[发明专利]柔性塑料基底的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池的制备领域，特别涉及一种柔性塑料基底的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法。

背景技术

1991年瑞士联邦高等工业学院(EPFL)的等制备了一种类似于植物光合作用原理的新型太阳能电池，称为染料敏化纳米晶太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cells，DSSCs)。由于其成本低廉、原材料来源广泛、制备工艺简单、光电转化效率较高，因而以后将有可能取代硅太阳能电池得到广泛应用。

传统的DSSCs是将纳米氧化物浆料涂覆到镀有铟锡金属氧化物导电层的玻璃(FTO或ITO)上，经过400～500℃的高温烧结得到多孔薄膜。以玻璃为基板的DSSCs存在易碎、重量大和价格高的问题。为了解决这些问题，人们开发了柔性DSSC。柔性DSSCs以轻质的塑料薄膜或金属箔为基板，然而由于金属箔不透光，使得电池需从对电极一面受光，光线依次通过对电极和电解液时有一部分太阳光被损耗掉，降低了电池效率。因此开发可以正面透光、轻质、柔性的塑料基底的染料敏化太阳能电池具有重要意义。

基于柔性塑料基底的染料敏化太阳能电池面临的最大问题是塑料基底受热温度必须控制在150℃以下，并不能像玻璃基底一样承受400～500℃的烧结温度。因此需要采用其他办法成膜，例如：Zhang等人将P25纳米TiO₂颗粒分散在TiCl₄、TiOSO₄或TTIP前驱物分子的水或乙醇溶液中制成TiO₂浆糊，在柔性的塑料导电衬底上制备TiO₂膜，自然晾干后放入100℃的高压釜中用水蒸气进行12h的水热处理，制得柔性电极，用这种电极组装的柔性DSSCs的光电转换效率达2.5％(Zhang，D.S.，et al.Adv.Funct.Mater.，2006，16，1228.)。Miyasaka等用电泳沉积法，将塑料薄膜基板放在持续35～36V的直流电场中低温制备了TiO₂膜，但这种方法制备的薄膜表面有大量裂纹，影响最终电池的性能(Miyasaka，T.，et al.J.Electrochem.Soc.，2004，151，1767.)。Murakami等先用电泳法在ITO-PET基板上沉积无黏合剂TiO₂薄膜，之后将其置于钛酸异丙酯中进行化学气相沉积(CVD)对裂纹处理，产生新的TiO₂粒子，使电泳法制备的薄膜中TiO₂颗粒之间的网络连接更好。随后在低于110℃的条件下进行紫外辐照处理，相应的电池光电转换效率达3.18％(Murakami，T.N.，et al.J.Photoch.Photobio.A.，2004，164，187.)。但以上几种低温制备氧化物薄膜的工艺过于复杂，很难得到规模化应用。

机械加压法也可用于制备柔性塑料基底的染料敏化太阳能电池光阳极，生产条件简单。瑞典Uppsala大学的Hagfeldt教授首次将加压法引入到柔性塑料基底的染料敏化太阳能电池光阳极制备过程中来。他们将P25纳米粉分散到乙醇中制成浆料，然后在室温下把浆料涂到柔性基底上，通过辊轧的方法成膜，他们这种柔性光阳极组装成电池后在0.1个太阳下可以得到4.9％的效率，但是在1个太阳光下电池效率会大幅下滑(Lindstrom，H.，et al.Nano Lett.，2001，1，97.)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性塑料基底的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，该方法采用冷等静压技术对氧化物薄膜施压，使氧化物薄膜紧密、均匀的附着在塑料基底表面，工艺路线简便，而且可以批量化生产，具有产业化应用的前景。

本发明的一种柔性塑料基底的染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法，包括：

(1)将镀有铟锡氧化物导电层的塑料薄膜依次用洗涤剂、去离子水、无水乙醇分别超声清洗5～15分钟，烘干，得到经过预处理的塑料基底；

(2)将纳米氧化物颗粒分散到溶剂中，手工研磨或机械球磨2～12小时，制备成质量分数为10～40％的均匀的纳米氧化物浆料；

(3)将步骤(1)得到的塑料薄膜经过预处理，得到预处理后的塑料薄膜；然后采用刮涂或旋涂的方法，将上述纳米氧化物浆料均匀涂覆到预处理后的塑料薄膜的表面，在室温下自然晾干后形成氧化物薄膜，得到涂覆有氧化物颗粒的塑料薄膜；