[发明专利]一种高光电转化效率的染料敏化太阳能电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种高光电转化效率的染料敏化太阳能电池的制备方法，该方法通过合成了melem材料，首次采用melem材料对纳米晶半导体光阳极进行微量掺杂以调节半导体能带宽度，并增强吸光能力及范围，从而吸收更多的太阳光子，获得高效的电荷分离效率，最终达到显著提高染料敏化太阳能电池光电转换效率的目的。

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池领域，具体涉及一种高光电转化效率的染料敏化太阳能电池的制备方法。

背景技术

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，研发太阳能电池通过光电转换技术将太阳能直接转换成电能是太阳能最有效的利用方式之一。染料敏化太阳能电池(DSSC)由于其工艺简单、成本低廉、光电转换效率高、绿色环保、寿命长等优良性能，有着良好的应用前景和市场潜力，近年受到很大关注并取得一定进展。然而目前，DSSC的研究中还存在一些亟待解决的重要问题,尤其是光电转换效率的进一步提高。在过去的十年里，许多出版物都讨论了氮化碳材料的制备，Melem(C₆N₇(NH₂)₃)是最常见和最重要的三嗪类衍生物，广泛应用于光催化剂、有机电子和发光器件领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种高光电转化效率的染料敏化太阳能电池的制备方法，该方法通过合成了melem材料，首次采用melem材料对纳米晶半导体光阳极进行微量掺杂以调节半导体能带宽度，并增强吸光能力及范围，从而吸收更多的太阳光子，获得高效的电荷分离效率，最终达到显著提高染料敏化太阳能电池光电转换效率的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高光电转化效率的染料敏化太阳能电池的制备方法，应用物理法将melem材料掺杂到光阳极材料中，或者原位生长一层melem材料在光阳极表面。

作为优选，所述melem的制备方法如下：

S1、将三聚氰胺分散于超纯水中并超声30-60min，得分散液，再将分散液加热到100-150℃至水分蒸发得固体颗粒；

S2、将固体颗粒在马弗炉中于250-350℃下煅烧1-2h，所得产物先后用超纯水和乙腈洗涤，60-75℃下干燥1-2h，得到所述melem。

作为优选，所述分散液浓度为0.5-2mg/ml。

作为优选，使用粒径1-50nm半导体作为电子传输层材料，使用粒径40-1000nm半导体作为散射层材料。

作为优选，melem与半导体的质量百分比为0.1-1％。作为优选，所述半导体选自TiO₂、SnO₂、ZnO、LaTiO₃、Nb₂O₅、In₂O₃、Zn₂SnO₄、Fe₂O₃或CdS中的任意一种。

作为优选，所述方法包括以下步骤：步骤(1)、制备melem材料；步骤(2)、制备掺杂melem的半导体浆料；步骤(3)、采用步骤(2)掺杂melem的半导体浆料制备染料敏化太阳能电池。

作为优选，当用SnO₂做光阳极时，包括以下步骤：利用硫酸锡制备SnO₂浆液；称取乙醇倒入乙基纤维素中，搅拌得液态乙基纤维素；取松油醇和液态乙基纤维素加入到SnO₂浆液中，然后将其浓缩至粘稠状；取粘稠状SnO₂放入研钵中，加入一定量的melem粉末充分研磨均匀；采用刮涂法涂抹掺杂melem的SnO₂浆料，并于300～550℃煅烧10～200分钟，制得太阳能电池光阳极。