[发明专利]一种大面积低电阻太阳能电池导电基底及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，具体地，本发明涉及一种大面积低电阻太阳能电池导电基底及其制备方法。

背景技术

1991年，瑞士科学家等人将纳米技术应用于染料敏化太阳能电池（Dye-sentsitized Solar Cell，简称DSSC），得到了7%的光电转化效率，开辟了太阳能电池发展史上一个崭新的时代，为利用太阳能提供了一条新的途径。目前，实验室小面积的染料敏化太阳能电池的光电转换效率已提高到12%以上，已经接近实用化水平。染料敏化太阳能电池具有生产工艺简单、制造成本低廉及对环境无污染等优点，是具有很大发展潜力的新型绿色太阳能电池。柔性染料敏化太阳能电池具有质量轻、柔性好、易于大面积生产、生产成本更低等优点，近年来引起广泛的关注。

染料敏化太阳能电池由透明导电基底、多孔纳米晶氧化物薄膜、染料敏化剂、电解质和对电极等部分组成。其中，染料敏化太阳能电池中电子的收集和传输主要由导电基底完成。因而，导电基底的电阻对染料敏化太阳能电池的性能具有很大的影响。研究结果表明，随着电池面积的增大，电池的性能出现了明显的退化，具体表现在，电池的填充因子、短路电流以及光电转换效率均明显减小。出现这一退化的主要原因是导电基底表面电阻的影响，即当电池的面积增大时，电子的传输路径也增大，导致电子在传输过程中的损耗增大，从而影响电池的性能。

针对上面的问题，有人采用在大面积透明导电基底上制备若干条长条形的染料敏化太阳能电池，长条形的染料敏化太阳能电池之间为金属栅极，用以减少光生电子在传输过程中的损耗。这种方案在一定程度上解决部分问题，但由于金属栅极的引入，导致了两个新问题的出现。一是金属栅极容易与电解质反应进而影响到电池的稳定性，有人采用耐蚀的高分子材料进行保护，但使得电池的制备工艺更加复杂，成本升高，同时也降低了纳米晶氧化物光阳极薄膜的有效面积，从而影响了大面积染料敏化太阳能电池的光电转化效率；二是由于染料敏化太阳能电池的对电极通常为铂或其它良性导体，导致金属栅格—电解液—对电极之间形成短路，最终使电池无法正常工作。上述问题阻碍了染料敏化太阳电池的产业化进程。

CN101447339B公开了一种太阳能电池光阳极基板制备方法，在玻璃基片与FTO（氟掺杂的氧化锡）导电层之间引入了金属栅极，增加了电子的传输速率，避免了金属栅极与电解质的直接接触，但该方法的基片为玻璃，易碎且不具有柔性。

CN101567267A公开了大面积染料敏化太阳能电池的导电基底及其太阳能电池，在透明衬底与导电层（ITO（氧化锡掺杂的氧化铟）、ATO（纳米掺锑氧化锡）或FTO）之间引入了栅电极，加速了电子的传输速度，减小了损耗，但该方法中的导电层为ITO等金属氧化物，该材料比较脆，可弯折性能较差，也不能很好地应用于柔性染料敏化太阳能电池。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种大面积低电阻太阳能电池导电基底。

所述太阳能电池导电基底依次由透明衬底、附于透明衬底上的金属网格和涂覆于透明衬底上且包覆金属网格的导电层组成。即，金属网格位于透明衬底和导电层之间。

优选地，所述透明衬底是柔性透明高分子膜或透明玻璃；所述柔性透明高分子膜优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polythylene Terephthalate，简称PET）、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯（Polythylene Naphthalene，简称PEN）、聚酰亚胺（polyimide，简称PI）、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯己二酯、聚四氟乙烯或聚砜中的1种，特别优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺中的1种。

优选地，组成所述金属网格的金属线的厚度为1纳米~20微米，例如：1.1纳米、1.2纳米、1.3纳米、2纳米、5纳米、8纳米、9纳米、11纳米、20纳米、50纳米、100纳米、200纳米、500纳米、700纳米、900纳米、1微米、2微米、5微米、8微米、9微米、9.9微米、10.1微米、15微米、18微米、19微米、19.5微米、19.8微米或19.9微米等，进一步优选为5纳米~15微米，特别优选为10纳米~10微米。