一种柔性光阳极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性光阳极及其制备方法，所述的柔性光阳极包括柔性耐高温薄膜(1)、碳纳米管薄膜导电层(2)、光阳极层(3)，所述的碳纳米管薄膜导电层(2)粘接在柔性耐高温薄膜(1)上，所述的光阳极层(3)附着在碳纳米管薄膜导电层(2)，所述的柔性光阳极的制备方法，包括处理柔性耐高温薄膜(1)的步骤，选取碳纳米管薄膜导电层(2)的步骤，将碳纳米管薄膜导电层(2)粘结在柔性耐高温薄膜(1)上的步骤，及生成光阳极层(3)的步骤。本发明专利技术所提供的光阳极为全柔性的，其能够改良光阳极的电子传输性能，提高光线的透过率，能够极大克服目前刚性光阳极的缺陷，具有实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柔性太阳能电池领域，具体涉及。
技术介绍
在煤、石油、天然气等不可再生能源日益减少的情势下，太阳能由于资源丰富，对 环境无污染，日益成为能源开发的重点。太阳能电池作为能源的一种新形式，应用领域广 泛。染料敏化太阳能电池由于其使用寿命长、生产工艺简单、生产成本低、无毒无污染等特 性，占据了太阳能电池的市场。目前染料敏化太阳能电池光阳极的制作，所用的光阳极材料的衬底，一般是用磁 控溅射的方法所制作的TCO导电玻璃，介于导电玻璃本身的性质，用此种方法做出的光阳 极，只能是刚性的。这种刚性的光阳极不仅使得电池整体重量偏重，并且由于导电玻璃本身 的特性，由其作为衬底制成的光阳极不能保证不同工作状态下良好的电子传输率，同时不 能保证太阳光线良好的通过率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，克服刚性材料制 备的光阳极由于材料自身性质所导致的电池整体重量偏重，电子传输率和太阳光线通过率 低的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为所述的柔性光阳极，包括柔性耐高温薄膜、碳纳米管薄膜导电层、光阳极层。所述的柔性耐高温薄膜材料可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二 醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、三乙酰基纤维素(TAC)等。作为本专利技术优选的方案，选取聚碳酸酯(PC)作为柔性耐高温薄膜的材料。所述的碳纳米管薄膜导电层由化学气相沉积法或湿法工艺制备而成。化学气相沉积法制备碳纳米管薄膜导电层是指将含碳气体如乙烯、乙炔、一氧化 碳、甲烷、丙烯等有机气体，在一定温度下，一般为600°C 1000°C，在过渡金属狗，Co或Ni 催化剂作用下进行催化分解，或者直接热分解含Fe，Co或M的碳化合物，如二茂铁以及羰 基化合物等制备碳纳米管薄膜。湿法工艺制备碳纳米管薄膜导电层是指，将三聚甲醛或者多聚甲醛溶解在 Ι-lOmol/L的强酸性溶液中，制备成质量百分比为1^-50%的溶液，充分搅拌混合均勻；将 经处理获得的溶液转移到水热反应釜中，以100°C -200°C进行水热反应5-72小时，自然冷 却到室温，分离、洗涤和干燥后获得碳纳米管或碳纳米棒。所述的强酸性溶液包括挥发性酸 和不挥发性酸的混合物，挥发性酸包括盐酸，硝酸，不挥发性酸包括硫酸和磷酸等。所述的碳纳米管薄膜导电层粘结在柔性耐高温薄膜上。所采用的粘结剂为硅胶、改性的环氧树脂等，作为优选的方式，选取硅胶作为粘接 剂。所述的光阳极层附着在碳纳米管薄膜导电层上。制作光阳极层的材料可为二氧化钛、二氧化锡及氧化锌等。作为本专利技术优选的方 案，选取二氧化钛作为制备光阳极层的材料。所述的柔性光阳极的制备方法，包括以下几个步骤第一步骤选取柔性耐高温薄膜，将其依次用蒸馏水、丙酮、无水乙醇、蒸馏水等溶 液超声清洗，在每种溶液中超声清洗的时间为15分钟；第二步骤选取利用化学气相沉积的方法或者是湿法工艺制备成的碳纳米管薄膜 导电层，在透光率为85%的条件下，该薄膜的方块电阻小于100Ω ；第三步骤利用粘接剂将碳纳米管薄膜导电层及经第一步骤处理的柔性耐高温薄 膜结合在一起，粘接剂可为硅胶、改性的环氧树脂等，作为本专利技术优选的方案，选取硅胶作 为粘接剂；第四步骤将附有碳纳米管薄膜的柔性耐高温薄膜作为基底，制备光阳极层。制备 光阳极层所采用的材料为二氧化钛、二氧化锡及氧化锌等，作为本专利技术优选的方案，选取二 氧化钛作为制备光阳极层的材料；制备光阳极层的方法为低温水浴法，水的温度控制在80 摄氏度至100摄氏度之间。本专利技术提供的柔性光阳极及其制备方法的有益效果在于1.与传统的染料敏化太阳能电池光阳极相比，本专利技术提供的柔性光阳极及制备方 法实现了光阳极的全柔性化，解决了制作柔性染料敏化太阳能电池的关键难题；2.将目前比较前沿的碳纳米管材料作为衬底的导电层，运用碳纳米层优良的电子 传输性能，保证了电子传输的顺畅；3.由于碳纳米材料本身的性质，用该种材料制作出的光阳极基材都是透明的，不 干扰光线的透过率；4.以柔性的导电膜取代了传统的导电玻璃，极大的减轻了整体电池的重量；5.用碳纳米材料取代原来导电玻璃上的导电材料，由于碳纳米材料优良的导电性 能，即使在柔性的太阳能电池弯折的情况下也不会影响电子传输。附图说明下面对本专利技术说明书附图表达的内容及图中的标记作简要说明图1为所述柔性光阳极的结构示意图；图中标记为1、柔性耐高温薄膜，2、碳纳米管薄膜导电层、3、光阳极层。 具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式如所涉及的各部 分之间的相互位置关系、工艺流程等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发 明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1所述的柔性光阳极，包括柔性耐高温薄膜1、碳纳米管薄膜导电层2、光阳极层3。柔性耐高温薄膜1的材料为聚碳酸酯(PC)。碳纳米管薄膜导电层2粘结在柔性耐高温薄膜1上。所采用的粘接剂为硅胶。所述的光阳极层3附着在碳纳米管薄膜导电层2上。制备光阳极层的材料为二氧化钛。制备光阳极层的方法为低温水浴法。采用水浴法所产生的压力将二氧化钛附着在与柔性耐高温薄膜1粘接的碳纳米 管薄膜导电层2上。所述的柔性光阳极的制备方法，包括以下步骤第一步骤选取柔性耐高温薄膜1，将其依次用蒸馏水、丙酮、无水乙醇、蒸馏水等 溶液超声清洗，在每种溶液中超声清洗的时间为15分钟；第二步骤选取用化学气相沉积法或湿法工艺制取的碳纳米管薄膜导电层2，在 透光率为85%的条件下，该薄膜方块的电阻小于100Ω ；第三步骤利用硅胶将第二步骤所得的碳纳米管薄膜导电层2及经第一步骤处理 的柔性耐高温薄膜1粘结在一起；第四步骤将附有碳纳米管薄膜导电层2的柔性耐高温薄膜1作为基底，制备光阳 极层。采用二氧化钛材料，用水浴法低温制备出全柔性的二氧化钛光阳极材料，采用水浴法 时，水的温度控制在80摄氏度至100摄氏度之间。第一步骤所选取的柔性耐高温薄膜1的材料为聚碳酸酯(PC)。上面结合附图对本专利技术进行了示例性描述，显然本专利技术具体实现并不受上述方式 的限制，只要采用了本专利技术的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改 进将本专利技术的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本专利技术的保护范围之内。权利要求1.一种柔性光阳极，其特征在于包括柔性耐高温薄膜(1)、碳纳米管薄膜导电层O)、 光阳极层(3)，所述的碳纳米管薄膜导电层( 粘接在柔性耐高温薄膜(1)上，所述的光阳 极层(3)附着在碳纳米管薄膜导电层( 上。2.按照权利要求1所述的光阳极，其特征在于所述的柔性耐高温薄膜(1)所采用的 材料为聚碳酸酯。3.按照权利要求1或2所述的光阳极，其特征在于所述的碳纳米管薄膜导电层(2)与 柔性耐高温薄膜(1)粘结时所采用的粘结剂为硅胶。4.按照权利要求3所述的光阳极，其特征在于所述的光阳极层(3)为二氧化钛光阳极层。5.一种权利要求1所述的柔性光阳极的制备方法，其特征在于包括以下步骤第一步骤选取柔性耐高温薄膜(1)，将其依次用蒸馏水、丙酮、无水乙醇、蒸馏水等溶 液超声清洗，在每种溶液中超声清洗的时间为15分钟；第二步骤选取用化学气相沉积法或湿法工艺制取的碳纳米管薄膜导电层O)，在透 光率为85%的条件下，该薄膜方块的电阻小于100Ω本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性光阳极，其特征在于：包括柔性耐高温薄膜（１）、碳纳米管薄膜导电层（２）、光阳极层（３），所述的碳纳米管薄膜导电层（２）粘接在柔性耐高温薄膜（１）上，所述的光阳极层（３）附着在碳纳米管薄膜导电层（２）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀田，卢磊，严伟，焦方方，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：34