[发明专利]制备染料敏化太阳能电池的铂对电极的方法及铂对电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备染料敏化太阳能电池的铂对电极的方法以及由此方法制备出的染料敏化太阳能电池的铂对电极，具体而言，涉及利用丝网印刷技术，制备大面积染料敏化太阳能电池的铂对电极的方法，以及由此方法制备出的染料敏化太阳能电池的铂对电极。

背景技术

能源短缺与环境污染是目前人类面临的两大问题。传统的能源煤、石油和木材按目前的消耗速度只能维持五十至一百年。另外，由此所带来的环境污染，也正在威胁着人类赖以生存的地球。而在人类可以预测的未来时间内，太阳能作为人类取之不尽用之不竭的洁净能源，不产生任何的环境污染，且基本上不受地理条件的限制，因此太阳能利用技术的研究引起了各国科学家的广泛重视。太阳能的利用主要有太阳能电池发电，而开发太阳能电池的两个关键问题就是：提高转换效率和降低成本。由于目前市场上的太阳能电池产品硅太阳能电池制造成本过高，不利于广泛应用。而九十年代发展起来的染料敏化纳米晶二氧化钛(TiO₂)太阳能电池(DSC)的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能，因而已成为传统太阳能电池的有力竞争对手。其光电效率稳定在10％，制作成本仅为硅太阳能电池的1/5～1/10，寿命能达到20年以上。

DSC主要由染料敏化的光阳极、电解质以及对电极组成，镀在对电极上的铂可以起到催化剂的作用，有利于减少电势的损失，提高了DSC的性能。镀铂的方法有很多，然而，用真空镀膜法制备的铂金膜结构缺陷多、不均匀，存在较多的污点；用电镀法制备的铂金膜结构均匀、排列规则、缺陷少、但是耗能多。这些方法所得到的铂电极表面积均较小，表面的铂对于反应的催化能力较弱，导致整个电池能量效率不高。用热分解法制备的铂金膜具有多孔状结构，因而有较大的比表面积，形成的铂原子簇可以很好地起到催化的作用，在电极工作时可以产生较大的交换电流密度，引起的电势损失较小并且比较稳定，不易受到腐蚀。

另外还有报导使用旋涂法的情况。例如中国专利CN101447340公开了一种用于染料敏化太阳能电池的大表面积电极制备工艺，其主要技术特征是将氯铂酸溶解于异丙醇中，将得到氯铂酸溶液旋涂在导电玻璃表面上，将涂覆有金属金或者铂颗粒层的导电玻璃放入烧结炉中，在大的颗粒表面便会附着上粒径较小的金属颗粒，形成具有更大表面积的金或者铂电极。

上述旋涂工艺，存在着涂膜不均匀，氯铂酸浪费多，消耗大，涂膜量无法控制等缺点，因此其制备的对电极重复性不好，不能得到性能稳定、高效的对电极。另外旋涂对电极的尺寸有限，不适合制备较大面积的对电极，以及大规模的制备。

另外，采用丝网印刷制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法已有很多报道，获得了很好的应用，而采用此方法制备铂对电极却少见报道，丝网印刷操作简便，有利于大规模应用。

发明内容

因此，本发明提出了一种利用丝网印刷技术制备大面积染料敏化太阳能电池的铂对电极的方法，目的在于提供一种能够解决现有技术中上述问题的同时，得到大面积的染料敏化太阳能电池的铂对电极。

因此，本发明涉及如下方面：

<1>一种采用丝网印刷技术制备染料敏化太阳能电池的铂对电极的方法，所述方法包括如下步骤：

a)提供具有适合于进行丝网印刷的粘度的铂浆料；

b)将导电玻璃进行清洗并且晾干；

c)利用丝网印刷机，将所述的铂浆料丝网印刷在经清洗并晾干的导电玻璃的导电面上以形成铂浆料涂膜；

d)从丝网印刷机上取出带有铂浆料涂层的导电玻璃，进行烘干；

e)然后，将烘干的带有铂浆料涂层的导电玻璃进行烧结。

<2>根据<1>所述的方法，其中e)中所述的烧结包括：在380-500℃下烧结10-30min。

<3>根据根据<1>或<2>所述的方法，其中所述烧结在马弗炉或管式炉中进行。

<4>根据<1>所述的方法，还包括在步骤(e)之后，将步骤(c)-(e)依次重复进行多次，以获得所需载铂量的铂对电极。

<5>根据<1>所述的方法，其中所述铂浆料为氯铂酸浆料。

<6>根据<3>所述的方法，其中所述氯铂酸铂浆料可通过如下步骤提供：

在搅拌条件下，向100-500mL浓度为5-20mM的氯铂酸的醇溶液中，加入按100g所述氯铂酸浆料计38.34-70g的选自松油醇、煤油、高沸点石蜡油和乙基溶纤剂醋酸酯中的一种或多种化合物，搅拌1-5min；

然后进行第一超声处理；