一种用于染料敏化太阳能电池的多孔铂/pedot复合对电极
技术领域
1.本发明本发明涉及染料敏化太阳能电池领域，具体应用涉及pedot电极的催化和该物质本身的强度问题。
背景技术：
2.能源问题一直是本世纪需要主要解决的问题。为了减少污染，人们逐渐减少以煤炭一类为主的主要取能方式，相比之下以太阳能、风能、水利发电等清洁能源逐渐应用到于人们的日常生活之中。对于太阳能电池来说，硅电池一直是太阳能电池领域主要的运用方向，由于他效率高稳定性强等特点，在近半个世纪得到了蓬勃的发展。但它的生产成本高、生产技术难等问题阻碍了太阳能电池的发展进程。
3.dsscs电池由介孔纳米晶二氧化钛薄层组成，由光敏化染料为工作电极、氧化还原电解质和反电极修饰。在氧化还原电解质的选择方面，长期使用三碘化物/碘化物(i
3-/i-)作为氧化还原偶。但是三碘化物/碘化物的氧化还原电位(0.35v 相对于标准氢电极)相对低于再生染料的所需水平。这就导致能量再生过程中造成了损失，在开路电压和效率方面造成了严重的影响。此外，对于电解质本身物质特性来说，i
3-具有一定的吸光性，这就在一定程度上进一步影响了电池的性能。 2010年钴电解质的的问世，解决了碘电解质这一些列的问题。钴电解质的氧化还原电位与有机染料一起呈现，这种呈现状态导致了单电子氧化还原偶高重组反应速率的抑制。促使电池在电池在性能方面得到了大幅度的改善和提高。
4.传统染料敏化太阳能电池对电极以pt电极为主，通过氯铂酸旋涂后结烧以形成多孔铂结构材料。但铂电极的催化效应比其他材料的催化效应较低，导致效率受到一定影响。pedot是edot(3，4-乙烯二氧噻吩单体)的聚合物，经研究发现，pedot对电极对钴电解质的催化作用会表现出比pt电极更高的催化能力。并且该聚合物具有分子结构简单、能隙小、电导率高等特点。但是在电解附着于 fto后其材料的强度问题一直都是无法解决的问题。该材料在电镀电流过大聚合速度过快时会导致在fto导电玻璃上的pedot聚合物脱落，或者在dsscs 电池组装时，热封压片时候会导致对电机pedot材料脱落，这些现象会增大电池的制作难度。
5.因此，pedot材料的强度问题是降低制作难度的主要问题，对于器件效率提升上面也有一定的影响。
技术实现要素：
6.发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明利用氯铂酸在fto表面旋涂烧结后形成多孔铂材料，并在该多孔材料表面电解生成高强度的pedot，进一步降低以pedot为对电极的器件制作难度。以该对电极制作的dsscs电池与单层pedot对电极有着相同的催化效率，并且以多孔铂为基底生长的pedot 对电极表现出了更高的剥离强度。
7.技术方案：将fto导电玻璃从非导电面划成20mm
×
15mm，从非导电面打孔(孔径1mm)，玻璃上的孔用来注入电解液，将打好孔的fto玻璃孔侧朝上，依次放置在玻璃清洗架
上，加入去离子水∶玻璃清洗液＝100∶5的比例，超声 30min，再用去离子水超声5min，完全去沫后，加入丙酮超声20min，用去离子水冲洗，再加入乙醇超声20min，清洗完成后，用干净的乙醇溶液保存备用。
8.将清洗干净的fto玻璃用马弗炉在395℃下加热30min，去除fto玻璃上的有机杂质，确保对电极的催化活性。使用氯铂酸的绝对无水异丙醇溶液浓度为25.8mg/ml，3000r/20s旋涂在fto玻璃导电面上，100℃加热10min后放置于马弗炉中395℃保持30min，降至室温备用。
9.将制作好的多孔铂fto玻璃利用循环伏安法生长pedot材料，电解溶液种 edot浓度为20mm/l，sds溶液为1mol/l，设置循环伏安法参数起始电压为 0.1v终止电压为1.2v，扫描速度设置0.5v/s。分别循环5，10，15，25，30 圈，进行不同厚度pedot的附着。待电镀结束后利用去离子水进行清洗，待清洗没有sds泡沫后，120度烘干15min。
10.有益效果：1、本发明提供的多孔铂pedot电极相比于pedot对电极，拥有着更高的强度，在电解附着以及电池组装时不会产生薄膜碎裂的现象。
11.2、本发明提供的多孔铂pedot对电极比pt电极的催化活性更好一些，得到了7.3％效率的dsscs器件。
附图说明
12.图1为实施例1制备的空白dsscs电池，以pt为对电极的j-v曲线。
13.图2为实施例1制备的空白dsscs电池，以pt为对电极的时间-电流曲线。
14.图3为实施例1制备以fto多孔铂材料在edot、sds溶液利用循环伏安法循环10圈制作的多孔铂/pedot复合材料的染料敏化电池的j-v曲线。
15.图4为实施例1制备的以fto多孔铂材料在edot、sds溶液利用循环伏安法循环10圈制作的多孔铂/pedot复合材料的染料敏化电池的时间-电流曲线.
16.图5为实施例1制备以fto多孔铂材料在edot、sds溶液循环伏安法循环5圈制作的多孔铂/pedot复合材料的染料敏化电池的j-v曲线。
17.图6为实施例1制备以fto多孔铂材料在edot、sds溶液循环伏安法循环5圈制作的多孔铂/pedot复合材料的染料敏化电池的时间-电流曲线。
18.图7为实施例1制作的染料敏化电池对电极示例图，其中从下至上依次代表 fto、多孔铂材料、pedot材料。
具体实施方式
19.下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1：
21.将fto导电玻璃从非导电面划成20mm
×
15mm，从非导电面打孔(孔径1mm)，玻璃上的孔用来注入电解液，将打好孔的fto玻璃孔侧朝上，依次放置在玻璃清洗架上，加入去离子水∶玻璃清洗液＝100∶5的比例，超声30min，再用去离子水超声5min，完全去沫后，加入丙
酮超声20min，用去离子水冲洗，再加入乙醇超声20min，清洗完成后，用干净的乙醇溶液保存备用。
22.将清洗干净的fto玻璃用马弗炉在395℃下加热30min，去除fto玻璃上的有机杂质，确保对电极的催化活性。使用氯铂酸的绝对无水异丙醇溶液浓度为25.8mg/ml，3000r/20s旋涂在fto玻璃导电面上，100℃加热10min后放置于马弗炉中395℃保持30min，降至室温备用。
23.将制作好的多孔铂fto玻璃利用循环伏安法生长pedot材料，电解溶液种 edot浓度为20mm/l，sds溶液为1mol/l，设置循环伏安法参数起始电压为 0.1v终止电压为1.2v，扫描速度设置0.5v/s，循环10圈。待电镀结束后利用去离子水进行清洗，待清洗没有sds泡沫后。120℃烘干15min。将制作好的对电极进行染料敏化太阳能器件热封组装，并注入电解质溶液。图3，为实施例1 制作的染料敏化太阳能电池对电极的j-v曲线示意图。测试光源：am 1.5(solarsimulator-oriel 91160-1000，300w)，数据采集采用keithley 2400数字源表。测试结果见图2，电池的开路电压(v
oc
)为930mv，短路电流密度(j
sc
)为12.3ma cm-2
，填充因子(ff)为0.65，光电转换效率为7.3％。
24.实施例2：
25.将fto导电玻璃从非导电面划成20mm
×
15mm，从非导电面打孔(孔径 1mm)，玻璃上的孔用来注入电解液，将打好孔的fto玻璃孔侧朝上，依次放置在玻璃清洗架上，加入去离子水∶玻璃清洗液＝100∶5的比例，超声30min，再用去离子水超声5min，完全去沫后，加入丙酮超声20min，用去离子水冲洗，再加入乙醇超声20min，清洗完成后，用干净的乙醇溶液保存备用。
26.将清洗干净的fto玻璃用马弗炉在395℃下加热30min，去除fto玻璃上的有机杂质，确保对电极的催化活性。使用氯铂酸的绝对无水异丙醇溶液浓度为25.8mg/ml，3000r/20s旋涂在fto玻璃导电面上，100℃加热10min后放置于马弗炉中395℃保持30min，降至室温备用。
27.将制作好的多孔铂fto玻璃利用循环伏安法生长pedot材料，电解溶液种 edot浓度为20mm/l，sds溶液为1mol/l，设置循环伏安法参数起始电压为 0.1v终止电压为1.2v，扫描速度设置0.5v/s，循环5圈。待电镀结束后利用去离子水进行清洗，待清洗没有sds泡沫后。120℃烘干15min。将制作好的对电极进行染料敏化太阳能器件热封组装，并注入电解质溶液。图5，为实施例1 制作的染料敏化太阳能电池对电极的j-v曲线示意图。测试光源：am 1.5(solarsimulator-oriel 91160-1000，300w)，数据采集采用keithley 2400数字源表。测试结果见图2，电池的开路电压(v
oc
)为890mv，短路电流密度(j
sc
)为10.9ma cm-2
，填充因子(ff)为0.65，光电转换效率为6.3％。