[發(fā)明專利]一種染料敏化太陽能電池光陽極及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110024265.1
• 申請日: 2011-01-22
• 公開（公告）號: CN102074373A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李帥;蘇青峰;賴建明;張根發(fā);羅軍;王長君
• 申請（專利權(quán)）人: 上海聯(lián)孚新能源科技有限公司
• 主分類號: H01G9/04
• 分類號: H01G9/04;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 上海碩力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31251
• 代理人: 郭桂峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及染料敏化太陽能電池材料領(lǐng)域，尤其涉及一種能有效提高光電轉(zhuǎn)換效率的染料敏化太陽能電池光陽極及其制備方法。?

背景技術(shù)

由于傳統(tǒng)能源日益枯竭，能源危機日益嚴重，新能源取代傳統(tǒng)能源已經(jīng)成為必然的趨勢，太陽能是新能源中的佼佼者。目前太陽能之所以無法取代傳統(tǒng)能源，主要原因在于太陽能電池成本過高，如何大規(guī)模生產(chǎn)價格低廉的太陽能電池是如今太陽能行業(yè)的研究熱點。

近年來，染料敏化太陽能電池因為其成本低廉、無污染、工藝簡單，易于大規(guī)模生產(chǎn)等原因，受到了廣泛的關(guān)注，得到了迅猛的發(fā)展。染料敏化太陽能電池主要由光陽極1、電解質(zhì)溶液4和對電極5三部分組成，其中，光陽極的吸光能力是影響這類太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要因素，而光陽極中的二氧化鈦薄膜對入射光的吸收利用率是限制其光電轉(zhuǎn)換效率的主要原因。現(xiàn)有技術(shù)中光陽極為在透明導(dǎo)電玻璃上依次涂覆TiO₂光吸收層6及大顆粒TiO₂散射層7構(gòu)成（參見圖1），大顆粒TiO₂散射層7對入射光的散射不能充分被TiO₂光吸收層6所吸收，入射光吸收利用率較低。

因此，如何制備光陽極中高品質(zhì)的二氧化鈦薄膜是如今染料敏化太陽能電池產(chǎn)業(yè)化進程中的一個主要課題。專利號ZL?200610037574.1，授權(quán)公告號CN?100492678C，發(fā)明專利名稱為染料敏化太陽能電池用納米晶二氧化鈦膜的制備方法，通過有機鈦醇鹽與高分子模板在有機溶劑中組裝，經(jīng)添加添加劑制備涂覆二氧化鈦膜用膠體，后經(jīng)絲網(wǎng)印刷及高溫?zé)Y(jié)后制備的納晶二氧化鈦膜具有高的比表面積和高的透光性，但需有機鈦醇鹽和高分子模板劑完全反應(yīng)，其制備方法較為復(fù)雜。?

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有染料敏化太陽能電池光陽極光吸收利用率低，且其制備方法又較為復(fù)雜的問題，本發(fā)明的目的是提供一種染料敏化太陽能電池光陽極及其制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明的染料敏化電池光陽極依次包括與透明導(dǎo)電玻璃緊密接觸的混合散射層、與混合散射層接觸的吸收層，混合散射層是由大顆粒?TiO₂微粒與小顆粒TiO₂微粒混合組成，厚度為4~6μm，吸收層是由小顆粒?TiO₂微粒組成，厚度為10~12μm。

進一步地，所述大顆粒?TiO₂微粒粒徑為150~300nm，所述小顆粒TiO₂微粒粒徑為15~30nm。

進一步地，所述大顆粒?TiO₂微粒粒徑為200nm，所述小顆粒TiO₂微粒粒徑為20nm。

另外，本發(fā)明還提供了一種制備上述光陽極的方法，其步驟包括：

a.?制備吸收層漿料：將小顆粒TiO₂粉體和乙基纖維素混合，并加入松油醇和無水乙醇，攪拌制得吸收層漿料；

b.?制備混合散射層漿料：將大顆粒TiO₂粉體與小顆粒TiO₂粉體混合，再將混合粉體和乙基纖維素混合，并加入松油醇和無水乙醇，攪拌制得混合散射層漿料；

c.?印制混合散射層：將經(jīng)步驟b制得的混合散射層漿料絲網(wǎng)印刷在處理后的透明導(dǎo)電玻璃上，每印刷一次靜置3~5分鐘并烘干，反復(fù)印刷使混合散射層薄膜厚度為4~6μm；

d.?印制吸收層：將經(jīng)步驟a制備的吸收層漿料絲網(wǎng)印刷在經(jīng)步驟c制得的混合散射層上，每印刷一次靜置3~5分鐘并烘干，烘干溫度為110℃~130℃，反復(fù)印刷使吸收層薄膜厚度為10~12μm；

e.?將經(jīng)步驟c和步驟d印刷有混合散射層和吸收層的透明導(dǎo)電玻璃置入氣氛爐中，通入氧氣進行單一氣氛燒結(jié)，燒結(jié)時間為15~45分鐘，制得染料敏化太陽能電池的光陽極。

進一步地，所述步驟a中小顆粒TiO₂粉體和乙基纖維素按照質(zhì)量比3:1~5:1的比例混合。

進一步地，所述步驟b中大顆粒TiO₂粉體與小顆粒TiO₂粉體按照質(zhì)量比2:3的比例混合。

進一步地，所述步驟b中制得的混合粉體和乙基纖維素按照質(zhì)量比3:1~5:1的比例混合。

進一步地，所述步驟c和步驟d中烘干溫度為120℃。

進一步地，所述步驟e中氣氛爐內(nèi)溫度為450℃~500℃，且升溫速度為10℃/min，燒結(jié)時間為20~30分鐘。