一种设有光反射层的染料敏化太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种设有光反射层的染料敏化太阳能电池的制备方法，包括如下工艺步骤：（ａ）清洗；（ｂ）制备ＴｉＯ２纳米透明层；（ｃ）制备ＴｉＯ２光散射层；（ｄ）形成光阳极；（ｅ）真空蒸镀或粘合反射层；（ｆ）电极对接封装；（ｇ）注入电解质；（ｈ）密封电解质注入口，制得太阳能电池。该发明专利技术制备的染料敏化太阳能电池可以完全反射透过电池对电极的光，有效的抑制光能损失，提高光能利用率，进而提高电池的光能转化率。而且本发明专利技术提供的制备方法操作简单，成本低廉，不会影响整个太阳能电池的制备工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于染料敏化太阳能电池领域，具体涉及一种对电极上设有光反射层的染 料敏化太阳能电池的制备方法。
技术介绍
自1991年瑞士洛桑联邦理工学院教授Michael Gratzel在Nature杂志报道了第 三代太阳能电池-染料敏化太阳能电池(DSSC)制备方法以及其7. 1-7. 9%光能转化率后， 引起国内外相关学者的高度重视。与其他太阳能电池相比，DSSC具有简单的制备工艺，低 廉的制造价格，无毒无污染的制备材料等优势。其光能转化率也在逐年增长，据报道称，目 前Michael GdtzeI实验组制备的DSSC光能转化率已经超过12%，而且稳定性、效率仍有很 大的提升空间，其产业化、实用化的目标已越来越近。纳米晶染料敏化太阳能电池是以纳米TW2多孔膜作为工作电极，以钌配合物或纯 有机染料作为光敏化染料，以氧化还原对作为电解质，钼膜作为对电极以及导电基材组装 而成。光照后，染料分子受激发释放电子-空穴对，由于染料最低未占轨道与TiA导带能 级相近，电子被注入到T^2导带并富集于导电基材表面由外电路引出，被激发的染料在电 解质中还原，电解质失去的电子通过外电路得以补偿形成电流循环。目前制备的DSSC常使用导电玻璃(FTO)做基底，其光透过率超过75%，TiO2工作电 极以及钼对电极均属纳米级膜层厚度具有高度透明性，使用的电解质多为液态电解质使得 封装而成的电池具有较高的光透过性，Kang M G等人(Kang M G, Park N G, Park Y J et al. Solar energy materials solar cells, 75，475)对 DSSC 光透过率进行测试发现在 可见光范围其透过率超过60%。染料敏化太阳能电池的这种高透明性可以使染料与更多的 光子接触，释放更多的电子，但光由工作电极入射后便直接透过钼对电极，造成严重的光能 损失，抑制了光电流的进一步增长以及光能转化率的提高。因此，设有光反射层的染料敏化 太阳能电池就可以重复利用入射的光能，有效地减少光能损失。
技术实现思路
本专利技术的目的是，以提高太 阳能电池的光利用率，从而实现光能转化率的提高。本专利技术的技术方案是，包括如下工艺步骤(a)清洗清洗导电玻璃；(b)制备TiA纳米透明层采用丝网印刷法将TiA料浆涂覆于导电玻璃表面制备TiA 纳米透明层；(C)制备TiA光散射层在所述TiA纳米透明层上再丝印一层TiA光散射层； (d)形成光阳极在气氛炉内热处理后，使用TiCl4溶液处理所述导电玻璃，经烘干、烧 结后制得光阳极；(e)真空蒸镀在真空蒸镀设备中，调节真空度>ΙΟ5 torr，控制蒸镀时间在对电极非 导电表面镀一层铝镜面光反射层；(f)电极对接封装将镀有铝镜面光反射层的对电极与所述光阳极对接，使用沙林膜进 行封装；(g)注入电解质在真空环境中，注入电解质；(h )密封电解质注入口 使用沙林膜密封电解质注入口，制得太阳能电池。进一步优选地，在所述真空蒸镀工艺完成后进行烧结处理在石英管式炉中 550°C下热处理30-60分钟。本专利中，光反射层还可以采用粘接全反射镜的方式制得，这种染料敏化太阳能 电池的制备包括如下工艺步骤(a)清洗清洗导电玻璃；(b)制备TiO2纳米透明层采用丝网印刷法将TiA料浆涂覆于导电玻璃表面制备TiA 纳米透明层；(C)制备TW2光散射层在所述TiA纳米透明层上再丝印一层TiA光散射层；(d)形成光阳极在气氛炉内热处理后，使用TiCl4溶液处理所述导电玻璃，经烘干、烧 结后制得光阳极；(e)粘接全反射镜、电极对接封装在烘箱内120°C下将全反射镜粘合于对电极表面作 为光反射层；将粘合有全反射镜的对电极与所述光阳极对接，使用沙林膜进行封装；(f)注入电解质在真空环境中，注入电解质；(g)密封电解质注入口使用沙林膜密封电解质注入口，制得太阳能电池。进一步优选地，所述电解质为I-1A3-1氧化还原对。进一步优选地，在步骤(a)清洗导电玻璃后，将处理后的导电玻璃进行烧结处理， 使用气氛炉在325°C下保温5 10分钟后升至375°C保温5 10分钟，再升温到450°C保 温10 15分钟，最后将温度升至500°C并保温10 15分钟。本专利技术具有以下有益效果本专利技术在染料敏化电池的制备过程中利用真空蒸镀技 术在对电极表面蒸镀一层具有高亮度的铝镜面反射层，或结合染料敏化电池封装技术直接 将全反射镜粘合于对电极表面从而在对电极表面形成了光反射层。该专利技术制备的染料敏化 太阳能电池可以完全反射透过电池对电极的光，有效的抑制光能损失，提高光能利用率，进 而提高电池的光能转化率。而且本专利技术提供的制备方法操作简单，成本低廉，不会影响整个 太阳能电池的制备工艺。附图说明通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本专利技术上述特征和优点将会变得更 加清楚和容易理解。图1为本专利技术的染料敏化太阳能电池结构示意图； 图2为本专利技术中粘设有全反射镜的对电极剖面图。附图标号说明1 一导电玻璃非导电面、2 —掺氟SnO2导电层、3 —透明纳米TiO2层、4 一 TW2散射层、 5 —染料、6—电解质、7—对电极、8—光反射层、9-沙林膜、10—电解质注入孔。具体实施方式下面结合附图1对本专利技术作进一步详细说明。如图1、图2所示，图1例示性地展示了本专利技术所述的染料敏化太阳能电池整体结 构，包括导电玻璃非导电面1、溅射的掺氟SnA导电层2、纳米透明TiA膜层3、400nm TiO2 散射层4、染料5、电解质Γ7ΙΖ氧化还原对6、对电极7，设置在导电玻璃非导电面1的光 反射层8，以及用于封装的沙林膜9。下面，对本专利技术所述的一种提高染料敏化太阳能电池光能转化率的方法进行一个 详细的描述。实施例一(a)清洗清洗导电玻璃；在超声清洗器内依次使用去离子水、无水乙醇、丙酮清洗10 分钟，于烘箱内烘干；配制40mM TiCl4溶液，浸泡导电玻璃(FT0)，并于70°C下处理30分钟 后烘干；将处理后的FTO进行烧结处理，使用气氛炉在325°C下保温5-10分钟后升至375°C保 温5-10分钟，再升温到450°C保温10-15分钟，最后将温度升至500°C并保温10-15分钟；(b)制备TW2纳米透明层利用丝网印刷法，将已配制好的25nmTiO2料浆涂覆于FTO 表面形成TW2纳米透明层3，通过均化、干燥工艺控制其厚度为1^16 μ m ；(c)制备TW2光散射层在TW2纳米透明层之上再丝印一层400nmTiO2光散射层4 ；(d)形成光阳极第二次使用40mMTiCl4溶液处理FT0，烘干后进行第二次热处理，在 气氛炉内450°C下保温30分钟，制备出光阳极；(e)真空蒸镀在真空蒸镀设备中，调节真空度>ΙΟ5 torr，控制蒸镀时间在对电极非 导电表面镀一层铝镜面光反射层；为提高铝镜面与导电玻璃的结合力，蒸镀后经过烧结工 艺，即在石英管式炉中550°C下热处理30-60分钟；(f)电极对接封装将镀有铝镜面光反射层的对电极与所述光阳极对接，使用沙林膜进 行封装；(g)注入电解质在真空环境中，注入电解质6，电解质6为Γ1/〗氧化还原对；(h)密封电解质注入口使用沙林膜密封电解质注入口 10，制得太阳能电池。实施例二本实施例与实施例一在步骤a d本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设有光反射层的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：（ａ）清洗：清洗导电玻璃；（ｂ）制备ＴｉＯ↓［２］纳米透明层：采用丝网印刷法将ＴｉＯ↓［２］料浆涂覆于导电玻璃表面制备ＴｉＯ↓［２］纳米透明层；（ｃ）制备ＴｉＯ↓［２］光散射层：在所述ＴｉＯ↓［２］纳米透明层上再丝印一层ＴｉＯ↓［２］光散射层；（ｄ）形成光阳极：在气氛炉内热处理后，使用ＴｉＣｌ↓［４］溶液处理所述导电玻璃，经烘干、烧结后制得光阳极；（ｅ）真空蒸镀：在真空蒸镀设备中，调节真空度≥１０↑［－５］ｔｏｒｒ，控制蒸镀时间在对电极非导电表面镀一层铝镜面光反射层；（ｆ）电极对接封装：将镀有铝镜面光反射层的对电极与所述光阳极对接，使用沙林膜进行封装；（ｇ）注入电解质：在真空环境中，注入电解质；（ｈ）密封电解质注入口：使用沙林膜密封电解质注入口，制得太阳能电池。

【技术特征摘要】
1.一种设有光反射层的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下工艺 步骤(a)清洗清洗导电玻璃；(b)制备TiA纳米透明层采用丝网印刷法将TiA料浆涂覆于导电玻璃表面制备TiA 纳米透明层；(C)制备TiA光散射层在所述TiA纳米透明层上再丝印一层TiA光散射层；(d)形成光阳极在气氛炉内热处理后，使用TiCl4溶液处理所述导电玻璃，经烘干、烧 结后制得光阳极；(e)真空蒸镀在真空蒸镀设备中，调节真空度>IO-5 torr，控制蒸镀时间在对电极非 导电表面镀一层铝镜面光反射层；(f)电极对接封装将镀有铝镜面光反射层的对电极与所述光阳极对接，使用沙林膜进 行封装；(g)注入电解质在真空环境中，注入电解质；(h )密封电解质注入口 使用沙林膜密封电解质注入口，制得太阳能电池。2.根据权利要求1所述的设有光反射层的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在 于在所述真空蒸镀工艺完成后进行烧结处理在石英管式炉中550°C下热处理30-60分 钟。3.一种设有光反射层的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下工艺 步骤(a)清洗清洗导电玻璃；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗军，苏青峰，赖建明，张根发，吴明明，王长君，李帅，
申请(专利权)人：上海联孚新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]