一种昼夜可用长时态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昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池及其制备方法，该电池包括光阳极、功能化对电极和电解液，光阳极和功能化对电极正相对，电解液注入光阳极和功能化对电极之间，光阳极的迎光侧面涂覆有经染料敏化的半导体多孔膜，功能化对电极与电解液接触的导电面涂覆有聚合物透明电催化薄膜，非导电面涂覆有夜光漆薄膜。电池的制备过程为：1、功能化对电极的制备：1.1、聚合物透明电催化薄膜的涂覆；1.2、夜光漆薄膜的涂覆；2、染料敏化太阳能电池的组装。该电池日间能量转化效率高，夜间亦有一定工作效果，可概念性地实现电池的昼夜长时态工作。该制备方法工艺过程简单，易操作，易控制，安全。

A day and night long time dye-sensitized solar cell and its preparation method

The invention discloses a long temporal available day and night of dye-sensitized solar cell and preparation method thereof, including the battery light anode, function of electrode and electrolyte, anode and functionalization of the electrode is relatively light, the anode and the electrolyte injection function of electrodes, Guangyang Ying light side coated by porous semiconductor film dye sensitized, functional conductive surface coating of the electrode and electrolyte contact with transparent polymer electro catalytic film, non conductive surface coated with luminous paint film. The preparation process of the battery is: 1. Functionalization of electrode preparation: 1.1, polymer transparent electrocatalytic film coating; 1.2, varnish film coating; 2, dye-sensitized solar cell assembly. The battery has high energy conversion efficiency during the day and also has a certain working effect at night. It can conceptually realize the day and night long time work of the battery. The preparation method has the advantages of simple process, easy operation, easy control and safety.

【技术实现步骤摘要】
一种昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及染料敏化太阳能电池
，具体涉及一种昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
染料敏化太阳能电池作为新兴的第三代太阳能电池，由于制备简单，环保无污染以及相对较高的能量转化效率，受到了全世界科研人员的广泛关注，其基本工作原理是太阳光照激发染料发生电子跃迁，受激发的电子注入到TiO2纳米晶，与此同时被激发的染料将电解液中的I氧化成I3-,电子通过外环路传输到对电极，对电极催化I3-还原成I,完成循环。从染料敏化太阳能电池的工作原理可知，光源是其工作的先决条件，然而由于夜间无自然光源，染料敏化太阳能电池只能在白天工作，阻碍了其进一步的使用。如果能将白天的自然光合理的储存，作为夜间染料敏化电池工作的光源，便可以尽量的提高染敏电池的工作时间，获得更多的光生电能。
技术实现思路
基于上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池及其制备方法，该电池日间能量转化效率高，夜间亦有一定工作效果，可概念性地实现电池的昼夜长时态工作。该制备方法工艺过程简单，易操作，易控制，安全。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：一种昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池，包括光阳极、功能化对电极和电解液，光阳极和功能化对电极正相对，电解液封装于光阳极和功能化对电极之间，光阳极的迎光侧面涂覆有经染料敏化的半导体多孔膜，功能化对电极与电解液接触的导电面涂覆有聚合物透明电催化薄膜，非导电面涂覆有夜光漆薄膜。进一步，所述的夜光漆的颜色为黄色、绿色或者蓝色。进一步，所述的聚合物催化薄膜为聚3,4-乙烯二氧噻吩。一种昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1、功能化对电极的制备：1.1、聚合物透明电催化薄膜的涂覆：将FTO导电玻璃清洗干净后进行干燥，然后将FTO导电玻璃的导电面朝上，接着将事先制备好的聚合物混合液均匀刮涂或旋涂在FTO导电玻璃的导电面上，随后将其置于室温下熟化4～6h，清洗掉FTO导电玻璃上的附着物，再将FTO导电玻璃上的聚合物涂层烤干，聚合物透明电催化薄膜形成；1.2、夜光漆薄膜的涂覆：将涂覆有聚合物催化膜的FTO导电玻璃的非导电面朝上，在其两端之间形成凹槽，将夜光漆均匀刮涂在凹槽中，干燥，夜光漆薄膜形成，同时完成功能化对电极的制备；2、太阳能电池的组装：将光阳极的背光侧固定于功能化对电极的聚合物透明电催化薄膜上，使光阳极和功能化对电极正相对，且光阳极与功能化对电极隔开，再将电解液注入光阳极和功能化对电极之间形成的空隙中，密封电解液，制得所述的昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池。进一步，步骤1.1中，将FTO导电玻璃用水、丙酮和乙醇三种溶剂依次超声清洗15～25min后吹干。进一步，步骤1.1中，用乙醇清洗掉FTO导电玻璃上的附着物，再将FTO导电玻璃置于100℃下烘烤2h。与现有技术相比，本专利技术的有益效果和优点在于：1、本专利技术使用常见的夜光漆作为夜间发光光源，其可以将白天的太阳光能储存，在夜间以荧光的形式发射，从而为夜间的染敏电池提供光源。2、本专利技术使用透光性良好并且具有较强催化性能的PEDOT(聚3,4-乙烯二氧噻吩)作为对电极的电催化剂，然后将夜光漆涂覆在透明对电极的反面，将这种功能化的对电极与光阳极、电解液组成三明治结构的染料敏化太阳能电池，可以概念性地实现电池的昼夜长时态工作。除此之外，这种电池由于在夜间可发散各色荧光，还兼具有装饰美化环境的功用。3、本专利技术的功能化对电极的PEDOT透明电催化薄膜在导电玻璃上的粘附性较好，不易脱落，且透光率好。4、本专利技术的制备方法简单、易操作、安全，所使用的原料来源广泛，价格低廉，制备过程中对工艺条件和设备要求低。附图说明图1为实施例1制备的昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池的工作原理图。图2为实施例1制备的功能化对电极的透过率。图3为实施例1制备的昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池日间工作的I-V曲线与作为对比的使用铂电极组成的染敏电池的日间工作I-V曲线。图4为实施例1制备的昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池夜间工作的I-V曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例11、功能化对电极的制备：1.1、聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)溶液的制备：将0.6g3,4-乙烯二氧噻吩单体、0.2g聚乙烯吡咯烷酮和0.1ml吡啶溶解在10ml乙醇中，充分搅拌2h，作为溶液A，另将2g对甲基苯磺酸铁倒入10ml乙醇中，充分搅拌2h，作为溶液B，将溶液B缓慢滴入溶液A中(用时30min)，密闭反应容器，在室温(25℃)下搅拌24h，得到PEDOT溶液；1.2、PEDOT透明电催化薄膜的涂覆：将FTO导电玻璃(2.5cm×2cm)分别用水、丙酮和乙醇三种溶剂依次超声清洗20min，吹干后FTO导电玻璃放置于旋涂机上，将其导电面朝上，设置旋涂速度为1000r/min，时间5s，然后用移液枪吸取200μlPEDOT溶液，将其滴在FTO导电玻璃导电面上，开始旋涂，旋涂完毕后，将FTO导电玻璃在室温(25℃)下放置于空气中熟化4h，接着用乙醇缓慢冲洗除去表面附着物，再将FTO导电玻璃置于100℃的热平台上烘烤2h，PEDOT透明电催化薄膜涂覆完毕；1.3、夜光漆薄膜的涂覆：将涂覆有聚合物催化膜的FTO导电玻璃的非导电面朝上，随后在非导电面的两端分别固定四层PVC胶带(厚度约200μm)，然后将黄绿色的夜光漆(水性蓄能发光夜光漆，购自山东济南夜明亮科技公司)倒在两条胶带形成的凹槽中，反复刮涂直到形成均匀涂层，再在室温(25℃)空气中放置6h，夜光漆薄膜形成，制得功能化对电极；2、光阳极的制备：将TiO2多孔纳米晶负载于FTO导电玻璃上所构成的染料敏化太阳能电池的光阳极(活性面积0.25cm2，购自辽宁营口优选科技公司)于120℃烘干2h，待温度降到80℃左右时，迅速将光阳极置于0.5×10-3mol/L的N719钌染料的乙醇溶液中，然后于60℃干燥箱中保温浸泡24h，确保染料充分地被吸附，取出，冷却至室温(25℃)后，用无水乙醇冲洗除去未吸附的染料，得到光阳极，置于干燥器中备用；3、染料敏化太阳能电池的组装：染料敏化太阳能电池的组装采用三明治结构，将两条单层PVC胶带(厚度50μm)固定在功能化对电极导电面的两端，然后在两条PVC胶带上放置光阳极，使光阳极的背光面与两条PVC胶带接触，将功能化对电极和光阳极使用夹子固定，再将碘系电解液(购自浙江昆山桑莱特新能源科技公司)注入到两条胶带形成的空隙中，密封电解液，完成所述的昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池的简单组装。所述的昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池的工作原理如图1所示：在日间工作条件下，太阳光照激发光阳极上的染料发生电子跃迁，受激发的电子注入到TiO2纳米晶，与此同时被激发的染料将电解液中的I氧化成I3-，电子通过外环路传输到对电极，对电极催化I3-还原成I，完成循环；在夜间工作条件下，功能化对电极非导电面的夜光漆吸收白天的太阳能，发射出的荧光穿过透明对电极和电解液，激发光阳极上的染料产生电子，然后完成工作循环。试验一、本专利技术的功能化对电极的透过率测试试验试验方法：将制备好的涂覆有PEDOT透明催化膜的FT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池，其特征在于：包括光阳极、功能化对电极和电解液，光阳极和功能化对电极正相对，电解液封装于光阳极和功能化对电极之间，光阳极的迎光侧面涂覆有经染料敏化的半导体多孔膜，功能化对电极与电解液接触的导电面涂覆有聚合物透明电催化薄膜，非导电面涂覆有夜光漆薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池，其特征在于：包括光阳极、功能化对电极和电解液，光阳极和功能化对电极正相对，电解液封装于光阳极和功能化对电极之间，光阳极的迎光侧面涂覆有经染料敏化的半导体多孔膜，功能化对电极与电解液接触的导电面涂覆有聚合物透明电催化薄膜，非导电面涂覆有夜光漆薄膜。2.根据权利要求1所述的昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池，其特征在于：所述的夜光漆的颜色为黄色、绿色或者蓝色。3.根据权利要求1所述的昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池，其特征在于：所述的聚合物催化薄膜为聚3,4-乙烯二氧噻吩。4.一种权利要求1-4任一所述的昼夜可用长时态染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤：4.1、功能化对电极的制备：4.1.1、聚合物透明电催化薄膜的涂覆：将FTO导电玻璃清洗干净后进行干燥，然后将FTO导电玻璃的导电面朝上，接着将事先制备好的聚合物混合液均匀刮涂或旋涂在FTO导电玻璃的导电面上，随后将其置于室温下熟化4～6h，清洗掉FTO...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯继文，狄毅，陈冰，肖占海，
申请(专利权)人：中国科学院武汉物理与数学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42