[发明专利]一种快速吸附染料制备染料敏化太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备染料敏化太阳能电池的方法，尤其涉及一种快速吸附染料制备染料敏化太阳能电池的方法。

背景技术

作为代替化石燃料的能源，利用了太阳光的太阳能电池受到关注，人们对其进行了各种研究。太阳能电池是一种将光能转换为电能的光电转换装置，由于以太阳光作为能源，所以对地球环境的影响极小，可以得到更广泛的普及。

近年来将太阳能转化为光能的研究发展很快。应用了由染料敏化的光感应电子移动的染料敏化型太阳能电池（Dye-Sensitized Solar Cell，DSSC），近年来作为代替硅（Si）类太阳能电池等的下一代太阳能电池受到关注，并被广泛地研究。染料敏化太阳能电池（DSSC）的优点十分突出：1、制作简单，成本低；2、所使用的染料敏化剂可以在很低的光能量下达到饱和，因此可在各种光照条件下使用；3、可以在很宽的温度范围内正常工作；4、可以制成透明的产品，应用于门窗、屋顶以及汽车顶。因此它迅速成为世界各国的研究重点和热点，取得了丰富的成果，掀起了各国研究DSSC太阳能电池的热潮。

染料敏化太阳能电池作为第三代太阳能电池，是目前最有潜力的硅太阳能电池廉价替代物，它以廉价的宽带隙氧化物半导体制备成具有多孔结构、高比表面积的纳米晶薄膜，薄膜上吸附光敏染料，并选用适当的氧化还原电解质，利用染料来俘获太阳光。

在染料敏化电池的工作电极上，光敏染料分子吸收太阳光跃迁至激发态，处于激发态的染料向半导体氧化物的导带内注入电子借以实现电荷分离，因此，吸附的染料是DSSC的心脏，其通过不断吸光产生电子流，驱动着整个电池的运作。吸附染料越多的染料敏化太阳能电池阳极，光照下产生的非平衡载流子密度增加，可使电阻变小，电池光电转换效率提高。

但是现有染料敏化电池的制备方法中，存在吸附时间过长，吸附率低，而且附着性差的不足，不能满足产业化生产的要求，其相关工艺还有待进一步改善和优化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种快速吸附染料制备染料敏化太阳能电池的方法，能有效缩短吸附时间，提高染料吸附率，染料分子与光阳极结合更紧密。

本发明提供了一种快速吸附染料制备染料敏化太阳能电池的方法，包括以下步骤：

步骤1，将染料和共吸附剂溶解在溶剂，制得染料溶液；

步骤2，将光阳极材料涂覆在导电基底上，烧结，制得染料敏化太阳能电池光阳极；

步骤3，将步骤2得到的染料敏化太阳能电池光阳极置于步骤1所得染料溶液中，恒温加热处理；

步骤4，将步骤3处理后的染料敏化太阳能电池光阳极浸入电解液溶液，取出封装制得染料敏化太阳能电池。

优选地，步骤3中恒温加热处理的温度为20-100℃。

优选地，步骤3中恒温加热处理的时间至少为2-20min。

优选地，步骤1中所述染料为钌基染料。

其中，所述钌基染料可以选自N3、N719、N749、 Z907、Z991、K8、K19、N945、Z910、K73、K51、Z955、花青、香豆素、卟啉、吲哚、二萘嵌苯花菁、半花菁等中的一种或几种。

优选地，步骤1所得染料溶液中染料的浓度为0.1mmol/L-5mol/L。

优选地，步骤1中所述共吸附剂为0.001mmol/L-3mol/L。

其中，步骤1中所述溶剂1-癸基磷酸（CAS No.：6874-60-8）。

优选地，步骤1所得染料溶液中共吸附剂的浓度为可以选自乙腈、叔丁醇、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等中的一种或几种。

优选地，步骤1中所述溶剂为乙腈和叔丁醇的混合溶剂，其中，所述的乙腈和叔丁醇的体积比为1:100 -100:1。

优选地，步骤1为：将染料和共吸附剂置于溶剂中，超声处理，制得染料溶液。

其中，超声处理时间优选为10-60min，超声频率优选为10-100KHz，水温优选为30-60℃。

优选地，步骤1为：将染料和共吸附剂置于溶剂中，超声处理后，摇床震动处理，制得染料溶液。

其中，摇床震动处理时间为5-50min，摇床转速为50-500转/分。

其中，步骤2中将光阳极材料涂覆在导电基底上的方法为丝网印刷、旋涂、刮涂、喷涂、转印方法等中的一种或几种的组合。

优选地，步骤2中光阳极材料通过丝网印刷的方法涂覆在导电基底上。

优选地，步骤2中烧结温度为300-600℃，烧结时间为10-60min。