[發(fā)明專利]一種柔性雜化染料敏化太陽電池的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110007101.8
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN102184780A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵景珍;方曉東;陶汝華;董偉偉;鄧贊紅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): H01G9/042
• 分類號(hào): H01G9/042;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/48
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性雜化染料敏化太陽電池的制備方法，尤其涉及一種柔性染料敏化太陽電池雜化光陽極的制備方法。

背景技術(shù)

充分利用太陽能是解決能源危機(jī)的重要途徑之一，因此太陽電池的研發(fā)一直備受關(guān)注。在目前商品化的太陽電池市場中，無機(jī)晶體硅太陽電池占據(jù)主導(dǎo)地位。但是由于晶體硅的制造成本高、加工工藝復(fù)雜等問題，使得此種太陽電池的應(yīng)用受到限制。自1991年Gr?tzel等發(fā)表了納米薄膜染料敏化太陽電池（DSCs）的文章以來，染料敏化太陽電池受到了廣泛的關(guān)注。與無機(jī)晶體硅太陽電池相比，染料敏化太陽電池具有制造成本低、制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，因此染料敏化太陽電池已經(jīng)成為太陽電池發(fā)展的新方向。

傳統(tǒng)的DSCs以導(dǎo)電玻璃為基板，存在易碎、不輕便和價(jià)格高的問題。為了解決這些問題，人們開發(fā)了柔性DSCs。柔性DSCs以輕質(zhì)的高分子塑料膜為基板，不但大大減輕了電池重量，也降低了電池的制作成本。而且因其可彎曲變形，大大拓展了DSCs的應(yīng)用范圍，增加了電池的新用途。柔性DSCs的關(guān)鍵技術(shù)在于TiO₂光陽極的制備，由于塑料基板不耐高溫，傳統(tǒng)的光陽極處理方式（450℃～500℃的高溫煅燒）不再適用，因此柔性DSCs的效率普遍較低。目前，常用的柔性DSCs光陽極的主要處理方式有低溫?zé)Y(jié)法，機(jī)械壓膜法，水熱法，微波輻射法，熱液法等，其中日本的T.?Yamaguchi等人采用機(jī)械壓膜法制得了效率為8.1%的柔性染料敏化太陽電池[Solar?Energy?Materials?&?Solar?Cells?94?(2010)?812–816]，是目前效率較高的柔性DSCs之一。

盡管各地學(xué)者在單層DSCs上做了很多努力，但是由于太陽光光譜的能量范圍比較寬，任何一種染料的吸收光譜都很難與太陽光光譜相匹配，因此單層DSCs的光電轉(zhuǎn)換效率提升的很少。如果可以結(jié)合幾種光譜響應(yīng)范圍不同的染料，利用其光譜響應(yīng)范圍互補(bǔ)的性質(zhì)來拓寬對太陽光的吸收，那么電池的效率將會(huì)得到一個(gè)層次的提高。目前，利用幾種不同染料來拓寬光譜響應(yīng)范圍的疊層DSCs已有報(bào)道。日本的T.?Yamaguchi等人利用N719和黑染料兩種不同的染料制成了串聯(lián)的疊層DSCs，其光電裝換效率達(dá)到了10.4%，而單層的N719敏化的電池效率僅為6.0%?[Solar?Energy?Materials?&?Solar?Cells?93?(2009)?733–736]。然而這種疊層電池通常是將幾種不同染料敏化的電池并聯(lián)或串聯(lián)疊加在一起，太陽光必須要穿透上層電池才能到達(dá)下一層，因此當(dāng)太陽光到達(dá)底層時(shí)勢必會(huì)損失掉很多。而

且此種電池增加了電池的重量，其制作成本也提高，不利于產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)與普及。

本發(fā)明人為了解決上述所出現(xiàn)的問題，對太陽能電池進(jìn)行了研究發(fā)明，目前，小面積的DSCs在實(shí)驗(yàn)室的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過11%，為染料敏化太陽電池產(chǎn)業(yè)化研究奠定了基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決能源問題，以及其他太陽能電池帶來的一系列弊端，發(fā)明了利用兩種光譜響應(yīng)范圍不同的染料對兩層TiO₂光陽極分別進(jìn)行敏化，得到柔性雜化光陽極，將雜化光陽極與對電極封裝在一起并灌入電解質(zhì)從而制作成柔性雜化染料敏化太陽電池。

為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種柔性雜化染料敏化太陽電池的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)?以柔性材料為基底，并對基底材料進(jìn)行清洗；

(2)?配置TiO₂漿料：將TiO₂納米顆粒均勻分散在溶劑中，配置成TiO₂漿料；

(3)?將TiO₂漿料均勻涂覆到基片上，自然晾干后，進(jìn)行低溫處理，得到光陽極；

(4)?將處理好的光陽極浸入到在可見光區(qū)域有較強(qiáng)吸收的染料中進(jìn)行敏化，敏化好后取出，用無水乙醇沖洗并干燥；

（5）在敏化好的光陽極上再次均勻涂覆一層TiO₂漿料，自然晾干后進(jìn)行低溫處理；

（6）將（5）中所制得的光陽極浸入光譜響應(yīng)范圍較寬，在近紅外有較強(qiáng)吸收的染料中進(jìn)行敏化，敏化好后取出。得到柔性雜化光陽極；

（7）將柔性雜化光陽極與柔性的涂覆有催化劑的對電極封裝在一起并灌入電解質(zhì)從而制作成柔性雜化染料敏化太陽電池。

柔性材料為導(dǎo)電的透明高分子塑料膜，如導(dǎo)電的PET、PEN、PI等。

溶劑是低沸點(diǎn)的單一或混合溶液，如水、乙醇、叔丁醇的單一或混合溶液。