[发明专利]一种染料敏化太阳能电池模块的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种染料敏化太阳能电池模块的制备方法。

背景技术

与硅太阳能电池相比，染料敏化太阳能电池因其简单，成本低，受到全世界的关注，被认为是能取代硅太阳能电池的下一代太阳能电池。染料敏化太阳能电池包括光阳极、电解质和阴极；其中，光阳极和阴极相对叠加，四周密封形成封闭的腔体，腔体中填充有电解质。

目前，关于染料敏化太阳能电池的制备已经成为关注的焦点之一。对于染料敏化太阳能电池的产业化，实现以一种方法或工艺达到电池的结构设计、制造和组装等有显著的意义。目前，虽然有多种方法被提出用于电池的光阳极制作、或阴极制作或电池组装，但还没有以一种方法达到同时实现电池的结构设计、光阳极制作、阴极制作及组装的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种染料敏化太阳能电池模块的制备方法，以一种方法实现电池的结构设计、光阳极制作、阴极制作及组装，适合于低成本、规模化制备染料敏化太阳能电池模块，可实现电池的规模化生产。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种染料敏化太阳能电池模块的制备方法，包括以下步骤：

1)光阳极的制备：

通过喷雾热解、溶胶-凝胶、磁控溅射、化学气相沉积、或脉冲激光沉积方法，在透明玻璃基板上沉积透明导电膜；

应用平面丝网印刷工艺，将导电银浆料涂覆在光阳极的透明导电膜上，经烧结制成导电银栅层；

应用平面丝网印刷工艺，将绝缘介质浆料涂覆在导电银栅层上，经烧结制成绝缘介质保护层；

应用平面丝网印刷工艺，将半导体粉体、高分子粘合剂和松油醇混合的浆料涂覆在光阳极的透明导电膜上，经烧结制成纳米多孔半导体薄膜，然后在染料中浸泡进行敏化，染料吸附在纳米多孔半导体薄膜上形成染料吸附层；

2)阴极的制备：

应用平面丝网印刷工艺，将氯铂酸浆料涂覆在阴极的透明导电膜上，经烧结制成铂催化层；

应用平面丝网印刷工艺，将导电银浆料涂覆在铂催化层上，经烧结制成导电银栅层；

应用平面丝网印刷工艺，将绝缘介质浆料涂覆在导电银栅层上，经烧结制成绝缘介质保护层；

在阴极的透明玻璃基板、透明导电膜和铂催化层上超声打孔或者机械打磨两个贯穿阴极并成对角分布的孔洞；

3)封装：

应用平面丝网印刷工艺，将绝缘介质浆料分别涂覆在光阳极的透明导电膜和阴极的铂催化层的四周封接面上，然后将光阳极与阴极叠加，经烧结制成两电极之间的绝缘介质封装层；在绝缘介质封装层烧结完成之后，光阳极与阴极形成四周密封的腔体；

4)电解质灌注：

通过阴极的两个孔洞，往密封腔体中灌注电解质，灌满电解质后，应用平面丝网印刷工艺，将紫外固化胶涂覆在阴极表面覆盖孔洞并用密封基板覆盖，经过光强为300W/cm²的紫外灯照射20～40分钟固化，在密封基板与阴极透明基板之间制成密封的紫外固化层。

所述烧结为经过常温至550℃之间烧结2～3小时固化。

所述透明导电膜其材质是掺锡氧化铟(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、或者掺铝氧化锌(ZAO)。

所述的导电银浆料为金属银粉、玻璃粉、高分子粘合剂和松油醇的混合浆料。

所述的绝缘介质浆料为无机氧化物、玻璃粉、高分子粘合剂和松油醇的混合浆料。

所述的半导体粉体材质为Ti、Zn或Sn元素氧化物的一种或几种的混合物；所述的高分子粘合剂是乙基纤维素、环氧树脂或者酚醛树脂；所述纳米多孔半导体薄膜其厚度为1μm～100μm。

所述的染料为有机类、无机类或者混合染料。

所述的氯铂酸浆料为氯铂酸、乙基纤维素与松油醇的混合物。

所述的电解质为液体电解质、离子液体电解质、准固态电解质、聚合物电解质中的一种。

所述的密封膜为聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、或Surlyn(沙林离子化树脂)；所述的密封基板为是平面玻璃板、平面有机玻璃板或者平面塑料板。

与现有技术相比，本发明提供的方法，利用平面丝网印刷和烧结成形的技术来制备染料敏化太阳能电池模块的各个结构层，其技术成熟、成本低、简单、可控、易操作，可实现量产化制备大面积、多种内部结构的染料敏化太阳能电池模块。

本发明提供染料敏化太阳能电池模块的各个结构层的有益效果：导电银栅层能降低电极的内阻，有效地提高电池性能；绝缘介质保护层有效保护导电银栅层，避免其被电解质腐蚀，而绝缘介质不与电解质反应，保持长期稳定，因而使用绝缘介质封装电池，有效地提高了电池的长期稳定性。