1.一种基于优化光阳极的染料敏化太阳能电池,包括光阳极、对电极和电解液,其特征在于,所述光阳极包括Ti片基底、设于Ti片基底表面的TiO2/CuxO杂化纳米管薄膜、以及设于纳米管薄膜表面的TiO2复合薄膜;所述TiO2复合薄膜中包括TiO2纳米颗粒和In2O3/Au纳米颗粒,具体为,将TiO2纳米颗粒与In2O3/Au纳米颗粒混合制备成复合浆料,然后采用旋涂法将复合浆料涂覆在TiO2/CuxO杂化纳米管薄膜表面;所述In2O3/Au纳米颗粒表现为核壳结构,In2O3纳米颗粒为核结构,Au为壳结构;In2O3/Au纳米颗粒的粒径为20-30nm;
所述染料敏化太阳能电池中光阳极的制备步骤:
步骤1、清洗Ti片
对Ti片进行裁剪、清洗;
步骤2、阳极氧化法生长TiO2纳米管薄膜
采用阳极氧化法在电化学反应池中制备TiO2纳米管薄膜,工作电极为Ti片,Ti片的纯度为99.5%以上,对电极为铂片,整个阳极氧化过程在氟化铵含量为0.25wt.%的乙二醇与去例子水的混合溶液中进行,其中,乙二醇和去离子水的体积比为98:2;反应在60V电压下进行30min,反应结束后,在Ti片表面得到TiO2纳米管薄膜;
步骤3、制备TiO2/CuxO杂化纳米管薄膜
配置醋酸铜的乙醇溶液30ml,使得醋酸铜浓度为0.13mol/L,然后向其中加入10ml的超纯水,搅拌均匀,再将生长有TiO2纳米管薄膜的Ti片放入,加入2ml的25wt.%氨水,之后将该混合溶液置于聚四氟乙烯反应釜中,在180℃下保温20h,自然冷却后,将Ti片取出,用无水乙醇洗涤5次,干燥后,在600℃下煅烧1h,得到TiO2/CuxO杂化纳米管薄膜;
步骤4、制备In2O3纳米颗粒
将0.19g的水合硝酸铟固体粉末溶解于20ml的DMF中,在80℃下搅拌20min,然后加入
0.6g的尿素,继续搅拌至溶液澄清,将其置于100℃下加热24h,待反应结束后,自然冷却至室温,分别用去离子水和乙醇洗涤、离心,反复清洗多次,将离心产物在70℃下干燥2h,然后再500℃下退火2h,得到In2O3纳米颗粒,其中升温速度为1℃/min;
步骤5、制备In2O3/Au纳米颗粒
取190ml超纯水,在剧烈搅拌下,加入10ml的氯金酸溶液,氯金酸溶液浓度为5mmol/L,然后按照Au/In2O3的质量比为7%,加入上述的In2O3纳米颗粒,室温下搅拌10h后,离心收集沉淀并在室温下干燥;
将干燥好的产物分散在30ml超纯水中,然后加入0.13g的氟化铵,搅拌1h,再加入0.15g的聚乙烯吡咯烷酮,继续搅拌1h后转入聚四氟乙烯反应釜中,在110℃下保温4h进行反应,反应完成后,将所得溶液注入到165ml的混合溶液中,其中,混合溶液包括5ml的10mmol/L的柠檬酸铵溶液、3ml的10mmol/L的硼氢化钠溶液和157ml的超纯水,90℃下搅拌12h,反应完成后,将所得沉淀物用1mmol/L的NaOH溶液和超纯水离心洗涤,然后以2℃/min的升温速度在390℃下退火2h,自然降温后得到In2O3/Au纳米颗粒;
步骤6、制备光阳极
取TiO2纳米颗粒、In2O3/Au纳米颗粒,混合均匀,形成复合浆料,然后采用旋涂法将复合浆料涂覆在生长有TiO2/CuxO杂化纳米管薄膜的Ti片表面,将Ti片放入马弗炉中,在170℃下退火2h,反复旋涂几次,使得复合浆料层厚度为50μm,然后将Ti片放入马弗炉中,460℃煅烧
20min然后再510℃煅烧2h,形成TiO2复合薄膜,然后,将Ti片吸附染料后,得到所述的光阳极。
2.根据权利要求1所述的一种基于优化光阳极的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述TiO2纳米颗粒粒径为20nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于优化光阳极的染料敏化太阳能电池,其特征在于,TiO2复合薄膜中,所述TiO2纳米颗粒和所述In2O3/Au纳米颗粒的质量比为2:3。
4.根据权利要求1所述的一种基于优化光阳极的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述TiO2复合薄膜厚度为50μm。
5.根据权利要求1所述的一种基于优化光阳极的染料敏化太阳能电池,其特征在于,TiO2/CuxO杂化纳米管薄膜中,所述TiO2/CuxO杂化纳米管管径为150nm,长度为4μm。
6.根据权利要求5所述的一种基于优化光阳极的染料敏化太阳能电池,其特征在于,TiO2/CuxO杂化纳米管薄膜中,所述纳米管密度为3.9×107根/m2。