[发明专利]一种用于染料敏化太阳能电池光阳极上光散射层浆料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于染料敏化太阳能电池光阳极上光散射层浆料及其制备方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

 太阳能作为一种新的能源，在全球气候变暖和雾霾不断出现的环境下，越来越受到人们的关注。在各种薄膜太阳能电池中，染料敏化太阳能电池以其制作工艺简单、便于大规模生产、成本低廉等优点愈来愈受到广泛重视。在染料敏化太阳能电池中，多孔光阳极的性能对电池的性能的影响尤为重要，因此多年来关于光阳极膜的研究也越来越多。

为实现尽可能多的吸附染料，同时实现与导电基底的牢固接触，并实现电子从染料激发态到导电衬底的传输以及电解质中氧化还原电对的有效传输，多孔光阳极的制备技术方面的研究报道较多。

目前多孔光阳极基本为叠层结构，吸收层为粒径较小的纳米TiO₂，其对太阳光的利用率不是很高，在吸收层上面再制备具有光再次利用的大颗粒的光散射层对太阳光的利用率明显提高，因此通过大颗粒的光散射作用增加光程和对太阳光可以二次吸收，从而增加光的再次利用效率，提高DSSC的光电转换效率。

现有技术一：

专利申请号：201010294290.7

该专利阐述了一种DSSC光阳极散射层浆料的制备方法，采用4μm锐钛矿TiO₂与100nm、200nm和360nm的TiO₂混合置于玛瑙碾钵中，再与配制好的乙基纤维素松油醇溶液混合与碾钵中充分碾磨1h，制备成散射层浆料。

该制备技术的缺点：该技术在制备时采用碾磨方式很难使颗粒均匀分散混合于添加剂和造孔剂中，高温烧结后容易产生龟裂。该技术制备的散射层浆料中TiO₂全为较大颗粒，与基地的小颗粒直接接触而无过渡，传输层中的TiO₂颗粒都较小，在20nm左右，将这样的大颗粒散射层制备于基底层上，通过高温烧结后将产生龟裂现象，而且颗粒过大对染料的吸附性大大降低，颗粒之间接触较小，比表面积大大减小，势必影响电池效率。该技术通过碾钵研磨的方式不能很好的使TiO₂颗粒与溶剂等混合分散均匀，且制备量受限，不能批量生产和大批量制备。

 

现有技术二：

专利申请号：201110241940.6

该专利阐述了一种染料敏化太阳能电池散射层浆料的制备方法及其修饰工艺，采用钛盐水解法，利用碱性溶液促进水解，形成白色沉淀至溶液PH ＝6～8 ；将白色沉淀洗涤后，利用氧化物溶解，制备过氧化钛中间产物，按照比例用蒸馏水稀释，在水热釜中按照一定温度和时间处理，获得均匀短棒状的纳米级二氧化钛电池散射层浆料。

该技术的缺点：该技术制备工艺过于复杂冗繁，不能面向市场化和批量化，仅局限于实验室，且该技术制备的电池效率仅为3.28%，目前DSSC的领域的效率早已超过10%，因此这样的效率在该领域没有任何优势和新颖。

现有技术三：

专利申请号：201110401157.1

该专利阐述了一种染料敏化太阳能电池散射层的制备方法，该技术采用四氯化钛水解，通过水热反应得到到氧化钛散射微球，再添加造孔剂和溶剂，经过研磨得到均匀的浆料。

该技术的缺点：制备周期相对较长，至少两天时间，而且水热反应中的水热釜的大小制约了该制备技术浆料制备量，很难批量化和产业化，且该技术制备的散射层浆料对电池的性能提高不够明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了工艺简单、吸附性好且不易出现烧结龟裂的用于染料敏化太阳能电池光阳极上光散射层浆料；

本发明的另一目的是提供上述浆料的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种用于染料敏化太阳能电池光阳极上光散射层浆料，其组分为TiO₂颗粒、乙基纤维素和松油醇，且TiO₂颗粒：乙基纤维素：松油醇的重量配比为1：0.2~0.5：2~8，其中，所述TiO₂颗粒为由10~30nm的TiO₂纳米颗粒和0.2~0.4μm的TiO₂颗粒按照1:1~5的重量比的混合。

优选的，用于染料敏化太阳能电池光阳极上光散射层浆料，TiO₂颗粒：乙基纤维素：松油醇的重量比为1：0.4：4。