[发明专利]染料敏化太阳能电池电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种染料敏化太阳能电池。

背景技术

太阳能与其它能源相比具有很多优点，因而成为能源开发的重点。太阳能电池是将太阳 能直接转换成电能的装置。目前，已开发了各式各样的转换装置，例如一种硅太阳能电池转 换效率高，但其工艺复杂、价格昂贵、材料要求苛刻，因而难以普及。还有一种染料敏化太 阳能电池，它克服硅太阳能电池的缺陷，获得较广泛应用。然而，由于染料敏化太阳能电池 光电转化效率仍较低，其主要原因是光电压过低，因为纳米晶半导体中缺少空间电荷层，同 时，存在大量的表面态，导带中的电子很容易被表面态陷阱俘获，故而大大的增加了与氧化 态电解质复合的几率。因而使得染料敏化太阳能电池的光电转换效率的提高受到限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种可以提高光电转换效率及减缓光激发 电压随时间的衰减变化的染料敏化太阳能电池电极。

本发明的进一步的目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种可以提高光电转换效率及减 缓光激发电压随时间的衰减变化的染料敏化太阳能电池电极的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：上述染料敏化太阳能电池电极包括具有呈 面向设置的第一电极和第二电极、位于第一电极和第二电极之间的染料敏化剂、电解质，第 一电极由第一导电玻璃电极和形成于第一导电玻璃电极上面向第二电极一侧的铂电极层构 成，不同点是，上述第二电极包括第二导电玻璃电极、形成于第二导电玻璃电极上面向第一 电极一侧的的纳米晶氧化物膜，纳米晶氧化物膜包括紧邻的第一纳米晶氧化物膜和第二纳米 晶氧化物薄膜。

上述第二导电玻璃电极与第一纳米晶氧化物膜之间形成有纳米晶氧化物致密层，上述第 二电极的纳米晶氧化物膜之面向染料敏化剂一侧形成有纳米晶填充层。

上述纳米晶氧化膜包含TiO₂、ZnO、SnO₂、Nb₂O₃、SrTiO₃的一种或几种。

本发明提供的上述染料敏化太阳能电池电极的制备方法包括如下步骤：

A、溶液的制备：

(1)，按比例量取四氯化钛溶液和冰的去离子水混合，配制成浓度为2mol/L的四氯化钛 溶液，并在0℃保存；

(2)，在每次使用四氯化钛溶液时，从所配制的浓度为2mol/L的四氯化钛溶液中量取出 2ml，并向所量取的2ml四氯化钛溶液中添加去离子水至100ml，此时，用于修饰第二电极的 四氯化钛溶液浓度即为40mM；

B、前期清洗处理：

将第二电极的第二导电玻璃电极分别先后依序的用丙酮、乙醇、去离子水进行超声波清 洗，每次清洗时间分别为10～30分钟；

C、第二电极的第一次四氯化钛溶液修饰：

(1)，将经过前期清洗处理的第二电极的第二导电玻璃电极浸入浓度为40mM的四氯化钛 溶液中处理、修饰，之后取出；

(2)，将所述第二导电玻璃电极放置在70℃水浴中修饰10～30分钟；

D、第一纳米晶氧化物膜的制备：

(1)，将经清洗过的第二导电玻璃电极浸入浓度为40mM的四氯化钛溶液中处理、修饰， 之后取出，将所述第二导电玻璃电极放置在70℃水浴中修饰10～30分钟：

(2)，将经过所述第一次四氯化钛溶液修饰处理后的第二导电玻璃电极放置在500℃的平 板炉上保持20～40分钟，当温度降低到80℃时取出第二导电玻璃电极；

(3)，用丝网印刷机在第二导电玻璃电极上用半导体氧化物浆料印刷3～4次后烧结，以 形成第一纳米晶氧化物膜，在第二导电玻璃电极与第一纳米晶氧化物膜之间形成有纳米晶氧 化物致密层，所述第一纳米晶氧化物膜是优选的用小颗粒的半导体氧化物浆料印刷而成；

E、第二纳米晶氧化物膜的制备：第二纳米晶氧化物膜的制备与第一纳米晶氧化物膜的制 备基本相同，所不同之处在于：制备第二纳米晶氧化物膜所用的半导体氧化物浆料是大颗粒；

F、第二电极的第二次四氯化钛溶液修饰，在所述第二电极的纳米晶氧化物膜之面向染料 敏化剂一侧形成有纳米晶填充层，在第一纳米晶氧化物膜上叠置成第二纳米晶氧化物膜，得 到本发明的电极。