[发明专利]一种太阳能电池

摘要

本申请涉及一种太阳能电池，所述太阳能电池基于染料敏化太阳电池，所述染料敏化太阳电池由光阳极、对电极和电解液构成；所述光阳极的结构为由外而内的FTO基底、生长于FTO基底表面的氧化钨纳米线、涂覆于氧化钨纳米线底部的玻璃微珠；所述氧化钨纳米线为核壳结构，核为氧化钨纳米线，壳为氧化钛；所述对电极为由外而内的FTO基底、反光层、Pt催化层；所述电解液中加入防冻剂正丙醇。

主权项

1.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池基于染料敏化太阳电池，所述染料敏化太阳电池由光阳极、对电极和电解液构成；所述光阳极的结构包括FTO基底、生长于FTO基底表面的氧化钨纳米线、吸附于氧化钨纳米线底部的玻璃微珠；所述氧化钨纳米线为核壳结构，核为氧化钨纳米线，壳为氧化钛；所述对电极为由外而内的FTO基底、反光层、Pt催化层；所述电解液中加入防冻剂正丙醇；所述染料敏化太阳电池的制备步骤如下：步骤一，制作FTO基底：a)清洗FTO基底：选择FTO导电玻璃作为光阳极的基底，首先，切割FTO导电玻璃，用沾有洗洁精的超净布擦拭FTO导电一面，去除表面存在的油污、尘埃杂质，然后用去离子水反复冲洗数次，直至将洗洁精清洗干净，将其放入臭氧清洗机中，臭氧处理10min，接着依照丙酮、乙醇、去离子水的顺序分别超声清洗30min，用氮气枪吹干待用；b)生长氧化钨纳米线：使用磁控溅射镀膜技术在FTO表面蒸镀一层150nm厚的金属钨膜作为氧化钨纳米线生长源，同时使用陶瓷模板实现钨膜的定域生长，磁控溅射过程中将陶瓷模板贴附在FTO表面，其中，陶瓷模板的孔隙直径为2μm，间距为50μm，磁控溅射电流为2A；氧化钨纳米线生长采用热氧化方法，将镀有钨膜的FTO导电玻璃放入热蒸发炉中，在惰性气体的保护下，400℃保温5h，自然冷却后取出；c)制备核壳结构氧化钨纳米线：称量100ml的无水乙醇溶液，加入1ml的C16H36O4Ti，在70℃水浴下搅拌均匀，将生长有氧化钨纳米线的FTO导电玻璃放入溶液中，静置11s，然后快速取出，该FTO导电玻璃放入溶液‑静置‑取出过程重复五次，以能够保证纳米线表面充分的包裹上壳结构，接着将取出的样品在400℃退火1h，自然冷却后即得带有核壳结构氧化钨纳米线的FTO基底；步骤二，吸附玻璃微珠：取20g购买的直径为5～10μm的玻璃微珠用去离子水清洗，干燥，加入到20mol/l的氢氟酸溶液中磁力搅拌20min后真空抽滤，用去离子水清洗至中性后干燥，取去离子水100ml，依次加入2.5g柠檬酸钠、2.2g硫酸铵和5g纳米银粒子，随后加入氨水调节pH值为6，得到混合溶液，将干燥的玻璃微珠加入上述混合溶液中，在60℃下，磁力搅拌2h，反应后冷却至室温；将步骤一中得到的带有核壳结构氧化钨纳米线的FTO基底浸入上述混合溶液中，水浴80℃下静置5h，即可在FTO基底表面形成玻璃微珠结合核壳结构氧化钨纳米线材料；步骤三，制备对电极：选取与光阳极相同尺寸的FTO导电玻璃，然后在其表面磁控溅射一层Ag，作为反光层，Ag厚度为300nm，然后再蒸镀Pt催化剂层，Pt催化剂层厚度为50nm；步骤四，组装染料敏化太阳电池：电解液应用传统的碘/碘三负离子电解液：首先称取100ml的乙腈溶液，向其中加入0.1M的碘化锂，0.1M单质碘，0.6M 4‑叔丁基吡啶和0.6M的四丁基碘化铵，避光超声5min，使其充分溶解，然后称取8g的纳米TiO2纳米粒子，在水浴70摄氏度下，将TiO2纳米粒子加入电解质溶液中，最后加入5ml防冻剂正丙醇，超声30min，使其充分混合均匀；染料溶液：称取N719粉末50mg，无水乙醇30ml，将N719加入无水乙醇中，充分溶解，避光搅拌12h；取上述配制的染料溶液放入棕色玻璃皿中，然后将FTO基底浸入该棕色玻璃皿中，避光在60℃下敏化3h，取出，然后对电极与该光阳极封装在一起，封装材料采用热封膜，将电解液从对电极一端的小孔注入，封装小孔，连接导线，形成所述的染料敏化太阳电池。