专利名称：一种染料敏化太阳能电池新结构的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池的制备方法，尤其是可以有效提高光电转化效率的一种染料敏化太阳能电池新结构的制备方法。
背景技术：
为了应对日益严重的能源和环境危机，人类将目光投向了清洁可再生的太阳能电池研究上。1991年，瑞士洛桑M.Gratzel教授取得了染料敏化太阳能电池领域的重大突破，促进了染料敏化太阳能电池的发展。染料敏化太阳能电池是一种新型绿色能源，成本仅为传统太阳能电池的十分之一。染料敏化太阳能电池由附着染料的阳极、电解液和载有催化剂的对电极三部分组成。目前染料敏化太阳能电池光电转化效率仍然较低，很难实现产业化生产。
发明内容
为了克服现有的染料敏化太阳能电池光电转化效率低的问题，本发明提供一种染料敏化太阳能电池新结构的制备方法，该染料敏化太阳能电池新结构的制备方法制作工艺简单，光电转化效率较高，将透过电池未被吸收利用的太阳光反射回去再次被电池吸收利用，节能环保，适合较大规模的产业化生产。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一、二氧化钛纳米多孔膜基染料敏化太阳能电池的制备方法如下:
(I)光阳极制备，取一块导电玻璃FT0，用玻璃刀切成玻璃片。将导电玻璃放入丙酮、异丙醇、去离子水按照1:1:1混合后的混合溶液中超声清洗20-40分钟，用氮气吹干；通过旋转涂覆的方法在导电面涂覆一层二氧化钛多孔膜，在420°C _470°C的条件下退火0.8-1.5小时；将样品浸泡在浓度为的二-四丁铵顺式-双(异硫氰基)双(2，2’-联吡啶-4，4’-二羧基)钌溶液中22-26小时，即可制备成光阳极。对电极制备，向洁净的导电玻璃的正面滴加一滴浓度为的H2PtCl6溶液，在3800C -410°C的条件下焙烧15-30分钟即可获得钼催化剂层；然后将导电玻璃的不导电的背面朝上平放在行星转盘上，采用蒸发式镀膜方式，在高真空室中，采用电阻加热法将紧贴在电阻丝上的铝丝熔融汽化，汽化了的铝分子沉积于导电玻璃背面上，而获得高反射率的膜层，经过迅氧反应，从而形成性能稳定的反射层，即可制备成对电极。镀膜工艺包括化学镀银和真空蒸镀铝膜。染料敏化太阳能电池组装，将步骤(I)和步骤(2)中制备好的对电极和光阳极的正面相对放置，中间放置热塑性surlyn薄膜作为分隔层，用热封机密封，注入电解质溶液，即可制备新结构染料敏化太阳能电池；通过1-V测试可知新结构的电池效率可达到9.8%，比不含有反射层镜面的电池效率提高了 22%。二、二氧化钛纳米管基染料敏化太阳能电池的制备方法如下:
(I)二氧化钛纳米管制备，取一片钛箔分别浸在丙酮、异丙醇、去离子水中用超声清洗10-20分钟，用氮气吹干；将钛箔与钼对电极平行放置在两电极体系中进行阳极氧化反应，其中电解质为含有2vol%去离子水和0.25wt%氟化铵的乙二醇，输入电压为60V恒定电压，阳极氧化2-4小时后的样品冲洗干净后用氮气吹干，放在马弗炉中，在420°C -470°C条件下退火0.8-1.5小时，取出样品进行第二次阳极氧化，时间为0.8-1.2小时，将反应后
得到的样品浸泡在浓度为8%-12%的#3< 2溶液中lh，即可得到完整的二氧化钛薄膜。(2)光阳极制备，取一块导电玻璃FT0，用玻璃刀切成玻璃片；将导电玻璃放入丙酮、异丙醇、去离子水按照1:1:1混合后的混合溶液中超声清洗20-40分钟，用氮气吹干；在导电玻璃上滴加一至两滴异丙醇钛粘结剂，将(I)中得到的二氧化钛纳米管薄膜裁剪成相应的尺寸转移到导电玻璃上，在420°C _470°C的条件下焙烧0.8-1.2小时；将样品浸泡在浓度为3xlO_3mdL/L的二 -四丁铵顺式_双(异硫氰基)双(2，2’ -联卩比唳_4，4’ - 二羧基)钌溶液中22-26小时，即可制备二氧化钛纳米管光阳极。(3)对电极制备，向导电玻璃正面滴加一滴浓度为5x.G_3n il/L的H2PtCl6溶液，在3800C -410°C的条件下焙烧15-30分钟即可获得钼催化剂层，将洁净的导电玻璃的不导电的背面朝上平放在行星转盘上，在高真空室中，采用蒸发式镀膜方式，采用电阻加热法，将紧贴在电阻丝上的铝丝熔融汽化，汽化了的铝分子沉积于玻璃基片上，而获得高反射率的膜层，经过迅氧反应，从而形成反射层，即可制备成对电极。镀膜工艺包括化学镀银和真空蒸镀铝膜。(4)染料敏化太阳能电池组装，将上述制备好的对电极和二氧化钛纳米管光阳极正面相对放置，中间放置热 塑性surlyn薄膜作为分隔层，用热封机密封，注入电解质YIV溶液，即可制备新结构染料敏化太阳能电池。通过ι-ν测试可知新结构的电池效率可达到8.09%,比不含有反射层镜面的电池效率提高了 20.1%。本发明的有益效果是，该染料敏化太阳能电池新结构的制备方法制作工艺简单，光电转化效率较高，将透过电池未被吸收利用的太阳光反射回去再次被电池吸收利用，节能环保，适合较大规模的产业化生产。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是染料敏化太阳能电池的结构原理示意图。图1中，1.对电极，2.反射层，3.钼催化剂层，4.光阳极，5.电解质层，6太阳光线。
具体实施例方式实施例1为二氧化钛纳米多孔膜基染料敏化太阳能电池的制备方法。)光阳极4制备，取一块导电玻璃FT0，用玻璃刀切成玻璃片。将导电玻璃放入丙酮、异丙醇、去离子水按照1:1:1混合后的混合溶液中超声清洗30分钟，用氮气吹干；通过旋转涂覆的方法在导电面涂覆一层二氧化钛多孔膜，在450°C的条件下退火I小时；将样品浸泡在浓度为3x10 VdZL的二 -四丁铵顺式-双(异硫氰基)双(2，2’ -联吡啶-4，4’ - 二羧基)钌溶液中24小时，即可制备成光阳极4。对电极I制备，向导电玻璃正面滴加一滴浓度为5xlO_3mol/L的异丙醇溶液，在390°C的条件下焙烧20分钟即可获得钼催化剂层3，将洁净的导电玻璃的不导电的背面朝上平放在行星转盘上，在高真空室中，采用蒸发式镀膜方式，采用电阻加热法，将紧贴在电阻丝上的铝丝熔融汽化，汽化了的铝分子沉积于玻璃基片上，而获得高反射率的膜层，经过迅氧反应，从而形成反射层2，即可制备成对电极I。镀膜工艺包括化学镀银和真空蒸镀铝膜。染料敏化太阳能电池组装，将步骤(I)和步骤(2)中制备好的对电极I和光阳极4的正面相对放置，中间放置热塑性surlyn薄膜作为分隔层，用热封机密封，注入电解质
溶液，即可制备新结构染料敏化太阳能电池；通过1-V测试可知新结构的电池效率
可达到9.8%，比不含有反射层镜面的电池效率提高了 22%。实施例2为二氧化钛纳米管基染料敏化太阳能电池的制备方法。(I) 二氧化钛纳米管制备，取一片钛箔分别浸在丙酮、异丙醇、去离子水中用超声清洗15分钟，用氮气吹干；将钛箔与钼对电极平行放置在两电极体系中进行阳极氧化反应，其中电解质为含有2vol%去离子水和0.25被％氟化铵的乙二醇，输入电压为60V恒定电压，阳极氧化3小时后的样品冲洗干净后用氮气吹干，放在马弗炉中，在450°C条件下退火I小时，取出样品进行第二次阳极氧化，时间为I小时，将反应后得到的样品浸泡在浓度为
10%的溶液中lh，即可得到完整的二氧化钛薄膜。(2)光阳极4制备，取一块导电玻璃FT0，用玻璃刀切成玻璃片；将导电玻璃放入丙酮、异丙醇、去离子水按照1:1:1混合后的混合溶液中用超声清洗30分钟，用氮气吹干；在导电玻璃上滴加一到两滴异丙醇钛粘结剂，将(I)中得到的二氧化钛裁剪成相应的尺寸转移到导电玻璃上，在450°C的条件下焙烧I小时；将样品浸泡在浓度为3xlO_\ml/L的二-四丁铵顺式-双(异硫氰基)双(2， 2’ -联吡啶-4，4’ - 二羧基)钌溶液中24小时，即可制备二氧化钛纳米管光阳极4。(3)对电极I制备，向导电玻璃正面滴加一滴浓度为5χ1θΛ Μ / 的H2PtCl6异丙醇溶液，在390°C的条件下焙烧20分钟即可获得钼催化剂层3，将洁净的导电玻璃的不导电的背面朝上平放在行星转盘上，在高真空室中，采用蒸发式镀膜方式，采用电阻加热法，将紧贴在电阻丝上的铝丝熔融汽化，汽化了的铝分子沉积于玻璃基片上，而获得高反射率的膜层，经过迅氧反应，从而形成反射层2，即可制备成对电极I。镀膜工艺包括化学镀银和真空蒸镀铝膜。(4)染料敏化太阳能电池组装，将上述制备好的对电极I和二氧化钛纳米管光阳极4正面相对放置，中间放置热塑性surlyn薄膜作为分隔层，用热封机密封，注入电解质Γ/V溶液，即可制备新结构染料敏化太阳能电池。通过1-V测试可知新结构的电池效率可达到8.09%,比不含有反射层镜面的电池效率提高了 20.1%。
权利要求
1.一种染料敏化太阳能电池新结构的制备方法，包括二氧化钛纳米多孔膜基染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于，光阳极(4)制备，取一块导电玻璃FTO，用玻璃刀切成玻璃片；将导电玻璃放入丙酮、异丙醇、去离子水按照1:1:1混合后的混合溶液中超声清洗20-40分钟，用氮气吹干；通过旋转涂覆的方法在导电面涂覆一层二氧化钛多孔膜，在420 °C -470 °C的条件下退火0.8-1.5小时；将样品浸泡在浓度为3xlO Vd/L的二 -四丁铵顺式-双(异硫氰基)双(2，2’ -联吡啶-4，4’ - 二羧基)钌溶液中22-26小时，即可制备成光阳极(4);对电极(I)制备，向导电玻璃正面滴加一滴浓度为5xl0r3inol/L的H2PtCl6溶液，在380°C _410°C的条件下焙烧15-30分钟即可获得钼催化剂层(3)，将导电玻璃的不导电的背面朝上平放在行星转盘上，在高真空室中，采用蒸发式镀膜方式，采用电阻加热法，将紧贴在电阻丝上的铝丝熔融汽化，汽化了的铝分子沉积于玻璃基片上，而获得高反射率的膜层，经过迅氧反应，从而形成反射层(2)，即可制备成对电极(O ;镀膜工艺包括化学镀银和真空蒸镀铝膜；染料敏化太阳能电池组装，将制备好的对电极(I)和光阳极(4)的正面相对放置，中间放置热塑性surlyn薄膜作为分隔层，用热封机密封，注入电解质/_/J 3T溶液，即可制备新结构染料敏化太阳能电池。
2.一种染料敏化太阳能电池新结构的制备方法，包括二氧化钛纳米管基染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于，二氧化钛纳米管制备，取一片钛箔分别浸在丙酮、异丙醇、去离子水中用超声清洗10-20分钟，用氮气吹干；将钛箔与钼对电极平行放置在两电极体系中进行阳极氧化反应，其中电解质为含有2vol%去离子水和0.25wt%氟化铵的乙二醇，输入电压为60V恒定电压，阳极氧化2-4小时后的样品冲洗干净后用氮气吹干，放在马弗炉中，在420 V -470 V条件下退火0.8-1.5小时，取出样品进行第二次阳极氧化，时间为0.8-1.2小时，将反应后得到的样品浸泡在浓度为8%-12%的仏溶液中lh，即可得到完整的二氧化钛薄膜；光阳极(4)制备，取一块导电玻璃FTO，用玻璃刀切成玻璃片；将导电玻璃放入丙酮、异丙醇、去离子水按照1:1:1混合后的混合溶液中用超声清洗20-40分钟，用氮气吹干；在导电玻璃上滴加一到两滴异丙醇钛粘结剂，将二氧化钛裁剪成相应的尺寸转移到导电玻璃上，在420°C _470°C的条件下焙烧0.8-1.2小时；将样品浸泡在浓度为SxlO VdA的四丁铵顺式-双(异硫氰基)双(2，2’ -联吡啶-4，4’ - 二羧基)钌溶液中22-26小时，即可制备二氧化钛纳米管光阳极(4);对电极(I)制备，向导电玻璃正面滴加一滴浓度为5xlO-smoI/L的H2PtCl6溶液，在380°C _410°C的条件下焙烧15-30分钟即可获得钼催化剂层(3)，将导电玻璃的不导电的背面朝上平放在行星转盘上，在高真空室中，采用蒸发式镀膜方式，采用电阻加热法，将紧贴在电阻丝上的铝丝熔融汽化，汽化了的铝分子沉积于玻璃基片上，而获得高反射率的膜层，经过迅氧反应，从而形成反射层(2)，即可制备成对电极(I);镀膜工艺包括化学镀银和真空蒸镀铝膜；染料敏化太阳能电池组装，将制备好的对电极(I)和二氧化钛纳米管光阳极(4)正面相对放置，中间放置热塑性surlyn薄膜作为分隔层，用热封机密封，注入电解质r/i3-溶液，即可制备新结构染料敏化太阳能电池。
全文摘要
本发明涉及一种染料敏化太阳能电池新结构的制备方法，该制备方法主要包括光阳极制备、对电极制备及染料敏化太阳能电池组装。该染料敏化太阳能电池新结构的制备方法制作工艺简单，光电转化效率较高，将透过电池未被吸收利用的太阳光反射回去再次被电池吸收利用，节能环保，适合较大规模的产业化生产。
文档编号H01G9/042GK103093966SQ201310037159
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者强颖怀, 宋端鸣, 朱磊, 宋昌斌, 赵宇龙, 顾修全, 顾永琴, 蔺旭鹏, 朱强强, 朱建晶, 王波 申请人:中国矿业大学