TIO2 电池专利

基于二氧化钛纳米棒光散射薄膜电极的染料敏化太阳能电池

公开号：101140957

一种基于二氧化钛纳米棒光散射薄膜电极的染料敏化太阳能电池，属于太阳能电池制造技术领域。由光阳极、电解质溶液和对电极三部分组成，其特征在于：所述光阳极依次包括与导电基底紧密接触的第一层、与第一层接触的第二层。其中第一层是由粒径2～5nm TiO2微粒组成的致密TiO2薄膜层；第二层是由粒径5～60nm的TiO2小颗粒与直径6～11nm、长度90～450nm的纳米棒组成的纳米棒TiO2薄膜层，在红光及近红外波段(600～900nm)镜面透射光强度显著减弱，漫透射光强度增大。第一层的厚度为5～15nm，第二层的厚度为2～12微米。该种染料敏化太阳能电池光散射性能高，而且具有制备方法简单、操作简便的特点。



一种原位生长二氧化钛薄膜电极的方法

申请专利号 200710144450

一种原位生长二氧化钛薄膜电极的方法，它涉及了一种二氧化钛薄膜电极的制备方法。本发明解决了现有二氧化钛薄膜电极制备方法存在制备成本高及制备的二氧化钛薄膜与基体结合力差的问题。本发明的二氧化钛薄膜电极按如下方法进行制备：一、钛片的预处理；二、通电；三、烘干、敏化；即得到原位生长的二氧化钛薄膜电极。本发明制备的二氧化钛薄膜电极具有成本低及制备的二氧化钛薄膜与基体结合力好的优点。





染料敏化二氧化钛薄膜电极的制备及其光电性能研究



染料敏化TiO_2纳米晶太阳能电池(DSC电池)是一种新型光化学太阳能电池,它制作工艺简单、成本低和性能稳定,并对环境友好,具有很好的应用前景。它在太阳能电池研究上具有重要意义。本文通过溶胶—凝胶法制备了纯TiO_2和掺杂TiO_2薄膜电极,利用XRD、SEM、热重—差热分析和紫外—可见吸收光谱对薄膜的晶型、表面形貌、相变温度和光学性能进行了研究。通过天然色素对薄膜电极进行敏化,并对其光电性能进行了测试。制备出了光电转化率为1.01%的TiO_2薄膜电极。 通过正交试验,优化溶胶—凝胶法制备TiO_2薄膜的工艺参数,实验结果表明,制备的TiO_2薄膜为锐钛矿结构,在(101)面具有一定的择优取向:得出配比为乙醇:钛酸四丁脂:去离子水:二乙醇胺为70:12:1:4,该配比所制备的薄膜具有较好的光电性能。





二氧化钛纳晶光散射薄膜电极的制备方法

[申请号] 200510011523

摘要] 本发明属于染料敏化ＴｉＯ↓［２］纳晶光散射薄膜电极以及光催化电极的制造技术领域，特别涉及一种由球形造孔剂与ＴｉＯ↓［２］小颗粒胶体混合而成的ＴｉＯ↓［２］浆料溶液制备ＴｉＯ↓［２］纳晶光散射薄膜电极的方法。所述电极包含导电基底以及由ＴｉＯ↓［２］浆料在基底上生成的纳晶光散射薄膜。该种纳晶光散射薄膜具有随机镶嵌分布在薄膜材料中的几百纳米空气大孔结构，光散射性能高，而且制备方法简单，易于操作，特别适用于ＴｉＯ↓［２］纳晶光散射薄膜电极的工业化生产制备。所制备的ＴｉＯ↓［２］纳晶光散射薄膜电极可应用于染料敏化太阳能电池及光电催化电极等领域。



二氧化钛纳晶光吸收增强型薄膜电极及其制备方法



申请号/专利号： 200610112013

本发明涉及一种新型二氧化钛纳晶光吸收增强型薄膜电极及其制备方法。薄膜电极由导电衬底和位于其上面的包含第一层致密ＴｉＯ↓［２］薄膜层和第二层大孔ＴｉＯ↓［２］薄膜层的复合层共同构成，第一层致密ＴｉＯ↓［２］薄膜层由粒径２～５ｎｍ的二氧化钛微粒组成，第二层大孔ＴｉＯ↓［２］薄膜层由粒径５～６０ｎｍ的二氧化钛微粒与直径为８０－１５００ｎｍ的球形空气大孔组成。该种薄膜电极中的二氧化钛致密薄膜可以有效阻隔电解质与导电衬底的电子复合，大孔光散射薄膜具有随机镶嵌分布在薄膜材料中的几百纳米空气大孔结构，光散射性能高。该薄膜电极的制备方法简单，易于操作，特别适用于ＴｉＯ↓［２］纳晶光吸收增强型薄膜电极的工业化生产。





一种二氧化钛光催化薄膜的制备方法的技术专利参考

申请号： 01112896

本发明公开了一种二氧化钛光催化薄膜的制备方法，非凡是具有纳米晶结构的二氧化钛光催化薄膜制备方法。本发明是用工业纯钛板或钛箔置于电介质溶液中作为电解池的一个电极，用另一个钛板作对电极，进行电化学氧化处理即获得生长在钛基材上的非晶态二氧化钛薄膜，然后进行加热晶化处理，获得纳米晶结构的二氧化钛光催化薄膜。本发明的优点是：工艺简单、成本低和不受尺寸限制，并具有较好的均匀性和较高的催化活性。

主权利要求：

一种二氧化钛光催化薄膜的制备方法，包括去油清洗器２、电解槽３、加热炉４，其特征在于：工业纯钛板或钛箔１经去油清洗器２清洗后，放入电解槽３内，电解槽３内的溶液由磷酸钠水溶液组成，磷酸钠浓度为３０－６０ｗｔ％，溶液温度控制在２０－４０℃，在钛板或钛箔１与对电极之间加５０－８０Ｖ电压，经保持５分钟－２小时后，取出用水清洗，经自然干燥，再放入加热炉４进行晶化热处理，控制加热炉４的温度在１５０－３００℃，保温５－１０小时，取出在空气中自然冷却。



一种制备硫化镉量子点敏化多孔二氧化钛光电极的方法

申请号/专利号： 200710067777

本发明公开的制备硫化镉量子点敏化多孔二氧化钛光电极的方法，包括以下步骤：将表面活性剂水浴加热使其熔化，加入正丁醇和环己烷，得到混合液；再向混合溶液中加入硝酸镉和硫脲，溶解后加入去离子水，形成微乳液；将微乳液倒入反应釜中水热合成，反应产物用乙醇反复清洗，真空干燥后倒入酒精，形成硫化镉量子点的酒精溶液；用溶胶凝胶法或水热结晶法制备二氧化钛多孔膜；将二氧化钛多孔膜先在草酸和巯基乙酸的酒精溶液中浸泡，然后放入硫化镉量子点酒精溶液中浸泡，使量子点自组装到二氧化钛多孔膜的表面和空洞中。本发明制备方法简单，原料成本低廉，采用本发明制得的光电极制备太阳能电池，电池的稳定性和光电转化性能得到提高。

太阳能电池及关键技术研究



染料敏化TiO2太阳能电池(NPC型)是一种新型光电化学太阳能电池，它制作工艺简单、成本低和性能稳定，并且对环境没有污染，具有很好的应用前景，它在太阳能电池研究上具有重要意义。但是，如何进一步的提高TiO2薄膜电极的性能和染料敏化电极的效果，从而提高光电转换效率，达到实用化目标，还需要解决一系列的问题。本论文系统探讨了TiO2薄膜电极的制备工艺条件中不同的加水方式、搅拌时间、加入无水乙醇的量和薄膜厚度对电极光电性能的影响。分别从多种植物的叶子、花中提取了天然色素，从多种人工色素中筛选了三种，以此做为TiO2薄膜电极的敏化剂，制备了染料敏化的TiO2薄膜电极，测试了其光电性能。采用溶胶—凝胶法掺杂金属离子到二氧化钛薄膜中，并测定性能发现，掺杂金属离子Zn2+的二氧化钛薄膜电极的光电流比纯二氧化钛薄膜大的多。通过实验证明，有机光敏染料敏化二氧化钛薄膜制备太阳能电池是可行的。





阴极修饰对染料敏化TiO2太阳能电池性能的改进



通过对染料敏化TiO2纳米晶太阳能电池中阴极进行修饰来提高电池的光电性能.结果表明:在阴极表面镀上具有催化性能的白金、镍或石墨均可提高电池的光电转化效率(IPCE)、短路电流、开路电压和填充因子等性能.其中白金修饰阴极后,电池的性能较好,IPCE从7.59%升至48.32%,短路电流从0.91 mA升至7.23 mA,开路电压从478 mV升至571 mV以及填充因子从0.09升至0.47.并给出用UV-3100型紫外可见分光光度计测定染料RuL2(SCN)2溶液的吸收光谱.





新型二氧化钛纳米管可以提高太阳能电池的光转化效率



美国宾夕法尼亚大学的研究人员在染料敏感太阳能电池中用二氧化钛纳米管阵列代替二氧化钛纳米微粒，以提高电池的光转化效率。



据宾州大学克雷格•格芮姆教授介绍，他们采用非常短的负电极产生极高的光电流强度，振幅和各点吸收的光波长成正比。如果加长纳米管的长度，仍能保持这个特性，就能打破理论的束缚，研制低成本、高效能的太阳能电池。



首先用掺杂氟的氧化锌包被玻璃基质，其次在玻璃基质上喷涂500nm厚的钛薄层，这种透明的基质可以从电池的前侧照进阳光。然后在含氢氟酸和乙酸的电解液中在12伏的电压下对薄层进行阳极化处理。最后，研究人员在氧气中对薄层进行退火使之结晶。最终的二氧化钛纳米管阵列产品，管孔直径46nm、厚17nm、长360nm。高度整齐的纳米管阵列有显著的电荷迁移和光触反应特性。



下一步，研究人员在氯化钛溶液中处理纳米管阵列以增强导电性。他们将纳米管阵列浸在染料溶液中过夜处理，使其附着一层钌基染料。为制造染料敏感太阳能电池，科研人员还要加一种电解液和由喷涂铂的导电玻璃薄片组成的反向电极。



在0.25平方厘米的激活区，这种太阳能电池产生的光电流强度为7.87 毫安每平方厘米，总体转化效率是2.9％，比未用氯化钛处理的纳米管太阳能电池的效率高五倍。而且这种纳米管比普通染料敏感电池所用的二氧化钛纳米微粒有更好的重组性能。



现在，研究人员正努力延长透明纳米管阵列的长度。因为他们不能研制出厚度超过500nm的纳米管阵列，所以长度还不能超过360nm，此外，科研人员还要找到一种钛薄片沉积的简便方法。



二氧化钛纳米管复合薄膜电极制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用



采用强碱水热法合成二氧化钛纳米管,并与二氧化钛纳米颗粒混合作为染料敏化太阳能电池电极材料.当纳米管与纳米颗粒按照1:1摩尔比混合时,经过500℃烧结1h后,转化成锐钛矿晶型;平均孔体积0.30 cm3/g,平均孔径11.42 nm,比表面积为105.58 m2/g;电极对染料的吸附量达到4.85×10-8mol/cm2;电池的短路光电流密度8.70 mA/cm2,开路光电压0.76 V,填充因子0.60,光电转化效率3.96%.





纳米二氧化钛的水热法制备及在染料敏化太阳能电池中的应用



文摘：分别在盐酸和冰醋酸溶液中水解钛酸四正丁酯，得到前驱体，通过水热法制备锐钛矿型二氧化钛纳米晶体．以纳米二氧化钛为电子传输体组装染料敏化电池。通过XRD、ICP、DRS、TEM、SEM和电池的光电性能测试，研究制备的二氧化钛对电池光电性能的影响．结果表明，水热反应温度对染料敏化太阳能电池光电性能有较大影响，在有机酸介质中制备的二氧化钛具有较高的光电转换效率．





染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池研究进展评论推荐



摘　　要:介绍了染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的结构及其原理，对影响其光电转换效率的关键因素如纳米TiO2膜、敏化染料、电解质做了介绍。对各组成部分的研究现状做了综述，探讨了研究的主要方向，并对各项研究的意义及基本原理作了评述，对今年DYSC所面临的问题以及工业化的前景做了展望。此外论述了现代分析技术对DYSC电池研究的重要意义。对于DYSC的研究，染料是最重要的方面,TiO2膜的进一步优化对DYSC电池的整体性能的提高有重要的意义；固体电解质的使用是必然的趋势，是工业化的前提。



锂离子电池正极材料高密度球形磷酸铁锂的制备方法

公 开 (公告) 号： CN1635648 公开(公告)日： 2005.07.06

　　本发明公开了属于能源材料制备技术领域的一种锂离子电池正极材料高密度球形磷酸铁锂的制备方法。其制备方法是先将三价铁盐水溶液、磷源水溶液、碱水溶液反应合成球形或类球形磷酸铁前驱体，洗涤干燥后与锂源、碳源、掺杂金属化合物均匀混合，在惰性或还原气氛保护下，经过600-900℃高温热处理8-48小时得到磷酸铁锂。本制备方法制备出平均粒径为7-12μm，振实密度可达2.0-2.2g/cm3，室温下首次放电比容量可达140-155mAh/g的高堆积密度、高体积比容量的锂离子电池正极材料球形磷酸铁锂。

权利 要 求 书：

　　1.一种锂离子电池正极材料高密度球形磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：先将浓度为0.2-3摩尔/升的三价铁盐水溶液，浓度为0.2-3摩尔/升的磷源水溶液，浓度为2-10摩尔/升的碱水溶液混合，控制三价铁盐水溶液和磷源水溶液的流量，使Fe3+与PO43-等摩尔反应；同时调节碱水溶液的流量，控制反应器内反应液的pH值为1-5.5，反应合成球形或类球形磷酸铁前驱体，洗涤干燥后按磷源、锂源与碳源中锂∶铁∶磷＝1∶1∶1(摩尔比)的用量，和掺杂金属化合物中金属元素的掺入量是锂的0.005-0.02(摩尔比)的比例均匀混合，在惰性或还原气氛保护下，经过600-900℃高温热处理8-48小时得到球形磷酸铁锂。