[发明专利]具有反光膜的染料敏化太阳电池光阳极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种染料敏化太阳电池的工作电极层的制备方法。

背景技术

目前，研究和应用最广泛的太阳能电池主要是硅系太阳能电池，然而硅系电池原料成本高、生产工艺复杂、效率提高潜力有限，限制了它的民用化，因此，急需开发低成本的太阳能电池。

1991年，瑞士科学家等人第一次制备出光电转换效率为7.1％～7.9％的染料敏化纳米晶太阳电池(Nano-crystalline Dyesensitized Solar Cells，DSSC)，该类电池由于制作成本低，制作工艺简单，光电转化效率高等受到学者的广泛关注。为了增加入射光在电池中的传播路径，一方面可以在DSSC电池的背面附上一层反光膜，但由于一部分入射光穿过铂黑对电极时被吸收，从而使得到的银反射镜的光的数量减少，光反射效率降低。除此之外，可以通过改变光阳极膜的结构以提高入射光路径，将多层光子晶体嵌入光阳极膜的表面或内部。尽管使用光子晶体层可以拓宽由固体颗粒造成的应用限制，但是效率并没有显著提高。究其原因，一是反蛋白石结构作为一种洞状结构，容易造成光的泄露，降低了光的传播路径。其次，反蛋白光子晶体容易造成电荷传输障碍，增加复合机会，从而直接导致开路电压和短路电流的减少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可提高入射光在电池中的传播路径，增加电池对光的吸收，从而提高光电转换效率的具有反光膜的染料敏化太阳电池光阳极的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、铺制TiO₂薄膜

在导电玻璃上铺制厚度为4～5μm的质量分数为45％的TiO₂悬浮水溶液与体积分数为70％的乙醇水溶液的体积比为1∶2的混合液，在马弗炉中500℃烧结30分钟，导电玻璃上形成TiO₂薄膜。

上述的导电玻璃是掺氟氧化锡导电玻璃或掺锡氧化铟导电玻璃，由大连七色光太阳能科技开发有限公司提供。

2、自组装单分子层的聚苯乙烯胶体层

向温度为70℃的去离子水中加入苯乙烯，恒温搅拌10分钟，加入过硫酸铵，去离子水与苯乙烯、过硫酸铵的质量比为100∶11.3∶0.03～0.40，70℃搅拌反应24小时，冷却至室温，离心分离，用去离子水和无水乙醇洗涤，自然干燥，制备成聚苯乙烯微球。

将聚苯乙烯微球加入体积分数为50％的乙醇水溶液中，超声分散，将分散液滴加入蒸馏水中，滴加质量分数为2％的十二烷基磺酸钠水溶液，聚苯乙烯微球与体积分数为50％的乙醇水溶液、蒸馏水、质量分数为2％的十二烷基磺酸钠水溶液的质量比为1∶35.8∶30∶0.2，得到表面上悬浮有单分子层聚苯乙烯微球的悬浮液。

将步骤1铺制有TiO₂薄膜的导电玻璃浸入单分子层聚苯乙烯微球悬浮液中，TiO₂薄膜的外表面覆盖上单分子层聚苯乙烯微球，取出，在烘箱中80～120℃加热20～60分钟，冷却到室温，TiO₂薄膜上自组装单分子层的聚苯乙烯胶体层。

3、制备太阳电池光阳极

钛酸丁酯与乙醇、稳定剂、蒸馏水按质量比为0.1～1.0∶0.06∶7.44∶0.24混合，配制成TiO₂溶胶，将TiO₂薄膜上自组装单分子层的聚苯乙烯胶体层的导电玻璃浸泡在TiO₂溶胶中，浸泡30～60秒，取出，室温晾干，在马弗炉中500℃灼烧30～60分钟，除掉聚苯乙烯胶体层，TiO₂薄膜上形成TiO₂壳，制备成具有反光膜的染料敏化太阳电池光阳极。

上述的稳定剂为二乙醇胺或盐酸，优选二乙醇胺。

本发明的自组装单分子层的聚苯乙烯胶体层步骤2中，将步骤1铺制有TiO₂薄膜的导电玻璃浸入单分子层聚苯乙烯微球悬浮液中，取出，TiO₂薄膜的外表面覆盖上单分子层聚苯乙烯微球，在烘箱中100℃加热30分钟，冷却到室温，TiO₂薄膜上自组装单分子层的聚苯乙烯胶体层。

本发明制备的具有反光膜的染料敏化太阳电池光阳极与Pt对电极、电解质溶液组成染料敏化太阳电池后，电池的光电转换效率与传统染料敏化太阳电池相比，提高约2％～50％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1