[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，特别涉及一种染料敏化太阳能电池模块的制备方法。

背景技术

染料敏化太阳能电池制作工艺简单，价格相对低廉，其具有潜在的高光电转换效率，极有可能取代传统硅系太阳能电池，成为未来太阳能电池的主导。目前，在标准条件下，染料敏化太阳能电池的能量转化效率已超过了11％。

电池生产中所使用的基板，一般为掺铟氧化锡(ITO)或掺氟氧化锡(FTO)等透明导电膜的玻璃基板或其它柔性透明材料。而ITO或FTO较银、铜等金属的方阻大，在应用于染料敏化太阳能电池制作，特别是大面积的电池模块的时候，光电转换效率下降明显。目前常用的方法是通过在导电基底上设置金属或其它高电导率材料作为栅电极，并通过大量的金属栅电极将大面积电池分割为若干个电池单元，减少电子在导电膜中传输的距离，提高电池的性能。同时必须在金属栅电极的表面制备一层绝缘层，以防止电解液对栅电极金属的腐蚀。

追求染料敏化太阳能电池高的光电转化效率已经成为研究的热点，如中国专利CN101452772A采用四氯化钛溶液修饰二氧化钛薄膜层，提高了二氧化钛薄膜电子传导率，使导电玻璃和电解液之间形成一层障碍层，减小了复合电流，减缓了光激发电压随时间的衰减变化，提高了光电转换效率。但是在大面积的电池模块制作时，二氧化钛薄膜层进行四氯化钛溶液处理时，会严重腐蚀金属栅电极，即使是金属栅电极上制备了无机绝缘层，也会被溶液腐蚀，从而造成电解质溶液渗透绝缘层腐蚀金属栅电极。为了解决这个问题，在四氯化钛溶液处理前，我们首先采用有机材料制作有机绝缘层来保护金属栅电极，然后完全烧结掉，再在金属栅电极上制作无机绝缘层，以保证电池的长期稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种染料敏化太阳能电池模块的制备方法，通过采用有机材料制作绝缘层来保护银栅电极免受四氯化钛溶液腐蚀，从而保证电池模块长期稳定性，提高大面积电池模块的光电转换效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种染料敏化太阳能电池模块的制备方法，其特征在于，包括以下基本步骤：1)在光阳极的导电玻璃基板上，按照设计的图形通过丝网印刷方法印刷银栅电极，然后进行烧结，烧结温度500-550℃，保温时间15-30min；2)在光阳极的导电玻璃基板上，按照设计的图形印刷二氧化钛薄膜，然后进行烧结，烧结温度450-500℃，保温时间10-25min；3)按照设计的图形，在制备好的银栅电极上印刷非感光性或感光性的有机材料绝缘层，然后在干燥箱中120-150℃干燥15-25min，其中感光性有机材料绝缘层在干燥后还需在紫外光下光照5-15min进行固化；4)将经过1)、2)、3)步骤处理后的光阳极导电玻璃基板放入配置好的40mM的40-65℃四氯化钛溶液中浸泡处理15-30min，然后从溶液中取出用去离子水冲洗后进行烧结，将有机材料绝缘层完全烧结掉，烧结温度450-500℃，保温时间10-25min；5)在光阳极导电玻璃基板银栅电极上印刷玻璃粉浆料，制作无机材料绝缘层，烧结温度430-490℃，保温时间15-30min；6)将步骤5)得到的光阳极放入钌配合物二(四丁基铵)顺式-双(异硫氰基)双(2，2′-联吡啶-4，4′-二羧酸)钌(II)染料溶液中，使二氧化钛薄膜层进行染料敏化24-72h，制得成品光阳极；7)在打好封装孔的对电极导电玻璃基板上重复步骤1)、5)制作银栅电极和无机材料绝缘层；8)在对电极的导电玻璃基板上，按照设计的图形印刷铂电极，然后进行烧结，烧结温度450-470℃，保温时间20-30min，制得成品对电极；9)将步骤6)得到的光阳极和步骤8)得到的对电极进行图形对位，采用80μm的Bynel膜在200-250℃下热压2-5min进行封装，得到半成品电池；10)使用真空泵通过半成品电池的封装孔进行电解质灌注；11)在封装孔上点上紫外固化胶，在紫外灯下照射1-5min，得到封装好的染料敏化太阳能电池模块。