[發(fā)明專利]染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極、其制備方法、染料敏化太陽(yáng)能電池及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110418399.1
• 申請(qǐng)日: 2011-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103165289A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周明杰;王平;馮小明;鐘鐵濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01G9/042
• 分類號(hào): H01G9/042;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極及其制備方法。本發(fā)明還涉及一種使用該對(duì)電極的染料敏化太陽(yáng)能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

自1991年瑞士洛桑工學(xué)院的教授等人首次利用納米技術(shù)，對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率取得突破性進(jìn)展以來(lái)(O’Regan，B.；M.Nature?1991，353，737.)，染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSCs)以其簡(jiǎn)單的制作工藝，低廉的成本和良好的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。這種光伏電池的制作成本僅為硅太陽(yáng)能電池的1/5～1/10，使用壽命能夠達(dá)到20年以上，被人們認(rèn)為是最有希望取代硅基太陽(yáng)能電池的下一代太陽(yáng)能電池。

這種三明治結(jié)構(gòu)的光伏電池通常是由吸附有染料的納米晶TiO₂光陽(yáng)極(工作電極)、含有I^-/I₃^-氧化還原電對(duì)的電解質(zhì)和對(duì)電極三部分組成。對(duì)電極的作用是收集電池外電路的電子，并把它快速、低耗地傳遞給電解質(zhì)，同時(shí)催化還原電解質(zhì)中的I^-。此外對(duì)電極還可以將工作電極未吸收的光反射回到工作電極進(jìn)行二次吸收，提高太陽(yáng)光的吸收效率。因此，作為DSSCs的對(duì)電極，必須具備有高催化活性、高載流子傳輸能力以及良好的穩(wěn)定性。

通常一般采用貴金屬鉑，金等作為DSSCs的對(duì)電極，這是因?yàn)殂K，金對(duì)電極具有催化活性高和表面電阻小，這樣制備的DSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率高，但是鉑材料長(zhǎng)期在電解質(zhì)溶液中使用時(shí)，會(huì)與其中的I₂發(fā)生反應(yīng)生成PtI₄，從而顯著降低電池的光伏性能；除此之外，由于鉑是一種貴金屬材料，也限制了它的大規(guī)模應(yīng)用。因此為了降低成本，人們不得不去尋找其他材料來(lái)代替貴金屬鉑作為對(duì)電極，從而制得高效，成本低廉，容易推廣應(yīng)用的染料敏化太陽(yáng)能電池。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題之一在于提供一種成本低廉、易于推廣的染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極。

一種染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極，包括陰極導(dǎo)電基板以及覆蓋在陰極導(dǎo)電基板表面的碳活性層；所述碳活性層的材質(zhì)包括碳材料、納米二氧化鈦顆粒以及粘合劑，且碳材料、納米二氧化鈦顆粒以及粘合劑按照1∶0.1～0.2∶0.05～0.1的重量比混合；所述碳活性層的厚度為12～50μm。

在該染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極中：

所述陰極導(dǎo)電基板為導(dǎo)電玻璃或金屬薄片；其中，如果陰極導(dǎo)電基板為導(dǎo)電玻璃，則導(dǎo)電玻璃包括玻璃基板和涂覆在玻璃基板一表面的導(dǎo)電薄膜，且碳活性層覆蓋在導(dǎo)電薄膜表面；導(dǎo)電薄膜可以為銦錫氧化物(ITO)、摻氟的氧化錫(FTO)、摻鋁的氧化鋅(AZO)或者摻銦的氧化鋅(IZO)等材料；

所述碳材料的粒徑為0.02-10μm，且所述碳材料為碳黑、活性炭、石墨、碳?xì)饽z及乙炔黑中的至少一種；

所述粘合劑為羥甲基纖維素、乙基纖維素、聚乙二醇、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物或聚四氟乙烯；

所述納米二氧化鈦顆粒為金紅石型二氧化鈦，所述納米二氧化鈦顆粒的粒徑為50～200nm。

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題之二在于提供上述染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極的制備方法，包括如下步驟：

S1、提供并清洗陰極導(dǎo)電基板；

S2、將碳材料、納米二氧化鈦顆粒以及粘合劑按照1∶0.1～0.2∶0.05～0.1的重量比混合成膠體，并將膠體涂覆在陰極導(dǎo)電基板一表面，形成碳活性層，干燥后，制得所述染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極。

上述染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極的制備方法，步驟S2中，所述不步驟S2中，將膠體涂覆在陰極導(dǎo)電基板是采用如下步驟制得：

將膠體裝入壓力泵中，并通過(guò)噴筆將膠體噴涂在陰極導(dǎo)電基板，形成碳活性層。

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題之三在于提供一種染料敏化太陽(yáng)能電池，該染料敏化太陽(yáng)能電池包括上述染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極、多孔半導(dǎo)體薄膜、陽(yáng)極導(dǎo)電基板以及密封材料；所述多孔導(dǎo)電薄膜設(shè)置在陽(yáng)極導(dǎo)電基板和對(duì)電極之間，對(duì)電極和陽(yáng)極導(dǎo)電基板的周邊通過(guò)絕緣密封材料密封后形成一腔體；所述腔體中還封灌有液體電解質(zhì)。

在染料敏化太陽(yáng)能電池中：

所述所述陽(yáng)極導(dǎo)電基板為導(dǎo)電玻璃或金屬薄片；其中，如果陽(yáng)極導(dǎo)電基板為導(dǎo)電玻璃，則導(dǎo)電玻璃包括玻璃基板和涂覆在玻璃基板一表面的導(dǎo)電薄膜，且碳活性層覆蓋在導(dǎo)電薄膜表面；導(dǎo)電薄膜可以為銦錫氧化物(ITO)、摻氟的氧化錫(FTO)、摻鋁的氧化鋅(AZO)或者摻銦的氧化鋅(IZO)等材料；

所述多孔導(dǎo)電薄膜為納米二氧化鈦膠體。