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一种染料敏化太阳能电池光阳极材料的制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2017-03-17
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2017-07-07
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2018-10-26
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2037-03-17
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201710162105.0 申请日 2017-03-17
公开/公告号 CN106847516B 公开/公告日 2018-10-26
授权日 2018-10-26 预估到期日 2037-03-17
申请年 2017年 公开/公告年 2018年
缴费截止日
分类号 H01G9/20H01G9/042 主分类号 H01G9/20
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 0
权利要求数量 1 非专利引证数量 0
引用专利数量 6 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN103395833A、CN101250278A、CN101345140A、CN102347141A、CN102543472A、US2014238480A1 被引证专利
专利权维持 5 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、授权、权利转移
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 宁波高新区远创科技有限公司 当前专利权人 盐城滨瀚新材料科技有限公司
发明人 何迎春、王艳芹 第一发明人 何迎春
地址 浙江省宁波市高新区江南路1558号7楼7088-7室 邮编 315002
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省宁波市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
摘要
本发明涉及一种染料敏化太阳能电池光阳极材料的制备方法,属于太阳能电池材料制备技术领域。本发明通过钛酸四丁酯为前驱体、乙酸溶液为水解抑制剂,硝酸溶液为胶溶剂,制备纳米二氧化钛胶体,再通过二氧化钛胶体涂覆至高阻抗ITO导电膜表面,经干燥后与甲基丙烯酸甲酯溶液混合并聚合生长至导电膜表面,经乙醇洗涤后,将其浸泡至染料N719乙醇溶液中吸收,经乙醇冲洗并固化后自然晾干,制备得光阳极材料,本发明制备的染料敏化太阳能电池光阳极材料有效降低了电子在薄膜上的传输与复合阻抗,具有优异的光电转化效率。
  • 摘要附图
    一种染料敏化太阳能电池光阳极材料的制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-01-08 专利权的转移 登记生效日: 2020.12.25 专利权人由宁波高新区远创科技有限公司变更为盐城滨瀚新材料科技有限公司 地址由315002 浙江省宁波市高新区江南路1558号7楼7088-7室变更为224500 江苏省盐城市滨海县经济开发区工业园北区B幢202-1室
2 2018-10-26 授权
3 2017-07-07 实质审查的生效 IPC(主分类): H01G 9/20 专利申请号: 201710162105.0 申请日: 2017.03.17
4 2017-06-13 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种染料敏化太阳能电池光阳极材料的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)按质量比1:10,将钛酸四丁酯与质量分数5%乙酸溶液搅拌混合10~15min,随后静置6~8h后,在200~300W下超声分散10~15min后,收集得分散液,按质量比1:8,将质量分数70%硝酸添加至分散液中,在75~80℃下水浴加热1~2h;
(2)待水浴加热完成后,收集得混合液,随后按质量比1:10,将混合液与去离子水搅拌混合,再在200~300℃下油浴加热10~12h,随后静置冷却至室温,在75~80℃下旋转蒸发至原体积的1/5,收集浓缩液并置于2500~3000r/min下离心分离10~15min,去除上清液并按质量比1:10,将剩余混合物与质量分数50%乙醇溶液搅拌混合,制备得混合浆液;
(3)将上述制备的混合浆液均匀涂覆至厚度为0.18mm的高阻抗ITO导电膜表面,控制涂覆厚度为0.1mm,待涂覆完成后,在室温下静置6~8h,再在100~120℃烘箱中干燥6~8h,随后静置冷却至室温,制备得改性ITO导电膜;
(4)按质量比1:50,将上述制备的改性ITO导电膜与质量分数15%甲基丙烯酸甲酯丙酮溶液搅拌混合,在80~90℃下水浴加热40~48h后,过滤并收集滤饼,用无水乙醇冲洗3~5次后,制备得复合导电膜;
(5)按质量比1:20,将上述制备的复合导电膜浸泡至0.5×10-3mol/L染料N719乙醇溶液中,在室温下浸泡20~24h后,用乙醇冲洗3~5次,随后自然晾干,即可制备得一种染料敏化太阳能电池光阳极材料。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种染料敏化太阳能电池光阳极材料的制备方法,属于太阳能电池材料制备技术领域。

背景技术

[0002] 在经济全球化的今天,能源的大量消耗成为了人们最为关注的问题。然到目前为止,天然气、石油、煤等能源任占据主要地位,但是传统能源已无法满足经济可持续发展的需要,因此,必须选择新的可再生能源,才能摆脱化石能源的束缚,才能完全满足经济可持续的需要。长期以来,硅太阳能电池的工艺复杂、制备过程中环境污染严重以及成本过高,因此限制了其广泛的应用。直至20世纪90年代初,三明治结构的染料敏化太阳能电池问世,随后这种新型太阳能电池成为了国际上研究的热点。在过去的二十多年里,人们在理论方面、结构设计、材料制备等方面对DSSC展开了全面研究,目前该电池的光电转化效率已达到12%。
[0003] 自DSSC提出到现在已经有20余年,在这些里,DSSC取得了长足的进展。但是,对电池工作的物理化学过程依然没有完全了解。对电池系统以及控制条件,应该从量子学及动力学角度去分析。从小面积到实用的大面积电池,效率变化依然很难去准确地判断。DSSC虽然已经取得了快速的发展,而且电池的效率也有了新的突破,但是这些研究都基于导电玻璃为TiO2薄膜的衬底,其衬底具有易碎,不可弯曲性必将限制其的商业化大面积应用。而以柔性塑料薄膜为衬底制备TiO2薄膜时,TiO2颗粒之间以及颗粒与导电衬底的连接性差,注入到TiO2导带里面的电子在传输过程中容易发生复合。所以制备一种对染料吸附量高,光电性能好的染料敏化太阳能电池光阳极材料很有必要。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题:针对现有以柔性塑料薄膜为衬底制备的TiO2薄膜TiO2颗粒之间以及颗粒与导电衬底的连接性差,对染料吸收量较小,同时光电效应不足的缺陷,提供了一种通过制备高比表面积二氧化钛胶体负载并制备反蛋白石结构的二氧化钛薄膜,改善材料光电效应的方法,本发明通过钛酸四丁酯为前驱体、乙酸溶液为水解抑制剂,硝酸溶液为胶溶剂,制备纳米二氧化钛胶体,再通过二氧化钛胶体涂覆至高阻抗ITO导电膜表面,经干燥后与甲基丙烯酸甲酯溶液混合并聚合生长至导电膜表面,经乙醇洗涤后,将其浸泡至染料N719乙醇溶液中吸收,经乙醇冲洗并固化后自然晾干,制备得光阳极材料,本发明制备的染料敏化太阳能电池光阳极材料有效降低了电子在薄膜上的传输与复合阻抗,具有优异的光电转化效率。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
[0006] (1)按质量比1:10,将钛酸四丁酯与质量分数5%乙酸溶液搅拌混合10~15min,随后静置6~8h后,在200~300W下超声分散10~15min后,收集得分散液,按质量比1:8,将质量分数70%硝酸添加至分散液中,在75~80℃下水浴加热1~2h;
[0007] (2)待水浴加热完成后,收集得混合液,随后按质量比1:10,将混合液与去离子水搅拌混合,再在200~300℃下油浴加热10~12h,随后静置冷却至室温,在75~80℃下旋转蒸发至原体积的1/5,收集浓缩液并置于2500~3000r/min下离心分离10~15min,去除上清液并按质量比1:10,将剩余混合物与质量分数50%乙醇溶液搅拌混合,制备得混合浆液;
[0008] (3)将上述制备的混合浆液均匀涂覆至厚度为0.18mm的高阻抗ITO导电膜表面,控制涂覆厚度为0.1mm,待涂覆完成后,在室温下静置6~8h,再在100~120℃烘箱中干燥6~8h,随后静置冷却至室温,制备得改性ITO导电膜;
[0009] (4)按质量比1:50,将上述制备的改性ITO导电膜与质量分数15%甲基丙烯酸甲酯丙酮溶液搅拌混合,在80~90℃下水浴加热40~48h后,过滤并收集滤饼,用无水乙醇冲洗3~5次后,制备得复合导电膜;
[0010] (5)按质量比1:20,将上述制备的复合导电膜浸泡至0.5×10-3mol/L染料N719乙醇溶液中,在室温下浸泡20~24h后,用乙醇冲洗3~5次,随后自然晾干,即可制备得一种染料敏化太阳能电池光阳极材料。
[0011] 本发明的应用方法是:将本发明制备的染料敏化太阳能电池光阳极材料作为电池负极,铂电极为正极,将正极与负极按顺序叠放在一起并用夹子固定,在其空隙处注入电解质,即可制备得柔性染料敏化太阳能电池,该染料敏化太阳能电池短路电流密度为5.85~6.20mA·cm-2,开路电压为0.801~0.812V,填充因子为0.732~0.742,光电转化效率为
3.85~4.23%。
[0012] 本发明与其他方法相比,有益技术效果是:
[0013] (1)本发明制备的太阳能电池光阳极材料在太阳能电池中的使用,有效增加电子传导,降低了电池的暗电流,提高了电池的光电转化效率;
[0014] (2)本发明制备步骤简单,安全绿色无污染。

实施方案

[0015] 首先按质量比1:10,将钛酸四丁酯与质量分数5%乙酸溶液搅拌混合10~15min,随后静置6~8h后,在200~300W下超声分散10~15min后,收集得分散液,按质量比1:8,将质量分数70%硝酸添加至分散液中,在75~80℃下水浴加热1~2h;待水浴加热完成后,收集得混合液,随后按质量比1:10,将混合液与去离子水搅拌混合,再在200~300℃下油浴加热10~12h,随后静置冷却至室温,在75~80℃下旋转蒸发至原体积的1/5,收集浓缩液并置于2500~3000r/min下离心分离10~15min,去除上清液并按质量比1:10,将剩余混合物与质量分数50%乙醇溶液搅拌混合,制备得混合浆液;将上述制备的混合浆液均匀涂覆至厚度为0.18mm的高阻抗ITO导电膜表面,控制涂覆厚度为0.1mm,待涂覆完成后,在室温下静置6~8h,再在100~120℃烘箱中干燥6~8h,随后静置冷却至室温,制备得改性ITO导电膜;按质量比1:50,将上述制备的改性ITO导电膜与质量分数15%甲基丙烯酸甲酯丙酮溶液搅拌混合,在80~90℃下水浴加热40~48h后,过滤并收集滤饼,用无水乙醇冲洗3~5次后,制备得复合导电膜;按质量比1:20,将上述制备的复合导电膜浸泡至0.5×10-3mol/L染料N719乙醇溶液中,在室温下浸泡20~24h后,用乙醇冲洗3~5次,随后自然晾干,即可制备得一种染料敏化太阳能电池光阳极材料。
[0016] 实例1
[0017] 首先按质量比1:10,将钛酸四丁酯与质量分数5%乙酸溶液搅拌混合10min,随后静置6h后,在200W下超声分散10min后,收集得分散液,按质量比1:8,将质量分数70%硝酸添加至分散液中,在75℃下水浴加热1h;待水浴加热完成后,收集得混合液,随后按质量比1:10,将混合液与去离子水搅拌混合,再在200℃下油浴加热10h,随后静置冷却至室温,在
75℃下旋转蒸发至原体积的1/5,收集浓缩液并置于2500r/min下离心分离10min,去除上清液并按质量比1:10,将剩余混合物与质量分数50%乙醇溶液搅拌混合,制备得混合浆液;将上述制备的混合浆液均匀涂覆至厚度为0.18mm的高阻抗ITO导电膜表面,控制涂覆厚度为
0.1mm,待涂覆完成后,在室温下静置6h,再在100℃烘箱中干燥6h,随后静置冷却至室温,制备得改性ITO导电膜;按质量比1:50,将上述制备的改性ITO导电膜与质量分数15%甲基丙烯酸甲酯丙酮溶液搅拌混合,在80℃下水浴加热40h后,过滤并收集滤饼,用无水乙醇冲洗3次后,制备得复合导电膜;按质量比1:20,将上述制备的复合导电膜浸泡至0.5×10-3mol/L染料N719乙醇溶液中,在室温下浸泡20h后,用乙醇冲洗3次,随后自然晾干,即可制备得一种染料敏化太阳能电池光阳极材料。
[0018] 将本发明制备的染料敏化太阳能电池光阳极材料作为电池负极,铂电极为正极,将正极与负极按顺序叠放在一起并用夹子固定,在其空隙处注入电解质,即可制备得柔性染料敏化太阳能电池,该染料敏化太阳能电池短路电流密度为5.85mA·cm-2,开路电压为0.801V,填充因子为0.732,光电转化效率为3.85%。
[0019] 实例2
[0020] 首先按质量比1:10,将钛酸四丁酯与质量分数5%乙酸溶液搅拌混合12min,随后静置7h后,在250W下超声分散12min后,收集得分散液,按质量比1:8,将质量分数70%硝酸添加至分散液中,在77℃下水浴加热2h;待水浴加热完成后,收集得混合液,随后按质量比1:10,将混合液与去离子水搅拌混合,再在250℃下油浴加热11h,随后静置冷却至室温,在
77℃下旋转蒸发至原体积的1/5,收集浓缩液并置于2700r/min下离心分离12min,去除上清液并按质量比1:10,将剩余混合物与质量分数50%乙醇溶液搅拌混合,制备得混合浆液;将上述制备的混合浆液均匀涂覆至厚度为0.18mm的高阻抗ITO导电膜表面,控制涂覆厚度为
0.1mm,待涂覆完成后,在室温下静置7h,再在110℃烘箱中干燥7h,随后静置冷却至室温,制备得改性ITO导电膜;按质量比1:50,将上述制备的改性ITO导电膜与质量分数15%甲基丙烯酸甲酯丙酮溶液搅拌混合,在85℃下水浴加热44h后,过滤并收集滤饼,用无水乙醇冲洗4次后,制备得复合导电膜;按质量比1:20,将上述制备的复合导电膜浸泡至0.5×10-3mol/L染料N719乙醇溶液中,在室温下浸泡22h后,用乙醇冲洗4次,随后自然晾干,即可制备得一种染料敏化太阳能电池光阳极材料。
[0021] 将本发明制备的染料敏化太阳能电池光阳极材料作为电池负极,铂电极为正极,将正极与负极按顺序叠放在一起并用夹子固定,在其空隙处注入电解质,即可制备得柔性染料敏化太阳能电池,该染料敏化太阳能电池短路电流密度为6.00mA·cm-2,开路电压为0.807V,填充因子为0.735,光电转化效率为3.98%。
[0022] 实例3
[0023] 首先按质量比1:10,将钛酸四丁酯与质量分数5%乙酸溶液搅拌混合15min,随后静置8h后,在300W下超声分散15min后,收集得分散液,按质量比1:8,将质量分数70%硝酸添加至分散液中,在80℃下水浴加热2h;待水浴加热完成后,收集得混合液,随后按质量比1:10,将混合液与去离子水搅拌混合,再在300℃下油浴加热12h,随后静置冷却至室温,在
80℃下旋转蒸发至原体积的1/5,收集浓缩液并置于3000r/min下离心分离15min,去除上清液并按质量比1:10,将剩余混合物与质量分数50%乙醇溶液搅拌混合,制备得混合浆液;将上述制备的混合浆液均匀涂覆至厚度为0.18mm的高阻抗ITO导电膜表面,控制涂覆厚度为
0.1mm,待涂覆完成后,在室温下静置8h,再在120℃烘箱中干燥8h,随后静置冷却至室温,制备得改性ITO导电膜;按质量比1:50,将上述制备的改性ITO导电膜与质量分数15%甲基丙烯酸甲酯丙酮溶液搅拌混合,在90℃下水浴加热48h后,过滤并收集滤饼,用无水乙醇冲洗5次后,制备得复合导电膜;按质量比1:20,将上述制备的复合导电膜浸泡至0.5×10-3mol/L染料N719乙醇溶液中,在室温下浸泡24h后,用乙醇冲洗5次,随后自然晾干,即可制备得一种染料敏化太阳能电池光阳极材料。
[0024] 将本发明制备的染料敏化太阳能电池光阳极材料作为电池负极,铂电极为正极,将正极与负极按顺序叠放在一起并用夹子固定,在其空隙处注入电解质,即可制备得柔性染料敏化太阳能电池,该染料敏化太阳能电池短路电流密度为6.20mA·cm-2,开路电压为0.812V,填充因子为0.742,光电转化效率为4.23%。
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