[发明专利]一种染料敏化太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，更具体的说，涉及一种染料敏化太阳能电池及其制备方法。

背景技术

能源的枯竭已步步来临，新能源取代传统能源正蓄势待发。自1954年太阳能电池问世以来，该技术研发已经有50多年的历史，硅晶太阳能电池虽具备高转化效率，但其生产过程高能耗、高污染(在硅片生产中尤为严重)，是该技术的重大缺点。新型薄膜电池染料敏化太阳能电池(DSSC)应运而出。其简单的制备工艺以及低的生产成本受到业内人士的好评。

染料敏化太阳能电池是由瑞士联邦理工学院教授格伦策尔发明，该太阳能电池的结构是由光阳极、光阴极(对电极)以及两极间注入的电解质组成，其中光阳极为表面负有纳米晶二氧化钛薄膜的导电衬底。经过二十年的研发历程，目前在实验室小面积DSSC的最新光电转换效率测试数据已经超过13％，实现其效率的进一步提高仍有待于后续的研发。

DSSC并非半导体PN结的光伏效应发电，更似一种光合作用发电，所以电池内部没有有效的抑制光生电子-空穴对的复合作用，使得大面积DSSC效率大幅度下降，从而阻碍其向产业化发展的道路。所以DSSC阵列成为产业化制备方向，如何实现电池阵列互联成为研究人员面临的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可大面积串联陈列的染料敏化太阳能电池及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种染料敏化太阳能电池，包括两块相互对置的阳极基板和阴极基板，所述阳极基板和阴极基板之间形成有至少两个电池单元，所述电池单元在阳极基板侧设有光阳极，在阴极基板侧设有光阴极，相邻两个电池单元之间设有隔离两个电池单元的刻蚀区，每个电池单元分别在阳极基板和阴极基板的刻蚀区对应位置设有导电栅，所述阳极基板上的导电栅跟相邻电池单元在阴极基板上的导电栅电连接。

优选的，所述导电栅为采用金属银的银栅；所述电池单元的光阳极和光阴极为矩形，所述刻蚀区环绕在所述光阳极和光阴极的两个长边侧和其中一个短边侧，所述银栅包括连接端部和导电长柄，所述导电长柄设置在所述光阳极或光阴极的其中一条长边侧，并和所述光阴极或光阳极长边侧的刻蚀区重合；所述连接端部设置在光阳极或光阴极短边侧的刻蚀区内，所述光阳极的银栅的连接端部跟相邻电池单元光阴极的银栅的连接端部电连接。此为一种具体的串联陈列的大面积染料敏化太阳能电池的结构，相邻两个电池单元的银栅的连接端部在短边侧的刻蚀区重合，由于刻蚀区的隔离作用，避免了同一极性的不同电池单元之间短路的可能。所述导电长柄设置在所述光阳极或光阴极的其中一条长边侧，并和所述光阴极或光阳极长边侧的刻蚀区重合，即导电长柄设置在所述光阳极其中一条长边侧，银栅与光阳极电连接，收集光阳极释放的电子，形成电池单元负极，而该银栅的导电长柄跟相对的所述光阴极长边侧的刻蚀区重合，由于刻蚀区的隔离作用，可以避免同一电池单元的光阳极和光阴极短路。同理，导电长柄设置在所述光阴极其中一条长边侧，银栅就可以跟光阴极电连接，接收回路中负极传输来的电子，形成电池单元正极，而该银栅的导电长柄跟相对的所述光阳极长边侧的刻蚀区重合，由于刻蚀区的隔离作用，可以避免同一电池单元的光阳极和光阴极短路。

优选的，所述光阳极采用二氧化钛薄膜，所述二氧化钛薄膜从底层起，依次包括透明层、混合层以及散射层。

优选的，所述二氧化钛薄膜透明层由粒径为20nm颗粒二氧化钛浆料制备，厚度为5～10μm；混合层由粒径为20nm与200nm混合二氧化钛浆料制备，厚度5～10μm；散射层由粒径为200nm二氧化钛浆料制备，厚度为1～5μm。

优选的，所述光阴极包括铂薄膜层。此为一种具体的光阴极的材质。

一种染料敏化太阳能电池的制备方法，包括步骤：

A：在阳极基板和阴极基板的导电玻璃上分别形成刻蚀区和至少两个电池单元；

B：清洗导电玻璃，然后在导电玻璃上分别设置连接电池单元光阳极和相邻电池单元光阴极的导电栅；

C：光阳极和光阴极的制作方法；

D：阳极基板和阴极基板对接封装，然后在光阳极和光阴极之间注入电解质。

优选的，所述步骤B中，使用高温银浆，在所述导电玻璃上丝印所述导电栅，随后做烧结处理，烧结温度为400～500℃。此为一种采用金属银的导电栅制作工艺。

优选的，所述步骤C中，光阳极的制作方法包括步骤：

C1-1：在70℃温度以内，所述阳极基板的导电玻璃在40mMTiCl₄溶液中浸渍30分钟，再清洗，烘干备用；