[發明專利]一種基于高剛性喹喔啉基的共敏化劑和共敏化太陽能電池

在審

• 申請號: 202210080198.3
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114709082A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 呂路平;童國通;吳健;金琳;張永昭
• 申請（專利權）人: 杭州職業技術學院
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 張勛斌

本發明公開了一種基于高剛性喹喔啉基的共敏化劑，包括高剛性喹喔啉基染料和釕染料HD?2；所述的高剛性喹喔啉基染料為喹喔啉基染料LY01、LY02和LY03。同單獨的HD?2相比，用高剛性喹喔啉基染料和釕染料HD?2共敏化的電池表現出更高的效率，所采用的高剛性喹喔啉基染料可以填補笨重的HD?2分子之間的空間，導致在TiO₂表面更有效的覆蓋，得到電池的FF值都得到了改善。

技術領域

本發明屬于染料敏化太陽能電池技術領域，具體涉及一種基于高剛性喹喔啉基的共敏化劑和共敏化太陽能電池。

背景技術

太陽能電池，是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片，又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，它只要被滿足一定照度條件的光照度，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產生電流。在物理學上稱為太陽能光伏(Photovoltaic，縮寫為PV)，簡稱光伏。太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。以光伏效應工作的晶硅太陽能電池為主流，而以光化學效應工作的薄膜電池實施太陽能電池則還處于萌芽階段。

染料敏化太陽能電池因其成本低，制備方法簡單易行，而且光電轉換效率相對較高，成為能緩解能源危機的重要技術之一。典型的DSSCs(染料敏化太陽能電池)裝置通常為一種三明治結構，金屬氧化物半導體如二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、三氧化鎢(WO₃)負載在導電玻璃上作為工作電極，吸附染料并傳遞電子；鉑(Pt)薄膜作為對電極；電解質溶液擴散在兩電極之間，使染料中的電子再生。自1991年Michael發明染料敏化太陽能電池以來，DSSCs備受研究者的關注，目前其光電轉換效率已達到了13％。然而與目前光電轉換效率已達到24％的鈣鈦礦太陽能電池或已經產業化的硅基太陽能電池相比，染料敏化太陽能電池的效率還有待提高。

發明內容

本發明提供了一種基于高剛性喹喔啉基的共敏化劑和共敏化太陽能電池，該共敏化劑與單獨的釕染料相比，得到的共敏化太陽能電池具有更高的效率。

本發明的技術方案如下：

一種基于高剛性喹喔啉基的共敏化劑，包括高剛性喹喔啉基染料和釕染料HD-2；

所述的高剛性喹喔啉基染料為喹喔啉基染料LY01、LY02和LY03；

釕染料HD-2、喹喔啉基染料LY01、LY02和LY03的結構式如下：

作為優選，所述的高剛性喹喔啉基染料為喹喔啉基染料LY02。

作為優選，所述的高剛性喹喔啉基染料和釕染料HD-2的摩爾比為1：0.5～1.5。

作為優選，所述的高剛性喹喔啉基染料的濃度為0.2mM，所述的釕染料HD-2的濃度為0.2mM。與單獨的HD-2相比，用0.2mM的LY02和0.2mM的釕染料HD-2共敏化的電池表現出最高的效率。

本發明還提供了一種共敏化太陽能電池，包括光電極，所述光電極中含有所述的共敏化劑。

同現有技術相比，本發明的有益效果體現在：

(1)同單獨的HD-2相比，用高剛性喹喔啉基染料和釕染料HD-2共同增敏的電池表現出更高的效率，所采用的高剛性喹喔啉基染料可以填補笨重的HD-2分子之間的空間，導致在TiO₂表面更有效的覆蓋，得到電池的FF值都得到了改善。

(2)本發明采用特定濃度的敏化劑和共敏化劑，進一步改善了DSSCs的效率，通過保持敏化劑和共敏化劑之間的平衡濃度，獲得了最大的效率。

附圖說明

圖1為實施例1中敏化劑LY01-LY03和HD-2在DMF中的吸收光譜；

圖2為實施例1中吸附在TiO₂薄膜上的染料的吸收光譜；