[實用新型]一種以鈦網為基底的柔性染料敏化太陽能電池

有效

• 申請號: 201220332913.X
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN202695148U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 王亞齊;李煥;張權;丁狄;許東煜;張青紅
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: H01G9/04
• 分類號: H01G9/04;H01G9/20
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本實用新型涉及染料敏化太陽能電池領域，特別是涉及一種以鈦網為基底的柔性染料敏化太陽能電池。

背景技術

發展可再生能源對國家的經濟建設和能源安全有著重要意義，太陽能電池是一種最為重要的可再生能源之一。染料敏化的太陽能電池（DSSC）與其它太陽能電池電池相比，制造成本低、制造設備簡單，因而迅速引起了人們的關注。

傳統的DSSC以鍍有銦錫金屬氧化物導電層的玻璃為兩個電極的基板,存在易碎、不輕便和價格高的問題。為了解決這些問題,人們開發了柔性DSSC。柔性DSSC以輕質的高分子導電薄膜或金屬箔為基板，這不但可以大大降低電池重量，也降低了制備成本，同時因其可彎曲變形，便于電池的卷軸式生產，大大拓寬了DSSC的應用范圍。高分子導電薄膜由柔性高分子基板及覆蓋其上的氧化銦錫(ITO)或氧氟化錫(FTO)導電層組成，其導電層熱穩定性及化學穩定性都較差，高溫或化學腐蝕極易破壞ITO導電層，此外，液態電解質對ITO也具有一定的腐蝕，導致電池的效率不高、長期穩定性較差。金屬箔片不僅可導電，柔韌性好，也可承受高溫燒結，但由于金屬本身不透明，光須從對電極面照射到電池，導致鉑催化劑層和電解液對光存在一定的吸收，這大大降低了電池對光的利用率。為了解決這個問題，2009年，Mano?M等人采用具有一定透光率的鈦網作為柔性DSSC的光陽極襯底，利用陽極氧化法在鈦網上生長出長度為40μm左右的二氧化鈦納米管，取得了1.4%的轉化效率(Mano?M.,et?al.J.Phys.Chem.C,2009,113,14028~14033)，但是納米管厚度越大，其與鈦網基板的結合力越差，導致效率不到1.5%。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種以鈦網為基底的柔性染料敏化太陽能電池，該電池避免了金屬箔片為光陽極基板時須背面照射等缺點，極大地提高了電極的有效表面積，便于染料在二氧化鈦上吸附，同時，網狀二氧化鈦納米纖維比納米粒子具有更好的電荷傳輸性能，這樣都將有利于光電轉換效率的提高，具有良好的應用前景。

本實用新型的一種以鈦網為基底的柔性染料敏化太陽能電池，從下至上依次設有高分子聚合物薄膜、鈦網、二氧化鈦納米管、網狀二氧化鈦納米纖維微孔膜、染料、電解質層和對電極。

所述網狀二氧化鈦納米纖維微孔膜的厚度為1~30μm，二氧化鈦納米纖維微孔膜緊密結合在二氧化鈦納米管上，形成復合結構的柔性光陽極。

所述二氧化鈦納米管在鈦網上垂直排列，納米管的長度為0.5~10μm。

所述對電極為鍍鉑層的不銹鋼箔片。

所述鉑層的厚度為6-100nm。

所述高分子聚合物為聚苯乙烯、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲脂、聚苯二甲酸二乙酯、聚萘二甲酸二乙酯、聚丙烯己二酯、聚四氟乙烯中的一種。

所述的電解質為含碘和碘化鋰的液體電解質。

所述的染料溶液為聯吡啶釕N719染料的乙醇溶液。

有益效果

本實用新型以具有一定透光率的鈦網為光陽極基板，避免了金屬箔片為光陽極基板時須背面照射等缺點，同時加入與基板垂直排列結構的二氧化鈦納米管層；由于二氧化鈦納米管的毛細管效應，電解液無法滲透接觸基板，減少了暗電流，再采用靜電紡絲技術，在納米管上面生長一層網狀二氧化鈦納米纖維微孔膜，該微孔膜由于具有大量纖維形成的網眼，這種特殊的形態結構極大地提高了電極的有效表面積，便于染料在二氧化鈦上吸附，同時，網狀二氧化鈦納米纖維比納米粒子具有更好的電荷傳輸性能，這樣都將有利于光電轉換效率的提高，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；其中，1為高分子聚合物薄膜、2為鈦網、3為二氧化鈦納米管、4為網狀二氧化鈦納米纖維微孔膜、5為染料、6為電解質層、7為鉑層、8為不銹鋼箔片。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

實施例1

參見圖1，一種以鈦網為基底的柔性染料敏化太陽能電池的結構，從下至上依次是高分子聚合物薄膜、鈦網、二氧化鈦納米管、網狀二氧化鈦納米纖維微孔膜、染料、電解質層、催化鉑層和不銹鋼箔片；其中高分子聚合物薄膜、鈦網、二氧化鈦納米管和網狀二氧化鈦納米纖維微孔膜構成光陽極，催化鉑層和不銹鋼箔片構成對電極。