[发明专利]一种金属电极柔性染料敏化太阳能电池的结构及其制备方法

说明书

本发明公开一种金属电极柔性染料敏化太阳能电池的结构及其制备方法。其特征在于，本发明提出的金属电极柔性染料敏化太阳能电池的结构从上至下包括第一柔性衬底层、光阳极层、纤维纸层、对电极层、第二柔性衬底层，其中，第一柔性衬底层和第二柔性衬底层之间充满电解液。本发明将吸光层设置在透明柔性衬底底面，不需要设置金属网和金属化合物网作为电池的透光层，入射光无需穿过电极便可直接照射吸光染料，使用金属箔片作为电极基材替代了传统染料电池的透明电极薄膜，降低了生产成本，使用PVC作为柔性衬底替代了传统柔性电池的PET、PEN衬底，增强柔性，工艺简单，造价低廉，且具有良好的柔性。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种柔性染料敏化太阳能电池及其制备方法。

背景技术

由于柔性太阳能电池具有轻便，可弯曲等特点，适用于多种环境，其发展潜力巨大，而其中的一个重点工作就是柔性基材与电极材料的选择和组装。传统染料电池中，光阳极和对电极之一必须保证一定的透光性，才能使吸光层工作。

目前已有的柔性染料电池的结构通常有聚合物薄膜-透明导电氧化物电极，金属网和金属箔电极的组合，金属线电极，导电聚合物电极，金属化合物电极，电解液充斥于光阳极和对电极之间。

聚合物薄膜-透明导电氧化物电极常有PET(聚苯二甲酸二乙酯)、PEN(聚萘二甲酸二乙酯)等聚合物薄膜与ITO(氧化铟锡)导电薄膜组合，传统柔性电池的PET，PEN衬底柔性有限，同时，自然界中铟的含量极少，造成了ITO的造价昂贵，并且ITO薄膜的柔韧性较差，不适合应用于柔性透明电极。

金属网和金属化合物网通常作为电池的透光层，目前常采用金属化合物网作为电池的对电极，也有研究在钛网表面制备纳米二氧化钛层，来作为电池的光阳极，步骤复杂，不易操作。

导电聚合物常用来制作电池的对电极，常见的有聚(3,4－乙撑二氧噻吩)(PEDOT)、聚(3,4－丙撑二氧噻吩)(PProDOT)、聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PANI)等，由于它们在较小的厚度下也具有较高的I^3-还原催化活性。

金属线经常被用于制备纤维型电池。其中比较有代表性的是，有研究以TiCl₄为前驱剂，利用原子层沉积(ALD)法在钛线表面沉积二氧化钛致密层再涂覆TiO₂介孔层，制得的电池的效率达到7.41％，原子层沉积(ALD)法需要用到复杂高端的设备，不适合大规模生产使用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的光阳极和对电极之一必须保证一定的透光性，才能使吸光层工作的问题，本发明提供了一种金属电极柔性染料敏化太阳能电池结构及其制备方法，且工艺简单，造价低廉，且具有良好的柔性。

本发明公开一种金属电极柔性染料敏化太阳能电池的结构。上述本发明提出的柔性染料敏化太阳能电池的结构从上至下包括第一柔性衬底层、光阳极层、纤维纸层、对电极层、第二柔性衬底层，其中，第一柔性衬底层和第二柔性衬底层之间充满电解液。

本发明技术方案还包括上述金属电极柔性染料敏化太阳能电池制备方法，具体步骤如下：

(1)制备光阳极基材：在金属箔片上使用电钻打出若干均匀分布的直径3.0～3.2mm小孔；将打孔后的金属箔片依次用去离子水、无水乙醇、丙酮清洗5min后放置干燥箱干燥，得到光阳极基材；

(2)制备光阳极层：使用思高胶带将步骤(1)制得的光阳极基材贴在清洁的玻璃表面，漏出2cm×2cm的面积并使用玻璃棒刮涂二氧化钛膏；将光阳极基材修剪成凸字型后放入马弗炉450℃烧结30min，得到位于光阳极基材表面的吸光层，光阳极基材和吸光层组成光阳极层；

(3)制备纤维纸层：在2cm×2cm的纤维纸上设置与步骤(1)小孔对应的通孔，得到纤维纸层；