[发明专利]一种嵌入式大面积柔性敏化太阳电池及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种嵌入式大面积柔性敏化太阳电池及其制备方法。

【背景技术】

敏化太阳电池是九十年代开发出的一种新型化学太阳电池，具有低成本，简便制备工艺，良好环境相容性等性能，因此具有良好应用前景，将来有望成为硅基太阳电池有力竞争者。而稳定高效大面积柔性敏化太阳电池的制备能大大拓展其应用领域，有效避开成熟的硅基太阳电池市场，开拓出目前消费电子领域急需的便携式时时供电、充电装置，并实现弱光强下的高效光电转换。

传统柔性太阳电池以PET或PEN基ITO为导电基板，不耐高温，光阳极制备过程需要采用复杂工艺，且这类导电基板本身电阻较大，制备大面积电池时会形成较高的内阻，使光电转换效率迅速下降。

有鉴于此，本工艺方法在经过一系列的研究和试验基础上，开发出一种嵌入式大面积柔性敏化太阳电池的制备方法，本案由此产生。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种嵌入式大面积柔性敏化太阳电池，其稳定性好、使用寿命长、光电转换率高。

本发明是这样实现上述技术问题之一的：

一种嵌入式大面积柔性敏化太阳电池，所述柔性敏化太阳电池的面积至少为10cm×10cm；所述柔性敏化太阳电池包括电解质或空穴传输材料、柔性金属箔片基板、光阳极以及对电极，所述柔性金属箔片基板上刻蚀有凹槽状网格，所述光阳极嵌设在柔性金属箔片基板的凹槽状网格内，所述电解质或空穴传输材料渗透进光阳板中并覆盖在光阳极表面，形成0.1～1微米厚薄膜，所述对电极涂覆在电解质或空穴传输材料膜表面，一透明导电聚合物封装于所述柔性敏化太阳电池最外层。

进一步地，所述柔性金属箔片基板为钛箔片，且经过电化学选择性刻蚀成具有5～20微米深度的凹槽状网格。

进一步地，所述光阳极以二氧化钛纳米材料为电子传输体，以CH₃NH₃PbI₃、CH₃NH₃PbCl₃、CH₃NH₃PbBr₃、CH₃NH₃PbI₂Cl、CH₃NH₃PbICl₂、CH₃NH₃PbI₂Br、CH₃NH₃PbIBr₂、CH₃NH₃PbIClBr类钙钛矿中的至少一种，或卟啉、酞菁、钌吡啶有机染料中的一种，或CdS、CdSe、PbS、SnS、Sb₂S₃无机半导体量子点中的一种为敏化剂。

进一步地，所述光阳极的厚度为4～15微米。

进一步地，所述电解质具有透光性，且可见光透光率为40％～60％；所述电解质为硫氧化还原电对与碘离子的复合物、含硫氧化还原电对、碘氧化还原电对凝胶电解质中的至少一种，其中含硫氧化还原电对中的S^-/S摩尔比为10/1～2/1，碘氧化还原电对中的I^-/I₂摩尔比为10/1～2/1，硫氧化还原电对与碘离子复合物中的S^-/S摩尔比为10/1～2/1、S^-/I^-摩尔比为1/1～3/1；

所述空穴传输材料为2，2′，7，7′-四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9′-螺二芴有机小分子空穴传输材料、聚3，4-乙撑二氧噻吩、聚3-己(辛)基噻吩、聚乙烯咔唑聚合物空穴传输材料中的一种。

进一步地，所述对电极具有透光性，其可见光透光率为60％～80％，电导率为500S/cm～3000S/cm；所述对电极为石墨烯薄层、聚3，4-乙撑二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸中的至少一种制备而成。

进一步地，当聚3，4-乙撑二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸单独制备对电极时，其中，噻吩基团与苯乙烯磺酸基团摩尔比1/1～5/1；当石墨烯薄层、聚3，4-乙撑二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸两者混合制备对电极时，石墨烯与聚3，4-乙撑二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸质量比1/100～1/20。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种嵌入式大面积柔性敏化太阳电池制备方法，该太阳电池的制备和封装工艺简单、易操作。