[发明专利]一种用于柔性染料敏化太阳能电池的柔性光阳极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性太阳能电池技术，特别是一种用于柔性染料敏化太阳能电池的柔性光阳极。

背景技术

染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell，简称DSSC)，是一种新型的低成本、环保型太阳能电池，是伴随着半导体电化学发展起来的一个崭新的科学研究领域。染料敏化太阳能电池是以染料敏化纳米多孔半导体薄膜为光阳极，将太阳能直接转换为电能的半导体光学器件。自1991年瑞士洛桑工学院Gratzel教授的太阳能研发小组成功研制出染料敏化太阳能电池以来，经过不断的改进，目前，已报道的染料敏化太阳能电池的光电转换效率得到很大程度的提高，已经达到11.9％，这一光电转换效率已经接近实用化水平。

DSSC是由导电基材、染料敏化纳米多孔半导体薄膜、电解质以及镀有催化层的对电极构成。传统的DSSC均以镀有FTO或ITO金属氧化物导电层的透明玻璃为导电基板。近年来，以柔性、轻质量的镀有导电层的高分子聚合物基材为柔性导电基材制备的柔性DSSC因其重量轻、可弯曲、成本低廉、应用广泛等突出优点引起了各国学者和研究机构的高度重视。

目前用来制备柔性DSSC光阳极的柔性透明导电基材是在柔性基材上镀有一层无机金属氧化物ITO(铟锡氧化物)导电层，它存在方块电阻高和柔韧性差的缺点。申请号为200910074514.0的中国专利公开了一种透明导电膜及其制备方法，并公开了该透明导电膜可以替代ITO导电膜用作聚合物和染料敏化太阳能电池的阳极，如果将它用于柔性染料敏化太阳能电池的阳极，虽然可以解决方块电阻高和柔韧性差的问题，但存在如下缺点：由于柔性透明导电基材上金属网格中网孔的存在，一方面，如果直接在其表面涂敷纳米多孔半导体薄膜，则所制半导体薄膜不够平整和致密，而且在基底的附着力也差，影响所组装柔性DSSC的光电转换性能；另一方面，网孔位置上纳米多孔半导体薄膜中的电子不能及时传到网格金属线上与外电路形成光电流，也影响所组装柔性DSSC的光电转换性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于柔性染料敏化太阳能电池的柔性光阳极。

本发明所要解决的另一技术问题是提供所述柔性光阳极的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于柔性染料敏化太阳能电池的柔性光阳极，它包括柔性透明导电基材和染料敏化纳米多孔半导体薄膜，其特征在于，所述柔性透明导电基材是在柔性透明基材上设置金属网格，在网格的网孔内涂覆填充剂，然后涂覆一层高分子导电聚合物薄膜，所述柔性透明导电基材的方块电阻为0.1～20Ω/□，透过率为65～90％。

上述柔性光阳极中，所述金属网格的开孔率大于等于65％。

上述柔性光阳极中，所述金属网格中金属线的厚度为1～10μm、宽度为5～100μm、间距为0.1～5mm。

上述柔性光阳极中，所述填充剂为聚对苯二甲酸乙二醇酯、明胶、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚氨酯中的任意一种。

上述柔性光阳极中，所述高分子导电聚合物薄膜的厚度为60～200nm。

一种柔性光阳极的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)在柔性透明基材上设置金属网格，在网格的网孔内涂覆填充剂，然后涂覆高分子导电聚合物薄膜，得到方块电阻为0.1～20Ω/□，透过率为65～90％的柔性透明导电基材；

(2)将含有纳米多孔半导体颗粒的浆料印刷到上述柔性透明导电基材表面，室温干燥后进行低温处理，得到厚度为4～30μm的纳米多孔半导体薄膜；

(3)将纳米多孔半导体薄膜浸入到染料溶液中进行敏化24～36h，得到本发明的柔性光阳极。

与现有技术相比，本发明通过在网孔内涂覆填充剂将金属网格平坦化，通过在其上涂敷高分子导电薄膜将金属网格连接成有机的导电整体，使得在此柔性透明导电基材上制备的纳米多孔半导体薄膜平整致密，用它制备的柔性光阳极所组装的电池中产生的电子能够快速传输到外电路而形成光电流，电池的光电转换效率高、使用寿命长。

具体实施方式