[发明专利]一种经离子注入处理的染料敏化太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种经离子注入处理的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：

包括以下步骤：

a. 清洗光阳极基底；

b. 制备光吸收层；

c. 对经步骤b处理后的光阳极进行第一次热处理；

d. 将金属离子注入到经步骤c处理后的光阳极，完成对光阳极的离子注入改性，所述离子注入改性为Cu/ TiO2改性或Zn/ TiO2改性或Fe/ TiO2改性；

e. 对经离子注入改性后的光阳极进行第二次热处理；

f. 制备对电极；

g. 将步骤f制备的对电极与步骤e制备的光阳极对接，经注入电解液后封装制得染料敏化太阳能电池。

2.根据权利要求1所述的经离子注入处理的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：

所述步骤a中清洗光阳极基底是指将溅射有第一掺氟SnO2导电层的光阳极基底一侧在超声清洗器内将所述光阳极基底依次使用去离子水、无水乙醇和丙酮清洗10分钟，在烘干箱内烘干后置于浓度为40 mmol/L 的TiCl4溶液中浸泡，水浴加热至70℃下浸泡30分钟后，取出烘干。

3.根据权利要求1所述的经离子注入处理的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：

所述步骤b中制备光吸收层是指将已配制好的20nm TiO2料浆和20nm与200nm TiO2混合浆料丝网印刷于所述光阳极的第一掺氟SnO2导电层表面，通过均化、干燥工艺形成厚度为14～16μm的纳米透明TiO2膜层和TiO2混合层，在TiO2混合层之上再丝网印刷一层400nm TiO2散射层形成光阳极光吸收层。

4.根据权利要求1所述的经离子注入处理的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：

所述步骤c中对光阳极进行第一次热处理是指将经步骤b处理后的光阳极置于气氛炉内，在325℃下保温5～10分钟后升至375℃保温5～10分钟，再升温到450℃保温10～15分钟，最后将温度升至500℃并保温10～15分钟，完成所述光阳极的制备。

5.根据权利要求1所述的经离子注入处理的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：

所述步骤d中离子注入改性是指使用离子注入机，调节触发电压在5 kv ~10kv，注入剂量在1×1015/cm2~10×1015/cm2，束流2.5mA，将Fe3+注入到步骤c所述光阳极，完成对所述光阳极的改性处理。

6.根据权利要求1所述的经离子注入处理的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：

所述步骤e中对经离子注入改性后的光阳极进行第二次热处理是指将经步骤d改性处理后的光阳极再次置于40mmol/L 的TiCl4溶液中浸泡后烘干，再将所述光阳极置于气氛炉内450℃下保温30分钟。

7.根据权利要求1所述的经离子注入处理的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：

所述步骤f中对电极制备是指在对电极基底的一侧溅射第二掺氟SnO2导电层，接着利用丝网印刷法将铂浆印刷至所述第二掺氟SnO2导电层表面，再在400℃下处理10分钟制成所述对电极。

8.根据权利要求1所述的经离子注入处理的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：

所述步骤g中封装制得染料敏化太阳能电池是指将步骤f制备的对电极与步骤e制备的光阳极对接后，使用沙林膜进行封装，接着在真空环境中注入电解液，并使用沙林膜密封电解液注入口，制得染料敏化太阳能电池。

9.一种根据权利要求1至8中任一项所述的方法制备的染料敏化太阳能电池，包括表面设置有光吸收层的光阳极、吸附于所述光阳极光吸收层表面的染料敏化剂、面对所述光阳极并位于所述光吸收层一侧的对电极，设置在所述光阳极和所述对电极之间的电解液，其特征在于：

所述光阳极经过离子注入改性处理，所述离子注入改性为Cu/ TiO2改性或Zn/ TiO2改性或Fe/ TiO2改性。

10.根据权利要求9所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于：

所述光阳极包括光阳极基底、溅射在所述光阳极基底上的第一掺氟SnO2导电层以及光吸收层；

所述光吸收层包括依次丝网印刷于所述第一掺氟SnO2导电层上的纳米透明TiO2膜层、TiO2混合层和TiO2散射层；

所述对电极包括对电极基底、溅射在所述对电极基底朝向所述光阳极一侧的第二掺氟SnO2导电层、丝网印刷于所述第二掺氟SnO2导电层表面的铂电极。