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：
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%。
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。
技术实现要素：
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。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（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%硝酸与添加至分散液中，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。
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%。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（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；
（2）本发明制备步骤简单，安全绿色无污染。
具体实施方式
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%硝酸与添加至分散液中，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。
实例1
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%硝酸与添加至分散液中，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。
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%。
实例2
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%硝酸与添加至分散液中，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。
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%。
实例3
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%硝酸与添加至分散液中，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。
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%。