[發明專利]一種染料敏化太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201210278522.9
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102842438A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 吳韜;方燕翎;王琦;艾祥龍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及太陽能電池，尤其是染料敏化太陽能電池及其制備方法。

背景技術

太陽能電池是一種直接將光能轉化為電能的器件，染料敏化太陽能電池是其中的一種，它是在近20年發展起來的，相比普通的p-n結構的太陽能電池，它具有廣泛的競爭優勢，包括轉化效率高，制備工藝方便、簡單等。

現有的染料敏化太陽能電池主要包括襯底、吸附有染料的半導體層和對電極，在半導體層和對電極之間填充有液體電解質，并由設在半導體層四周的密封膜密封。盡管染料敏化太陽能電池優點顯著，它還存在很多的問題，如電子的復合問題：電解質與襯底中的電子復合機率大，且復合速度較快，嚴重影響了電子流出外電路的數量，極大的降低了外電路的電流，同時開路電壓也有一定的損失。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以加快電子收集速度，防止電解液與襯底接觸以減少電子復合的染料敏化太陽能電池及其制備方法。

本發明的染料敏化太陽能電池包括襯底、阻擋層、吸附有染料的半導體層和對電極；在半導體層和對電極之間填充有液體電解質，并由設在半導體層四周的密封膜密封，所述的阻擋層是金屬鈦層，或氧化鈦層，或是鋅摻雜的氧化鈦層、或是銀摻雜的氧化鈦層、或是鉬摻雜的氧化鈦層、或是鋅、銀和鉬復合摻雜的氧化鈦層，阻擋層的厚度為3nm～200nm。

本發明中，對于阻擋層的摻雜濃度沒有特殊要求。所述的半導體層可以是二氧化鈦，或是氧化鋅的納米顆粒、納米管或納米線，半導體層的厚度為100nm～40um。所述的襯底可以是硬性襯，如透明導電玻璃、不銹鋼箔，也可以是柔性襯料，如聚酰亞胺。

染料敏化太陽能電池的制備方法，其步驟如下：

1）將清洗烘干后的襯底放入氣相沉積室，以金屬鈦、或氧化鈦、或鋅摻雜的氧化鈦、或銀摻雜的氧化鈦、或鉬摻雜的氧化鈦、或鋅、銀和鉬復合摻雜的氧化鈦為靶材，抽真空至1.0x10^-3Pa以下，通入氬氣和氧氣，O₂/O₂+Ar的比例為0%～100%，控制反應壓強為0.5Pa～2.0Pa，反應溫度為10℃～200℃，濺射生長阻擋層；

2）用刮片法在阻擋層上鋪展二氧化鈦或氧化鋅的膠體，在300～500℃煅燒，冷卻后，浸置于染料溶液中，或者將二氧化鈦或氧化鋅的膠體溶液滴加在阻擋層上，蒸發去除膠體溶液中的溶劑后，浸置于染料溶液中，得到吸附有染料的半導體層；

3）在半導體層的四周放置密封膜，并在密封膜上放置對電極，壓緊后于120℃加熱2min，空氣中置冷；

4）對電極上打1mm直徑的孔，從孔中注入液體電解質后將孔密封。

上述的電解質可以是含I-/I3-的液體電解質。上述的二氧化鈦或氧化鋅的膠體溶液可以是二氧化鈦或氧化鋅的乙醇溶液或乙腈溶液。上述的密封膜可以是沙綸膜（surlyn）。

本發明提供的染料敏化太陽能電池中，引入阻擋層，可以防止電解液與襯底接觸，減少電子復合，同時加快電子的收集速度，還能有效阻擋襯底元素向電池主體的擴散，既不影響光的入射，又不引入新的危害元素；用物理氣相沉積的方法制備得到的阻擋層，能與襯底之間形成較高的附著力，同時還可部分提高襯底的透光性。

附圖說明

圖1是本發明的染料敏化太陽能電池結構示意圖；

圖2?濺射不同厚度氧化鈦的電子阻擋層循環伏安曲線圖；

圖3?不同氣體流量比下濺射金屬鈦靶在FTO玻璃上沉積氧化鈦阻擋層的透光性；

圖4?不同氣體比例濺射不同厚度的阻擋層對DSSCs?電池的轉化效率影響；

圖5?濺射不同厚度鋅或銀摻雜氧化鈦的阻擋層循環伏安曲線圖。

具體實施方式

參照圖1，本發明的染料敏化太陽能電池依次包括襯底1、阻擋層2、吸附有染料的半導體層3和對電極4；在半導體層3和對電極4之間填充有液體電解質，并由設在半導體層3四周的密封膜5密封，所述的阻擋層2是金屬鈦層，或氧化鈦層，或是鋅摻雜的氧化鈦層、或是銀摻雜的氧化鈦層、或是鉬摻雜的氧化鈦層、或是鋅、銀和鉬復合摻雜的氧化鈦層，阻擋層的厚度為3nm～200nm。

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實施例1