-ZnS光阳极的染料敏化太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钙钛矿染料敏化太阳能电池技术领域，具体涉及基于T12-ZnS光阳极的染料敏化太阳能电池。
【背景技术】
[0002]近年来，太阳能电池朝着转化效率高、成本低、工艺简单、稳定性好、对环境友好的方向发展。而太阳能电池为什么没有很好的得到利用，其中主要的原因就是成本太高，转化效率还偏低。然而1991年，瑞士洛桑高等工业学院的Gratzel教授首次将染料敏化纳米晶太阳能电池的光电转化效率突破7%，染料敏化太阳能电池具备工艺简单、成本低的特点将成为未来的发展潮流；染料敏化太阳能电池的缺点是在反应过程中，由于Ti02导带中的电子与氧化态染料、13_复合，使外电路中的电子减少，即产生所谓的暗电流。是由于暗反应及其半导体本身复合效应造成器件转化效率低，且器件不稳定。而基于复合薄膜的Ti02-CdS中CdS会对环境产生污染，不是绿色能源。而ZnO的光生电子分离的几率相对ZnS减低，复合概率相对较大，不是理想的染料敏化太阳能光阳极材料。然而相对于T12-ZnCKT12-CdS复合薄膜光阳极太阳能电池，T12-ZnS的ZnS室温下激子束缚能40meV，纤锌矿结构，良好的压电、载流子传输和光催化特性。ZnS光生电子分离的几率越高，电子-空穴的复合率越小，相应的光催化活性就越强且相对于CdS不会对环境造成污染。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术，提供基于T12-ZnS光阳极的染料敏化太阳能电池，该染料敏化太阳能可以提高转化效率，工艺简单，节约成本，使得太阳能电池更加普及化，具体技术方案如下。
[0004]基于T12-ZnS光阳极的染料敏化太阳能电池，结构从下至上依次包括导电玻璃层FT0、光阳极、染料N719、电解质、铂对电极，其特点是所述光阳极为T12-ZnS多孔复合薄膜。
[0005]进一步优化地，所述T12-ZnS多孔复合薄膜为T12层与ZnS层复合的叠层结构，或由T12材料与ZnS材料混合形成的复合结构，或ZnS层包覆T1 2层的包覆结构。
[0006]进一步优化地，所述T12-ZnS多孔复合薄膜为在表面连续且具有凹凸结构的T12层上覆盖ZnS层，ZnS层表面也具有与T12层表面凹凸方向相同的凹凸结构。
[0007]与现有技术相比较，本发明的优点如下:
1.本发明采用的是T12-ZnS复合薄膜光阳极结构，ZnS与T12复合，能够扩展能带范围，吸收更多的太阳光，改变T12薄膜中电子的分布，降低载流子在传导过程中的复合机率，从而提高电子的传输效率，同时还可减少暗电流的产生，多孔结构又能很好的与染料接触，提尚与染料的接触面积，从而提尚电池的光电转换效率。
[0008]2.本发明采用的是ZnS与T12复合，ZnS室温下激子束缚能40meV。纤锌矿结构。良好的压电、载流子传输和光催化特性。ZnS光生电子分离的几率越高，电子-空穴的复合率越小，进而能提高染料敏化太阳能电池的转化效率；同时ZnS无毒无害，是一种绿色材料。
[0009]3.结构设计巧妙，特别是采用非常规的特殊结构，即T12-ZnS多孔复合薄膜为在表面连续且具有凹凸结构的T1Jl上覆盖ZnS层，ZnS层表面也具有与T12层表面凹凸方向相同的凹凸结构，染料中产生的电子由于导带能级高低从ZnS导带转移到T12导带，空穴从T12价带转移到ZnS价带，电子相比核壳结构能有效分离，且能通过T1 2转移到外电路中。
【附图说明】
[0010]图1是Ti02/ZnS叠层结构图；
图2是Ti02/ZnS混合结构图；
图3是Ti02/ZnS包覆结构图；
图4是Ti02/ZnS包覆叠层结构图；
图5是Ti02-ZnS复合薄膜载流子转移图。
[0011]【具体实施方式】为了更好地理解本发明的内容，下面结合附图对本发明作进一步说明，需指出的是以下若有未特别详细说明的过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。
[0012]如图1，为本发明的一种实例示意图，基于T12-ZnS光阳极的染料敏化太阳能电池，结构从下至上依次包括导电玻璃层FT0、光阳极、染料N719、电解质、铂对电极，其特点是所述光阳极为T12-ZnS多孔复合薄膜。所述T12-ZnS多孔复合薄膜为T12层与ZnS层复合的叠层结构。
[0013]如图2，为本发明的另一种实例示意图，所述T12-ZnS多孔复合薄膜为由1102材料与ZnS材料混合形成的复合结构，图中符号虚圆为T1Jl 1，符号实圆为ZnS层2。
[0014]如图3为本发明的再另一种实例示意图，所述T12-ZnS多孔复合薄膜为ZnS层包覆T12层的包覆结构(核结构)，图中小圆为T1Ji I，大圆为ZnS层2。
[0015]如图4，进一步优化地，所述T12-ZnS多孔复合薄膜为在表面连续且具有凹凸结构的T1Jl上覆盖ZnS层，ZnS层表面也具有与T12层表面凹凸方向相同的凹凸结构。由于核壳结构的复合薄膜具有一定的缺点，即如果当制备的外层ZnS壳的薄膜厚度大于1102核的半径时，就会导致只有打02核中的空穴转移到外部ZnS层是有效的，而ZnS层内的电子却不能有效的迀移到内部T12层上，因此这种结构的复合薄膜不能实现电子迀移到外电路。因此无法产生光电流，本实例提出一种新型的核壳加叠层结构的复合薄膜，结构图如图4。制备方法，首先在FTO玻璃上制备一层T12薄膜，然后在Ti02薄膜上制备T1 2iZnS核壳结构。采用新型结构的特点是比表面积大；染料中产生的电子由于导带能级高低从ZnS导带转移到T12导带，空穴从T12价带转移到ZnS价带，电子相比核壳结构能有效分离，且能通过1102转移到外电路中，外电路能检测到电流。
[0016]本实例提出基于T12-ZnS多孔光阳极的新型染料敏化太阳能。该染料敏化太阳能充分利用了 ZnS的优点。ZnS属于第三代半导体材料，是I1-VI族宽禁带半导体化合物中禁带宽度最大的直接带隙材料，禁带宽度为3.6eV，室温下激子束缚能40meV，纤锌矿结构。具有良好的压电