外灯灯光外沿弱光低温烘干，烘干后，撕掉FTO导电玻璃两侧边沿的透明胶带，放在另一普通玻璃载板上，涂层面朝上，放入马弗炉中，程序升温煅烧至450 V。具体升温方式为，从室温经过1min升温至100 V，保温30min ;从 100°C经过 30min 升温到 300°C，保温 2.5hr ;从 300°C经 20min 升温到 450°C，并在此温度保持3hr。
[0024](5) TiCV薄膜光阳极的制备:
取N719染料0.1188g和苯丙酸0.006g，加入10ml乙腈和10ml叔丁醇，常温下搅拌溶解24小时，得到N719敏化染料溶液，整个过程在避光条件下操作。
[0025]取适量N719敏化染料溶液放入敏化皿中，将步骤(4)所得的TiCV薄膜板置于上述敏化皿并浸于N719敏化染料溶液中，将敏化皿密封并在敏化烘箱中放置24hr，敏化温度为 60。。。
[0026]把敏化好的光阳极取出，用乙腈清洗掉光阳极表面未吸附的染料残留，放入烘箱中 80°C干燥 1min。
[0027]实施例2
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于:
步骤(I)中取1mL钛酸丁醋，50mL乙醇配制钛盐溶液，并用lmol/L盐酸调节pH值至2以下；步骤(2)中以Mw 4000的高分子透析膜为膜反应介质，水解反应2hr，陈化4hr;步骤(3)中采用加热浓缩，加热温度设定为110°C，浓缩至原体积的十分之一。
[0028]实施例3
本实施例与实施例1的基本相同，区别仅在于:
步骤(I)中取1mL钛酸异丙酯，1mL正丁醇配制钛盐溶液，并用稀醋酸调节pH值至2以下；步骤(2)中以Mw 8000的离子交换膜为膜反应介质，水解反应时间为lhr，陈化3hr。
[0029]实施例4
本实施例与实施例1的基本相同，区别仅在于:
步骤(I)中取1mL四氯化钛，70mL乙醇配制钛盐溶液，并用lmol/L硝酸调节pH值至2以下；步骤(2)中以Mw 500的离子交换膜为膜反应介质，水解反应时间为3hr，陈化5hr ；步骤(3)中采用加热浓缩，温度设定为110°C，浓缩至原体积的十分之一。
[0030]实施例5
本实施例与实施例1的基本相同，区别仅在于:
步骤(I)中取1mL钛酸丁酯，30mL正丁醇配制钛盐溶液；步骤(2)中以Mw 20000的高分子透析膜为膜反应介质，水解反应时间为3hr，陈化3hr。步骤(3)中采用加热浓缩，温度设定为110°C，浓缩至原体积的十分之一。
[0031]本发明的染料敏化太阳能电池光阳极的测量方法如下:
(1)日本理学Rigaku公司的D/max_2500v/pc型X射线衍射仪分析二氧化钛纳米晶晶相结构；
(2)日立公司S-4800型发射扫描电子显微镜观察组成光阳极的二氧化钛薄膜的表面形貌；
(3)采用太阳光模拟器(Newport，91192)和电化学工作站(CH1660C，上海辰华)组成的检测系统进行1-V曲线测试，太阳光模拟器光源入射光强为lOOmWcnT2 (AM1.5G)，使用掩膜控制电池受光面积为0.25cm_2。
[0032]米用扫描电子电镜(SEM)、X-射线电子衍射(XRD)等表征手段对反应产物进行表征可知:该方法制备的二氧化钛薄膜为多孔膜，颗粒大小在18nm-30nm之间，主要为锐钛矿型。在模拟太阳光照射下，电池的短路电流为5.05-13.71mA，断路电压为0.44-0.55V，光电转换效率为1.46% -4.64%，填充因子为64.97% -69.37%。其中，光电转换效率最高的两组为4.64%和4.57%，分别如图5、图6所示。
[0033]从图1、图2可以看出制备的二氧化钛薄膜为多孔膜，颗粒大小在18nm-30nm之间。图3和图4将制备的二氧化钛薄膜与标准的二氧化钛PDF卡片(X射线衍射标准卡片)的衍射峰对比，可以看出制备的二氧化钛为高结晶度的锐钛矿型。
【主权项】
1.一种膜反应法制备染料敏化太阳能电池纳米T1 2薄膜光阳极的方法，其特征在于，包括: 步骤1:将钛盐与稳定剂按照一定比例混合配制为钛盐溶液，室温搅拌均匀，用酸液调节溶液的pH至2以下； 步骤2:将步骤I所制备的混合液移入膜介质截留分子量范围为500-20000的膜反应器中，膜反应器以蒸馏水作为流动相进行水解反应，得到均匀透明的T12溶胶，将T12溶胶陈化得到1102水合凝胶，继续透析直至凝胶接近中性； 步骤3:将步骤2所得到的1102凝胶采用减压浓缩或者加热浓缩得到T1 2水合凝胶； 步骤4:将步骤3所得到的1102凝胶涂覆于导电玻璃上，烘干并煅烧，煅烧过程采取程序升温的方式，分阶段从室温至450°C完成煅烧； 步骤5:将步骤4所得到的附着在导电玻璃上的TiCV薄膜，以染料光敏化剂敏化处理，经清洗和干燥后得到TiCV薄膜光阳极。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I中钛盐为四氯化钛、钛酸丁酯、钛酸异丙醇酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I中稳定剂为乙醇、异丙醇、正丁醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I中钛盐与稳定剂按照1:(1-10)的体积比混合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I中酸液为硫酸、盐酸、硝酸、醋酸中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中膜反应器采用的膜介质的截留分子量范围是4000-8000。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中膜反应器采用的膜介质为高分子透析膜或离子交换膜。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中水解反应的时间为1-3hr，溶胶陈化的时间为3-5hr。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中加热浓缩的加热温度为110。。。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中减压浓缩的真空度为1.33kPa，浓缩温度为50°C。
【专利摘要】本发明提出了一种基于膜反应法的染料敏化太阳能电池纳米TiO2薄膜光阳极制备方法，将钛盐与稳定剂混合配制为一定浓度的钛盐溶液，室温搅拌均匀，用酸液调节溶液的pH至2以下并移入膜介质截留分子量范围为500-20000的膜反应器中进行水解反应，得到均匀透明的TiO2溶胶；将TiO2溶胶陈化得到TiO2水合凝胶，继续透析直至凝胶接近中性，将得到的凝胶收集后经浓缩，涂布，烘干煅烧，敏化得到TiO2薄膜光阳极。该方法能有效控制物料的反应进程，改善合成凝胶的质量。本制备方法简单、高效，有利于工业化应用。
【IPC分类】H01G9-04, H01G9-20
【公开号】CN104658761
【申请号】CN201510088442
【发明人】杨志华, 李航, 陈春华, 万昆
【申请人】江汉大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月26日