染料敏化太阳能电池的工作电极制造技术

本发明专利技术提供染料敏化太阳能电池的工作电极，特别是，涉及通过强化染料和氧化物半导体的结来确保染料敏化太阳能电池的可靠性及有效性的染料敏化太阳能电池的工作电极及包括该工作电极的染料敏化太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
染料敏化太阳能电池的工作电极
本专利技术涉及一种染料敏化太阳能电池的工作电极(WORKINGELECTRODEOFDYESENSITIZEDSOLARCELL)，特别是，涉及通过强化染料和氧化物半导体的结合来确保染料敏化太阳能电池的可靠性及有效性的染料敏化太阳能电池的工作电极。
技术介绍
下述内容只提供本专利技术相关的背景信息，并不构成现有技术。如图1所示，染料敏化太阳能电池的主要组件包括：导电基板(形成有导电膜102的基板101)、氧化物半导体103、染料104、电解质110，对电极(形成有电极材料122的基板121)120。染料104吸附在氧化物半导体103，当吸收光后，激发的电子注入到氧化物半导体103，从而驱动染料敏化太阳能电池。一直以来，染料104和氧化物半导体103之间的吸附是通过沉浸方法来实现的，所述沉浸方法多数存在长时间沉浸引起的工作电极损坏及染料104之间的物理结合的缺点。特别是，染料104之间凝结引起的物理结合导致在高温下驱动染料敏化太阳能电池时，使染料104脱落至电解质110。脱落的染料104大部分会在电解质110内浮游，但是一部分染料104会重新与氧化物半导体103结合或者与导电膜基板102结合，特别是，当与对电极电极材料122结合时，影响电解质110和对电极120之间的氧化还原反应，引起填充因子(fillfactor，FF)降低从而导致效率明显降低。
技术实现思路
所要解决的问题为解决如上所述的现有技术问题，本专利技术的目的在于提供一种通过强化染料和氧化物半导体的结合来防止染料从氧化物半导体中脱落，从而能够确保染料敏化太阳能电池的可靠性及有效性的染料敏化太阳能电池的工作电极。本专利技术又一目的在于提供一种具有所述染料敏化太阳能电池的工作电极而能够确保可靠性及有效性的染料敏化太阳能电池。解决问题的方案为达到所述目的，本专利技术提供一种染料敏化太阳能电池的工作电极，包括；氧化物半导体；及染料，具有至少2个锚固基团(anchoringgroup)，其特征在于，所述染料的至少2个所述锚固基团与氧化物半导体结合。所述染料的至少2个所述锚固基团与所述氧化物半导体结合的比率占整体染料的60％以上。所述染料的至少2个所述锚固基团与所述氧化物半导体结合的比率占整体染料中的80％以上。所述染料的至少2个所述锚固基团与所述氧化物半导体结合的比率占整体染料中的90％以上。所述氧化物半导体为二氧化钛(TiO2)。所述染料的锚固基团可以选自羧基(-COOH)、氰基丙烯酸(Cyanoacrylicacid)、烷氧基硅烷(alkoxysilyl)、吡啶(pyridine)、膦酸(phosphonicacid,)、四氰酸(tetracyanate)、苝二羧酸酐(perylenedicarboxylicacidanhydride)、2-羟基腈(2-hydroxylbenzonitrile)、8-羟基喹啉(8-hydroxylquinoline)、吡啶-N-氧化物(pyridine-N-oxide)、羟基吡啶(hydroxylpyridium)、苯邻二酚(catechol)、氧肟酸盐(hydroxamate)、磺酸(sulfonicacid)、乙酰丙酮(acetylacetanate)、亚硼酸(boronicacid)、硝基(nitro)、四唑(tetrazole)、罗丹明(rhodamine)、和水杨酸(salicylicacid)的物质。所述染料为金属络合物染料或者有机染料。另外本专利技术提供一种具有所述工作电极的染料敏化太阳能电池。另外本专利技术提供一种所述工作电极的制造方法。专利技术的效果根据本专利技术，通过强化染料和氧化物半导体的结合来防止染料从氧化物半导体中脱落，从而能够确保染料敏化太阳能电池的可靠性及有效性。附图说明图1是表示染料敏化太阳能电池的一般结构的图。图2是表示蒸镀有氧化物半导体的工作电极的FT-IR分析结果的图。图3是表示含有通过现有一般的沉浸方法吸附有染料的氧化物半导体的工作电极的FT-IR分析结果的图。图4是表示含有吸附有本专利技术的一实施例的染料的氧化物半导体的工作电极的FT-IR分析结果的图。图5是用于说明通过本专利技术一实施例的电场吸附来将染料吸附在氧化物半导体的吸附方法的概略图。附图标记说明100：工作电极101：工作电极基板102：导电膜103：氧化物半导体104：染料110：电解质120：对电极121：对电极基板122：对电极电极材料(催化层/导电物质)具体实施方式下面通过附图来详细说明本专利技术的实施例，以使本领域技术人员能够容易实施。但是，本专利技术可以体现为各种不同的方案，并不限于此处说明的实施例。在整篇说明书中，在没有特别说明的情况下，某些部分“包括”某些组件意旨进一步包括其他组件，并非排除其他组件。本专利技术的染料敏化太阳能电池的工作电极100为包括氧化物半导体103及具有2个以上锚固基团(anchoringgroup)的染料104的染料敏化太阳能电池的工作电极100，并且是所述染料104的至少2个锚固基团结合在所述氧化物半导体103的染料敏化太阳能电池的工作电极100。染料敏化太阳能电池的工作电极100通过以下方式制得，即，在工作电极基板101上蒸镀导电膜102后，将氧化物半导体103蒸镀在导电膜102上，并且将蒸镀有所述氧化物半导体103的工作电极沉浸于溶解有染料104的染料溶液中，从而将染料104吸附在所述氧化物半导体103。通常，导电膜102上蒸镀有氧化物半导体103的工作电极100的FT-IR(傅立叶变换红外光谱)分析结果如图2所示，含有采用一般沉浸方法吸附有染料104的氧化物半导体103的工作电极100的FT-IR分析结果则如图3所示。采用一般沉浸方法将染料104吸附在氧化物半导体103时，吸附时间需要12小时以上，不仅引发长时间沉浸于染料溶液引起的工作电极100的损坏，如图3所示，只有染料104中的2个锚固基团(anchoringgroup)中的一个与氧化物半导体103结合，导致染料104和氧化物半导体103之间的结合力变弱，并且染料之间会发生结合。相反地，本专利技术的染料敏化太阳能电池的工作电极100中，所述染料104的2个以上锚固基团(anchoringgroup)中的至少2个锚固基团与所述氧化物103结合的比率占整体染料104中的60％以上。优选地，所述染料104的2个以上锚固基团(anchoringgroup)中的至少2个锚固基团与所述氧化物103结合的比率占整体染料104中的80％以上。更优选地，所述染料104的2个以上锚固基团(anchoringgroup)中的至少2个锚固基团与所述氧化物103结合的比率占整体染料104中的90％以上。染料的2个以上锚固基团中的至少2个锚固基团与所述氧化物半导体结合的比率占整体染料中的百分之几以上是表示，对具有工作电极100的染料敏化太阳能电池模块的任意10处进行定点取样(spotsampling)之后，如图4所示，进行FT-IR检测的结果，染料的锚固基团未与二氧化钛结合的–OH峰几乎消失的概率。具体地，图4是使用通过形成二氧化钛来作为氧化物半导体103的工作电极基板101，并且使用钌基染料来作为染料104，施加电场来吸附染料从而制得工作电极100后进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种染料敏化太阳能电池的工作电极，包括：氧化物半导体；及染料，具有2个以上锚固基团，其特征在于，所述染料的至少2个所述锚固基团与氧化物半导体结合。

【技术特征摘要】
2016.12.30 KR 10-2016-0184451;2017.10.13 KR 10-2011.一种染料敏化太阳能电池的工作电极，包括：氧化物半导体；及染料，具有2个以上锚固基团，其特征在于，所述染料的至少2个所述锚固基团与氧化物半导体结合。2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的工作电极，其特征在于，所述染料的至少2个所述锚固基团与所述氧化物半导体结合的比率占整体染料的60％以上。3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的工作电极，其特征在于，所述染料的至少2个所述锚固基团与所述氧化物半导体结合的比率占整体染料中的80％以上。4.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的工作电极，其特征在于，所述染料的至少2个所述锚固基团与所述氧化物半导体结合的比率占整体染料中的90％以上。5.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的工作电极，其特征在于，所述氧化物半导体为二氧化钛。6.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的工作电极，其特征在于，所述染料的锚固基团选自羧基、氰基丙烯酸、烷氧基硅烷、吡啶、膦酸、四氰酸、苝二羧酸酐、2-羟基腈、8-羟基喹啉、吡啶-N-氧化物、羟基吡啶苯邻二酚、氧肟酸盐、磺酸、乙酰丙酮、亚硼酸、硝基、四唑、罗丹明以及水杨酸。7.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的工作电极，其特征在于，所述染料为金属络合物染料或者有机染料。8.一种染料敏化太阳能电池，具有权利要求1至7中任一项所述的染料敏化太阳能电池的工作电极。9.一种染料敏化太阳能电池的工作电极的制造方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁辉灿，金钟福，白钟圭，金英美，申圭淳，
申请(专利权)人：株式会社东进世美肯，
类型：发明
国别省市：韩国,KR