本发明专利技术提供一种工作电极的制备方法，该方法包含以下步骤：提供一光电极，其包含一含有半导体材料的导电基板；提供一染料溶液，其包含一溶于一溶剂中的染料；及施予一电压以使所述染料经电泳作用而吸附于所述半导体材料的表面。本发明专利技术的方法借着电泳作用而使染料得以快速地吸附于半导体材料的表面，而显着地缩短了染料敏化太阳能电池的制备时间。本发明专利技术还提供了由上述方法所制得的工作电极以及包含该工作电极的染料敏化太阳能电池。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种染料敏化太阳能电池的工作电极的制备方法，尤其是指一种利用电泳作用的染料敏化太阳能电池的工作电极的制备方法。
技术介绍
在能源耗竭与环境保护的双重难题下，太阳能是极具潜力的绿色能源。由于硅晶太阳能电池的成本昂贵，使得具有低成本发电组件的染料敏化太阳能电池 (dye-sensitized solar cell，DSSC)的技术开发逐渐受到重视。请参阅图1，染料敏化太阳能电池100的主要内部结构包含工作电极(阳极)110、 对电极(阴极)120、电解质130。所述阳极110包含导电基板111和接收太阳光能量的感光层112，而阴极120则包含导电基板121以及适当厚度的触媒层122。所述导电基板111、121 视其基材113、123材质而定，例如若所述基材113、123为非导电或导电性较差的材料，可分别于基材113、123上设有由导电材料所构成的导电层114和124。感光层112含有表面吸附有光激发染料的半导体材料，而电解质130的主要成分为含碘及碘离子的有机溶液。由于染料敏化太阳能电池的结构简单，因此若使用塑料或钛板作为基材113、123， 所制成的染料敏化太阳能电池便得以具有可挠特性，而适合于更多用途。除此之外，基材 113、123亦可为玻璃材质。简单来说，染料敏化太阳能电池的工作原理是(1)感光层中的半导体材料受光子激发，使其中的染料成为氧化态并产生电子/空穴；(2)电子导入导电基板的导电材料中，并经外部电路传递出去；(3)藉由电解质中的氧化还原对将氧化态的染料还原至基态； 及(4)藉由外部电路所获得的电子于阴极上还原氧化还原对。为了扩张染料敏化太阳能电池产业的发展，缩短染料敏化太阳能电池的制作过程是非常关键的技术。在染料敏化太阳能电池的制作过程中，最耗时的步骤是使染料吸附至半导体材料的表面。目前最常使用的方式是将光电极(即，设有半导体材料如二氧化钛的导电基板)浸泡于染料溶液中，这种方式在室温中需要耗费约十个小时以上才能使染料完全吸附于光电极的半导体材料的表面。而即使提高浸泡的温度至50°C，也需要耗费约3至 5个小时才能完成此吸附程序。这使得时间成本不易控制，而影响了染料敏化太阳能电池产业的发展。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种工作电极的制备方法，其包含改良的染料吸附技术，以大幅缩短染料吸附所需的时间。本专利技术的又一目的是提供一种工作电极及含该工作电极的染料敏化太阳能电池， 其制备时间因改良的染料吸附技术而大幅缩短，而达到节省时间成本的目的。为达到上述目的，本专利技术提供了一种工作电极的制备方法，该方法包含以下步骤3提供一光电极(photoelectrode)，其包含一含有半导体材料的导电基板；提供一染料溶液，其包含一溶于一溶剂中的染料；及施予一电压以使所述染料经电泳作用而吸附于所述半导体材料的表面。本专利技术还提供了一种工作电极的制备方法，该方法包含以下步骤提供一导电基板；提供一混合液，其包含一吸附染料的半导体材料，其中所述吸附染料的半导体材料是溶于一溶剂中；及施予一电压以使所述吸附染料的半导体材料经电泳作用而吸附于所述导电基板的表面。本专利技术还提供了一种工作电极，其是由本专利技术所述的方法所制得。本专利技术还提供了一种染料敏化太阳能电池，其包含本专利技术所述的工作电极。较佳地，所述方法进一步提供一电极，该电极与所述光电极形成电回路以执行所述电泳作用。较佳地，所述半导体材料为一半导体纳米材料；较佳地，所述半导体纳米材料的材质为二氧化钛、氧化锌、二氧化锆或其组合。较佳地，所述导电基板的材质为金属。较佳地，所述导电基板是于表面涂布有导电材料的基材；较佳地，所述基材的材质为玻璃、塑料或金属；较佳地，所述导电材料为铟锡氧化物(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺锑氧化锡(ΑΤΟ)、掺铝氧化锌(AZO)、掺镓氧化锌(GZO)、掺铟氧化锌(IZO)或其组合。较佳地，所述溶剂为有机溶剂。较佳地，所述有机溶剂包含3-甲氧基丙腈(3-methoxypropionitrile)、 Y - 丁内酯(Y -butyrolactone)、二甲基甲酰胺(N，N，-dimethylformamide)、乙腈 (acetonitrile)、戊腈(valeronitrile)、二甲基乙酉先胺(N, N，-dimethylacetamide)、 二氯甲烧(dichloromethane)、二氯乙烧(dichloroethane)、二甲基亚砜 (dimethylsulfoxide) > 甲酉享(methanol)、乙酉享(ethanol)、丙酉享(propanol)、异丙酉享 (Isopropylalcohol)、正丁酉享(η-butyl alcohol)或其组合。较佳地，所述电压为10 1000伏特。综上所述，本专利技术的方法是利用电泳原理使染料吸附至半导体材料的表面，在施予适当电压的情况下，仅需耗费约5分钟的时间便可使染料完成吸附至半导体材料的表面，据此，本专利技术的方法可大幅度缩短工作电极及染料敏化太阳能电池的制作时间，提升染料敏化太阳能电池产业的发展。附图说明图1显示传统染料敏化太阳能电池各层体结构的示意图。图2显示本专利技术实施例一所用的电泳装置的示意图。图3呈现本专利技术样本5的染料敏化太阳能电池的I-V曲线。图4呈现比较例1以及本专利技术样本2的染料敏化太阳能电池的I-V曲线。图5显示本专利技术实施例三所用的电泳装置的示意图。图中主要符号说明100――-染料敏化太阳能电池110---—工作电极111――一导电基板112-——感光层113――一基材114-——导电层120――一对电极121-——导电基板122――一触媒层123-——基材124――一导电层130-——电解质200――-电泳装置210-—■ 电泳槽211――液面212-——电回路220――一第一电极230-——光电极(第二电极)231――一半导体纳米材料240-—-染料300――-电泳装置310-—■ 电泳槽311――液面312-——电回路320――一第一电极330-——导电基板(第二电极)340――-染料350-——吸附染料的二氧化钛具体实施例方式于本专利技术的一实施态样中，本专利技术的工作电极的制备方法包含以下步骤首先，提供一光电极。本专利技术所述的“光电极”是指一设有半导体材料的导电基板。本专利技术所述的 “导电基板”的定义为在电池操作环境中，具有优良导电能力的基板。所述导电基板的基材是指提供整体导电基板主要物理支撑力的材质，包括，但不限于玻璃、塑料、金属或其组合。若欲制作具有可挠特性的染料敏化太阳能电池，则可选用具有可挠性特质的塑料或金属(如，适当厚度的钛板)作为导电基板的基材。所述塑料包括，但不限于聚对苯二甲酸二乙酯(PET，polyethylene terephthalate)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN, polyethylene naphthalate)或聚酰亚胺(PI，p0lyimide)。若采用玻璃或塑料做为所述导电基板的基材， 则需于该基材预设用于涂布半导体材料的一面，先涂布一由导电材料所构成的导电层，使该导电层夹附于所述基材与所述半导体材料之间，所述导电材料包括，但不限于铟锡氧化物(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺锑氧化锡(ATO)、掺铝氧化锌(AZO)、掺本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种工作电极的制备方法，该方法包含以下步骤 提供一光电极，其包含一含有半导体材料的导电基板； 提供一染料溶液，其包含一溶于一溶剂中的染料；及施予一电压以使所述染料经电泳作用而吸附于所述半导体材料的表面。2.如权利要求1所述的方法，该方法进一步提供一电极，该电极与所述光电极形成电性回路以执行所述电泳作用。3.如权利要求1所述的方法，其中所述半导体材料为半导体纳米材料。4.如权利要求3所述的方法，其中所述半导体纳米材料的材质为二氧化钛、氧化锌、二氧化锆或其组合。5.如权利要求1所述的方法，其中所述导电基板的材质为金属。6.如权利要求1所述的方法，其中所述导电基板是于表面涂布有导电材料的基材。7.如权利要求6所述的方法，其中所述基材的材质为玻璃、塑料或金属。8.如权利要求6所述的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈建清，刘念慈，谢坤龙，陈信伟，
申请(专利权)人：福盈科技化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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