[发明专利]一种昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及染料敏化太阳能电池技术领域，具体涉及一种昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池及其制备方法。

背景技术

染料敏化太阳能电池作为新兴的第三代太阳能电池，由于制备简单，环保无污染以及相对较高的能量转化效率，受到了全世界科研人员的广泛关注，其基本工作原理是太阳光照激发染料发生电子跃迁，受激发的电子注入到TiO₂纳米晶，与此同时被激发的染料将电解液中的I氧化成I₃^-,电子通过外环路传输到对电极，对电极催化I₃^-还原成I,完成循环。

从染料敏化太阳能电池的工作原理可知，光源是其工作的先决条件，然而由于夜间无自然光源，染料敏化太阳能电池只能在白天工作，阻碍了其进一步的使用。如果能将白天的自然光合理的储存，作为夜间染料敏化电池工作的光源，便可以尽量的提高染敏电池的工作时间，获得更多的光生电能。

发明内容

基于上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池及其制备方法，该电池日间能量转化效率高，夜间亦有一定工作效果，可概念性地实现电池的昼夜长时态工作。

该制备方法工艺过程简单，易操作，易控制，安全。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池，包括光阳极、功能化对电极和电解液，光阳极和功能化对电极正相对，电解液封装于光阳极和功能化对电极之间，光阳极的迎光侧面涂覆有经染料敏化的半导体多孔膜，功能化对电极与电解液接触的导电面涂覆有聚合物透明电催化薄膜，非导电面涂覆有夜光漆薄膜。

进一步，所述的夜光漆的颜色为黄色、绿色或者蓝色。

进一步，所述的聚合物催化薄膜为聚3,4-乙烯二氧噻吩。

一种昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1、功能化对电极的制备：

1.1、聚合物透明电催化薄膜的涂覆：

将FTO导电玻璃清洗干净后进行干燥，然后将FTO导电玻璃的导电面朝上，接着将事先制备好的聚合物混合液均匀刮涂或旋涂在FTO导电玻璃的导电面上，随后将其置于室温下熟化4～6h，清洗掉FTO导电玻璃上的附着物，再将FTO导电玻璃上的聚合物涂层烤干，聚合物透明电催化薄膜形成；

1.2、夜光漆薄膜的涂覆：

将涂覆有聚合物催化膜的FTO导电玻璃的非导电面朝上，在其两端之间形成凹槽，将夜光漆均匀刮涂在凹槽中，干燥，夜光漆薄膜形成，同时完成功能化对电极的制备；

2、太阳能电池的组装：

将光阳极的背光侧固定于功能化对电极的聚合物透明电催化薄膜上，使光阳极和功能化对电极正相对，且光阳极与功能化对电极隔开，再将电解液注入光阳极和功能化对电极之间形成的空隙中，密封电解液，制得所述的昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池。

进一步，步骤1.1中，将FTO导电玻璃用水、丙酮和乙醇三种溶剂依次超声清洗 15～25min后吹干。

进一步，步骤1.1中，用乙醇清洗掉FTO导电玻璃上的附着物，再将FTO导电玻璃置于100℃下烘烤2h。

与现有技术相比，本发明的有益效果和优点在于：

1、本发明使用常见的夜光漆作为夜间发光光源，其可以将白天的太阳光能储存，在夜间以荧光的形式发射，从而为夜间的染敏电池提供光源。

2、本发明使用透光性良好并且具有较强催化性能的PEDOT(聚3,4-乙烯二氧噻吩) 作为对电极的电催化剂，然后将夜光漆涂覆在透明对电极的反面，将这种功能化的对电极与光阳极、电解液组成三明治结构的染料敏化太阳能电池，可以概念性地实现电池的昼夜长时态工作。除此之外，这种电池由于在夜间可发散各色荧光，还兼具有装饰美化环境的功用。

3、本发明的功能化对电极的PEDOT透明电催化薄膜在导电玻璃上的粘附性较好，不易脱落，且透光率好。

4、本发明的制备方法简单、易操作、安全，所使用的原料来源广泛，价格低廉，制备过程中对工艺条件和设备要求低。

附图说明

图1为实施例1制备的昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池的工作原理图。

图2为实施例1制备的功能化对电极的透过率。

图3为实施例1制备的昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池日间工作的I-V曲线与作为对比的使用铂电极组成的染敏电池的日间工作I-V曲线。