以碳纳米管/聚合物复合膜为对电极的染料敏化太阳能电池

摘要

本发明属于太阳能电池技术领域，具体为一种基于垂直取向碳纳米管/聚合物复合薄膜作为对电极的染料敏化太阳能电池的制备方法。本发明采用渗透的方法，使聚合物单体渗入阵列内部，然后加热固化形成复合材料；最后通过切片机对样品切片得到碳纳米管/聚合物复合薄膜。该薄膜中碳纳米管为垂直于薄膜表面，并且均匀分布，使薄膜的上下表面具有很好的导电性，而且薄膜表面有大量的碳纳米管末端开口便于修饰或催化等其他应用。我们以此种薄膜取代铂作为对电极构建染料敏化太阳能电池，取得不错的效果，从而大大降低了成本。因此本发明开辟了一系列以取向碳纳米管作为电极的太阳能电池。

主权项

一种以碳纳米管/聚合物复合膜为对电极的染料敏化太阳能电池的制备方法，所述染料敏化太阳能电池中，以碳纳米管/聚合物复合薄膜作为对电极；所述碳纳米管/聚合物复合薄膜中碳纳米管垂直于薄膜表面，并且均匀分布，而且薄膜表面有大量的碳纳米管末端开口；其特征在于制备的具体步骤如下：（1）制备对电极，在附有碳纳米管/聚合物复合薄膜的FTO玻璃基板表面滴加溶剂，待挥发掉后，复合薄膜和FTO玻璃之间通过范德华力紧密地连接在一起，并在120‑200摄氏度下退火，得到含有碳纳米管/聚合物复合薄膜的对电极；（2）制备工作电极，在FTO玻璃上使用丝网印刷法印刷上一层4‑15微米厚的纳米晶二氧化钛层，然后在450‑550摄氏度下煅烧25‑‑35分钟并退火；等温度降到25‑150摄氏度时，将其转移到0.5mM/L的N719染料溶液中浸泡 12‑‑18小时，取出，得到吸附了大量染料的工作电极，并用乙腈进行清洗；（3）最后将工作电极和对电极通过一个环形衬底进行封装，封装压力为0.1‑0.5MPa，温度为110‑140摄氏度，通过对电极上的小孔注入电解液；然后使用微型盖玻片和衬底封住小孔，得到完整的电池；其中，碳纳米管/聚合物复合薄膜的制备步骤为： 第一，包埋原液的配制在“EPON 812”配方基础上，增加DT‑2型增韧剂；配制的方法为：首先，配置溶液 A和溶液B：溶液A由环氧树脂和十二烯基丁二酸酐按体积比62：100的比例组成，溶液B由环氧树脂和甲基纳迪克酸酐按体积比100 ：89的比例组成；配好的A液和B液在超声清洗器里面超声10‑30分钟，使之均匀分散；然后，将溶液A和溶液B以2：8的体积比混合，加入溶液A和溶液B总体积10%的增韧剂，最后加入溶液A和溶液B总体积的1％～2％的固化促进剂2、4、6三（二甲氨基甲基）苯酚，超声10‑30分钟，充分混合，得到包埋原液；第二，环氧树脂的渗透首先，配试剂1、试剂2、试剂3和试剂4，试剂1按照丙酮：包埋原液=10：1至2：1的体积比配制，试剂2按照丙酮：包埋原液=2：1至1：2的体积比配制，试剂3按照丙酮：包埋原液=1：2至1：10的体积比配制，试剂4为纯的包埋原液；然后，将碳纳米管阵列浸入试剂1中，浸泡3‑24小时，再转移入试剂2中，浸泡3‑24小时，接着转移入试剂3中，浸泡3‑24小时，最后转移入试剂4中，浸泡12‑36小时；第三，包埋固化把在试剂4中浸泡后的样品放入合适的模具中，然后注入包埋原液，在聚合箱中常压下40‑100摄氏度固化10‑100小时，即得到用环氧树脂包埋的碳纳米管阵列；第四，对包埋样品进行切片对包埋好的样品用切片机进行切片，得到碳纳米管/聚合物复合薄膜，复合膜的厚度范围为50纳米到50微米。