一種鈦基柔性染料敏化太陽能電池二氧化鈦光陽極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池光陽極的制備領(lǐng)域，特別設(shè)及一種鐵基柔性染料敏化太陽 能電池二氧化鐵光陽極的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 染料敏化太陽能電池制作成本低廉、工藝簡單、無毒、污染小，因此被業(yè)界認為是 娃太陽能電池的替代品。該類電池的核屯、部分是半導(dǎo)體電極，此類半導(dǎo)體電極多采用二氧 化鐵薄膜組成。1991年，瑞±科學(xué)家M. Gr掛zel首度發(fā)表了關(guān)于染料敏化太陽能電池的工作， 其采用氧化鐵膠體在FTO玻璃基底表面制備了多孔二氧化鐵薄膜，后經(jīng)450°C般燒，應(yīng)用于 染料敏化太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換效率為7.12%。目前對該類電極的制備工藝，多為合成納 米二氧化鐵顆粒后添加有機粘結(jié)劑制備成二氧化鐵漿料，W刮涂或絲網(wǎng)印刷等工藝在基底 上制備二氧化鐵薄膜，W450~500°C般燒去除有機物，W形成多孔的二氧化鐵薄膜。
[0003] Gratzcl小組將厚度為0.2mm的鐵錐作為柔性基板，采用絲網(wǎng)印刷的方法制備了二 氧化鐵薄膜，在500°C高溫下燒結(jié)獲得光陽極，對電極采用鍛銷的柔性ITO-PEN薄膜，最后制 成全柔性太陽能電池，太陽光從對電極方向射入，光電轉(zhuǎn)換效率達到7.2%。相比較于本發(fā) 明，絲網(wǎng)印刷的方法不能大面積連續(xù)的工業(yè)化生產(chǎn)，因此產(chǎn)率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鐵基柔性染料敏化太陽能電池二氧化鐵 光陽極的制備方法，本發(fā)明的制備方法簡單可靠、維修方便、運行成本較低，易于大面積、工 業(yè)化生產(chǎn);且制得的柔性染料敏化太陽能電池光陽極薄膜具有可大幅度彎曲，不易破裂，質(zhì) 輕均勻，致密性好，孔隙率高等特點;光陽極薄膜經(jīng)高溫般燒后使顆粒與顆粒間的網(wǎng)絡(luò)連接 緊密，有利于電子傳輸，從而提高染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，提升染料敏化太陽 能電池的質(zhì)量。
[0005] 本發(fā)明的一種鐵基柔性染料敏化太陽能電池二氧化鐵光陽極的制備方法，包括：
[0006] (1)將二氧化鐵分散在粘結(jié)劑中，球磨，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得到二氧化鐵漿料；
[0007] (2)室溫條件下，將上述二氧化鐵漿料涂覆于侶錐表面，靜置，得到表面粗糖的鐵 錐光陽極基底；
[000引（3)脫模劑條件下，采用漉對漉方法對步驟(2)的鐵錐光陽極基底進行漉壓壓實壓 平，得到表面光滑的鐵錐光陽極基底，然后基底進行熱處理、洗涂、干燥、般燒、冷卻，即得鐵 基柔性染料敏化太陽能電池二氧化鐵光陽極。
[0009] 所述步驟(1)中二氧化鐵分散在粘結(jié)劑中具體為:二氧化鐵中分別加入乙醇、粘結(jié) 劑、乙基纖維素分散；其中各成分占總重量的重量比：二氧化鐵為2.9-3.8wt%、乙醇為 79.7-80.3wt %、粘結(jié)劑為14.4-14.6wt %、乙基纖維素為2.1-2.%。
[0010] 所述步驟(1)中粘結(jié)劑為松油醇;二氧化鐵漿料的質(zhì)量百分濃度為15-18wt%。
[0011] 所述步驟(1)中球磨時間為24-4化，球磨速度為20-30轉(zhuǎn)/分鐘。
[0012] 所述步驟(2)中靜置時間為5-lOmin。
[0013] 所述步驟(3)中漉對漉方法對鐵錐光陽極基底進行漉壓具體為:將鐵錐光陽極基 底放置于漉對漉設(shè)備中漉壓，漉輪線速度為l〇-15cm/s，漉輪間距為0.3-0.5mm。
[0014] 所述步驟(3)中脫模劑為松油醇。
[001引所述步驟(3)中熱處理溫度為100-130°C，時間為10-30min。
[0016] 所述步驟(3)中洗涂為去離子水，洗涂次數(shù)為3-5次。
[0017] 所述步驟(3)中般燒溫度為450-500°C，般燒時間為30-50min。
[0018] 步驟(3)中鐵基柔性染料敏化太陽能電池二氧化鐵光陽極中二氧化鐵膜厚度為 15-20微米。
[0019] 圖1為本本發(fā)明柔性染料敏化太陽能電池包括柔性基材1，對電極2,層疊于柔性基 材1上部的半導(dǎo)體氧化物3,涂覆于半導(dǎo)體氧化物3表面的染料(未圖示）W及填充于上述柔 性基材1與對電極2之間的電解質(zhì)4。
[0020] 本發(fā)明是將金屬錐作為基板，與剛性厚重的玻璃基底比較，柔性基板不但很大程 度上減少了電池的重量，同時也使電池制作成本得到大幅下降，而且也因其彎曲變形與便 攜性能良好，使得柔性基底染料敏化太陽能電池的使用范圍極大地拓展了。由于柔性金屬 基板能夠耐高溫，因此獲得的氧化物納米晶薄膜的結(jié)晶性能更好。除此之外，相比較導(dǎo)電塑 料基底來說，金屬基底還具有價格低廉、導(dǎo)電性能良好等優(yōu)點。
[0021] 本發(fā)明采用漉對漉的工藝具有簡單可靠、維修方便、運行成本較低、間距大小可W 調(diào)節(jié)等一系列優(yōu)點，此方法對生產(chǎn)設(shè)備要求低，易于大面積、工業(yè)化生產(chǎn);且本發(fā)明制得的 柔性薄膜具有可大幅度彎曲，不易破裂，質(zhì)輕，致密性好，孔隙率高等特點，由此能夠提高電 池的質(zhì)量。
[00剖有益效果
[0023] (1)本發(fā)明的制備方法簡單可靠、維修方便、運行成本較低，易于大面積、工業(yè)化生 產(chǎn)；
[0024] (2)本發(fā)明制得的柔性染料敏化太陽能電池光陽極薄膜具有可大幅度彎曲，不易 破裂，質(zhì)輕均勻，致密性好，孔隙率高等特點；
[0025] (3)本發(fā)明的光陽極薄膜經(jīng)高溫般燒后使顆粒與顆粒間的網(wǎng)絡(luò)連接緊密，有利于 電子傳輸，從而提高染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，提升染料敏化太陽能電池的質(zhì) 量。
【附圖說明】
[0026] 圖1:漉對漉工藝制備的柔性染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1柔性基材、 2對電極、3半導(dǎo)體氧化物、4電解質(zhì)；
[0027] 圖2:漉對漉工藝制備二氧化鐵光陽極的設(shè)備示意圖；
[0028] 圖3:實施例1制備的材料的電流密度-電壓曲線示意圖；
[0029] 圖4:實施例2制備的二氧化鐵光陽極的S維輪廓圖；
[0030] 圖5:實施例3得到的二氧化鐵光陽極膜厚測量圖；
[0031] 圖6:實施例4的二氧化鐵光陽極掃描電子顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，運些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可W對本發(fā)明作各種改動或修改，運些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0033] 實施例1
[0034] 室溫下稱取4.0克二氧化鐵，加入乙醇IOOmL,松油醇20克及質(zhì)量分數(shù)為lOwt%的 乙基纖維素（3克：30克乙醇），球磨處理24小時，球磨速度為30轉(zhuǎn)/分鐘，形成分散均勻的溶 液，最后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)獲得質(zhì)量分數(shù)約為15wt%的二氧化鐵漿料。將上述二氧化鐵漿料室溫下 涂覆于已洗涂干凈的鐵錐表面，靜置lOmin。將上述鐵錐基底放置于已涂覆松油醇(脫模