[发明专利]用于制备敏化太阳电池中硫化亚铜对电极的浆料及方法

说明书

技术领域

本发明涉及量子点敏化太阳能电池制造领域，尤其涉及一种以硫化亚铜为主要活性成分的敏化太阳电池对电极及其制作方法。

背景技术

人类进入二十一世纪以来，面临的能源问题日趋严峻，世界范围内都在积极努力地寻求解决办法，可再生能源因此也受到了各国政府的重视，其中太阳能更是以取之不尽、用之不竭的优点备受关注，因而太阳能电池也成为了新能源研究领域内的热点。染料敏化太阳能电池(DSC)作为近年来发展起来的一种新型太阳能电池，以其优良的性能和经济、便捷的制备方法引发了全球范围内的研究热潮。但由于染料价格方面的因素，限制了DSC成本的进一步降低。近一段时间来，作为染料敏化剂的替代品，量子点敏化剂也逐渐受到了各方的重视。半导体量子点不仅具有稳定性好、价格低廉、消光系数大等敏化剂所必需的特点，还可以通过控制其尺寸实现光学带隙的调节，以多种量子点复合敏化来达到对太阳光谱最大化的利用。同时，光激发后发生在量子点内部的多激子效应可以使一个光子产生多个电子空穴对，显著提升太阳电池的量子效率，可以得到更高的光电转换效率。

然而，由于相关研究刚刚起步，量子点敏化太阳电池的效率并没有达到理想的状态。为了进一步提高电池的转换效率，需要对电池的各个组成部分进行优化，其中对电极材料的选择和制备是影响电池效率的关键因素之一。目前常用的对电极包括金对电极(Advanced Functional Materials，19，604，2009)、白金对电极(Applied Physics Letters，96，63501，2010)、碳对电极(Electrochemistry Communications，12，327，2010)以及通过腐蚀铜片得到的硫化亚铜对电极(Nanotechnology，20，295204，2009)。但是，这几种对电极都存在着一定的问题，比如贵金属对电极的成本较高，碳对电极虽然价格低廉但活性仍不能达到满足电池高效率工作的水平，通过腐蚀铜片得到的硫化亚铜对电极尽管克服了成本和活性两方面的问题，但是由于电解液持续不断地腐蚀铜片，使电解液组分产生变化并且也在封装过程中也存在难以密封的问题，从而使电池的性能不稳定，因此很难达到实用化的需要。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种能够提高与基底的粘结性及稳定性的用于制备敏化太阳电池中硫化亚铜对电极的浆料及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的第一方面，提供一种用于制备敏化太阳电池中硫化亚铜对电极的浆料，其中，含有重量比为0.01％～85％的硫化亚铜、重量比为0％～80％的复合物、重量比为0～25％的添加剂，其余为溶剂，所述复合物选自碳材料或导电聚合物中的至少一种。

在上述浆料中，所述硫化亚铜重量比优选为45～85％。

在上述浆料中，所述复合物重量比优选为30％～80％。

在上述浆料中，所述碳材料选自鳞片状石墨、导电炭黑、活性炭、石墨烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、球状石墨、硬碳材料或富勒烯及其衍生物中的至少一种。

在上述浆料中，所述导电聚合物选自聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚对苯、聚苯乙烯，聚噻吩乙烯、聚呋喃乙烯、聚苯硫醚、聚苯乙炔、聚硒吩、聚呋喃、聚氮取代苯胺、聚氮取代吡咯、聚联苯胺、聚吲哚、聚噻吩吡咯、聚芴、聚吡啶或聚偏氟乙烯中的至少一种。

在上述浆料中，所述添加剂包括粘结剂、粘度调节剂和表面活性剂中的至少一种。其中，

根据本发明的第二方面，提供一种采用上述浆料制备的硫化亚铜对电极，其中，所述对电极包括衬底及其上的催化活性材料，所述催化活性材料包括硫化亚铜。

在上述对电极中，所述衬底包括导电玻璃、玻璃、有机玻璃、金属、合金、石墨、导电聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、尼龙(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO/PPE)、聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)。

根据本发明的第三方面，提供一种采用上述浆料制备敏化太阳电池中硫化亚铜对电极的方法，该方法包括以下步骤：

将原料按配比配制为浆料，将此浆料通过刮涂、喷涂或丝网印刷的方法沉积于衬底上成膜，再经过热处理。

根据本发明的第四方面，提供一种原位制备敏化太阳电池中硫化亚铜对电极的方法，该方法包括通过使含有铜源和硫源的材料反应，得到附着在导电衬底上的硫化亚铜对电极。