[發明專利]一種儲能染料敏化太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201210253764.2
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102768908A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 李學良;張波;肖正輝;陳潔潔
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/14
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

一、技術領域

本發明涉及一種太陽能電池及其制備方法，具體地說是一種儲能染料敏化太陽能電池及其制備方法，屬于能源技術領域。

二、背景技術

隨著能源和環境危機日益嚴重，尋找新的可再生的能源正在成為一項亟待解決的問題。人們已經進行了多項研究，意在開發出可替代能源，從而能夠替代傳統的礦物燃料，并解決曰益臨近的能源危機。太陽能取之不盡用之不竭，而且綠色可再生。

染料敏化太陽能電池為電化學太陽光能電池，其主要構成為：吸收可見光并產生電子一空穴對的光敏染料分子，和傳送所產生電子的過渡金屬氧化物。

但是，現有的太陽能電池只是光能轉換器，僅僅把太陽能轉化為電能輸出，在沒有太陽光的時候無法輸出能量，目前對太陽能的研究也僅僅只是如何提高轉化率，對于電能的儲存僅僅是在外部附加一個單一功能的儲能器件，由于外加器件不易攜帶，直接限制了太陽能電池小型化的發展。

三、發明內容

本發明旨在提供一種同時具有光電轉換和能量儲存兩種功能于一體的儲能染料敏化太陽能電池及其制備方法，使太陽能電池將光能轉化為電能的同時，可以將一部分電能儲存起來，另外一部分電能用于輸出。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

本發明儲能染料敏化太陽能電池，其特征在于本太陽能電池自上而下依次設置有：頂面導電玻璃襯底1、TiO₂儲電層2、第一電解液層3、隔膜4、第二電解液層5、儲電層6和底面導電玻璃襯底7；以含有TiO₂儲電層2的頂面導電玻璃襯底1和含有儲電層6底面導電玻璃襯底7作為對電極；

所述TiO₂儲電層2是將TiO₂和儲能材料按質量比5:10-24混合球磨后濺射在頂面導電玻璃襯底1的導電面上隨后浸泡在染料溶液中24小時并真空干燥后形成的TiO₂儲電層2；

所述儲電層6是將儲能材料噴涂或沉積在底面導電玻璃襯底7的導電面上形成的儲電層6)；

所述TiO₂為納米級多孔TiO₂，所述儲能材料選自碳材料、聚苯胺類材料或金屬氧化物。

所述碳材料是通過炭氣凝膠制備的納米球形碳材料；

所述金屬氧化物選自MnO₂、NiO或Ni₂O₃；

所述聚苯胺類材料為聚苯胺；

所述染料選自N3、N719或C106。

所述TiO₂儲電層2的厚度為500-2000μm。

所述第一電解液層3和第二電解液層5由液態電解質構成，所述液態電解質是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯中的一種與一甲基三乙基四氟硼酸銨、四乙基四氟硼酸銨中的一種按體積比1:1的比例形成的混合物。

所述隔膜4選自聚丙烯膜、隔膜紙或高分子半透膜。

本發明儲能染料敏化太陽能電池的制備方法，按如下步驟操作：

a、將TiO₂和儲能材料混合并于400-800℃球磨1-3小時得混合料，然后通過混合濺射法將所述混合料濺射在頂面導電玻璃襯底1的導電面上，隨后浸泡在染料中24小時并真空干燥形成TiO₂儲電層2；

b、在溫度不高于300℃的條件下將儲能材料噴涂或沉積在底面導電玻璃襯底7)的導電面上形成儲電層6；

c、在TiO₂儲電層2與儲電層6之間插入隔膜4，壓合后注入液態電解質，分別在TiO₂儲電層2與隔膜4之間形成第一電解液層3、在儲電層6與隔膜4之間形成第二電解液層5；將由頂面導電玻璃襯底1、TiO₂儲電層2、第一電解液層3、隔膜4、第二電解液層5、儲電層6和底面導電玻璃襯底7構成的層結構在外周進行密封形成儲能染料敏化太陽能電池。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：

1、本發明通過加入儲能材料，改變太陽能電池的結構，同時在太陽能電池中加入了電解液和隔膜，解決了儲能過程中電子傳導的問題，基于以上結構，本發明的儲能染料敏化太陽能電池可以在將光能轉化為電能的同時，可以將一部分電能儲存起來，另外一部分電能用于輸出。