超声波纳米材料雾化 - 纳米TiO2多孔薄膜电池的超声波喷涂法

摘要：纳米TiO₂太阳能电池是解决能源问题的有效方式，而纳米TiO₂太阳能电池的制备难点是如何提高转化率。本文将介绍杭州驰飞超声波设备有限公司研发的新型纳米TiO₂多孔薄膜的制备技术——超声波喷涂技术。

关键词：纳米TiO₂太阳能电池；纳米TiO₂多孔薄膜；超声波喷涂

目前，纳米TiO₂太阳能电池的研究逐渐成为太阳能电池研究的热点。而纳米TiO₂太阳能电池目前亟待解决的问题，是因制备方法或制备工艺等原因引起光电转化效率低，这严重地制约了纳米TiO₂太阳能电池的工业化生产与大规模应用。造成这一问题的根本原因，是制备的TiO₂薄膜电极结构致密，电子-空穴复合快，使得光电转化效率低，所以制备出高比表面积的TiO₂薄膜。制备出多孔性的TiO₂薄膜，有利于电解质的扩散以及电子的转移，有利于提高光电转换效率；另一方面，多孔结构可以让太阳光在粗糙表面多次反射，提高了光的利用率，使电极在波长附近吸收达到100%。

驰飞超声波对比以往的制备工艺选择自主研制的超声波纳米材料雾化来制备纳米TiO₂多孔薄膜电池，并以投入生产。本文引用驰飞超声波前期的实验为依据展示超声波纳米材料雾化在纳米TiO₂多孔薄膜电池制备中的作用。

驰飞超声波以乙醇为溶剂、钛酸丁脂为粘结剂混合TiO₂粉末制备TiO₂浆料，选取2.2mm厚TFO导电玻璃为基底。通过超声波喷涂设备将制得的TiO₂浆料均匀的喷涂在经过预处理的FTO透明导电玻璃上，喷涂面积为1立方厘米，待TiO2膜自然晾干后，放入马弗炉中进行热处理。先以 10℃/min 的速度升至 450℃，保温 30 min，然后自然冷却至 80℃，制得纳米TiO₂多孔薄膜。

驰飞超声波用阻抗测量仪测试制备的纳米TiO₂多孔薄膜，发现电势值与使用丝网印刷方法所制备的膜电极平带电势值相当，但喷涂法制备膜电极操作简便，浆料不易浪费，可以控制膜的厚度，并且设备成本低廉，对于大范围的推广来说，具有较大的应用价值。超声波喷涂法的另一优点为减少了浆料中粘结剂的用量，可以提高膜电极的孔隙率，因而提高半导体表面空间电荷层的电容，故膜电极的平带电势得提高。

技术参数

	全自动超声波喷涂设备
频率	40khz—120khz
材质	工具头钛合金+外壳不锈钢
喷涂颗粒直径	≥0.6pl
适用粘度	≤50cPs
适用温度范围	40℃以内
适用酸碱度范围	Ph4-11
涂层厚度	0.6μm—10μm
可喷涂形状	平面或圆周面
单次喷涂直径范围	3mm—80mm
喷涂速度	以试管为例每小时1000管
固体含量范围	≤10%
是否加气	是
若加气气压范围	0.1μpa—0.3μpa
控制系统	六轴控制系统
整机尺寸	130010001800mm
整机重量	300kg
工作电压	220V
安装孔径	≥25mm
注射进液	≥0.3ml/min
耗电用量	0.2A
额定功率	3kw

超声喷涂

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