[发明专利]制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法。

背景技术

低廉的制作成本，简单的制备工艺使得染料敏化太阳能电池（DSSC）自问世起便受到世人的广泛关注。染料敏化太阳能电池通常由工作电极（通常为染料敏化半导体氧化物膜聚集在有透明导电膜的玻璃板上）、电解质(含有氧化还原对, 通常为I3- /I-电对)和对电极(通常为铂电极)组成，与传统太阳能电池的最大区别在于光的吸收和光生载流子的传输由不同的物质完成。

基板是染料敏化电池正常运行必不可少的组件之一。对基板的一般要求是耐蚀性好，成本低等，玻璃是最常用的基板，但玻璃存在质脆易碎的问题，限制了DSSC的应用。近年来人们把目光转向了金属、高聚物等，并做了大量的研究，其中，金属基板由于具有很好的导电性，电阻较小，在电子传输过程中有利于电子的传输等优点而备受青睐，然而金属基板在含碘电解液中的耐蚀性差成为制约其发展的一大障碍。

目前，有研究人员以不同金属作为基板进行了研究，发现不锈钢、钛（合金）等都是不错的选择，若从性能上考虑，钛在含I3- /I-电对电解液中的耐蚀性优于不锈钢，但不锈钢是目前可以作为基板材料的最便宜的金属，且以不锈钢为对电极基板制作电池的初始光电转换率和玻璃相当，但其长期稳定性和玻璃基电池仍然相去甚远。

韩国的Kang等在解决这一难题的时候是先在不锈钢基板上沉积一薄层绝缘层，然后再沉积一层透明导电氧化物，虽然获得了较好的性能，但是这样增加了电池的制作成本，并且也没有发挥不锈钢基板导电性能较好的优点。台湾的Chih-Ming Chen等采取低温化学镀技术在不锈钢和镍板上沉积铂，从而在很大程度上避免了高温烧结对基板造成的氧化腐蚀，降低了串联电阻和对极电荷转移电阻，获得了较好的初始性能，但是化学镀铂增加了制作成本，而且在改善电池稳定性方面作用不大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，能有效减缓高温镀铂过程中不锈钢基板的氧化腐蚀，同时在封装成电池后阻碍含碘电解液对不锈钢基板的腐蚀，提高不锈钢基底染料敏化太阳能电池的长期稳定性。

本发明的制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，包括以下步骤：

1）将不锈钢基板置于酸洗液中进行酸洗处理；

2）将酸洗后的不锈钢基板置于钝化液中进行钝化处理；

3）在钝化后的不锈钢基板表面镀上铂；

4）以镀铂的不锈钢基板为对电极，与光阳极和电解质一起组装成染料敏化太阳能电池。

进一步，所述步骤1）的具体方法为：在常温下，将不锈钢基板置于酸洗液中酸洗8~10min，所述酸洗液为以质量分数计含16.7%HNO₃ 和 2%HF的混合水溶液。

进一步，所述步骤2）的具体方法为：在60℃~65℃水浴条件下，将酸洗后的不锈钢基板置于钝化液中保温15~20min，所述钝化液为以质量分数计含38%HNO₃ 的水溶液或以质量分数计含7.5% HNO₃ 和4% K₂C_r2O₇的混合水溶液。

进一步，所述步骤3）的具体方法为：在常温下，将浓度为10mmol/L的氯铂酸的异丙醇溶液均匀滴镀到钝化后的不锈钢基板表面，然后将不锈钢基板在385℃下烧结15分钟。

进一步，所述步骤4）中，所述光阳极为染料敏化二氧化钛TCO玻璃。

进一步，所述步骤1）前，还包括以下前处理步骤：

1a）打磨不锈钢基板；

1b）对不锈钢基板进行脱脂清洗。

进一步，所述步骤1b）的具体方法为：将不锈钢基板置于60℃~70℃的除油液中保温25~30min，然后将不锈钢基板取出用清水清洗，所述除油液为以质量分数计含2%NaOH 和0.3% OP-10的混合水溶液。

进一步，所述步骤2）和步骤3）之间，还包括以下中和处理步骤：

3a）在常温下，将不锈钢基板置于以质量分数计含1%NaOH的水溶液中1min，然后将不锈钢基板取出用清水清洗。