[发明专利]复合双层光阳极膜、其制备方法及染料敏化太阳能电池

说明书

一种复合双层光阳极膜、其制备方法及染料敏化太阳能电池，涉及染料敏化太阳能电池领域。该复合双层光阳极膜包括复合发光层和光散射层，其中，复合发光层包括混合掺杂的NaYbF₄：Ho³⁺上转换发光粉和二氧化钛粉末；光散射层包括多孔中空二氧化钛微球。本发明提供的复合双层光阳极膜具有较大的光吸收范围和光捕获能力，同时还具有很强的染料吸附能能力。此外本发明还涉及上述复合双层光阳极膜的制备方法及包含其的染料敏化太阳能电池。

技术领域

本发明涉及一种染料敏化太阳能电池领域，且特别涉及一种复合双层光阳极膜、其制备方法及染料敏化太阳能电池。

背景技术

进入21世纪，不可再生的、高污染的煤和石油等主要能源物质已经不能满足全球飞速的经济发展，太阳能作为一种取之不尽用之不竭可再生的清洁能源近年来广受人们的关注。目前的研究和应用最广泛的太阳能电池是硅系太阳能电池，但其高昂的原料成本和复杂的制备工艺限制了其发展前景，难以普及。染料敏化太阳能电池由于其原料丰富，制备工艺简单，制作成本低，对环境友好和较为稳定的高转换率等优点受到了各界的广泛关注。

染料敏化太阳能电池是一种典型的三明治结构，它由光阳极、电解质和对电极三部分组成，其中光阳极是染料敏化太阳能电池的核心部分，它同时起着传输电子和吸附染料的作用。因此制备出高转换效率的光阳极是研究重点。

目前研究者们主要通过设计光阳极的形貌，改良光阳极的成分以及优化制备工艺等方面来改善光阳极的性能，然而这些举措对太阳能光电效率的提高并不是特别理想。由于光阳极薄膜经染料敏化后只能吸收700nm以下可见光，占太阳光40％的近红外光不能被吸收，导致现有的光阳极薄膜光电效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合双层光阳极膜，其具有宽的光谱吸收范围和强的光捕获能力，能够有效的吸收红外光，同时能大量的吸附染料。

本发明的另一目的在于提供上述的复合双层光阳极膜的制备方法，其具有工艺简单，操作方便，对环境友好和成本经济的优点。

本发明的另一目的在于提供一种染料敏化太阳能电池，其具有光电效率高、使用寿命长、可重复性和稳定性好的优点。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提供了一种复合双层光阳极膜，其包括：

复合发光层，其包括混合掺杂的NaYbF₄：Ho³⁺上转换发光粉和二氧化钛粉末；

光散射层，其包括多孔中空二氧化钛微球。

进一步地，在本发明较佳实施例中，上述光散射层的厚度为8～15μm；优选的，复合发光层的厚度为16～30μm。

进一步地，在本发明较佳实施例中，上述复合发光层中，NaYbF₄：Ho³⁺上转换发光粉和二氧化钛粉末的质量比为1～5：95～99。

进一步地，在本发明较佳实施例中，上述NaYbF₄：Ho³⁺上转换发光粉中，Yb³⁺与Ho³⁺的物质的量之比为45～55：1；优选的，NaYbF₄：Ho³⁺为纳米球且纳米球的直径为30～80nm。

进一步地，在本发明较佳实施例中，上述多孔中空二氧化钛微球的直径为400～700nm；优选的，二氧化钛粉末为P25粉末。

本发明还提供了上述的复合双层光阳极膜的制备方法，其包括以下步骤：