基于偶氮锰配合物修饰TiO2的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法与流程

本发明涉及染料敏化太阳能电池光阳极材料及其制备方法，具体涉及一种4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸锰配合物与n719共敏化修饰tio2的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法。

背景技术：

光敏剂作为染料敏化太阳能电池(英文简写为dssc)的重要组成部分，在光电转换效率方面起着至关重要的作用。目前为止光敏剂主要采用竣酸毗咤钉类化合物，然而它们在可见区吸收较窄，限制了可见光区的光子捕获，使得电池的吸收光谱与太阳光谱不匹配，阻碍了dssc光电转换效率的提高。因此研究全光谱敏化剂或共敏化剂至关重要。偶氮类金属有机配位聚合物主要在紫光或蓝光光区具有较强吸收，因此将偶氮类金属有机配位聚合物材料用于染料敏化太阳能电池中能够增强电池的光响应范围，提高电池对太阳光的利用率，从而提高电池的光电转换效率。此外，通过改变偶氮类金属有机配位聚合物的骨架结构可以改变其能级结构，使得偶氮类金属有机配位聚合物作为染料敏化太阳能电池的光敏剂成为可能，为充分利用太阳光，进而解决能源问题提供一种新途径。

技术实现要素：

本发明是为了解决tio2基染料敏化太阳能电池在可见光区吸收强度弱，tio2本身存在大量的缺陷态引发严重的界面光生载流子的复合，以及带隙较宽所造成的光生电子由染料注入tio2导带效率低，限制了电池光电转换效率提高的问题，而提供了一种基于4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸锰配合物与n719共敏化修饰tio2的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法。一种基于4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸锰配合物与n719共敏化修饰tio2的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法具体是按以下步骤进行的:

一．将所制得的蓝光材料[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物溶于乙醇溶剂中获得5×10^–4mol/l的配合物溶液。将0.25cm²的tio2阳极片浸于配合物溶液3h，并在室温条件下干燥；

二．在乙腈和乙醇按1：1配比的溶液中溶于n719，获得浓度为5×10^–4mol/l的n719溶液。将步骤一中浸泡后的tio2阳极片再浸泡在n719溶液中20小时，于室温下干燥后得到共敏化的阳极膜片；

三．对电极是通过热解法制备的铂导电玻璃：将5mmh2ptcl6与干燥的异丙醇混合，在400°c条件下加热10min获得；

四．电解液的组成：溶质为0.5mol/llii，0.05mol/li2和0.1mol/l叔丁基吡啶，溶剂为碳酸丙烯酯与无水乙腈按体积比为1：1的混合溶液；

五．以步骤二得到的tio2共敏化阳极膜片为光阳极，以步骤三得到的铂导电玻璃为对电极，注入步骤四中制得的电解液，组装成共敏化太阳能电池。

对基于[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物与n719共敏化修饰的tio2光阳极组成的共敏化太阳能电池和n719修饰的tio2光阳极组成的太阳能电池采用线性扫描伏安法进行j-v测试，测试系统由模拟光源、太阳能电池和电化学工作站组成。氙灯光源为模拟光源，入射光强度为100mw/cm²。电池的交流阻抗频率范围0.05~10⁵hz,交流信号10mv,阻抗数据通过zsimpwin进行模拟。基于[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物与n719共敏化修饰的tio2光阳极将n719修饰的tio2光阳极组成的太阳能电池光电流密度从8.09ma/cm²提高至23.71ma/cm²。光电流的提高说明电池对光的吸收增强，暗示[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物增加电池在太阳光谱紫外光区的吸收，拓宽电池对太阳光谱的响应范围，提高其对太阳光的吸收转换，因此电池光电流密度增加，电池的光电转换效率从4.0%提高至8.2%。

附图说明

图1是本发明具体实施方式一方法中[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物的晶体结构图；图2是本发明配体4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸及具体实施方式一方法中[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物的荧光光谱图；图中-（a）-表示配体4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸荧光光谱，-(b)-具体实施方式一方法中[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物的荧光光谱图。图3是具体实施方式二方法中基于[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物与n719共敏化修饰的tio2光阳极组成的共敏化太阳能电池和n719修饰的tio2光阳极组成的太阳能电池在模拟1.5g太阳光下的光电转化效率，其中1为基于[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物与n719共敏化修饰的tio2光阳极组成的共敏化太阳能电池，2为n719修饰的tio2光阳极组成的太阳能电池。

具体实施方式

具体实施方式一:共敏化太阳能电池的组装:将所制得的蓝光材料[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物溶于乙醇溶剂中获得5×10^–4mol/l的配合物溶液。将0.25cm²的tio2阳极片浸于配合物溶液3h，并在室温条件下干燥；在乙腈和乙醇按1：1配比的溶液中溶于n719，获得浓度为5×10^–4mol/l的n719溶液。将步骤一中浸泡后的tio2阳极片再浸泡在n719溶液中20小时，于室温下干燥后得到共敏化的阳极膜片；对电极是通过热解法制备的铂导电玻璃：将5mmh2ptcl6与干燥的异丙醇混合，在400°c条件下加热10min获得；电解液的组成：溶质为0.5mol/llii，0.05mol/li2和0.1mol/l叔丁基吡啶，溶剂为碳酸丙烯酯与无水乙腈按体积比为1：1的混合溶液；将上述得到的tio2共敏化阳极膜片为光阳极，以铂导电玻璃为对电极，注入所制得的电解液，组装成共敏化太阳能电池。

具体实施方式二:对基于[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物与n719共敏化修饰的tio2光阳极组成的共敏化太阳能电池和n719修饰的tio2光阳极组成的太阳能电池采用线性扫描伏安法进行j-v测试，测试系统由模拟光源、太阳能电池和电化学工作站组成。氙灯光源为模拟光源，入射光强度为100mw/cm²。电池的交流阻抗频率范围0.05~10⁵hz,交流信号10mv,阻抗数据通过zsimpwin进行模拟。基于[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物与n719共敏化修饰的tio2光阳极将n719修饰的tio2光阳极组成的太阳能电池光电流密度从8.09ma/cm²提高至23.71ma/cm²。光电流的提高说明电池对光的吸收增强，暗示[mn(4-[(8-羟基-5-喹啉)偶氮]-苯磺酸)(h2o)2]配合物增加电池在太阳光谱紫外光区的吸收，拓宽电池对太阳光谱的响应范围，提高其对太阳光的吸收转换，因此电池光电流密度增加，电池的光电转换效率从4.0%提高至8.2%。