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专利号: 2010102405095
申请人: 中国科学院宁波材料技术与工程研究所
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.石墨烯复合染料敏化太阳能电池的光阳极,包括透明导电基底、形成在透明导电基底表面的半导体纳米晶膜、以及吸附在半导体纳米晶膜表面的染料层,其特征是:所述的半导体纳米晶膜是半导体纳米晶颗粒与石墨烯的复合薄膜,所述的石墨烯排列在所述的透明导电基底表面,并且所述的石墨烯的片状面与所述的透明导电基底表面之间的夹角不等于0°与180°。

2.根据权利要求1所述的石墨烯复合染料敏化太阳能电池的光阳极,其特征是:所述的石墨烯的片状面与所述的透明导电基底表面之间的夹角大于30°且小于150°。

3.根据权利要求1所述的石墨烯复合染料敏化太阳能电池的光阳极,其特征是:所述的石墨烯的片状面与所述的透明导电基底表面之间的夹角大于60°且小于120°。

4.根据权利要求1、2或3所述的石墨烯复合染料敏化太阳能电池的光阳极,其特征是:所述的半导体纳米晶颗粒是TiO2、ZnO、SnO2或SrTiO3的纳米晶颗粒;所述的染料层为N3、N719或Z907;所述的透明导电基底包括透明基底和导电层,所述的透明基底是玻璃基底,所述的导电层是铟掺杂的氧化锡、氟掺杂的氧化锡、锑掺杂的氧化锡、氧化锌、氧化镓掺杂的氧化锌和氧化铝掺杂的氧化锌中的一种或两种以上的导电金属氧化物。

5.如权利要求1所述的石墨烯复合染料敏化太阳能电池的光阳极的制备方法,其特征是:包括如下步骤:

步骤1:将石墨烯超声分散在非水溶剂中,然后放入经羟基化处理的透明导电基底,在催化剂条件下加热,石墨烯端部的羧基与透明导电基底表面的羟基发生酯化反应使片状结构的石墨烯一端修饰到透明导电基底表面;

步骤2:将步骤1得到的透明导电基底浸泡在高分子易挥发溶液中进行超声诱导,使石墨烯的片状面与透明导电基底表面之间的夹角不等于0°与180°,取出后进行干燥处理,使溶剂挥发、高分子固化在该透明导电基底表面形成高分子薄膜,从而使石墨烯的片状面与透明导电基底表面之间的夹角得以固定;

步骤3:在步骤2得到的透明导电基底上涂抹半导体纳米晶颗粒浆料至适量厚度,在150~350℃煅烧0.5~4小时,然后升温至450℃煅烧0.5~1小时,以去除高分子及其他有机物;

步骤4:将步骤3得到的透明导电基底浸泡在染料的有机溶液中敏化,使染料分子吸附在半导体纳米晶薄膜上。

6.根据权利要求5所述的石墨烯复合染料敏化太阳能电池的光阳极的制备方法,其特征是:所述的步骤1中的非水溶剂是N,N’-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲苯、乙醇、丙酮、乙腈、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和二乙醚中的一种或两种以上的组合物;所述的催化剂是对甲苯磺酸、N,N’-二环己基碳二亚胺、二氯亚砜和4-二甲胺基吡啶中的一种或两种以上的组合物;所述的加热温度为20~150℃,加热时间为1~48小时。

7.根据权利要求5所述的石墨烯复合染料敏化太阳能电池的光阳极的制备方法,其特征是:所述的步骤2中石墨烯的片状面与透明导电基底表面之间的夹角大于60°且小于120°;高分子是聚丙烯酸酯、纤维素酯和聚氨酯中的一种或两种以上的组合物。

8.如权利要求1所述的石墨烯复合染料敏化太阳能电池的光阳极的制备方法,其特征是:包括如下步骤:

步骤1:将石墨烯超声分散在非水溶剂中,然后放入经羟基化处理的透明导电基底,在催化剂条件下加热,石墨烯端部的羧基与透明导电基底表面的羟基发生酯化反应使片状结构的石墨烯一端修饰到透明导电基底表面;

步骤2:将步骤1得到的透明导电基底置于静电纺丝装置中,调节电压使石墨烯的片状面在静电力作用下与透明导电基底表面之间的夹角不等于0°与180°;然后在静电纺丝装置的注射器中加入半导体纳米晶颗粒浆料,半导体纳米晶颗粒浆料液滴在重力和静电力的作用下喷射到透明导电基底上形成石墨烯复合的半导体纳米晶膜;

步骤3:将步骤2得到的透明导电基底浸泡在染料的有机溶液中敏化,使染料分子吸附在半导体纳米晶薄膜上。

9.根据权利要求8所述的石墨烯复合染料敏化太阳能电池的光阳极的制备方法,其特征是:所述的步骤1中的非水溶剂是N,N’-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲苯、乙醇、丙酮、乙腈、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和二乙醚中的一种或两种以上的组合物;所述的催化剂是对甲苯磺酸、N,N’-二环己基碳二亚胺、二氯亚砜和4-二甲胺基吡啶中的一种或两种以上的组合物;所述的加热温度为20~150℃,加热时间为1~48小时。

10.根据权利要求8所述的石墨烯复合染料敏化太阳能电池的光阳极的制备方法,其特征是:所述的步骤2中石墨烯的片状面与透明导电基底表面之间的夹角大于60°且小于120°。