本发明专利技术提供了一种染料敏化太阳能电池的对电极、一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法、以及所述对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。所述染料敏化太阳能电池的对电极包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层，所述聚合物层含有有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物。与无机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物对电极相比，本发明专利技术提供的有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物对电极具有更大的比表面积和更高的光电转化效率，在染料敏化太阳能电池中有很大的潜在应用价值。与昂贵的铂电极相比，本发明专利技术提供的对电极的制造成本要低得多，因此，具有更好的工业应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种染料敏化太阳能电池的对电极及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种染料敏化太阳能电池的对电极、一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法、以及所述对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。
技术介绍
随着社会经济的可持续发展，能源危机与环境污染的日益加剧已成为全球人类所面临的严重问题。太阳能取之不尽、用之不竭，从能源长久与环境友好的角度考虑，综合利用太阳能是最安全、最环保且最长远的方法之一。自1991年MGratze丨小组报道染料敏化太阳能电池(简称:DSSCs)以来，DSSCs以其低成本、安全、高效率、制作简单等优点受到科研者和技术人员的广泛关注，具有很好的应用前景。DSSCs主要由吸附敏化剂的光阳极、电解质和对电极组成。作为DSSCs重要组成部分的对电极，主要作用为收集和传输电子、吸附并催化13_还原，加快电子交换速率。目前DSSCs主要采用的是钼(Pt)对电极，虽然Pt具有高导电性和高催化活性，但是Pt价格昂贵且制造成本高，因此，近年来，越来越多的研究者开始研究导电聚合物作为可替代对电极。导电聚合物兼具高导电性、高催化活性、制备工艺简单以及廉价性，极具工业应用前景。导电聚合物的制备方法主要有化学氧化聚合法和电化学聚合法。与化学氧化聚合方法相比，电化学聚合方法具有操作简单、成本低廉、制备所需时间短、原位聚合直接成膜等优点。华侨大学吴季怀等人公开了一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，并具体公开了以导电聚合物为基体，将导电聚合物加入到作为分散的溶剂(乙醇、乙腈、OP乳化剂的一种或多种混合溶剂)中制作导电聚合物的胶体，再将导电聚合物胶体涂敷在导电玻璃表面上制备导电聚合物膜作为染料敏化太阳能电池的对电极。内蒙古大学张君等在其专利中公开了一种采用电化学法在常压室温条件下制备无机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物的对电极，并具体公开了与所述无机酸根离子对应的酸为高氯酸、盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的任意一种。但是，采用以上两种方法制备得到的染料敏化太阳能电池的光电转化率均较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的染料太阳能电池的上述缺陷，而提供一种具有较高光电转化效率的染料敏化太阳能电池的对电极、一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法、以及所述对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。本专利技术提供了一种染料敏化太阳能电池的对电极，其中，该对电极包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层，所述聚合物层含有有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物。本专利技术还公开了一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，该方法包括将单体、有机酸盐和溶剂混合均匀，得到混合溶液，并采用有机酸将所述混合溶液调节至酸性，得到混合物；在以所述混合物为电解液、导电基底为工作电极的三电极体系中进行电解，所述电解的方法和条件使得单体在导电基底上聚合，得到包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层的对电极。此外，本专利技术还提供了所述对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。本专利技术的专利技术人发现，与无机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物对电极相比，本专利技术提供的有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物对电极具有更大的比表面积和更高的光电转化效率，在染料敏化太阳能电池中有很大的潜在应用价值。此外，与昂贵的钼电极相比，本专利技术提供的对电极的制造成本要低得多，因此，具有更好的工业应用前景。此外，根据本专利技术的一种优选实施方式，当在制备染料敏化太阳能电池对电极的过程中，所述混合物的PH值为0.5-3时，能够使得到的导电纳米聚合物具有更大的比表面积，从而提高相应的染料敏化太阳能电池的光电转化效率。本专利技术的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。【附图说明】附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1为实施例1制备得到的对电极El的扫描电子显微镜照片。【具体实施方式】以下对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供的染料敏化太阳能电池的对电极包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层，所述聚合物层含有有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物。根据本专利技术，所述导电基底的种类和厚度均可以为本领域的常规选择，例如，所述导电基底的厚度可以为0.2mm-3.0mm。所述导电基底可以选自掺氟的二氧化锡(简称:FT0)导电玻璃、氧化铟锡(简称:ΙΤ0)导电玻璃、镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称:ΡΕΤ-ΙΤ0)、镀氧化铟锡的聚萘二甲酸乙二醇酯(简称:ΡΕΝ-ΙΤ0)、碳、石墨和导电金属中的一种或多种。所述导电金属的种类为本领域技术人员公知，例如，可以为不锈钢、金、铁、铜等。根据本专利技术，所述聚合物层的厚度可以在较宽的范围内进行选择和变动，例如，所述聚合物层的厚度可以为0.3nm-10 μ m,优选为200nm_3 μ m。根据本专利技术，尽管采用本领域常规的各种能够作为染料敏化太阳能电池的导电纳米聚合物均可以实现本专利技术的目的，但为了使得到的太阳能电池具有更高的光电转化效率，优选地，所述导电纳米聚合物的平均颗粒直径为0.5nm-500nm,比表面积为0.1m2/g-1000m2/g? ;更优选地，所述导电纳米聚合物的平均颗粒直径为20nm-200nm,比表面积为80m2/g-200m2/g。具体地，所述导电纳米聚合物例如可以选自聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和聚-3，4-乙撑二氧噻吩中的一种或多种。根据本专利技术，所述有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物的掺杂率可以在较宽的范围内进行选择和变动，优选情况下，所述掺杂率为2-8个导电纳米聚合物结构单元掺杂有I个有机酸根离子，这样可以保证在光电转化过程中更有利于电子的传输，从而提高光电转化率。其中，所述导电纳米聚合物结构单元指的是形成聚合物分子链的单体单元，例如，每条聚吡咯分子链上含有η个吡咯结构单元，则导电纳米聚合物结构单元为8。根据本专利技术，所述有机酸根离子的种类为本领域技术人员公知，例如，与所述有机酸根离子对应的有机酸通常可以选自对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基磺酸、双三氟甲基磺酰亚胺、2-蒽醌磺酸和2，7-蒽醌二磺酸中的一种或多种。本专利技术提供的染料敏化太阳能电池对电极的制备方法包括将单体、有机酸盐和溶剂混合均匀，得到混合溶液，并采用有机酸将所述混合溶液调节至酸性，得到混合物；在以所述混合物为电解液、导电基底为工作电极的三电极体系中进行电解，所述电解的方法和条件使得单体在导电基底上聚合，得到包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层的对电极。根据本专利技术，所述混合物中各组分的用量可以在较大的范围内进行选择和变动，例如，所述混合物中各组分的用量可以使得单体的浓度为0.001mOl/L-5mOl/L，所述有机酸盐的浓度为0.001mOl/L-5mOl/L，所述混合物的pH值小于6 ;优选地，所述混合物中各组分的用量使得单体的浓度为0.2m0l/L-3m0l/L，所述有机酸盐的浓度为0.2m0l/L-3m0l/L，所述混合物的PH值为0.5-3，这样可以保证电解过程能够更为平稳地进行，得到厚度更为均匀的聚合物层。根据本专利技术，所述单体、有机酸盐和有机酸的种类均可以为本领域常规的选本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种染料敏化太阳能电池的对电极，其特征在于，该对电极包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层，所述聚合物层含有有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物。
【技术特征摘要】
1.一种染料敏化太阳能电池的对电极，其特征在于，该对电极包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层，所述聚合物层含有有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物。2.根据权利要求1所述的对电极，其中，所述导电基底的厚度为0.2mm-3mm ;优选地，所述导电基底选自掺氟的二氧化锡导电玻璃、氧化铟锡导电玻璃、镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯、镀氧化铟锡的聚萘二甲酸乙二醇酯、碳、石墨和导电金属中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的对电极，其中，所述聚合物层的厚度为0.3nm-10 μ m04.根据权利要求1、2或3所述的对电极，其中，所述导电纳米聚合物的平均颗粒直径为0.5nm-500nm,比表面积为0.lm2/g-1000m2/g ;优选地,所述导电纳米聚合物的平均颗粒直径为 20nm-200nm,比表面积为 80m2/g-200m2/g。5.根据权利要求4所述的对电极，其中，掺杂率为2-8个导电纳米聚合物结构单元掺杂有I个有机酸根离子；优选地，所述导电纳米聚合物选自聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和聚-3，4-乙撑二氧噻吩中的一种或多种。6.根据权利要求1、2、3或5所述的对电极，其中，与所述有机酸根离子对应的有机酸选自对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基磺酸、双三氟甲基磺酰亚胺、2-蒽醌磺酸和2，7-蒽醌二磺酸中的一种或多种。7.一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，该方法包括将单体、有机酸盐和溶剂混合均匀，得到混合溶液，并采用有机酸将所述混合溶液调节至酸性，得到混合物；在以所述混合物为电解液、导电基底为工作电极的三电极体系中进行电解，所述电解的方法和条件使得单体在导电基底上聚合，得到包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层的对电极。8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述混合物中各组分的用量使得单体的浓度为0.001mol/L_5mol/L,所述有机酸盐的浓度为0.001mol/L_5mol/L,所述混合物的pH值小于6 ;优选地，所述混合物中各组分的用量使得单体的浓度为0.2m0l/L-3m0l/L，所述有机酸盐的浓度为...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏佳，张雪华，王莎莎，芦珊，殷雄，贺涛，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：
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