一种柔性染料敏化太阳能电池复合电极制备方法技术

柔性染料敏化太阳能电池复合电极及其制备方法。由导电基板上的导电聚合物层（３）以及准固态电解质层（４）构成；导电基底是ＩＴＯ、ＦＴＯ柔性塑料片或ＩＴＯ、ＦＴＯ玻璃；导电聚合物层（３）是由导电聚合物、有机溶剂和炭黑制备而成，三者比例为４．５∶１∶０．１；准固态电解质层（４）由导电聚合物、有机溶剂、无机纳米粉体和离子液体组成，四者比例为４．５∶１∶０．２４∶０．０４。其制法为：在导电基底上制备一层导电聚合物层，在８０℃热处理；最后在导电聚合物层上涂敷一层由其制备的准固态电解质而成。导电聚合物为１．３％ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ的水溶液。该复合电极，制备方法简单，成本低廉，适合于柔性染料敏化太阳能电池应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池
，涉及染料敏化太阳能电池复合电极制备方法。
技术介绍
染料敏化太阳能电池作为一种新型的化学太阳能电池，主要有三部分组成，即工 作电极(染料敏化纳米晶膜)、电解质和对电极。目前，染料敏化太阳能电池的电解质主要采用含有r/i3—氧化还原电对的有机溶液，此种液态电解质存在溶剂挥发和泄露的问题，使电解质的密封成为染料敏化太阳能电池面临的难题之一 。另外，染料敏化太阳能电 池的对电极主要采用镀铂对电极，钼作为一种稀有金属，其昂贵的价格提高了电池的成本， 寻找一种成本低廉、且具有高催化性能的对电极是染料敏化太阳能电池研究的一个方向。参考文献 O' Regan B，GrStzelM. A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal Ti02 films Nature, 1991，353 :737-739。 Nazeeruddin M K， Kay A， GrStzel M， et al. Conversion of light to electricityby CIS_X2Bis (2，2' _bipyridyl_4，4' -dicarboxylate)ruthenium (II) charge-transfersensitizers(X = Cl_， Br_， I_， CN_and SCN-)on nanocrystalline Ti02 electrodes JAm Chem Soc，1993，115 :6382-6390。 Barbe C J， Arendse F， Gr汪tzel M， et al. Nanocrystalline titanium oxideelectrodes photovoltaic applications. J Am Ceram Soc，1995，80 (12): 3157-3171。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种柔性染料敏化太阳能电池 复合电极，解决目前染料敏化太阳能电池面临的两大难题。 本专利技术的技术解决方案是这样实现的一种柔性染料敏化太阳能电池复合电 极。如附图1所示包括导电基底上的导电聚合物层3以及准固态电解质层4 ;其特征在 于准固态电解质层及导电聚合物层采用了同一种聚合物；所述导电基底为柔性导电薄膜 (PET/IT0、 PEN/FT0)或导电ITO玻璃或FTO玻璃(注掺杂氟的Sn02简称FTO(Fluorum Tin Oxides)或掺杂铟的Sn02简称ITO(IndiumTin Oxides)，聚对苯二甲酸乙二醇酯简称 PET(Polythylene ter印hthalate)，聚2，6 —萘二甲酸乙二醇酯简称PEN (Polyethylene n即hthalene));所述的导电聚合物层4固化在柔性导电薄膜(或导电ITO玻璃或FTO 玻璃)基底上；所述的准固态电解质涂敷在导电聚合物层3上；所述导电聚合物层是 由导电聚合物、有机溶剂和炭黑制备而成，三者质量比例为(4.5 : 1 : O.l);所述准 固态电解质由导电聚合物、有机溶剂、无机纳米粉体和离子液体组成四者质量比例为 (4. 5 : 1 : 0. 24 : 0.04);所述导电聚合物为PEDOT:PSS[聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)]结构式如下 所述有机溶剂为二甲基亚砜；所述所述无机纳米粉体为CuSCN粉体；所述离子液 体为1，2-二甲基-3-丙基-咪唑碘。本专利技术染料敏化太阳能电池复合电极的制备方法，其工艺步骤为 a、在基板的导电层上制备一层导电聚合物，在8(TC进行热处理。 b、在导电聚合物上涂敷一层准固态电解质。 其中 所述步骤a中导电基板上制备导电聚合物层的方法为辊涂法；所述导电聚合物层的制备方法如下将PED0T:PSS溶液(美国Sigma-Aldrich公司，质量浓度1.3%水溶液)与二甲基亚砜混合搅拌6小时，其质量比为4.5 : l，然后加入炭黑继续搅拌，其中炭黑的加入量为前述混合溶液质量的0. 3% 0. 6% ;所述准固态电解质的制备方法如下将PEDOT:PSS溶液、CuSCN纳米粉体和二甲基亚砜混合研磨，其中CuSCN与PED0T:PSS的质量比5 10，PED0T:PSS与二甲基亚砜的质量比为4 5，然后逐滴加入离子液体，继续研磨1 2小时，直至CuSCN完全混合均匀为止。 本专利技术以导电聚合物PEDOT:PSS为主体材料，其电导率高、易成膜，而且为一种空穴传输材料。通过加入有机溶剂和炭黑进一步提高了电导率，利用易成膜性制备了导电聚合物层作为对电极；通过加入无机P型半导体CuSCN、离子液体和有机溶剂，共同组成了一种准固态电解质，在PEDOT:PSS内部的无序排列中，CuSCN半导体在相邻的分子链之间起到了一个桥梁的作用，加速了电子的传输。当准固态电解质与对电极组合到一块后，应用到染料敏化太阳能电池中，即可得到较高的光电转化效率，并且使电池的稳定性得到较大的提高(与液态电解质制备的染料敏化太阳能电池相比)。而且本专利技术复合电极的成本低廉、制备方法简单，可以实现染料敏化太阳能电池的大面积，滚筒涂敷制备。附图说明 附图1 :为本专利技术复合电极组装的染料敏化太阳能电池的结构示意图。其中1、基板，2、导电层(由基板和导电层构成导电基板)，3、导电聚合物层，4、准固态电解质，5、染料光敏化剂，6、1102多孔电极，7、封装材料。4 附图2 :伏_安特性曲线分析图 在染料敏化太阳能电池中，描述其光电性能的重要参数有以下几个 (1)短路光电流(Is。)短路光电流是指染料敏化太阳能电池正负极短路情况下的电流，单位面积的短路光电流用短路电流密度Js。表示，所用的单位通常是mA/cm^A/cn^。短路光电流的大小与电子注入效率、吸收光的效率以及电子收集效率有关。因此吸收可见光谱范围较宽的染料、选择最佳膜厚吸附适量的染料、并抑制暗电流的产生以及提高光生电子在电极材料中和电极表面的传输速度可以增大短路光电流，从而提高染料敏化纳晶Ti02薄膜太阳能电池的光电转换效率。 (2)开路光电压(V。》 4 =—l(五尸咖)叫—I (公式3-1)《 式中V。。..........电池的开路光电压，mV (Efemi) Ti02……Ti02的费米能级，mV EK/K—.........电解质溶液中氧化还原电对的电势，mV q............完成一个氧化还原过程所需要的电子数 (3)光电转换效率n (% ):光电转换效率粉是评估太阳能电池好坏的重要因素，表示出射光光强与入射光光强之比，其公式定义为 =严x 100% = ——x 100% (公式3_2)1 inc - J /"c 式中n..........光电转换效率，％ P。ut.........最大输出功率，W Iin。..........入射光强度，mW/cm2 Jsc..........短路电流密度，mA/cm2 V。c.........开路光电压，mV FF.........电池的欧姆损失 (4)填充因子(FF):填充因子(FF)表示电池中的欧姆损失，它本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性染料敏化太阳能电池复合电极，其特征在于由导电基板上的导电聚合物层（３）以及准固态电解质层（４）构成；其中：所述导电聚合物层（３）是由导电聚合物、有机溶剂和炭黑制备而成，三者质量比例为４．５∶１∶０．１；所述准固态电解质层（４）由导电聚合物、有机溶剂、无机纳米粉体和离子液体组成，四者质量比例为４．５∶１∶０．２４∶０．０４；上述导电基板为ＰＥＴ／ＩＴＯ或ＰＥＮ／ＦＴＯ，导电玻璃为ＩＴＯ或ＦＴＯ玻璃；上述导电聚合物为ＰＥＤＯＴ∶ＰＳＳ的１．３％的水溶液；有机溶剂为为二甲基亚砜，无机纳米粉体为ＣｕＳＣＮ粉体；离子液体为１，２－二甲基－３－丙基－咪唑碘。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志强，巩翠翠，许芳怡，周红茹，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]