专利名称：氯铂酸浆料及其制备方法、对电极、染料敏化太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种染料敏化太阳能电池领域，具体涉及一种氯钼酸浆料及其制备方法及使用该浆料制备的染料敏化太阳能电池对电极和染料敏化太阳能电池。
背景技术：
1991年瑞士洛桑高等工业学院Greatzel教授领导的研究小组，把纳米多孔TW2 应用于染料敏化太阳能电池，该研究取得了突破性进展。自Gratzel教授在实验室小面积 (< 0. 2cm2)电池取得7. 的光电转换效率以来，染料敏化太阳能电池引起了越来越多的科学家重视，在2004年小面积电池效率提高到11. 04%，目前日本Siarp公司宣布小面积电池达到11. 1%。由于DSSC(染料敏化太阳能电池)潜在的应用前景，吸引了众多商业公司和研究机构投入大量的力量，并加大了具有实用化意义的大面积电池的研究。染料敏化太阳能电池主要由光阳极、纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、电解质和对电极几部分组成。该电池以Ι3-/Γ氧化还原电对为媒介在光阳极和对电极之间传递电荷， 在这个媒介再生的循环中，被氧化的物质(I2或I3-)在对电极上重新被还原为Γ。因此，对电极是染料敏化太阳能电池的重要组成部分，对电极在电池中有两个重要作用一是收集从光阳极传输过来的电子，二是催化I3-离子在光阳极的还原反应，对电极起着传输电子和光催化的作用，对电极使电解质界面上的电荷迁移快速高效进行，减小了电子复合几率，抑制了暗电流，提高了电池的光电转换效率。目前，对电极根据使用材料不同分钼对电极和碳对电极。碳对电极与玻璃基底的结合力较弱，导致电池的光电性能及长期稳定性均较差，因此，钼对电极成为研究的热点。 载钼对电极的制备方法主要有热解法、磁控溅射和电沉积法等。其中磁控溅射与电沉积所制备的电极钼含量偏高，导致成本增加，而热解法恰恰避免了此种缺陷而成为研究的焦点。 热解法钼对电极制备多采用滴涂法，滴涂法的主要问题在于氯钼酸溶液的粘度小，涂覆时不易控制膜层的厚度和均勻性，致使制备的钼层厚度不一、均勻性差，钼层的面阻不均勻， 从而影响电子传输速度和光催化效果，影响光电转换效率，并且重复性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种氯钼酸浆料及其制备方法及使用该浆料制备的染料敏化太阳能电池对电极和染料敏化太阳能电池。该制备工艺简单，由该制备方法制备的钼浆料制备的钼对电极钼层厚度均勻一致、重复性好，由该钼对电极制得的染料敏化太阳能电池成本低，光电转换效率高。解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种氯钼酸浆料，由以下物质组成氯钼酸、异丙醇、松油醇和聚乙二醇。优选的是，所述氯钼酸浆料中聚乙二醇的分子量为2000 20000。更优选的是，所述氯钼酸浆料中聚乙二醇的分子量为8000 20000。优选的是，所述氯钼酸浆料的制备过程包括配制lmmol/L 20mmol/L的氯钼酸的异丙醇溶液；将聚乙二醇与松油醇按照质量比为(1 8) (3 1)的比例混合，得到有机载体；将氯钼酸的异丙醇溶液与有机载体按照体积比为O 1) (5 1)的比例混合，得到氯钼酸浆料。更优选的是，上述聚乙二醇与松油醇按照质量比为(1 5) (1 3)的比例混
I=I O优选的是，所述有机载体的粘度为2 6Pa. s，氯钼酸浆料的粘度为1 5Pa. S。本发明还提供了一种氯钼酸浆料的制备方法，包括以下步骤(1)配制氯钼酸的异丙醇溶液；将聚乙二醇与松油醇混合，得到有机载体；(2)将氯钼酸的异丙醇溶液与有机载体混合，得到氯钼酸浆料。优选的是，所述步骤(1)中配制的氯钼酸的异丙醇溶液的浓度为1 mmol/L 20mmol/L。优选的是，所述步骤(1)中聚乙二醇的分子量为2000 20000，聚乙二醇与松油醇的质量比为(1 8) (3 1)，得到的有机载体的粘度为2 6Pa. S。更优选的是，所述步骤(1)中聚乙二醇的分子量为8000 20000，聚乙二醇与松油醇的质量比为(1 幻 (1 3)，得到的有机载体的粘度为4 6Pa. S。优选的是，步骤(1)中的聚乙二醇与松油醇在30 70°C下混合，搅拌0. 5 5小时。更优选的是，步骤(1)中的聚乙二醇与松油醇在30 60°C下混合，搅拌1 3. 5 小时。优选的是，所述步骤O)中的氯钼酸的异丙醇溶液与有机载体的体积比为 O 1) (5 1)，得到的氯钼酸浆料的粘度为1 5Pa.s。本发明还提供一种染料敏化太阳能电池用的对电极，其为使用上述氯钼酸浆料制备的。本发明还提供一种染料敏化太阳能电池，其包括上述染料敏化太阳能电池用的对电极。
图1是传统滴涂法制备的钼对电极表面形貌图；图2是本发明实施例1的方法制备的钼对电极表面形貌图；图3是传统滴涂法制备的钼对电极所对应的电池I-V检测图；图4是本发明实施例1制备的钼对电极所对应的电池I-V检测图。
具体实施例方式为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细描述。实施例1配制lOmmol/L的氯钼酸的异丙醇溶液；将分子量为6000的聚乙二醇与松油醇混合，两者的质量比为3 1，在45°C下搅拌1小时得到有机载体，有机载体的粘度为3Pa.s; 将氯钼酸的异丙醇溶液与有机载体混合，两者的体积比为3 1，得到氯钼酸浆料，氯钼酸浆料的粘度为1. 8Pa. s。将配制好的氯钼酸浆料用丝网印刷的方法均勻印刷于清洗干净的导电玻璃上，印刷用网版目数为200目。将涂覆浆料的对电极于80°C干燥30min，后在450°C下烧制30min， 使氯钼酸分解成钼，即制得钼对电极。将钼对电极与光阳极对接，滴入电解液，组装成染料敏化太阳能电池，在氙灯模拟太阳光源下测试其效率。测效率所使用氙灯模拟太阳光，光强为lOOmW/cm2(用标准硅光电二极管测定光强)，在该光强下，测得该薄膜电极所组成的电池光电转换效率。传统方法制备的氯钼酸浆料的粘度低，只能使用滴涂法对钼对电极进行涂覆。如图1所示，传统滴涂法制备的钼对电极表面形貌不均勻，有很多裂缝。本发明制备的氯钼酸浆料由于具有一定的粘度，可以采用多种方法对钼对电极进行涂覆。如图2所示，使用丝网印刷方法对钼对电极进行涂覆，得到的钼对电极表面形貌平整均勻，钼层具有均勻一致性， 使得面电阻变均勻，从而提高了电子传输速度和光催化效果，提高了染料敏化太阳能电池的光电转换效率，并且重复性好，而且使用丝网印刷技术制备钼对电极，可以制备均勻的大面积的钼对电极。传统滴涂法制备的钼对电极对应的染料敏化太阳能电池的I-V检测图如图3所示，从测试结果可以看出，电池的短路电流密度为7. 38mA/cm2，开路电压为0. 765V，填充因子为64. 94%，光电转换效率为3. 67%。本发明制备的染料敏化太阳能电池的I-V检测图如图4所示，电池的短路电流密度为1 0. 4mA/cm2，开路电压为0. 759V，填充因子为62. 32%, 光电转换效率为4. 92%，本发明制备的染料敏化太阳能电池的光电转换率比起传统方法提尚ο实施例2配制5mmol/L的氯钼酸的异丙醇溶液；将分子量为4000的聚乙二醇与松油醇混合，两者的质量比为1 4，在30°C下搅拌5小时得到有机载体，有机载体的粘度为2. 5Pa. s;将氯钼酸的异丙醇溶液与有机载体混合，两者的体积比为2 1，得到氯钼酸浆料，氯钼酸浆料的粘度为1. 5Pa. s。将配制好的氯钼酸浆料用丝网印刷的方法均勻印刷于清洗干净的导电玻璃上，印刷用网版目数为200目。将涂覆浆料的对电极于80°C干燥30min，后在450°C下烧制30min， 使氯钼酸分解成钼，即制得钼对电极。将钼对电极与光阳极对接，滴入电解液，组装成染料敏化太阳能电池，在氙灯模拟太阳光源下测试其效率。测效率所使用氙灯模拟太阳光，光强为1 OOmW/cm2(用标准硅光电二极管测定光强)在该光强下，测得该薄膜电极所组成的电池光电转换效率。本实施例对应的染料敏化太阳能电池的I-V检测图如图2所示，从测试结果可以看出，电池的短路电流密度为1 0. 4mA/cm2，开路电压为0. 759V，填充因子为62. 32%，光电转换效率为4.92%。实施例3配制20mmol/L的氯钼酸的异丙醇溶液；将分子量为20000的聚乙二醇与松油醇混合，两者的质量比为1 3，在55°C下搅拌0.5小时得到有机载体，有机载体的粘度为6Pa. s;将氯钼酸的异丙醇溶液与有机载体混合，两者的体积比为5 2，得到氯钼酸浆料，氯钼酸浆料的粘度为5Pa. s。
将配制好的氯钼酸浆料用丝网印刷的方法均勻印刷于清洗干净的导电玻璃上，印刷用网版目数为200目。将涂覆浆料的对电极于80°C干燥30min，后在450°C下烧制30min， 使氯钼酸分解成钼，即制得钼对电极。将钼对电极与光阳极对接，滴入电解液，组装成染料敏化太阳能电池。实施例4配制lmmol/L的氯钼酸的异丙醇溶液；将分子量为2000的聚乙二醇与松油醇混合，两者的质量比为1 8，在50°C下搅拌2. 2小时得到有机载体，有机载体的粘度为2Pa. s;将氯钼酸的异丙醇溶液与有机载体混合，两者的体积比为4 1，得到氯钼酸浆料，氯钼酸浆料的粘度为IPa. S。将配制好的氯钼酸浆料用丝网印刷的方法均勻印刷于清洗干净的导电玻璃上，印刷用网版目数为200目。将涂覆浆料的对电极于80°C干燥30min，后在450°C下烧制30min， 使氯钼酸分解成钼，即制得钼对电极。将钼对电极与光阳极对接，滴入电解液，组装成染料敏化太阳能电池。实施例5配制15mmol/L的氯钼酸的异丙醇溶液；将分子量为8000的聚乙二醇与松油醇混合，两者的质量比为2 1，在60°C下搅拌3.5小时得到有机载体，有机载体的粘度为4 & s;将氯钼酸的异丙醇溶液与有机载体混合，两者的体积比为5 1，得到氯钼酸浆料，氯钼酸浆料的粘度为2Pa. s。将配制好的氯钼酸浆料用丝网印刷的方法均勻印刷于清洗干净的导电玻璃上，印刷用网版目数为200目。将涂覆浆料的对电极于80°C干燥30min，后在450°C下烧制30min， 使氯钼酸分解成钼，即制得钼对电极。将钼对电极与光阳极对接，滴入电解液，组装成染料敏化太阳能电池。实施例6配制12mmol/L的氯钼酸的异丙醇溶液；将分子量为10000的聚乙二醇与松油醇混合，两者的质量比为1 5，在70°C下搅拌3. 2小时得到有机载体，有机载体的粘度为5Pa. s;将氯钼酸的异丙醇溶液与有机载体混合，两者的体积比为7 2，得到氯钼酸浆料，氯钼酸浆料的粘度为3Pa. s。将配制好的氯钼酸浆料用丝网印刷的方法均勻印刷于清洗干净的导电玻璃上，印刷用网版目数为200目。将涂覆浆料的对电极于80°C干燥30min，后在450°C下烧制30min， 使氯钼酸分解成钼，即制得钼对电极。将钼对电极与光阳极对接，滴入电解液，组装成染料敏化太阳能电池。实施例7本实施例提供一种氯钼酸浆料，其是由上述方法制备的。实施例8本实施例提供一种染料敏化太阳能电池用的对电极，其使用上述氯钼酸浆料制得。实施例9本实施例提供一种染料敏化太阳能电池，其使用上述染料敏化太阳能电池用的对电极。
当然，本实施的染料敏化太阳能电池还包括光阳极、纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、电解质等其它公知的材料、元件等。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种氯钼酸浆料，其特征在于，由以下物质组成氯钼酸、异丙醇、松油醇和聚乙二
2.根据权利要求1所述的氯钼酸浆料，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为2000 20000。
3.根据权利要求1所述的氯钼酸浆料，其特征在于，所述氯钼酸浆料的制备过程包括配制lmmol/L 20mmol/L的氯钼酸的异丙醇溶液；将聚乙二醇与松油醇按照质量比为 (1 8) (3 1)的比例混合，得到有机载体；将氯钼酸的异丙醇溶液与有机载体按照体积比为O 1) (5 1)的比例混合，得到氯钼酸浆料。
4.根据权利要求3所述的氯钼酸浆料，其特征在于，所述有机载体的粘度为2 6Pa. s，氯钼酸浆料的粘度为1 5Pa. s。
5.一种氯钼酸浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)配制氯钼酸的异丙醇溶液；将聚乙二醇与松油醇混合，得到有机载体；(2)将氯钼酸的异丙醇溶液与有机载体混合，得到氯钼酸浆料。
6.根据权利要求5所述的氯钼酸浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中配制的氯钼酸的异丙醇溶液的浓度为lmmol/L 20mmol/L。
7.根据权利要求5所述的氯钼酸浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中聚乙二醇的分子量为2000 20000，聚乙二醇与松油醇的质量比为(1 8) (3 1)，得到的有机载体的粘度为2 6Pa. s。
8.根据权利要求5所述的氯钼酸浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤O)中的氯钼酸的异丙醇溶液与有机载体的体积比为O 1) (5 1)，得到的氯钼酸浆料的粘度为 1 5Pa. S0
9.一种染料敏化太阳能电池用的对电极，其特征在于，其是使用权利要求1至4中任意一项所述的氯钼酸浆料制备的。
10.一种染料敏化太阳能电池，其特征在于，其包括权利要求9所述的染料敏化太阳能电池用的对电极。
全文摘要
本发明公开了一种氯铂酸浆料及其制备方法及使用该浆料制备的染料敏化太阳能电池对电极和染料敏化太阳能电池，该浆料由氯铂酸、异丙醇、松油醇和聚乙二醇组成，该浆料制备过程中松油醇与聚乙二醇混合得到氯铂酸的异丙醇溶液的有机载体，该法制得的氯铂酸浆料在铂对电极表面上厚度一致，均匀性好，提高了电子在对电极上的传输速度和光催化效果，提高了染料敏化太阳能电池的光电转化率。
文档编号H01B13/00GK102543256SQ20121006782
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者曾绍忠, 焦方方 申请人:奇瑞汽车股份有限公司