[發明專利]一種染料敏化太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201010123073.1
• 申請日: 2010-03-12
• 公開（公告）號: CN101740238A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 韓宏偉;汪恒;李雄;劉廣輝;榮耀光;庫治良;徐覓;向鵬;舒婷;周子明;胡敏;劉林峰;魯建峰;程一兵
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01M14/00;H01L51/48;H01L51/42
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明涉及一種染料敏化太陽能電池及其制備方法。

背景技術

目前，已經報道的液態染料敏化太陽能電池的效率達到11.5％，然而傳統以乙腈等易揮發性溶劑制備的液態染料敏化太陽能電池穩定性很差，主要是由于乙腈很容易揮發，特別是在室外日曬雨淋的條件下更容易泄漏。以離子液體作為電解質的液態電池雖然效率有7％，且表現出良好的穩定性，但是材料本身成本昂貴，而且封裝技術也要求很苛刻，從而限制了其產業化。采用固態物質替代液態電解質能夠很好的解決穩定性問題，雖然效率比液態電池要低不少，但是比液態電池有很大的成本優勢，所以具有更大的產業化前景。因此，以固態電解質取代液態電解質是染料敏化太陽能電池發展的必然趨勢。

據報道，迄今為止全固態染料敏化太陽能電池的效率達5％左右。然而，這種全固態染料敏化太陽能電池全固態電解質與對電極之間主要采用兩種方式：一種方式為空穴傳輸材料-金屬對電極的結構，另一種為I-/I3-氧化還原體系-金屬對電極結構。對于P型半導體與金屬對電極的結構，由于鍍膜在材料上及工藝上都大大增加了成本，大大影響了其應用前景。對于I-/I3-氧化還原體系，由于碘會和大部分金屬發生化學反應，因此對于制作大面積電池布線又是個很大的障礙。

本專利提供了一種提高染料敏化太陽能電池及其制備方法，一方面降低了原材料的成本，同時在工藝上用絲網印刷技術刷碳膜比傳統的鍍金也要簡單的多，從而能進一步節約生產成本。而且由于大部分空穴傳輸材料不會和銀等金屬發生化學反應，又能避免I-/I3-氧化還原體系在產業化制作大面積布導線后銀線會被碘氧化的問題。測試結果表明，與傳統結構相比，本發明提供的單基板全固態染料敏化太陽能電池結構大大提高了電池的光電轉換效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種新的全固態染料敏化太陽能電池的結構極其制備方法，該結構的電池原材料價格低廉，制作工藝簡單，更有利于染料敏化太陽能電池的產業化。

一種染料敏化太陽能電池的制備方法，包括如下步驟：

(1)在導電玻璃上制備一層致密層；

(2)在上述致密層上依次逐層涂覆二氧化鈦納米晶層和氧化物絕緣層，并燒結；

(3)在所述氧化物絕緣層上印刷一層介孔碳層并燒結；

(4)將經上述步驟所形成的器件浸泡在染料溶液中進行染料吸附；

(5)采用真空填充的方法將空穴傳輸材料滴涂在介孔碳層上，使所述填充材料能分別填充到介孔碳層、氧化物絕緣層及二氧化鈦納米晶層的納米孔中；

將經上述步驟處理后的器件烘干，即得到所述的染料敏化太陽能電池。

本發明的所述步驟(1)中，通過采用噴涂的辦法將四氯化鈦乙醇溶液噴涂在導電玻璃上來制備所述的致密層。

本發明的所述的噴涂在300-550℃溫度下進行。

本發明的所述的氧化物絕緣層為氧化鋯或氧化鈦。

本發明的步驟(2)和步驟(3)中的燒結溫度均為300-550℃。

本發明的所述的真空填充的方法具體為，在介孔碳層上滴涂上配好的空穴傳輸材料溶液，靜置一段時間后抽真空，直到介孔碳層里面沒有氣泡冒出為止。

本發明的所述的空穴傳輸材料為有機P型半導體材料。

本發明在步驟(5)之后還包括在介孔碳層上涂覆金屬漿料并烘干的步驟。

利用上述技術方案之一所述的制備方法制備的染料敏化太陽能電池。

本發明作為一種新結構組成有效的簡化了全固態染料敏化太陽能電池的生產工藝，降低了生產成本，是一種能加快染料敏化太陽能電池產業化進程的新結構和方法。

附圖說明

圖1為本發明的全固態染料敏化太陽能電池的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。

實施例1