[发明专利]一种设有光反射层的染料敏化太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池领域，具体涉及一种对电极上设有光反射层的染料敏化太阳能电池的制备方法。

背景技术

自1991年瑞士洛桑联邦理工学院教授Michael Gr?tzel在Nature杂志报道了第三代太阳能电池-染料敏化太阳能电池（DSSC）制备方法以及其7.1-7.9%光能转化率后，引起国内外相关学者的高度重视。与其他太阳能电池相比，DSSC具有简单的制备工艺，低廉的制造价格，无毒无污染的制备材料等优势。其光能转化率也在逐年增长，据报道称，目前Michael Gr?tzel实验组制备的DSSC光能转化率已经超过12%，而且稳定性、效率仍有很大的提升空间，其产业化、实用化的目标已越来越近。

纳米晶染料敏化太阳能电池是以纳米TiO₂多孔膜作为工作电极，以钌配合物或纯有机染料作为光敏化染料，以氧化还原对作为电解质，铂膜作为对电极以及导电基材组装而成。光照后，染料分子受激发释放电子-空穴对，由于染料最低未占轨道与TiO₂导带能级相近，电子被注入到TiO₂导带并富集于导电基材表面由外电路引出，被激发的染料在电解质中还原，电解质失去的电子通过外电路得以补偿形成电流循环。

目前制备的DSSC常使用导电玻璃（FTO）做基底，其光透过率超过75%，TiO₂工作电极以及铂对电极均属纳米级膜层厚度具有高度透明性，使用的电解质多为液态电解质使得封装而成的电池具有较高的光透过性，Kang M G等人（Kang M G, Park N G, Park Y J et al. Solar energy materials solar cells, 75, 475）对DSSC光透过率进行测试发现在可见光范围其透过率超过60%。染料敏化太阳能电池的这种高透明性可以使染料与更多的光子接触，释放更多的电子，但光由工作电极入射后便直接透过铂对电极，造成严重的光能损失，抑制了光电流的进一步增长以及光能转化率的提高。因此，设有光反射层的染料敏化太阳能电池就可以重复利用入射的光能，有效地减少光能损失。

发明内容

本发明的目的是一种设有光反射层的染料敏化太阳能电池的制备方法，以提高太阳能电池的光利用率，从而实现光能转化率的提高。

本发明的技术方案是：

一种设有光反射层的染料敏化太阳能电池的制备方法，包括如下工艺步骤：

（a）清洗：清洗导电玻璃；

（b）制备TiO₂纳米透明层：采用丝网印刷法将TiO₂料浆涂覆于导电玻璃表面制备TiO₂纳米透明层；

（c）制备TiO₂光散射层：在所述TiO₂纳米透明层上再丝印一层TiO₂光散射层；

（d）形成光阳极：在气氛炉内热处理后，使用TiCl₄溶液处理所述导电玻璃，经烘干、烧结后制得光阳极；

（e）真空蒸镀：在真空蒸镀设备中，调节真空度≥10^-5 torr，控制蒸镀时间在对电极非导电表面镀一层铝镜面光反射层；

（f）电极对接封装：将镀有铝镜面光反射层的对电极与所述光阳极对接，使用沙林膜进行封装；

（g）注入电解质：在真空环境中，注入电解质；

（h）密封电解质注入口：使用沙林膜密封电解质注入口，制得太阳能电池。

进一步优选地，在所述真空蒸镀工艺完成后进行烧结处理：在石英管式炉中550℃下热处理30-60分钟。

本专利中，光反射层还可以采用粘接全反射镜的方式制得，这种染料敏化太阳能电池的制备包括如下工艺步骤：

（a）清洗：清洗导电玻璃；

（b）制备TiO₂纳米透明层：采用丝网印刷法将TiO₂料浆涂覆于导电玻璃表面制备TiO₂纳米透明层；

（c）制备TiO₂光散射层：在所述TiO₂纳米透明层上再丝印一层TiO₂光散射层；

（d）形成光阳极：在气氛炉内热处理后，使用TiCl₄溶液处理所述导电玻璃，经烘干、烧结后制得光阳极；

（e）粘接全反射镜、电极对接封装：在烘箱内120℃下将全反射镜粘合于对电极表面作为光反射层；将粘合有全反射镜的对电极与所述光阳极对接，使用沙林膜进行封装；