[发明专利]染料敏化太阳能电池及其制作方法

权利要求书

1.一种染料敏化太阳能电池，其特征在于，包括透明电极和对电极及位于所述透明电极和对电极之间的电解质层；所述透明电极的内侧表面设有纳米多孔半导体薄膜，所述透明电极的外侧设有透明衬底，所述对电极的外侧设有对透明衬底；所述电解质层包括电解液和染料敏化剂的混合液体；所述纳米多孔半导体薄膜中吸附有具有表面等离子体效应的核壳结构纳米颗粒。

2.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述核壳结构纳米颗粒包括PVP有机物壳体和内嵌于所述PVP有机物壳体内部的金属核体。

3.如权利要求2所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述金属核体的直径为5~100nm，所述PVP有机物壳体的厚度为0.5~10nm。

4.如权利要求2所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述金属核体采用金属金、银、铝或铂材料制成。

5.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述纳米多孔半导体薄膜采用二氧化钛纳米多孔材料制成。

6.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述透明电极为FTO电极，所述对电极为Pt电极。

7.一种染料敏化太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备核壳结构纳米颗粒溶胶；

S2、在透明衬底的表面整镀一层透明导电材料形成透明电极；

S3、以旋涂甩胶的方式将纳米多孔半导体浆料旋涂至所述透明电极的表面，高温加热使纳米多孔半导体浆料烧结为纳米多孔半导体薄膜；

S4、将透明衬底、透明电极和纳米多孔半导体薄膜整体投入染料敏化剂中，并保证纳米多孔半导体薄膜完全浸没在染料敏化剂中足够的时间，以使染料敏化剂的染料分子充分吸附于纳米多孔半导体薄膜上；

S5、再以滴定或旋涂的方式在纳米多孔半导体薄膜上滴入上述S1中制得的核壳纳米颗粒溶胶，即可得到吸附于纳米多孔半导体薄膜中的核壳结构纳米颗粒的电池基坯；

S6、再通过蒸镀或溅射的方式在对透明衬底的表面覆盖一层金属铂电极作为对电极，并采用热封胶将所述对电极与所述电池基坯粘合，最后注入电解液，至此形成了染料敏化太阳电池。

8.如权利要求7所述染料敏化太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中制备核壳结构纳米颗粒溶胶的方法，包括以下步骤：

S1ˊ、将含有金属元素溶液的氧化剂和还原剂溶液发生氧化还原反应，并在恒温条件下以固定转速频率搅拌，充分反应后保持搅拌状态下自然冷却至室温，得到金属纳米颗粒溶胶；

S2ˊ、将PVP颗粒溶于水中形成PVP分子溶胶；

S3ˊ、将上述的金属纳米颗粒溶胶和PVP分子溶胶混合后在常温条件下连续搅拌十个小时以上，得到在PVP有机物壳体内嵌金属核体的核壳结构纳米颗粒溶胶。

9.一种染料敏化太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、制备核壳结构纳米颗粒溶胶；

S20、在透明衬底表面整镀一层透明导电材料形成透明电极；

S30、将将纳米多孔半导体浆料和步骤S10中制得的核壳纳米颗粒溶胶混合均匀后，以旋涂甩胶的方式涂至所述透明电极的表面，并在紫外光下照射使其固化形成吸附有核壳纳米颗粒的多孔半导体薄膜；

S40、将透明衬底、透明电极和纳米多孔半导体薄膜整体投入染料敏化剂中，并保证纳米多孔半导体薄膜完全浸没在染料敏化剂中足够的时间，以使染料敏化剂的染料分子充分吸附于纳米多孔半导体薄膜上，即可得到吸附于纳米多孔半导体薄膜中的核壳结构纳米颗粒的电池基坯；

S50、再通过蒸镀或溅射的方式在对透明衬底的表面覆盖一层金属铂电极作为对电极，并采用热封胶将所述对电极与所述电池基坯粘合，最后注入电解液，至此形成了染料敏化太阳电池。

10.如权利要求9所述的染料敏化太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述步骤S10中的核壳结构纳米颗粒溶胶的制备方法，包括以下步骤：

S10ˊ、将含有金属元素溶液的氧化剂和还原剂溶液发生氧化还原反应，并在恒温条件下以固定转速频率搅拌，充分反应后保持搅拌状态下自然冷却至室温，得到金属纳米颗粒溶胶；

S20ˊ、将PVP颗粒溶于水中形成PVP分子溶胶；

S30ˊ、将上述的金属纳米颗粒溶胶和PVP分子溶胶混合后在常温条件下连续搅拌十个小时以上，得到在PVP有机物壳体内嵌金属核体的核壳结构纳米颗粒溶胶。