[发明专利]柔性染料敏化太阳电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池制作技术领域，具体地说是一种柔性染料敏化太阳电池及其制备方法。

背景技术

染料敏化太阳电池(DSSC)因其成本低廉和制备工艺简单的特点而受到科技界的密切关注，被誉为第三代太阳电池；而柔性太阳电池在柔性衬底上制备，具有质量轻、便携及抗弯折的特点，可用于太阳能汽车、太阳能帆船、太阳能背包上等，且对于光伏建筑一体化的实现尤为重要。

目前DSSC柔性光电极材料中，聚合物柔性基板因采用的聚合物衬底价格低廉、机械性能优良且与传统的制备工艺相兼容，同时具有较高的光透过率，被认为最具有实用化和商业化潜力；但是传统的DSSC大多采用覆盖透明导电氧化物层氧化铟锡(ITO)或氧化氟锡(FTO)的导电玻璃为衬底电极，其坚硬、易碎、质量重等缺点限制了DSSC的应用。

市场上有些聚合物柔性基板的衬底采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚酰亚胺(PI)，然后在衬底上制备ITO薄膜。由于聚合物衬底可耐受温度不超过180℃，因此器件各层及ITO薄膜均要求在低温条件下制备，对制备仪器的要求较高，工艺复杂，成本高；由于铟是稀有贵金属，使得ITO价格昂贵；再者铟有剧毒，铟和锡在制备和应用过程中容易渗入到周围材料中，对器件效率和寿命产生不利影响；ITO废旧电子产品回收成本高昂，不利于环保。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于通过在银纳米线上原位聚合大分子预聚物一次成型得到低电阻率、高透光率的柔性导电衬底层，并以此为衬底制备柔性太阳电池，从而获得环保、成本低的柔性染料敏化太阳电池。

按照本发明提供的一种柔性染料敏化太阳电池，包括依次层叠的柔性银纳米线聚合物复合导电衬底层、光阳极层、电解质层、对电极层；

所述柔性聚合物复合导电衬底包括：银纳米线薄膜层以及覆盖在所述银纳米线薄膜层上的聚合物层。

一种柔性染料敏化太阳电池的制备方法，包括如下步骤：

S1、选取刚性衬底，在刚性衬底上制备柔性银纳米线聚合物复合导电衬底层；

S2、在步骤S1制备的所述柔性银纳米线聚合物复合导电衬底层上制备氧化物多孔膜层，然后将所述氧化物多孔膜层浸泡在染料溶液中，经清洗后晾干获得光阳极层；

S3、在所述柔性银纳米线聚合物复合导电衬底层表面制作对电极层；

S4、在所述光阳极层与所述对电极层间灌注电解质染料，形成所述电解质层。

所述步骤S1中，柔性银纳米线聚合物复合导电衬底层的制备过程包括：①、将配置的银纳米线分散溶液制备在刚性衬底表面，制作银纳米线薄膜层；②、将步骤①获得的银纳米线薄膜层晾干后覆盖一层聚合物单体，形成聚合物层后去除刚性衬底，获得柔性银纳米线聚合物复合导电衬底层。

本发明一种柔性染料敏化太阳电池及其制备方法，其优点是：

1、由银纳米线薄膜层取代现有的ITO薄膜，具有环境友好、节约成本等特点；

2、柔性银纳米线聚合物复合导电衬底层是通过在银纳米线薄膜层上原位聚合大分子预聚物，一次成型获得，导电薄膜与聚合物基板的结合更加紧密，且具有低电阻率和高透光率，有利于提高太阳电池的光电转换效率；

3、由于银纳米线薄膜层可采用丝网印刷的方式制备，可实现大面积、工业化生产，易对制备工艺进行调控。

附图说明

图1为本发明的柔性染料敏化太阳电池结构示意图；

上述图中：

1、柔性银纳米线聚合物复合导电衬底层，11、银纳米线薄膜层，12、聚合物层；

2、光阳极层，21、氧化物多孔膜层，22、染料层；

3、电解质层；

4、对电极层。

具体实施方式

一种柔性染料敏化太阳电池，包括依次层叠的柔性银纳米线聚合物复合导电衬底层1、光阳极层2、电解质层3、对电极层4；

优选地，所述柔性银纳米线聚合物复合导电衬底层1包括：银纳米线薄膜层11以及覆盖在所述银纳米线薄膜层11上的聚合物层12。所述银纳米线薄膜层11由直径为25-50nm、长度为10μm-30μm的银纳米线构成，且其厚度为0.025μm～1μm；所述聚合物层12的厚度为10μm～1000μm，是通过光或化学引发的聚合物单体聚合而成；进一步地所述聚合物单体为有聚合能力的低分子原料，如丙烯酸酯单体；所述银纳米线薄膜层11与所述聚合物层12作为一次性成型的导电衬底层的设计，增强了太阳电池的透光率，同时降低了电阻率。