一种染料敏化太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种染料敏化太阳能电池，包括电解质和对电极，其中，所述电解质为含有正丁胺/碳酸丙烯酯插层α-磷酸锆的准固态电解质，所述对电极为碳对电极。本发明专利技术还公开了一种燃料敏化太阳能电池的制备方法。根据本发明专利技术的染料敏化太阳能电池，包括含有正丁胺/碳酸丙烯酯插层α-磷酸锆的准固态电解质，通过增加磷酸锆分子的层间距为离子交换提供了快速通道，产生的界面渗流效应有效地提高了电解质的离子电导率和离子扩散系数，从而提高了电池的光电转换效率以及电池的长期稳定性。根据本发明专利技术的染料敏化太阳能电池，还包括碳对电极，降低了成本，使电池保持高光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种染料敏化太阳能电池，包括电解质和对电极，其中，所述电解质为含有正丁胺/碳酸丙烯酯插层α-磷酸锆的准固态电解质，所述对电极为碳对电极。本专利技术还公开了一种燃料敏化太阳能电池的制备方法。根据本专利技术的染料敏化太阳能电池，包括含有正丁胺/碳酸丙烯酯插层α-磷酸锆的准固态电解质，通过增加磷酸锆分子的层间距为离子交换提供了快速通道，产生的界面渗流效应有效地提高了电解质的离子电导率和离子扩散系数，从而提高了电池的光电转换效率以及电池的长期稳定性。根据本专利技术的染料敏化太阳能电池，还包括碳对电极，降低了成本，使电池保持高光电转换效率。【专利说明】
本专利技术涉及太阳能电池领域，尤其涉及。
技术介绍
近年来，世界上光伏电池总产量以每年超过30%的速度增长，我国光伏电池行业 更是高速发展，目前我国已成为世界上非常重要的光伏电池生产基地。然而，目前我国太阳 能光伏产业的突出问题是"两头在外"，核心原料一高纯度多晶硅依赖进口，而最终的产品 又依赖出口。而且由于国外发达国家的技术壁垒，"两头在外"的格局短期内不会被改变，这 使得我国光伏电池行业缺乏必要的安全性，大力发展具有自主知识产权的新型高效率低成 本光伏电池势在必行。 染料敏化太阳能电池（DSSC)具有成本低（仅为硅电池的1/3?1/5)，理论转换效 率咼（?33%)等优点，是桂基光伏电池最有力的竞争者。1991年，瑞士雜:_1: tzel教授首 次在Nature杂志上提出DSSC电池模型，该电池使用液态碘基电解质，当时的光电转换效率 为7. 9%。此后，世界各国广泛开展DSSC电池的研究。目前，液态电解质DSSC电池的光电 转换效率最高记录为11· I8%，由瑞士tr& t2e〖小组的Nazeeruddin等人于2005年创造。 准固态电解质DSSC电池的光电转换效率最高记录为7. 0 %，由瑞士 fr義tz鲁I小组的Kuang 等人于2006年创造，使用的是四氰乙烯硼酸离子液体电解质。全固态电解质DSSC电池光电 转换效率最高记录为5_ 9%，由中科院物理所孟庆波教授课题组于2006年创造。2005年， 澳大利亚可持续能源技术中心（STA)开始DSSC电池中试研究，制备出了模块为22W的刚性 DSSC电池板，尺寸为0.6mX0.9m，转换效率约为5%。 目前，虽然DSC电池研究进展很快，但是长期稳定性一直是限制其产业化的重要 障碍，光电转换效率离理论最高效率仍有很大差距，也有待进一步提高。因此，制备出高效 率、低成本、长期稳定性好的DSSC电池显得十分必要和迫切。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种染料敏化太阳能电池以及其制备方法，以力图解决或至少 缓解上述问题。 根据本专利技术的一个方面，提供了一种染料敏化太阳能电池，包括电解质和对电极， 其中，所述电解质为含有正丁胺/碳酸丙烯酯插层α-磷酸锆的准固态电解质，所述对电极 为碳对电极。 可选地，根据本专利技术的染料敏化太阳能电池中，所述碳对电极为石墨对电极，所述 石墨对电极中包括炭黑和石墨，所述炭黑的重量为所述石墨重量的20%。 可选地，根据本专利技术的染料敏化太阳能电池中，所述碳对电极为活性炭对电极，所 述活性炭对电极中活性炭和炭黑，所述炭黑的重量为所述活性炭的20 %。 根据本专利技术的另一个方面，提供了一种染料敏化太阳能电池的制备方法，包括如 下步骤： (1)准固态电解质的制备：向酯类有机溶剂中加入LiI，I2和磷酸三丁酯形成电解 液；向所述电解液中加入一定比例的正丁胺/碳酸丙烯酯插层α-磷酸锆纳米颗粒，形成混 合物，并将所述混合物超声分散〇. 5-2小时，搅拌10-15小时；向所述混合物中加入胶凝剂， 在70_90°C下继续搅拌60-90小时，得到均匀的准固态电解质； (2)碳对电极的制备：在碳材料粉末中加入粘合剂后进行球磨，得到碳浆料；将所 述碳浆料丝网印刷在导电玻璃上形成薄膜；待所述薄膜平整均匀后，对其进行烘千处理，并 对烘干后的薄膜进行烧结，得到具有多孔碳膜的对电极； (3)电池组装：将所述准固态电解质涂覆到染料敏化氧化钛多孔膜光阳极上，并 将所述碳对电极压合到光阳极上形成三明治结构的电池。 可选地，根据本专利技术的制备方法，所述正丁胺/碳酸丙烯酯插层α -磷酸锆颗粒的 加入量为所述电解液重量的2-15%，优选为5%。 可选地，本专利技术所述的制备方法，所述正丁胺/碳酸丙烯酯插层α -磷酸锆纳米颗 粒是按照如下步骤制备得到的：向α -磷酸锆中加入正丁胺，室温下震荡2-3天后离心，得 到固体粉末；向所述固体粉末中加入含有13-和I-的碳酸丙烯酯溶液，常温下搅拌4-6天 后离心，得到固体颗粒；将该固体颗粒在常温下真空干燥即得到正丁胺/碳酸丙烯酯插层 α -磷酸锆纳米颗粒。 可选地，根据本专利技术的制备方法，所述酯类有机溶剂为碳酸丙烯酯。 可选地，根据本专利技术的制备方法，所述胶凝剂是分子量为60000的聚氧乙烯。 可选地，根据本专利技术的制备方法，所述碳材料为石墨和炭黑的混合物，所述炭黑的 添加量为所述石墨重量的20%。 可选地，根据本专利技术的制备方法，所述碳材料为活性炭和炭黑的混合物，所述炭黑 的添加量为所述活性炭重量的20%。 可选地，根据本专利技术的制备方法，所述碳对电极制备步骤中，将所述薄膜放入烘 箱，在70-8(TC下进行烘干处理。 可选地，根据本专利技术的制备方法，所述碳对电极制备步骤中，所述烧结操作是将烘 干后的薄膜放入马弗炉中，在400-500°C下烘烧20-40分钟。 根据本专利技术的染料敏化太阳能电池，包括含有正丁胺/碳酸丙烯酯插层α-磷酸 锆的准固态电解质，通过增加磷酸锆分子的层间距为离子交换提供了快速通道，产生的界 面渗流效应有效地提高了电解质的离子电导率和离子扩散系数，从而提高了电池的光电转 换效率以及电池的长期稳定性。根据本专利技术的染料敏化太阳能电池，还包括碳对电极，降低 了成本，使电池保持高光电转换效率。 【专利附图】【附图说明】 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术 的限制。在附图中： 图1为实验室合成的层状磷酸锆的XRD谱线（曲线a)和插入正丁胺和碳酸丙烯 酯后的插层磷酸锆XRD谱线（曲线b); 图2为实验室合成的含电解液重量5%的正丁胺/碳酸丙烯酯插层α -磷酸锆（简 写为ZrP-BA-PC)纳米颗粒的准固态电解质薄膜XRD谱线（曲线a)和不含ZrP-BA-PC的准 固态电解质薄膜的XRD谱线（曲线b); 图3为不含ZrP-BA-PC纳米颗粒的准固态电解质薄膜的表面形貌扫描电镜 SEM(图a)和含有电解液重量5%的ZrP-BA-PC纳米颗粒的准固态电解质薄膜的表面形貌 (图 b); 图4为对称钼电极准固态电解质测试模型示意图；其中，1为FT0导电玻璃，2为怕 镀层，3为电解质； 图5为不同ZrP-BA-PC含量准固态电解质的交流阻抗谱（Nyquist Plot); 图6对称铂电极准固态电解质测试模型等效电路图； 图7为不同ZrP-B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种染料敏化太阳能电池，包括电解质和对电极，其中，所述电解质为含有正丁胺/碳酸丙烯酯插层α‑磷酸锆的准固态电解质，所述对电极为碳对电极。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆川，赵继东，张明，廖丹，黄际彦，吴涵莹，
申请(专利权)人：电子科技大学成都研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51