[发明专利]一种柔性染料敏化太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种柔性染料敏化太阳能电池及其制备方法。

背景技术

在煤、石油、天然气等不可再生能源日益减少的情势下，太阳能由于资源丰富，对环境无污染，日益成为能源开发的重点。太阳能电池作为能源的一种新形式，应用领域广泛。染料敏化太阳能电池由于其使用寿命长、生产工艺简单、生产成本低、无毒无污染等特性，占据了太阳能电池的市场。

目前染料敏化太阳能电池的制作，所用的光阳极及光阴极材料的衬底，一般是用磁控溅射的方法所做的TCO导电玻璃，介于导电玻璃本身的性质，用这种材料只能做出刚性的染料敏化太阳能电池。而由TCO导电玻璃制作的这种刚性染料敏化太阳能电池，不仅重量大，而且由于导电玻璃本身的性质，这种刚性染料敏化太阳能电池无法弯折，其安装及携带不方便，其应用范围受到极大的局限。

其他种类的太阳能电池，目前比较成熟的，如晶体硅太阳能电池，受硅片本身性质的局限，200um厚度左右的硅片，其弯曲程度也只能局限在很小的范围之内。目前另一实现产业化的非晶硅薄膜太阳能电池，其依托的衬底也依然是导电玻璃。原材料本身的性质极大的限制了太阳能电池的应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性染料敏化太阳能电池及其制备方法，解决目前染料敏化太阳能电池应用范围局限性大及安装携带不方便等问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

所述的这种柔性染料敏化太阳能电池，包括柔性光阴极层、电解质层、柔性光阳极及染料层。

所述电解质层一侧与柔性光阴极层结合，另一侧与柔性光阳极及染料层结合。

所述的柔性光阴极层，包括光阴极柔性耐高温薄膜层、光阴极碳纳米管薄膜导电层、金属导电层。

所述的光阴极碳纳米管薄膜导电层由化学气相沉积法或湿法工艺制备而成。

所述的光阴极碳纳米管薄膜导电层一侧与光阴极柔性耐高温薄膜粘结。

所采用的粘结剂为硅胶、改性的环氧树脂等，作为优选的方式，选取硅胶作为粘接剂。

所述的光阴极碳纳米管薄膜导电层另一侧与所述金属导电层结合。

所述的柔性光阳极及染料层，包括光阳极柔性耐高温薄膜层、光阳极碳纳米管薄膜导电层、光阳极及染料层。

所述的光阳极碳纳米管薄膜导电层由化学气相沉积法或湿法工艺制备而成。

所述的光阳极碳纳米管薄膜导电层一侧与光阳极柔性耐高温薄膜结合。

所采用的粘结剂为硅胶、改性的环氧树脂等，作为优选的方式，选取硅胶作为粘接剂。

所述的光阳极碳纳米管薄膜导电层另一侧与所述光阳极及染料层结合。

制作光阳极层的材料可为二氧化钛、二氧化锡及氧化锌等。作为本发明优选的方案，选取二氧化钛作为制备光阳极层的材料。

制备好的柔性光阳极，在染料中浸泡，形成柔性光阳极及染料层。

所述柔性光阳极及染料层及柔性光阴极层所采用的柔性耐高温薄膜的材料可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、三乙酰基纤维素(TAC)等。

化学气相沉积法制备碳纳米管薄膜导电层是指：将含碳气体如乙烯、乙炔、一氧化碳、甲烷、丙烯等有机气体，在一定温度下，一般为600℃～1000℃，在过渡金属Fe，Co或Ni催化剂作用下进行催化分解，或者直接热分解含Fe，Co或Ni的碳化合物，如二茂铁以及羰基化合物等制备碳纳米管薄膜。

湿法工艺制备碳纳米管薄膜导电层是指，将三聚甲醛或者多聚甲醛溶解在1-10mol/L的强酸性溶液中，制备成质量百分比为1％-50％的溶液，充分搅拌混合均匀；将经处理获得的溶液转移到水热反应釜中，以100-200℃进行水热反应5-72小时，自然冷却到室温，分离、洗涤和干燥后获得碳纳米管或碳纳米棒。所述的强酸性溶液包括挥发性酸和不挥发性酸的混合物，挥发性酸包括盐酸，硝酸，不挥发性酸包括硫酸和磷酸等。

所述的这种柔性染料敏化太阳能电池的制备方法，包括制取柔性光阴极层的步骤、制取柔性光阳极及染料层的步骤、制备电解质层的步骤及电池的封装步骤，具体为：

(1)制取柔性光阴极层，具体为：

(a)选取光阴极柔性耐高温薄膜，将其依次用蒸馏水、丙酮、无水乙醇、蒸馏水等溶液超声清洗，在每种溶液中超声清洗的时间为15分钟；

(b)选取利用化学气相沉积的方法或者是湿法工艺制备成的光阴极碳纳米管薄膜导电层，在透光率为85％的条件下，该薄膜的方块电阻小于100Ω；