[发明专利]一种柔性染料敏化太阳电池的低温低压制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池制作技术领域，特别是涉及一种柔性染料敏化太阳电池的低温低压制备方法。

背景技术

近年，市场对光伏的需求持续性增长，柔性的染料敏化太阳电池器件成为太阳电池领域的研究热点之一。柔性染料敏化太阳电池的结构包括：在柔性导电衬底上制备的氧化物多孔膜、染料、电解质、柔性对电极。其中，氧化物多孔膜和染料构成光阳极，柔性光阳极的性能对于柔性太阳电池的制备和电池器件的性能具有决定性的影响。柔性光阳极采用的柔性导电衬底中，最具有实用化和经济化前景的是基于聚合物的衬底，目前聚合物衬底最大的问题是可耐受的温度不超过180℃，因此器件各层均要求在低温条件下制备获得。另外，传统染料敏化太阳电池的氧化物多孔膜层需在高温下制备，以获得结晶性能良好的半导体薄膜。受限于低温条件，目前在低温下制备致密连续的氧化物多孔膜薄膜的方法，效果最好的是在20M-200M的压强下用机械加压法制备，但制备工艺相对复杂、成本较高。

综上，传统的染料敏化太阳电池器件需在高温下制备，而聚合物衬底的可耐受温度较低，传统的方法难以满足低温的要求，目前在低温下制备染料敏化太阳电池的方法需在较高的压强下完成，但工艺复杂成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种在低温低压下制备柔性染料敏化太阳电池的方法，不同于传统的瞬时施加高压的方式，本发明中氧化物多孔膜层处在较低的压强下，溶剂逐渐蒸发，形成紧密的结构，具有操作便利、成本低廉的优点。

一种柔性染料敏化太阳电池的低温低压制备方法，步骤包括：

a、在柔性聚合物导电衬底上制备氧化物多孔膜；

b、将氧化物多孔膜干燥后，对氧化物多孔膜于20-60℃下施加0.3MPa-2MPa的压强，施压时长1d-7d；

c、将步骤b所得的氧化物多孔膜浸泡在染料溶液中，清洗干燥后获得柔性光阳极层；

d、在柔性光阳极层上制备柔性对电极层，并在所述柔性光阳极层与柔性对电极层间灌注电解质，形成电解质层。

本发明的有益效果是：

1、在低温下用低压法制备柔性染料敏化太阳电池，电池器件氧化物多孔膜层处在较低的压强下，溶剂逐渐蒸发，形成的结构紧密，具有操作便利、成本低廉的优点，同时具有操作安全、节约成本和能耗等特点，便于大面积、工业化生产；

2、采用低温低压的方法制备柔性电池，便于电池器件与其他设施的集成，更具实用化优势，且制得的柔性染料敏化太阳电池电池各性能优良。

附图说明

图1为本发明的柔性染料敏化太阳电池结构示意图，其中，1为柔性聚合物导电衬底层；2为光阳极层，21为氧化物多孔膜层，22为染料层；3为电解质层；4为对电极层；5为外电路。

具体实施方式

本发明提供了一种柔性染料敏化太阳电池的低温低压制备方法，步骤包括：

a、在柔性聚合物导电衬底上制备氧化物多孔膜；

b、将氧化物多孔膜干燥后，对氧化物多孔膜于20-30℃下施加0.3MPa-2MPa的压强，施压时长1d-7d；

c、将步骤b所得的氧化物多孔膜浸泡在染料溶液中，清洗干燥后获得柔性光阳极层；

d、在柔性光阳极层上制备柔性对电极层，并在所述柔性光阳极层与柔性对电极层间灌注电解质，形成电解质层。

优选的，步骤a所述柔性聚合物导电衬底包括聚合物/ITO衬底、聚合物/银纳米线衬底。

更加优选的，所述聚合物包括聚丙烯酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺(PI)。具体的说，聚合物导电衬底优选聚丙烯酸酯/银纳米线衬底、PEN/ITO衬底。

优选的，步骤a所述的氧化物多孔膜层采用的氧化物包括氧化钛、氧化锌、氧化锡。氧化物多孔膜层是将导电氧化物浆料，在低温条件下，采用刮涂法、或旋转涂布法、或丝网印刷法在柔性聚合物导电衬底层上制备而成。

更加优选的，步骤a所述的氧化物多孔膜层厚度为5μm-30μm。

优选的，步骤c所述染料溶液包括钌的多吡啶配合物、酞菁及菁类染料、硫化镉量子点、硒化镉量子点、纳米粒子材料Ⅱ-Ⅵ族化合物、Ⅳ-Ⅵ族化合物、Ⅲ-Ⅴ族化合物，如硫化镉、硒化镉、碲化镉、硫化铅、硒化铅、磷化铟量子点，当染料溶液为有机染料敏化剂时，所选用材料如天然染料叶绿素。