，在三口燒瓶中，在冰水浴狀態、氬氣保護下，攪拌制備反應懸浮液，然后使用曲拉通做表面活性劑，在導電玻璃上制成對電極復合材料薄膜，薄膜厚度為1-2μm，其微觀結構為多孔管棒狀，管棒直徑為95-150nm，經管式高溫爐加熱固化成型，制成對電極，此制備方法工藝先進、數據詳實準確、操作容易、成本低廉、不污染環境，可做規模化生產，是十分理想的制備染料敏化太陽能電池對電極的方法。
文檔編號H01L51/48GK102496474SQ20111036220
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月12日 優先權日2011年11月12日
發明者張嬋愛, 李智輝, 王曉敏, 王永禎 申請人:太原理工大學