[發明專利]一種快速吸附染料制備染料敏化太陽能電池的方法

無效

• 申請號: 201210578087.1
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103903863A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 李勇明;孫曉玉;楊松旺;沈滬江;劉巖
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/04
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 劉懿

技術領域

本發明涉及一種制備染料敏化太陽能電池的方法，尤其涉及一種快速吸附染料制備染料敏化太陽能電池的方法。

背景技術

作為代替化石燃料的能源，利用了太陽光的太陽能電池受到關注，人們對其進行了各種研究。太陽能電池是一種將光能轉換為電能的光電轉換裝置，由于以太陽光作為能源，所以對地球環境的影響極小，可以得到更廣泛的普及。

近年來將太陽能轉化為光能的研究發展很快。應用了由染料敏化的光感應電子移動的染料敏化型太陽能電池（Dye-Sensitized?Solar?Cell，DSSC），近年來作為代替硅（Si）類太陽能電池等的下一代太陽能電池受到關注，并被廣泛地研究。染料敏化太陽能電池（DSSC）的優點十分突出：1、制作簡單，成本低；2、所使用的染料敏化劑可以在很低的光能量下達到飽和，因此可在各種光照條件下使用；3、可以在很寬的溫度范圍內正常工作；4、可以制成透明的產品，應用于門窗、屋頂以及汽車頂。因此它迅速成為世界各國的研究重點和熱點，取得了豐富的成果，掀起了各國研究DSSC太陽能電池的熱潮。

染料敏化太陽能電池作為第三代太陽能電池，是目前最有潛力的硅太陽能電池廉價替代物，它以廉價的寬帶隙氧化物半導體制備成具有多孔結構、高比表面積的納米晶薄膜，薄膜上吸附光敏染料，并選用適當的氧化還原電解質，利用染料來俘獲太陽光。

在染料敏化電池的工作電極上，光敏染料分子吸收太陽光躍遷至激發態，處于激發態的染料向半導體氧化物的導帶內注入電子借以實現電荷分離，因此，吸附的染料是DSSC的心臟，其通過不斷吸光產生電子流，驅動著整個電池的運作。吸附染料越多的染料敏化太陽能電池陽極，光照下產生的非平衡載流子密度增加，可使電阻變小，電池光電轉換效率提高。

但是現有染料敏化電池的制備方法中，存在吸附時間過長，吸附率低，而且附著性差的不足，不能滿足產業化生產的要求，其相關工藝還有待進一步改善和優化。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種快速吸附染料制備染料敏化太陽能電池的方法，能有效縮短吸附時間，提高染料吸附率，染料分子與光陽極結合更緊密。

本發明提供了一種快速吸附染料制備染料敏化太陽能電池的方法，包括以下步驟：

步驟1，將染料和共吸附劑溶解在溶劑，制得染料溶液；

步驟2，將光陽極材料涂覆在導電基底上，燒結，制得染料敏化太陽能電池光陽極；

步驟3，將步驟2得到的染料敏化太陽能電池光陽極置于步驟1所得染料溶液中，恒溫加熱處理；

步驟4，將步驟3處理后的染料敏化太陽能電池光陽極浸入電解液溶液，取出封裝制得染料敏化太陽能電池。

優選地，步驟3中恒溫加熱處理的溫度為20-100℃。

優選地，步驟3中恒溫加熱處理的時間至少為2-20min。

優選地，步驟1中所述染料為釕基染料。

其中，所述釕基染料可以選自N3、N719、N749、?Z907、Z991、K8、K19、N945、Z910、K73、K51、Z955、花青、香豆素、卟啉、吲哚、二萘嵌苯花菁、半花菁等中的一種或幾種。

優選地，步驟1所得染料溶液中染料的濃度為0.1mmol/L-5mol/L。

優選地，步驟1中所述共吸附劑為0.001mmol/L-3mol/L。

其中，步驟1中所述溶劑1-癸基磷酸（CAS?No.：6874-60-8）。

優選地，步驟1所得染料溶液中共吸附劑的濃度為可以選自乙腈、叔丁醇、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜等中的一種或幾種。

優選地，步驟1中所述溶劑為乙腈和叔丁醇的混合溶劑，其中，所述的乙腈和叔丁醇的體積比為1:100?-100:1。

優選地，步驟1為：將染料和共吸附劑置于溶劑中，超聲處理，制得染料溶液。

其中，超聲處理時間優選為10-60min，超聲頻率優選為10-100KHz，水溫優選為30-60℃。

優選地，步驟1為：將染料和共吸附劑置于溶劑中，超聲處理后，搖床震動處理，制得染料溶液。

其中，搖床震動處理時間為5-50min，搖床轉速為50-500轉/分。

其中，步驟2中將光陽極材料涂覆在導電基底上的方法為絲網印刷、旋涂、刮涂、噴涂、轉印方法等中的一種或幾種的組合。

優選地，步驟2中光陽極材料通過絲網印刷的方法涂覆在導電基底上。

優選地，步驟2中燒結溫度為300-600℃，燒結時間為10-60min。