[发明专利]一种染料敏化电池辅助电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种染料敏化电池辅助电极的制备方法。

背景技术

上世纪90年代瑞士洛桑高等理工学院实验室开发了一种全新的太阳能电池--染料敏化电池的研究成果，立即得到了国际上的广泛关注和重视。染料敏化太阳能电池主要由以下几个部分组成：透明导电基底、多孔纳米半导体薄膜、染料敏化剂、电解质和对电极。

目前大面积的电池模块制作使用的都是带有透明导电膜的玻璃或其它柔性基板，为了克服透明导电膜方阻较大的问题，普遍采用在在导电基底上设置金属或其它高电导率材料作为辅助电极，减少电子在导电膜中传输的距离，提高电池的性能。同时必须在金属栅电极的表面制备一层绝缘层进行栅电极的保护，以防止电解液对栅电极金属的腐蚀。但是遴选的各种绝缘层材料包括高分子材料、玻璃材料、陶瓷材料等，均没有完全解决电解质腐蚀辅助电极的问题。

本发明提供一种染料敏化电池辅助电极的制备方法，可以不使用保护辅助电极的绝缘层，即直接将辅助电极制作在透明导电膜和玻璃基板之间，解决辅助电极的腐蚀问题，减少绝缘层的烧结制作工艺，降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种染料敏化电池辅助电极的制备方法，通过将银栅辅助电极制作在透明导电膜和玻璃基板之间，使金属辅助电极不与电解质接触，因此不会被电解质腐蚀，保证电池模块的长期稳定性。

为达到上述目的，本发明采用的染料敏化电池辅助电极的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)将玻璃基板依次用洗洁精、去离子水超声波清洗干净吹干后，在玻璃基板上印刷一层15-45μm的抗玻璃腐蚀液的感光胶，60-100℃条件下干燥20-25min，通过掩膜版进行曝光、显影，再用去离子水反复冲洗10min，将玻璃基板需要刻蚀图形上的感光胶去除，然后在80-100℃条件下干燥10min；其中曝光量为600-800mJ/cm²，显影液采用温度为30-40℃的质量百分比浓度0.2％-0.6％的碳酸钠溶液，显影时间为20-60s；

2)用质量百分比浓度为40％的氢氟酸和纯水，按质量比为1∶4配成的混合液对玻璃基板在室温下进行刻蚀处理，刻蚀时间为8-30s，再用去离子水反复冲洗10min，后用剥膜液将玻璃基板上不需要刻蚀图形上的感光胶剥离，再用去离子水反复冲洗10min，在玻璃基板上形成所需刻蚀图形的凹槽，剥膜液为质量百分比浓度0.3％-0.6％的氢氧化钠溶液，剥膜液温度为30-55℃，时间为20-60s；

3)按照设计的图形在玻璃基板刻蚀的沟槽中，通过丝网印刷方法印刷银栅辅助电极，在干燥箱中150-180℃下干燥10-20min，后在电阻炉中进行烧结，烧结温度为450-500℃，保温15-30min，烧结后银栅电极填满刻蚀的玻璃沟槽；

4)将制作好辅助电极图形的玻璃基板转移到磁控溅射仪的腔体中，溅射一层透明的氧化铟锡ITO导电层，厚度为200nm，得到制备好具有辅助电极的染料敏化电池用玻璃基板。

与现有技术相比，本发明提供的染料敏化电池辅助电极的制备方法，通过将银栅辅助电极制作在透明导电膜和玻璃基板之间，避免了后序工艺中四氯化钛溶液处理工艺辅助电极被腐蚀的现象及金属栅极长期放置在电解质溶液中被腐蚀的问题，保证电池模块的长期稳定性。辅助电极分布在玻璃基板刻蚀好的沟槽中，保证玻璃基板的平整度，也不影响电池的封装，同时导电膜表面没有设置辅助电极可以增大活性区域的有效利用面积。而且不需要重新制作绝缘层来保护电极，简化了制作工艺，降低了制作成本。

具体实施方式

以下对本发明的染料敏化电池辅助电极的制备方法作进一步详细说明：

实施例1

将玻璃基板依次用洗洁精、去离子水超声波清洗干净吹干后，在玻璃基板上印刷一层15μm的抗玻璃腐蚀液的感光胶，60℃条件下干燥25min，通过掩膜版进行曝光，曝光量为600mJ/cm²，后采用温度为30℃的质量百分比浓度0.2％的碳酸钠显影液显影60s，再用去离子水反复冲洗10min，后在80℃条件下干燥10min，玻璃基板上不用刻蚀图形的部分上覆盖一层感光胶。

用质量百分比浓度40％的氢氟酸和纯水，按质量比为1∶4配成的混合液在室温下对玻璃基板进行刻蚀处理8s，取出用去离子水反复冲洗10min，后将玻璃基板放入温度为30℃质量百分比浓度为0.3％的氢氧化钠剥膜液中反应20s，取出用去离子水反复冲洗10min吹干，在玻璃基板上形成所需图形的凹槽。