金属掺杂的低能隙纳米晶半导体光阳极薄膜的制备方法

摘要

本发明属于染料敏化太阳能电池领域，具体提供了一种金属掺杂的低能隙纳米晶半导体光阳极薄膜的制备方法。该方法是制备低能隙金属掺杂的纳米二氧化钛粉体和溶胶前驱体，再将上述粉体及溶胶旋涂到导电玻璃基底上，制备出低能隙掺杂态多孔纳米二氧化钛光阳极薄膜，通过一种两种或多种不同金属实现对半导体二氧化钛能隙大小及其LUMO能级位置的控制，拓宽了光阳极薄膜的吸光普带，是阳极在传输电子的同时，也能吸收太阳光，产生光生电子和空穴，提高太阳光利用率，也提高了光阳极薄膜同染料分子的能级匹配性能，同时提高了二氧化钛阳极材料的Femi能级，显著地提高了开路电压，可大大改善电池的光电转换性能，提高太阳能电池的光电转换效率。

主权项

1.金属掺杂的低能隙纳米晶半导体光阳极薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1).将钛盐配置成1M-4M的钛盐的盐酸溶液，配置金属盐溶液，其中，钛盐同金属盐的摩尔比为100∶0.5～100∶5，将金属盐溶液逐滴加入钛盐溶液中，并加以搅拌，加入表面活性剂，搅拌均匀后加入沉淀剂，到pH＝6～9时停止滴定，继续搅拌1h后，静置老化24h；用去离子水离心洗涤4次后用无水乙醇交换2次，干燥在50℃烘箱中干燥48h，500℃煅烧1h，得到掺杂金属的纳米二氧化钛粉体A；2).取钛盐的盐酸水溶液，再向其中加入无水乙醇，最后加入金属盐溶液，钛盐同金属盐的摩尔比为100∶0.5～100∶5，搅拌2h，得到掺杂金属离子的纳米二氧化钛溶胶B；3)在导电玻璃基底上均匀涂上上述溶胶B，并控制厚度在20-100nm之间；干燥后，在450℃煅烧0.5小时，得到涂有溶胶B的导电玻璃℃；4).将上述粉体A，以1克3ml溶胶B的比例放于研钵中，研磨30分钟后，得到分散均匀的浆料，将此浆料均匀涂在导电玻璃C上，控制薄膜厚度在5μm-20μm之间，干燥后在450℃煅烧0.5小时；得到金属掺杂的二氧化钛纳米晶半导体薄膜D；5).将步骤4)所得的半导体薄膜D在5×10-4M的4，4’-二羧酸联吡啶钌的乙醇溶液中浸泡12小时；取出后用无水乙醇清洗，氮气吹干，得到金属掺杂的低能隙纳米晶半导体光阳极薄膜E。