本发明专利技术公开了一种可选择性透光的染料敏化太阳能电池的制备方法。在透明导电基片上制备透明对电极以及透明光电极，与透明电解质溶液组装成染料敏化太阳能电池。通过使用吸收不同光谱段的染料来使组装的染料敏化太阳能电池对太阳光具有选择透过性。这种选择性透光的染料敏化太阳能电池有着广泛的应用前景，如制成发电窗户，发电的同时能透过某些波长的阳光。这种选择性透光的染料敏化太阳能电池最突出的特点是可以既让植物生长需要光谱段的光透过，又能利用其他光谱段的光产生电能。这种电池可有效保护太阳能电池下的植被，在利用太阳能的同时也保护了生态环境，实现了能源利用与环境保护的双重目标。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及及其应用，属于新能源
技术介绍
伴随着传统化石能源的大量消耗和使用，温室效应、能源危机和环境污染等问题日益突出。寻找清洁、安全、资源充足以及有可再生性的新能源来代替不可再生的传统化石能源成为了人们关注的重点。太阳能具有清洁、安全和取之不尽等优点，是解决能源危机和环境问题的理想选择。1991年瑞士M. Gratzel教授领导的小组制备了染料敏化太阳能电池 (Dye-Sensitized Solar Cells, DSSC)，这种电池成本低，光电转化效率高，对促进太阳能的开发利用有重要意义(B 0，Regan, Μ. Gratzel, Nature 353(1991)737.)。染料敏化太阳能电池一般由吸附有敏化染料的TiO2 (二氧化钛)膜光电极、含I3_/ Γ(碘三离子/碘离子)氧化还原对的电解质以及Pt(钼)对电极组成。其工作原理是工作电极上的染料分子在太阳光作用下吸收光而被激发，电子很快由染料激发态注入到TiA 导带中，在纳米Tio2S孔薄膜中输运，然后经由外电路输送到对电极，产生光电流，被氧化的染料被电解质中的r还原，使染料获得再生。同时电解质溶液中的13_在对电极上得到电子被还原成r，从而完成一个完整的光电转换循环。通常来说，绿色植物大多吸收波长在630 660纳米范围内的红光和波长在 430 460纳米范围的蓝紫光。只有给绿色植物提供相应波长的红光、蓝紫光和足够的光强度，它们才能正常生长。通常不透明或透明度低的DSSC会对电池板下植物的生长造成不利影响，因此制备一种可选择性透光的DSSC，尤其是制备能够选择性透过植物生长所需光谱段光的DSSC，对于解决因大面积铺设太阳能电池而影响该地植物生长的问题具有重要的现眉、ο
技术实现思路
本专利技术采用简单的方法制备出了可选择性透光的DSSC。在透明导电基片上制备透明光电极和透明对电极，选用可吸收不同光谱段光的染料，与透明电解质组装成可透过植物所需光谱段光的DSSC。本专利技术的优点在于用简单的方法制备出透光选择性强，稳定性好的DSSC，在植物生长需要的630 660纳米范围内的红光和波长在430 460纳米范围的蓝紫光的透过率高，这种选择性透光的DSSC既能使满足植物生长需要的波段的光透过，又能利用其他波段的光产生电流。本专利技术制备可选择性透光的DSSC包括以下步骤(1)清洗好的透明导电基片作为光电极和对电极的基底，上述透明导电基片为 FTO(掺杂氟的二氧化锡)导电玻璃、ITO(氧化铟锡)导电玻璃、ΙΤ0/ΡΕΤ(镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯)导电软片、FT0/PET(镀掺杂氟的二氧化锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯)导电软片、透明导电薄膜或透明导电聚合物中的任意一种。(2)选择制备透明光电极的材料，用水热法、溶胶-凝胶法、电沉积法、溅射法、 丝网印刷法中的一种制备透明度高、吸附染料强的光电极，上述制备透明光电极的材料为 TiO2( 二氧化钛)> Ζη0(氧化锌)、Cu2O(氧化亚铜)、Nb2O5(五氧化二铌)、In2O3(三氧化二铟)，SnA ( 二氧化锡)、CeO2 ( 二氧化铈)、NiO (氧化镍)中的一种或多种的混合物。(3)选择制备透明对电极的材料，用电化学沉积法、热解法、溅射法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、化学自组装中的一种制备透明对电极，上述对电极材料为Pt (钼)、 Au(金)、碳、聚噻吩、聚吡咯和聚苯胺中的一种或多种的混合物。(4)选择用透明液体电解质、透明固体电解质和透明准固态电解质中的任意一种作为透明电解质，也可用离子液体配置透明液体电解质，组成为0. 1 l.Omol/L离子液体，0. 05 0. 5mol/L硫氰酸胍，0. 1 1. Omol/L四叔丁基吡啶，0. 05 0. 5mol/L碘化锂和溶剂，离子液体是BMII (1- 丁基-3-甲基咪唑碘盐)、DMII (1，3- 二甲基-3-咪唑碘盐)、 DMPII (1，2- 二甲基-3-丙基咪唑碘盐)中一种或多种的混合物，所用溶剂是3-甲氧基丙腈或乙腈。(5)配制0. 1 1. Ommol/L的染料。上述染料包括钌多吡啶有机金属配合物染料、 酞菁类染料、吲哚啉类以及半导体量子点染料中一种或多种的混合物。将制备好的TiO2光电极浸泡在染料的乙醇溶液中6 M小时。具体实施例方式通过下述实施例来更详细地说明本专利技术，但本专利技术并不限定于此实施例。实施例制备透过植物生长所需要光谱段光的可选择性透光DSSC (1)用电化学沉积法制备透明的Pt电极。清洗好的导电FTO玻璃作为工作电极插入5mmol/L H2PtCl6 (氯钼酸)和5mmol/L KCl (氯化钾)的水溶液中，并与钼辅助电极和银-氯化银参比电极形成三电极系统。用脉冲电流法在FTO玻璃导电面上制备透明的Pt电极，脉冲电流法设定的技术参数如下电流密度30mA/cm2，每次脉冲时间0. 01秒，脉冲间隔0. 03秒，脉冲次数5，可以通过控制脉冲次数来获得不同透光率的Pt电极。Pt电极的紫外-可见光谱如图1所示，该吸光度-波长曲线能够反映出透光率的大小，吸光度越小， 透光率越大。透光率可用来衡量透明或半透明材料的透光程度。从图1可以看出制备的透明Pt电极在350 800纳米范围内有很好的透光性，透光率达到80%，玻璃对小于350纳米的光的吸收很强，很难透过。由图1可知，此种方法制备的透明Pt对电极可以满足制作选择性透光DSSC的要求。(2)光电极是用刮涂法在FTO导电玻璃上制备高透光率的TiO2光电极。浆料是由 TiO2粉体、乙基纤维素、松油醇、乙酸加少量水和乙醇研磨制备，控制加乙醇的量可以获得不同粘稠度的浆料。用刀刃面把TiA浆料刮涂到贴好胶带的FTO玻璃上，通过控制刮涂次数控制TiO2光电极的透明度。将TiA薄膜电极置于马弗炉内480°c烧结30分钟，然后将 TiO2薄膜电极浸入60mmol/L TiCl4(四氯化钛)水溶液70°C处理1小时。取出后分别用二次水和乙醇冲洗。再将TW2薄膜电极再次置于马弗炉内480°C烧结30分钟，退火至70°C。(3)制备的T^2光电极浸泡入敏化染料溶液中12小时后待用。敏化染料溶液是0. 5mmol/L D149(吲哚啉类染料)的乙醇溶液。(4)透明液体电解质的配制0.6mol/L BMII (1_丁基_3_甲基咪唑碘盐)，0. Imol/ L硫氰酸胍，0. 5mol/L四叔丁基吡啶，0. lmol/L Lil，溶剂是乙腈。(5)组装可选择性透光的DSSC。图2是用电化学分析仪测得的DSSC的电流密度-电压曲线，可选择性透光的DSSC能够产生电流；制备的选择性透光DSSC的选择透光性如图3所示，由图3可见，所制得的可选择性透光DSSC能使植物生长所需的630 660纳米范围内的红光和波长在430 460纳米范围的蓝紫光选择性透过。附图说明图1脉冲电流法在FTO玻璃导电面上制备透明的Pt电极的紫外-可见光谱图。图2可选择性透光DSSC的电流密度-电压曲线。图3可选择性透光DSSC的紫外-可见光谱图。权利要求1.，其特征在于在透明导电基片上制备透明光电极和透明对电极，选用可吸收不同光谱段光的染料，与透明电解质组装成可透过植物所需光谱段光的染料敏化太阳能电池。2.根据权利本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种可选择性透光的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：在透明导电基片上制备透明光电极和透明对电极，选用可吸收不同光谱段光的染料，与透明电解质组装成可透过植物所需光谱段光的染料敏化太阳能电池。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张君，李晓雪，郭伟，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：15
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