[發明專利]具有反光膜的染料敏化太陽電池光陽極的制備方法

無效

• 申請號: 201110096384.8
• 申請日: 2011-04-18
• 公開（公告）號: CN102254692A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 曾京輝;龔彩虹
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: H01G9/04
• 分類號: H01G9/04;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/48
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才

技術領域

本發明屬于太陽電池技術領域，具體涉及一種染料敏化太陽電池的工作電極層的制備方法。

背景技術

目前，研究和應用最廣泛的太陽能電池主要是硅系太陽能電池，然而硅系電池原料成本高、生產工藝復雜、效率提高潛力有限，限制了它的民用化，因此，急需開發低成本的太陽能電池。

1991年，瑞士科學家等人第一次制備出光電轉換效率為7.1％～7.9％的染料敏化納米晶太陽電池(Nano-crystalline?Dyesensitized?Solar?Cells，DSSC)，該類電池由于制作成本低，制作工藝簡單，光電轉化效率高等受到學者的廣泛關注。為了增加入射光在電池中的傳播路徑，一方面可以在DSSC電池的背面附上一層反光膜，但由于一部分入射光穿過鉑黑對電極時被吸收，從而使得到的銀反射鏡的光的數量減少，光反射效率降低。除此之外，可以通過改變光陽極膜的結構以提高入射光路徑，將多層光子晶體嵌入光陽極膜的表面或內部。盡管使用光子晶體層可以拓寬由固體顆粒造成的應用限制，但是效率并沒有顯著提高。究其原因，一是反蛋白石結構作為一種洞狀結構，容易造成光的泄露，降低了光的傳播路徑。其次，反蛋白光子晶體容易造成電荷傳輸障礙，增加復合機會，從而直接導致開路電壓和短路電流的減少。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種可提高入射光在電池中的傳播路徑，增加電池對光的吸收，從而提高光電轉換效率的具有反光膜的染料敏化太陽電池光陽極的制備方法。

解決上述技術問題所采用的技術方案由下述步驟組成：

1、鋪制TiO₂薄膜

在導電玻璃上鋪制厚度為4～5μm的質量分數為45％的TiO₂懸浮水溶液與體積分數為70％的乙醇水溶液的體積比為1∶2的混合液，在馬弗爐中500℃燒結30分鐘，導電玻璃上形成TiO₂薄膜。

上述的導電玻璃是摻氟氧化錫導電玻璃或摻錫氧化銦導電玻璃，由大連七色光太陽能科技開發有限公司提供。

2、自組裝單分子層的聚苯乙烯膠體層

向溫度為70℃的去離子水中加入苯乙烯，恒溫攪拌10分鐘，加入過硫酸銨，去離子水與苯乙烯、過硫酸銨的質量比為100∶11.3∶0.03～0.40，70℃攪拌反應24小時，冷卻至室溫，離心分離，用去離子水和無水乙醇洗滌，自然干燥，制備成聚苯乙烯微球。

將聚苯乙烯微球加入體積分數為50％的乙醇水溶液中，超聲分散，將分散液滴加入蒸餾水中，滴加質量分數為2％的十二烷基磺酸鈉水溶液，聚苯乙烯微球與體積分數為50％的乙醇水溶液、蒸餾水、質量分數為2％的十二烷基磺酸鈉水溶液的質量比為1∶35.8∶30∶0.2，得到表面上懸浮有單分子層聚苯乙烯微球的懸浮液。

將步驟1鋪制有TiO₂薄膜的導電玻璃浸入單分子層聚苯乙烯微球懸浮液中，TiO₂薄膜的外表面覆蓋上單分子層聚苯乙烯微球，取出，在烘箱中80～120℃加熱20～60分鐘，冷卻到室溫，TiO₂薄膜上自組裝單分子層的聚苯乙烯膠體層。

3、制備太陽電池光陽極

鈦酸丁酯與乙醇、穩定劑、蒸餾水按質量比為0.1～1.0∶0.06∶7.44∶0.24混合，配制成TiO₂溶膠，將TiO₂薄膜上自組裝單分子層的聚苯乙烯膠體層的導電玻璃浸泡在TiO₂溶膠中，浸泡30～60秒，取出，室溫晾干，在馬弗爐中500℃灼燒30～60分鐘，除掉聚苯乙烯膠體層，TiO₂薄膜上形成TiO₂殼，制備成具有反光膜的染料敏化太陽電池光陽極。

上述的穩定劑為二乙醇胺或鹽酸，優選二乙醇胺。

本發明的自組裝單分子層的聚苯乙烯膠體層步驟2中，將步驟1鋪制有TiO₂薄膜的導電玻璃浸入單分子層聚苯乙烯微球懸浮液中，取出，TiO₂薄膜的外表面覆蓋上單分子層聚苯乙烯微球，在烘箱中100℃加熱30分鐘，冷卻到室溫，TiO₂薄膜上自組裝單分子層的聚苯乙烯膠體層。

本發明制備的具有反光膜的染料敏化太陽電池光陽極與Pt對電極、電解質溶液組成染料敏化太陽電池后，電池的光電轉換效率與傳統染料敏化太陽電池相比，提高約2％～50％。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明不限于這些實施例。

實施例1