阳极对应的染料敏化太阳能电池的光电效率可达到7.62%。
[0055]实施例2
[0056]步骤A，超声波条件下用酒精清洗ΙΤ0导电玻璃，再将清洗后的ΙΤ0导电玻璃用压缩氮气吹干，利用原子层沉积技术在清洁的ΙΤ0导电玻璃上沉积厚度为500nm的二氧化钛致密薄膜。具体步骤包括:
[0057]A1，将表面清洁的ΙΤ0导电玻璃放入温度为150°C的原子层沉积设备的反应腔中，用lOOsccm高纯氮气吹扫30min ；
[0058]A2，将纯度大于97%的四异丙醇钛加热至65°C形成四异丙醇钛蒸气，并以脉冲形式将四异丙醇钛蒸气送入反应腔体，脉冲时间为0.05s，暴露时间为8s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为15s ;
[0059]A3，将去离子水以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.2s，暴露时间为10s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为20s，完成一次沉积循环，即在衬底材料表面沉积了一层致密二氧化钛薄膜；
[0060]A4，重复步骤A2-A3的沉积循环3500次。
[0061]步骤B，利用分子层沉积技术在二氧化钛致密薄膜上沉积厚度为500nm的含钛有机-无机复合膜。具体步骤包括:
[0062]B1，将步骤A得到的表面沉积有致密二氧化钛薄膜的ΙΤ0导电玻璃放入温度为150°C的原子层沉积设备的反应腔中，用lOOsccm高纯氮气吹扫30min ；
[0063]B2，将纯度为97%的四异丙醇钛加热至65°C形成四异丙醇钛蒸气，并以脉冲形式将四异丙醇钛蒸气送入反应腔体，脉冲时间为0.2s，暴露时间为15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为30s ;
[0064]B3，接下来，将丙三醇加热至120°C形成丙三醇蒸气，再以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为1 s，暴露时间为30s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为45s，完成一次沉积循环，即在致密二氧化钛薄膜表面沉积了一层含钛有机-无机复合膜；
[0065]B4，依此方法重复此沉积循环5000次。
[0066]步骤C，将步骤B得到的材料放入马弗炉中，在600°C下退火0.5h，然后将样品浸泡在浓度为0.5mol/L的N719无水乙醇溶液中3h，将材料从染料溶液中取出，然后用无水乙醇洗去ΙΤ0导电玻璃表面残存的染料，室温下晾干，得染料敏化太阳能电池光阳极。
[0067]步骤D，将制备好的光阳极和镀有Pt薄膜的ΙΤ0导电玻璃的对电极正面相对放置，用热封机密封，并注入电解质I /13溶液，得染料敏化太阳能电池。
[0068]采用上述方法得到的光阳极对应的染料敏化太阳能电池的光电效率可达到
8.19%。
[0069]实施例3
[0070]步骤A，超声波条件下用酒精清洗ΑΖ0导电玻璃，再将清洗后的ΑΖ0导电玻璃用压缩氮气吹干，利用原子层沉积技术在清洁的ΑΖ0导电玻璃上沉积厚度为400nm的二氧化钛致密薄膜。具体步骤包括:
[0071]A1，将表面清洁的ΑΖ0导电玻璃放入温度为150°C的原子层沉积设备的反应腔中，用lOOsccm高纯氮气吹扫20min ；
[0072]A2，将纯度大于97%的四异丙醇钛加热至65°C形成四异丙醇钛蒸气，并以脉冲形式将四异丙醇钛蒸气送入反应腔体，脉冲时间为0.2s，暴露时间为15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为30s ;
[0073]A3，将去离子水以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.2s，暴露时间为15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为30s，完成一次沉积循环，即在衬底材料表面沉积了一层致密二氧化钛薄膜；
[0074]A4，重复步骤A2-A3的沉积循环5000次。
[0075]步骤B，利用分子层沉积技术在二氧化钛致密薄膜上沉积厚度为400nm的含钛有机-无机复合膜。具体步骤包括:
[0076]B1，将步骤A得到的表面沉积有致密二氧化钛薄膜的AZ0导电玻璃放入温度为100°C的原子层沉积设备的反应腔中，用70sccm高纯氮气吹扫20min ；
[0077]B2，将纯度为97%的四异丙醇钛加热至65°C形成四异丙醇钛蒸气，并以脉冲形式将四异丙醇钛蒸气送入反应腔体，脉冲时间为0.2s，暴露时间为15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为30s ;
[0078]B3，接下来，将丙三醇加热至120°C形成丙三醇蒸气，再以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为1 s，暴露时间为30s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为45s，完成一次沉积循环，即在致密二氧化钛薄膜表面沉积了一层含钛有机-无机复合膜；
[0079]B4，依此方法重复此沉积循环5000次。
[0080]步骤C，将步骤B得到的材料放入马弗炉中，在500°C下退火1.2h，然后将样品浸泡在浓度为0.3mol/L的N719无水乙醇溶液中8h，将材料从染料溶液中取出，然后用无水乙醇洗去AZ0导电玻璃表面残存的染料，室温下晾干，得染料敏化太阳能电池光阳极。
[0081 ] 步骤D，将制备好的光阳极和镀有Pt薄膜的AZ0导电玻璃的对电极正面相对放置，用热封机密封，并注入电解质I /13溶液，得染料敏化太阳能电池。
[0082]采用上述方法得到的光阳极对应的染料敏化太阳能电池的光电效率可达到
9.82%。
[0083]对实施例3中步骤B得到的含钛有机-无机复合膜进行XRD分析，得到图2所示XRD图谱，由图2可知:经过退火后的薄膜出现了(101) (004) (200) (105)和(204)晶面的特征衍射峰，证明该薄膜为锐钛矿型二氧化钛。
[0084]对实施例3制备得到的染料敏化太阳能电池测试伏安特性曲线，得到图3所示曲线，由图3可知:得到的染料敏化太阳能电池的开路电压Voc为965mV，短路电流Jsc为19.53mA.cm 2。
【主权项】
1.一种染料敏化太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤: 步骤A，提供表面清洁的透明衬底材料，采用原子层沉积技术在衬底材料表面沉积二氧化钛致密薄膜； 步骤B，采用分子层沉积技术在步骤A得到的二氧化钛致密薄膜上沉积含钛有机-无机复合膜； 步骤C，将步骤B得到的材料在400-600°C下退火0.5-2h，将热处理得到的材料在染料中浸泡，取出清洗、干燥得到染料敏化太阳能电池光阳极。2.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述步骤C中浸泡条件为，在浓度为0.l-5mol/L的N719无水乙醇溶液中浸泡0.5_12h。3.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于:还包括步骤D，将步骤c制备好的光阳极和镀有Pt薄膜的透明导电衬底的对电极正面相对放置，密封，并注入电解质I /13溶液，得染料敏化太阳能电池。4.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述步骤A中在超声波条件下用有机溶剂或去离子水清洗透明衬底材料，再将清洗后的透明衬底材料用压缩氮气吹干得到表面清洁的衬底材料。5.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述的衬底材料为掺杂氟的二氧化硅导电玻璃、铟锡氧化物导电玻璃或掺铝的氧化锌导电玻璃中的一种。6.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述步骤A包括， 步骤A1，将表面清洁的衬底材料放入温度为80-200°C的原子层沉积设备的反应腔中，用50-100sccm高纯氮气吹扫3_10min ； 步骤A2，将纯度大于97%的TiCl4或四异丙醇钛加热至60-100°C形成TiCl 4或四异丙醇钛蒸气，并以脉冲形式将TiCl4或四异丙醇钛蒸气送入反应腔体，脉冲时间为0.05-0.2s’暴露时间为8-15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为15-30s ; 步骤A3，将去离子水以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.02-0.05s，暴露时间为8-15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为15-30S，完成一次沉积循环，即在衬底材料表面沉积了一层致密二氧化钛薄膜； 步骤A4，重复步骤A2-A3的沉积循环1000-5000次。7.如权利要求6所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述步骤A3中每个沉积循环使得到的致密二氧化钛薄膜厚度增加为0.09-0.15nm。8.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述步骤B包括， 步骤B1，将表面沉积有致密二氧化钛薄膜的衬底材料放入温度为80-150°C的原子层沉积设备的反应腔中，用50-100sccm高纯氮气吹扫5_30min ； 步骤B2，将TiCl4或四异丙醇钛加热至60-100°C形成TiCl 4或四异丙醇钛蒸气，并以脉冲形式将TiCl4或四异丙醇钛蒸气送入反应腔体，脉冲时间为0.05-0.2s,暴露时间为8-15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为15-30s ; 步骤B3，将二元醇或多元醇加热至100-200°C形成二元醇或多元醇蒸气，再以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.Ι-ls，暴露时间为20-45S，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为30-45S，完成一次沉积循环，即在致密二氧化钛薄膜表面沉积了一层含钛有机-无机复合膜； 步骤B4，重复步骤B2-B3的沉积循环100-20000次。9.如权利要求8所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述步骤B3中每个沉积循环使得到的含钛有机-无机复合膜厚度增加为0.06-0.12nm。10.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于:所述步骤C中得到染料敏化太阳能电池光阳极的比表面积为60-400m2/g，孔隙尺度在8_10nm。
【专利摘要】本发明公布了一种染料敏化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：步骤A，提供表面清洁的透明衬底材料，采用原子层沉积技术在衬底材料表面沉积二氧化钛致密薄膜；步骤B，采用分子层沉积技术在步骤A得到的二氧化钛致密薄膜上沉积含钛有机-无机复合膜；步骤C，将步骤B得到的材料在400-600℃下退火0.5-2h，将热处理得到的材料在染料中浸泡，取出清洗、干燥得到染料敏化太阳能电池光阳极。采用本发明方法制备的染料敏化太阳能电池，不仅光电转化效率高，器件的稳定性好，而且制备工艺设备简单，反应条件温和，生产效率高，成本和能耗较低，对生态环境无污染，而且可重复性好，适合于规模化应用，有较大的工业应用前景。
【IPC分类】H01G9/042, H01G9/20
【公开号】CN105280389
【申请号】CN201510673994
【发明人】万丽, 陈凤翔, 王世敏, 董兵海, 胡航, 赵丽, 李静, 王二静
【申请人】湖北大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月16日