[發明專利]一種用于染料敏化太陽能電池光陽極上光散射層漿料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410057940.4
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103794376B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 文貴華;顧軍;鄒志剛
• 申請（專利權）人: 南京大學昆山創新研究院
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司11249
• 代理人: 宋敏

技術領域

本發明涉及一種用于染料敏化太陽能電池光陽極上光散射層漿料及其制備方法，屬于太陽能電池技術領域。

背景技術

?太陽能作為一種新的能源，在全球氣候變暖和霧霾不斷出現的環境下，越來越受到人們的關注。在各種薄膜太陽能電池中，染料敏化太陽能電池以其制作工藝簡單、便于大規模生產、成本低廉等優點愈來愈受到廣泛重視。在染料敏化太陽能電池中，多孔光陽極的性能對電池的性能的影響尤為重要，因此多年來關于光陽極膜的研究也越來越多。

為實現盡可能多的吸附染料，同時實現與導電基底的牢固接觸，并實現電子從染料激發態到導電襯底的傳輸以及電解質中氧化還原電對的有效傳輸，多孔光陽極的制備技術方面的研究報道較多。

目前多孔光陽極基本為疊層結構，吸收層為粒徑較小的納米TiO₂，其對太陽光的利用率不是很高，在吸收層上面再制備具有光再次利用的大顆粒的光散射層對太陽光的利用率明顯提高，因此通過大顆粒的光散射作用增加光程和對太陽光可以二次吸收，從而增加光的再次利用效率，提高DSSC的光電轉換效率。

現有技術一：

專利申請號：201010294290.7

該專利闡述了一種DSSC光陽極散射層漿料的制備方法，采用4μm銳鈦礦TiO₂與100nm、200nm和360nm的TiO₂混合置于瑪瑙碾缽中，再與配制好的乙基纖維素松油醇溶液混合與碾缽中充分碾磨1h，制備成散射層漿料。

該制備技術的缺點：該技術在制備時采用碾磨方式很難使顆粒均勻分散混合于添加劑和造孔劑中，高溫燒結后容易產生龜裂。該技術制備的散射層漿料中TiO₂全為較大顆粒，與基地的小顆粒直接接觸而無過渡，傳輸層中的TiO₂顆粒都較小，在20nm左右，將這樣的大顆粒散射層制備于基底層上，通過高溫燒結后將產生龜裂現象，而且顆粒過大對染料的吸附性大大降低，顆粒之間接觸較小，比表面積大大減小，勢必影響電池效率。該技術通過碾缽研磨的方式不能很好的使TiO₂顆粒與溶劑等混合分散均勻，且制備量受限，不能批量生產和大批量制備。

?

現有技術二：

專利申請號：201110241940.6

該專利闡述了一種染料敏化太陽能電池散射層漿料的制備方法及其修飾工藝，采用鈦鹽水解法，利用堿性溶液促進水解，形成白色沉淀至溶液PH?＝6～8?；將白色沉淀洗滌后，利用氧化物溶解，制備過氧化鈦中間產物，按照比例用蒸餾水稀釋，在水熱釜中按照一定溫度和時間處理，獲得均勻短棒狀的納米級二氧化鈦電池散射層漿料。

該技術的缺點：該技術制備工藝過于復雜冗繁，不能面向市場化和批量化，僅局限于實驗室，且該技術制備的電池效率僅為3.28%，目前DSSC的領域的效率早已超過10%，因此這樣的效率在該領域沒有任何優勢和新穎。

現有技術三：

專利申請號：201110401157.1

該專利闡述了一種染料敏化太陽能電池散射層的制備方法，該技術采用四氯化鈦水解，通過水熱反應得到到氧化鈦散射微球，再添加造孔劑和溶劑，經過研磨得到均勻的漿料。

該技術的缺點：制備周期相對較長，至少兩天時間，而且水熱反應中的水熱釜的大小制約了該制備技術漿料制備量，很難批量化和產業化，且該技術制備的散射層漿料對電池的性能提高不夠明顯。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供了工藝簡單、吸附性好且不易出現燒結龜裂的用于染料敏化太陽能電池光陽極上光散射層漿料；

本發明的另一目的是提供上述漿料的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案來具體實現：

一種用于染料敏化太陽能電池光陽極上光散射層漿料，其組分為TiO₂顆粒、乙基纖維素和松油醇，且TiO₂顆粒：乙基纖維素：松油醇的重量配比為1：0.2~0.5：2~8，其中，所述TiO₂顆粒為由10~30nm的TiO₂納米顆粒和0.2~0.4μm的TiO₂顆粒按照1:1~5的重量比的混合。

優選的，用于染料敏化太陽能電池光陽極上光散射層漿料，TiO₂顆粒：乙基纖維素：松油醇的重量比為1：0.4：4。