[发明专利]一种高开路电压的染料敏化太阳能电池的制造方法

说明书

本发明涉及一种高开路电压的染料敏化太阳能电池的制造方法，包括以下步骤：1）光阳极膜制备：通过丝网印刷法将二氧化钛印刷在导电玻璃FTO上，随后煅烧得到二氧化钛光阳极；2）光阳极膜处理：将光阳极膜浸泡在以乙腈为溶剂的苯并咪唑溶液中；取出光阳极膜后，烘干光阳极膜；3）电池组装：将充分烘干后的光阳极膜浸入N719染料中敏化，然后将其与Pt对电极、聚乙烯隔膜组装成开放式三明治结构的染料敏化太阳能电池，并在光阳极和对电极之间的空腔中注入以乙腈为溶剂，含DMPI、I₂、LiI、TBP的电解液，得到具有高开路电压的染料敏化太阳能电池。该方法有利于提高染料敏化太阳能电池的开路电压。

技术领域

本发明涉及染料敏化太阳能电池技术领域，具体涉及一种高开路电压的染料敏化太阳能电池的制造方法。

背景技术

目前还尚未有利用苯并咪唑处理光阳极提高染料敏化太阳能电池开路电压的相关专利报道。染料敏化太阳能电池以其制作工艺简单、成本低、稳定性良好、光电转换效率高等特点，成为一种新型高性能的光伏器件，并引起了研究者的广泛关注。目前，染料敏化太阳能电池的最高光电转换效率已经超过14%，但是与商业化硅基太阳能电池的效率相比，还需要进一步提升。因此，染料敏化太阳能电池光电转换效率的提升仍然是当前这一领域的研究核心。染料敏化太阳能电池的光电性能由三个关键参数决定，短路电流密度，开路电压和填充因子。开路电压作为表征光电性能的关键参数之一，其值大小决定了电池的光电转换效率的高低。所以，一些研究者们提出了一些研究策略来提高开路电压。例如，Wei等人通过采用金属有机框架化合物ZIF-8处理二氧化钛光阳极，以及在电解液中加入2-甲基咪唑等添加剂，都取得了一定的效果。但是，有关提升开路电压的研究仍然存在一定的局限性和挑战性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高开路电压的染料敏化太阳能电池的制造方法，该方法有利于提高染料敏化太阳能电池的开路电压。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高开路电压的染料敏化太阳能电池的制造方法，包括以下步骤：

1）光阳极膜制备：通过丝网印刷法将二氧化钛印刷在导电玻璃FTO上，随后在450-520 ℃下煅烧1-2 h，得到二氧化钛光阳极；

2）光阳极膜处理：将光阳极膜浸泡在以乙腈为溶剂，浓度范围为1-5 mmol/L的苯并咪唑溶液中，浸泡时间为10-30 min；取出光阳极膜后，置于120-150 ℃加热板上保持15-30 min，烘干光阳极膜；

3）电池组装：将充分烘干后的光阳极膜浸入0.3-0.5 mM N719染料中敏化 20-24小时，然后将其与 Pt 对电极、聚乙烯隔膜组装成开放式三明治结构的染料敏化太阳能电池，并在光阳极和对电极之间的空腔中注入以乙腈为溶剂，含0.5-0.6 M 1, 2 二甲基, 3-乙基碘化咪唑、 0.05-0.06 M 碘、0.1-0.12 M 碘化锂、0.1-0.12 M 叔丁基吡啶的电解液，得到具有高开路电压的染料敏化太阳能电池。

进一步地，所述步骤1中，在500 ℃下煅烧2 h，得到二氧化钛光阳极。

进一步地，所述步骤2中，将光阳极膜浸泡在以乙腈为溶剂，浓度为3 mmol /L的苯并咪唑溶液中20 min。

进一步地，所述步骤2中，将光阳极膜置于150 ℃加热板上保持30 min，以烘干光阳极膜。

进一步地，所述步骤3中，将充分烘干后的光阳极膜浸入0.5 mM N719染料中敏化24小时，然后将其与 Pt 对电极、聚乙烯隔膜组装成开放式三明治结构的染料敏化太阳能电池，并在光阳极和对电极之间的空腔中注入以乙腈为溶剂，含0.6 M 1, 2 二甲基, 3-乙基碘化咪唑、 0.05 M 碘、0.1 M 碘化锂、1 M 叔丁基吡啶的电解液，得到具有高开路电压的染料敏化太阳能电池。