[发明专利]一种染料敏化太阳能电池的对电极及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种染料敏化太阳能电池的对电极、一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法、以及所述对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。

背景技术

随着社会经济的可持续发展，能源危机与环境污染的日益加剧已成为全球人类所面临的严重问题。太阳能取之不尽、用之不竭，从能源长久与环境友好的角度考虑，综合利用太阳能是最安全、最环保且最长远的方法之一。自1991年小组报道染料敏化太阳能电池（简称：DSSCs）以来，DSSCs以其低成本、安全、高效率、制作简单等优点受到科研者和技术人员的广泛关注，具有很好的应用前景。

DSSCs主要由吸附敏化剂的光阳极、电解质和对电极组成。作为DSSCs重要组成部分的对电极，主要作用为收集和传输电子、吸附并催化I₃^-还原，加快电子交换速率。目前DSSCs主要采用的是铂（Pt）对电极，虽然Pt具有高导电性和高催化活性，但是Pt价格昂贵且制造成本高，因此，近年来，越来越多的研究者开始研究导电聚合物作为可替代对电极。导电聚合物兼具高导电性、高催化活性、制备工艺简单以及廉价性，极具工业应用前景。

导电聚合物的制备方法主要有化学氧化聚合法和电化学聚合法。与化学氧化聚合方法相比，电化学聚合方法具有操作简单、成本低廉、制备所需时间短、原位聚合直接成膜等优点。华侨大学吴季怀等人公开了一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，并具体公开了以导电聚合物为基体，将导电聚合物加入到作为分散的溶剂（乙醇、乙腈、OP乳化剂的一种或多种混合溶剂）中制作导电聚合物的胶体，再将导电聚合物胶体涂敷在导电玻璃表面上制备导电聚合物膜作为染料敏化太阳能电池的对电极。内蒙古大学张君等在其专利中公开了一种采用电化学法在常压室温条件下制备无机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物的对电极，并具体公开了与所述无机酸根离子对应的酸为高氯酸、盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的任意一种。但是，采用以上两种方法制备得到的染料敏化太阳能电池的光电转化率均较低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的染料太阳能电池的上述缺陷，而提供一种具有较高光电转化效率的染料敏化太阳能电池的对电极、一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法、以及所述对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。

本发明提供了一种染料敏化太阳能电池的对电极，其中，该对电极包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层，所述聚合物层含有有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物。

本发明还公开了一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，该方法包括将单体、有机酸盐和溶剂混合均匀，得到混合溶液，并采用有机酸将所述混合溶液调节至酸性，得到混合物；在以所述混合物为电解液、导电基底为工作电极的三电极体系中进行电解，所述电解的方法和条件使得单体在导电基底上聚合，得到包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层的对电极。

此外，本发明还提供了所述对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。

本发明的发明人发现，与无机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物对电极相比，本发明提供的有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物对电极具有更大的比表面积和更高的光电转化效率，在染料敏化太阳能电池中有很大的潜在应用价值。此外，与昂贵的铂电极相比，本发明提供的对电极的制造成本要低得多，因此，具有更好的工业应用前景。此外，根据本发明的一种优选实施方式，当在制备染料敏化太阳能电池对电极的过程中，所述混合物的pH值为0.5-3时，能够使得到的导电纳米聚合物具有更大的比表面积，从而提高相应的染料敏化太阳能电池的光电转化效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为实施例1制备得到的对电极E1的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的染料敏化太阳能电池的对电极包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层，所述聚合物层含有有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物。