一种改进型光阳极结构的染料敏化太阳能电池制造技术

本申请涉及一种改进型光阳极结构的染料敏化太阳能电池，该染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极、电解液；其中，该对电极与光阳极对置设置，该对电极是在FTO基底的上表面印刷有铂形成的；电解液设置在光阳极与对电极之间；该光阳极表面吸附有染料敏化剂，该染料敏化剂为N719钌染料，该电解液中氧化还原对为I

【技术实现步骤摘要】
一种改进型光阳极结构的染料敏化太阳能电池
本申请涉及染料敏化太阳能电池领域，尤其涉及一种改进型光阳极结构的染料敏化太阳能电池。
技术介绍
随着环境问题和能源危机的加重，越来越多的研究关注清洁能源，太阳能是一种用之不尽的清洁能源。目前，使用最多的是硅基太阳能电池，其光电转换效率高，但是存在缺点是制备工艺复杂，价格昂贵，硅的提纯过程污染大；而染料敏化太阳能电池(DSSC)具有价廉、稳定、高效、容易制作等优点，需要进一步提高其光电转换效率。染料敏化太阳能电池是一种由光阳极、对电极夹着电解液的类“三明治”结构的新型电池，影响染料敏化太阳能电池光电转换效率的因素有很多，包括光阳极、对电极、染料敏化剂、氧化还原电解质、电池封装等，其中，光阳极对光电转换效率有着至关重要的作用，目前，光阳极一般是采用TiO2纳米颗粒薄膜吸附染料构成，然而，由于电子在纳米颗粒薄膜中传输时要经过大量的界面，增加了电子与电解液中I3＿离子的复合几率，其限制了光电转换效率的进一步提高；为了提高光电转换效率，可以从光阳极结构的比表面积、电子传输性能及光散射性能等方面进行改进，具体来说，可以通过提高光阳极材料的比表面积来增加染料的吸附，进而增加光生电子的数量，可以通过改善电极材料的电子传输性能，来提高对电子的收集效率，可以增强电极材料的光散射性来增加光程以利于光的捕获。
技术实现思路
针对上述染料敏化太阳能电池中光阳极的问题，本专利技术旨在提供一种改进型光阳极结构的染料敏化太阳能电池，以解决上述提出问题。本专利技术实施例中提供了一种改进型光阳极结构的染料敏化太阳能电池，该染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极、电解液；其中，该对电极与光阳极对置设置，该对电极是在FTO基底的上表面印刷有铂形成的；电解液设置在光阳极与对电极之间；该光阳极表面吸附有染料敏化剂，该染料敏化剂为N719钌染料，该电解液中氧化还原对为I-/I3-；其特征在于，该光阳极包括FTO基底，在FTO基底表面设有SnO2颗粒层，在SnO2颗粒层表面设有SnO2纳米线层。本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本专利技术的染料敏化太阳能电池中，该光阳极包括FTO基底，在FTO基底表面设有SnO2颗粒层，在SnO2颗粒层表面设有SnO2纳米线层，该光阳极通过SnO2颗粒层、SnO2纳米线层的设置，使得该光阳极具备良好的电子传输通道、较高的染料吸附率、较强的光散射性能，大大提高了光电转换效率，具备很好的实用性。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术的染料敏化太阳能电池的结构示意图。其中，01-光阳极，02-对电极，03-电解液，11-FTO基底，12-SnO2颗粒层，13-SnO2纳米线层。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。本申请的实施例涉及一种改进型光阳极结构的染料敏化太阳能电池，如图1，该染料敏化太阳能电池包括光阳极01、对电极02、电解液03；其中，该对电极02与光阳极01对置设置，该对电极02是在FTO基底11的上表面印刷有铂形成的，电解液03设置在光阳极01与对电极02之间；该光阳极01表面吸附有染料敏化剂，该染料敏化剂为N719钌染料，该电解液03中氧化还原对为I-/I3-。参照图1所示，上述的光阳极01以FTO为基底，在FTO基底11表面设有SnO2颗粒层12，然后在SnO2颗粒层12表面设有SnO2纳米线层13，该SnO2纳米线层13嵌入上述的SnO2颗粒层12并在其表面形成SnO2纳米线层13。染料敏化太阳能电池中，该光阳极一般采用单一的结构设置，通常为纳米颗粒、纳米线等，纳米颗粒、纳米线均有各自的优势：纳米线可以作为直接的电子传输通道，大大提高了电子的传输效率，而纳米颗粒的比表面积大，吸附的染料多，从而提高光电转换效率；而本申请所涉及的染料敏化太阳能电池中，该光阳极的FTO基底表面设有颗粒层和纳米线层，并且，该纳米线层嵌入到颗粒层中，其能够将纳米颗粒和纳米线的优势结合，既具有大的比表面积，又具有良好的电子传输性能，能够有效提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率。具体的，首先在FTO基底11上采用刮涂法制备SnO2颗粒层12，然后通过水热法在SnO2颗粒层12内部嵌入SnO2纳米线，同时在SnO2颗粒层12表面形成了SnO2纳米线层13。在优选地实施方式中，上述的光阳极01中，该SnO2颗粒层12厚度为5μm，粒径为10μm；该SnO2颗粒是以油菜花花粉为模板通过水热法制备的，表现为一种分层多孔的球状结构，该球状结构外壳表面具有类似油菜花花粉的开放的孔网状结构；在该结构中，该SnO2颗粒具有高的比表面积和开放的孔状结构，能够有效提高染料的吸附率，增强电子传输速率；同时，该SnO2颗粒能够有效提高光散射性能，间接提高了光电转换效率。在优选地实施方式中，上述的光阳极01中，该SnO2纳米线层13以水热法制备，该SnO2纳米线层13厚度为5μm，纳米线长度为10μm，直径为200nm。本申请的光阳极中，采用SnO2纳米材料，由于SnO2纳米半导体材料具有特殊的光、电特性，是一种灵敏度较高的气敏材料，也能够应用于染料敏化太阳能电池中，然而，如上所述，通常情况是单独采用纳米线或者纳米颗粒材料，而本申请中，将SnO2纳米线和SnO2颗粒结合作为光阳极结构，对光阳极的光电转换效率的提高产生了积极效果；该光阳极中，通过SnO2颗粒层、SnO2纳米线层的设置，使得该光阳极具备良好的电子传输通道、较高的染料吸附率、较强的光散射性能。下面通过实施例比较本申请的光阳极(实施例1)与没有设置SnO2颗粒层(实施例2)或没有设置SnO2纳米线层(实施例3)光阳极的性能。实施例1在本实施例的染料敏化太阳能电池中，该光阳极包括FTO基底、SnO2颗粒层、SnO2纳米线层，上述光阳极的制备过程如下：步骤1，制备SnO2颗粒首先，筛选出直径20μm的油菜花花粉，取8g用酒精漂洗、干燥；然后，将15g氯化锡粉末(SnCl4·5H2O)放入80ml无水酒精中，搅拌至澄清溶液得到前驱体溶液；将准备好的花粉粒进行两步浸泡：第一步浸泡，将花粉放入上述前驱体溶液中强力搅拌14h，将溶液离心分离，酒精清洗三遍，无离子水清洗，在60℃的干燥箱中干燥3h；第二步浸泡，依照第一步浸泡方法，将浸泡过的花粉再放入前驱体溶液中浸泡8h；然后将花粉放入100ml酒精和100ml水的混合溶液中水解2h，离心分离后分散在酒精溶液中，在60℃的干燥箱中干燥4h，最后，将模板化的混合体在空气退火炉中以2℃/min的升温速率升到600℃煅烧3h，以去本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进型光阳极结构的染料敏化太阳能电池，该染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极、电解液；其中，该对电极与光阳极对置设置，该对电极是在FTO基底的上表面印刷有铂形成的；电解液设置在光阳极与对电极之间；该光阳极表面吸附有染料敏化剂，该染料敏化剂为N719钌染料，该电解液中氧化还原对为I

【技术特征摘要】
1.一种改进型光阳极结构的染料敏化太阳能电池，该染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极、电解液；其中，该对电极与光阳极对置设置，该对电极是在FTO基底的上表面印刷有铂形成的；电解液设置在光阳极与对电极之间；该光阳极表面吸附有染料敏化剂，该染料敏化剂为N719钌染料，该电解液中氧化还原对为I-/I3-；其特征在于，该光阳极包括FTO基底，在FTO基底表面设有SnO2颗粒层，在SnO2颗粒层表面设有SnO2纳米线层。2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，该SnO2颗粒层厚度为5μm，粒径为10μm；该SnO2颗粒是以油菜花花粉为模板通过水热法制备的。3.根据权利要求2所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，该SnO2纳米线层以水热法制备，该SnO2纳米线层厚度为5μm，纳米线长度为10μm，直径为200nm。4.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，该SnO2纳米线层嵌入SnO2颗粒层并在其表面形成SnO2纳米线层。5.根据权利要求1或4所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，该光阳极的制备过程如下：步骤1，制备SnO2颗粒首先，筛选出直径20μm的油菜花花粉，取8g用酒精漂洗、干燥；然后，将15g氯化锡粉末(SnCl4·5H2O)放入80ml无水酒精中，搅拌至澄清溶液得到前驱体溶液；将准备好的花粉粒进行两步浸泡：第一步浸泡，将花...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：上海为然环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31