[发明专利]一种染料敏化太阳能电池致密层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是一种染料敏化太阳能电池致密层的制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，人类面临的能源领域与环境领域的问题日益突出。一方面是经济发展对能源的巨大需求，另一方面是煤、石油、天然气等积蓄了亿万年的传统化石能源经过数百年的巨大消耗已经不可逆转地走向枯竭,而且传统化石能源开发利用过程中会对生态环境产生严重危害。如何有效解决两大现实问题越来越引起国内外的广泛关注。

太阳能是地球上分布最广泛、资源量最大的绿色可再生能源。太阳能电池是开发利用太阳能的最重要的途径之一，目前发展较为成熟的主要是在市场上占据着统治地位的硅基太阳能电池。虽然它有较高的转化效率，但是制作工艺复杂，对材料要求苛刻，生产成本居高不下，大规模的实用化还存在困难。染料敏化太阳能电池以其较低的制作成本和简单的生产工艺将成为新一代太阳能电池的代表。

染料敏化纳米太阳能电池由于电池的光阳极完全暴露于电解质中，TiO₂和导电玻璃基底上的光生电子与电解质中的碘离子发生复合反应，降低电池的光电转换效率。

发明内容

本发明的目的是提供了一种染料敏化太阳能电池致密层的制备方法，该方法可以减少染料敏化太阳能电池电子损耗、降低电子复合，同时还可以提高TiO₂薄膜的附着力，延长电池的使用寿命。

一种染料敏化太阳能电池致密层的制备方法，其特征在于：将钛源与有机溶剂按体积百分比（2-10）：100的比例混合，配制成浸泡溶液待用，取干净的导电玻璃浸泡在所述溶液中，经过浸泡，提出，再浸泡，再提出，连续浸泡3次以上，每次浸泡时间5-10秒，完成浸泡取出后，待导电玻璃晾干，放入马弗炉中进行烧结，烧结温度450℃-550℃，保温时间30min-60min，自然降温后即在导电玻璃表面形成一层致密的二氧化钛薄膜层。

所述的导电玻璃是ITO玻璃或FTO玻璃。

所述的钛源包括钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、四氯化钛中的一种。

所述的有机溶剂有乙醇、异丙醇、石油醚。

染料敏化太阳能电池反应原理分析：

TiO₂|S+hv →TiO₂|S*          （1）

TiO₂|S*→TiO₂|S++ecb-        （2）

I3-+e(Pt)-→I-                    （3）

TiO₂|S++I-→TiO₂|S+I3-      （4）

TiO₂|S++ecb-→TiO₂|S          （5）

I3-+ ecb-→ I-                   （6）

（1）太阳光照射到敏化电极上，染料分子（S）的电子受激跃迁到激发态(S*)；（2）激发态(S*)的电子注入半导体二氧化钛薄膜的导带，自身变为氧化态(S+)，CB表示TiO2导带底；（3）I3-在镀铂的对电极上得到电子被还原为I-；（4）氧化态的染料分子(S+)通过接受I-提供的电子得以再生；（5）注入到TiO₂导带底电子与氧化态染料(S+)之间的复合，此过程会减少流入到外电路中电子的数量，降低电池的光电流；（6）TiO₂导带底电子与I3-的复合，此反应会造成光电流的损失，此反应起决定作用。因此要提高光电流，必须尽可能的抑制（5）和（6）的反应。

采用本发明制得的染料敏化太阳能电池致密层可以提高TiO₂薄膜的附着力，可以防止电解质中的碘离子与二氧化钛中光电子产生复合，抑制上述反应（6），因此，对提高太阳能电池的光电转换效率起到关键作用。

具体实施方式

实施例1：

以钛酸四丁酯为钛源原料，以异丙醇为有机溶剂，制备染料敏化太阳能电池致密层。将100ml的异丙醇剧烈搅拌下缓慢滴入10ml钛酸四丁酯，搅拌30min后配置成溶液。取干净的ITO导电玻璃，导电玻璃一端用胶带保护好，把导电玻璃完全浸泡在溶液中，5s后取出，然后再浸入到溶液中，玻璃片浸泡3次溶液后即可。待ITO导电玻璃晾干，放到马弗炉中进行烧结，烧结温度450℃，保温时间60min，自然降温后取出，染料敏化太阳能电池光阳极的致密层制备完成。

实施例2：