[发明专利]一种储能染料敏化太阳能电池及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种太阳能电池及其制备方法，具体地说是一种储能染料敏化太阳能电池及其制备方法，属于能源技术领域。

二、背景技术

随着能源和环境危机日益严重，寻找新的可再生的能源正在成为一项亟待解决的问题。人们已经进行了多项研究，意在开发出可替代能源，从而能够替代传统的矿物燃料，并解决曰益临近的能源危机。太阳能取之不尽用之不竭，而且绿色可再生。

染料敏化太阳能电池为电化学太阳光能电池，其主要构成为：吸收可见光并产生电子一空穴对的光敏染料分子，和传送所产生电子的过渡金属氧化物。

但是，现有的太阳能电池只是光能转换器，仅仅把太阳能转化为电能输出，在没有太阳光的时候无法输出能量，目前对太阳能的研究也仅仅只是如何提高转化率，对于电能的储存仅仅是在外部附加一个单一功能的储能器件，由于外加器件不易携带，直接限制了太阳能电池小型化的发展。

三、发明内容

本发明旨在提供一种同时具有光电转换和能量储存两种功能于一体的储能染料敏化太阳能电池及其制备方法，使太阳能电池将光能转化为电能的同时，可以将一部分电能储存起来，另外一部分电能用于输出。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明储能染料敏化太阳能电池，其特征在于本太阳能电池自上而下依次设置有：顶面导电玻璃衬底1、TiO₂储电层2、第一电解液层3、隔膜4、第二电解液层5、储电层6和底面导电玻璃衬底7；以含有TiO₂储电层2的顶面导电玻璃衬底1和含有储电层6底面导电玻璃衬底7作为对电极；

所述TiO₂储电层2是将TiO₂和储能材料按质量比5:10-24混合球磨后溅射在顶面导电玻璃衬底1的导电面上随后浸泡在染料溶液中24小时并真空干燥后形成的TiO₂储电层2；

所述储电层6是将储能材料喷涂或沉积在底面导电玻璃衬底7的导电面上形成的储电层6)；

所述TiO₂为纳米级多孔TiO₂，所述储能材料选自碳材料、聚苯胺类材料或金属氧化物。

所述碳材料是通过炭气凝胶制备的纳米球形碳材料；

所述金属氧化物选自MnO₂、NiO或Ni₂O₃；

所述聚苯胺类材料为聚苯胺；

所述染料选自N3、N719或C106。

所述TiO₂储电层2的厚度为500-2000μm。

所述第一电解液层3和第二电解液层5由液态电解质构成，所述液态电解质是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯中的一种与一甲基三乙基四氟硼酸铵、四乙基四氟硼酸铵中的一种按体积比1:1的比例形成的混合物。

所述隔膜4选自聚丙烯膜、隔膜纸或高分子半透膜。

本发明储能染料敏化太阳能电池的制备方法，按如下步骤操作：

a、将TiO₂和储能材料混合并于400-800℃球磨1-3小时得混合料，然后通过混合溅射法将所述混合料溅射在顶面导电玻璃衬底1的导电面上，随后浸泡在染料中24小时并真空干燥形成TiO₂储电层2；

b、在温度不高于300℃的条件下将储能材料喷涂或沉积在底面导电玻璃衬底7)的导电面上形成储电层6；

c、在TiO₂储电层2与储电层6之间插入隔膜4，压合后注入液态电解质，分别在TiO₂储电层2与隔膜4之间形成第一电解液层3、在储电层6与隔膜4之间形成第二电解液层5；将由顶面导电玻璃衬底1、TiO₂储电层2、第一电解液层3、隔膜4、第二电解液层5、储电层6和底面导电玻璃衬底7构成的层结构在外周进行密封形成储能染料敏化太阳能电池。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明通过加入储能材料，改变太阳能电池的结构，同时在太阳能电池中加入了电解液和隔膜，解决了储能过程中电子传导的问题，基于以上结构，本发明的储能染料敏化太阳能电池可以在将光能转化为电能的同时，可以将一部分电能储存起来，另外一部分电能用于输出。