[发明专利]一种双面进光染料敏化太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双面进光染料敏化太阳能电池，包括依次层叠的透明导电基底A、光阳极敏化层、电解质层、对电极层及透明导电基底B；所述对电极层由黑磷量子点或硫化钼量子点或二维层状黑磷修饰的透明导电聚合物对电极组成。本发明的制备方法：先制备依次层叠的透明导电基底A、光阳极敏化层、电解质层，再在透明导电基底B上制备对电极层，然后在对电极层上制备黑磷量子点或硫化钼量子点或二维层状黑磷修饰层，最后将对电极层盖在电解质层上，经干燥得到双面进光染料敏化太阳能电池。本发明的双面进光染料敏化太阳能电池有效阻碍了聚苯胺薄膜与电解质中有机溶剂的直接接触，抑制了其对聚苯胺薄膜的腐蚀。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种透明复合对电极基双面进光染料敏化太阳能电池及其制备方法。

背景技术

当今能源短缺与环境污染已成为世界各国共同面临的重大问题，太阳能作为一种无污染且可持续利用的绿色资源，成为新能源中的重大研究课题。光伏器件因其可将光能转化为电能备受科研人员的广泛关注，其中染料敏化太阳能电池 (Dye-sensitized SolarCells, DSSCs) 制备工艺简单、成本低廉、环境友好，具有很好的应用前景。

DSSCs 主要由TiO₂纳米晶多孔半导体薄膜、敏化剂、I₃^-/I^-氧化还原电解质和对电极四部分组成，其中对电极的作用为有效收集外电路载流子并将其传输给电解质，有效催化I₃^-还原为I^-以供染料循环使用。因此对电极的导电能力、电催化活性以及透光度等方面的性能很大程度上决定了整个器件的光电性能。目前DSSCs中常用的对电极为Pt对电极，Pt对电极虽然具有很好的催化活性，但其资源稀少且价格昂贵，严重限制了染料敏化太阳能电池的产业化发展。

非贵重金属材料如石墨烯、金属硫化物、导电聚合物等作为对电极在染料敏化太阳能电池中的应用日益增多。其中导电聚合物薄膜因成本低廉、制备方法简单、性能稳定而备受关注。中国专利申请201310026549.3中描述了一种染料敏化太阳能电池用导电聚合物对电极及其制备方法。但在实践过程中，此专利申请所提供的导电聚合物薄膜易被电解质中的有机溶剂腐蚀，造成聚合物薄膜出现局部溶解甚至脱落现象，抑制了导电聚合物基染料敏化太阳能电池光电转换效率的提高。同时，实现太阳能电池高转换效率的重要途径是尽可能提高太阳光利用率，即实现对高能光子和低能红外光子的利用。从现有的染料敏化太阳能电池研究来看，常用的吸光材料主要为吸收可见光的钌基染料，如N719染料（N719染料，二-四丁铵-双(异硫氰基)双(2,2'-联吡啶-4,4'-二羧基)钌），占有太阳光48.02%的红外光将无法被有效吸收用于光电转换，阻碍了染料敏化太阳能电池光电转换效率的进一步提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种透明复合对电极基双面进光染料敏化太阳能电池及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种双面进光染料敏化太阳能电池，包括依次层叠的透明导电基底A、光阳极敏化层、电解质层、对电极层及透明导电基底B；所述对电极层由黑磷量子点或硫化钼量子点或二维层状黑磷修饰的透明导电聚合物对电极组成（即透明导电聚合物对电极的表面具有黑磷量子点层或硫化钼量子点层或二维层状黑磷吸附层）。

上述的双面进光染料敏化太阳能电池，优选的，所述透明导电聚合物对电极层为多孔聚苯胺薄膜对电极层。

上述的双面进光染料敏化太阳能电池，优选的，所述透明导电基底A和透明导电基底B均为FTO导电玻璃（掺杂氟的SnO₂透明导电玻璃）；所述光阳极敏化层材料选用TiO₂。

上述的双面进光染料敏化太阳能电池，优选的，所述电解质层为琼脂糖基聚合物电解质层。