[发明专利]一种固态染料敏化太阳能电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种染料敏化太阳能电池用固态电解质及其固态染料敏化太阳能电池的制备方法。

背景技术

随着全球性能源危机日益严重，人们迫切希望可以找到一种可持续发展的清洁能源。太阳能作为一种取之不尽的天然能源，日益受到世界各国的关注。染料敏化太阳能电池与传统硅太阳能电池相比，成本低廉，制作简单，受到全世界的广泛关注，被认为是最有前途的下一代太阳能电池。

电解质是染料敏化太阳能电池的核心部分之一，电解质组成在很大程度上影响电池的光电性能和长期稳定性。传统有机液态电解质挥发性较大，用它制备的电池存在密封困难，长期使用会出现电解液泄漏、性能下降等问题，固态电解质的出现提供了一种可能的解决方案。目前固态染料敏化太阳能电池大多性能较差，这主要是由于固态电解质与二氧化钛薄膜表面接触不良，无法像液态电解质那样与二氧化钛薄膜充分浸润，因此电池内部电子传输受阻所致。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种可与二氧化钛薄膜表面充分接触的固态电解质及由该固态电解质组装的染料敏化太阳能电池。该固态染料敏化太阳能电池性能好，固态电解质与二氧化钛薄膜表面接触较充分，电池内部电子传输通畅。并且制备工艺简单，容易操作。

本发明中的染料敏化太阳能电池用固态电解质，由下述重量百分比的原料制成：

碘溶液                 55％～80％；

环氧树脂               15％～40％；

固化剂                 0.3％～5％。

所述碘溶液为质量比1∶1～10∶15～30的碘单质、碘盐和有机溶剂混合物。

所述碘盐为LiI、KI、NaI、1，2-二甲基-3-丙基咪唑碘或1丙基-3-甲基咪唑碘中的一种或它们任意比例的混合物。

所述有机溶剂为乙腈、甲氧基丙腈和戊腈中的一种或它们任意比例的混合物。

所述环氧树脂为分子结构中含有环氧基团的高分子化合物，选用双酚A型环氧树脂。

所述固化剂为N，N′-二乙氨基丙胺、戊二酸酐或乙二胺中的一种或几种。

本发明还给出了该染料敏化太阳能电池的制备方法，该方法包括下述步骤：

1)将55％～80％的碘溶液、15％～40％的环氧树脂的混合物在30℃～100℃下搅拌1～3小时，混合均匀后加入0.3％～5％固化剂，混合均匀；

2)将上述溶液由电池背电极的小孔注入纳米光阳极和铂背电极组成的电解质室中，封装注液孔；

3)将组装好的电池在40℃～95℃加热1～5小时，放置4-7天待电解质固化后，即可形成固态染料敏化太阳能电池。

所述电池纳米光阳极为经过染料N719敏化的纳米TiO₂膜电极。

本发明的特点在于：所制备的固态电解质由于采用化学方法进行交联，即使高温下形态也不会发生变化，因而避免了电解液的泄漏，制备的染料敏化太阳能电池具有良好的长期稳定性；该固态电解质在制备过程中采用先填充后固化的方法，使电解质能够有时间与二氧化钛薄膜充分接触，保证了电池内部电子传输的通畅，并且制备工艺简单，容易操作。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

该染料敏化太阳能电池的制备方法，包括下述步骤：

先制备碘溶液：按照质量比为1∶1∶1∶20的碘单质、LiI碘盐、1，2-二甲基-3-丙基咪唑碘和乙腈溶液混合均匀。

1)将60％的碘溶液、37％的双酚A型环氧树脂的混合物在30℃℃下搅拌1小时，混合均匀后加入3％固化剂N，N′-二乙氨基丙胺，混合均匀；

2)将上述溶液由电池背电极的小孔注入纳米光阳极和铂背电极组成的电解质室中，封装注液孔；

3)将组装好的电池在80℃加热2小时，放置6天待电解质固化后，即可形成固态染料敏化太阳能电池。

所述电池纳米光阳极为经过染料N719敏化的纳米TiO₂膜电极。

实施例2

该染料敏化太阳能电池的制备方法，包括下述步骤：

先制备碘溶液：按照质量比为1∶3∶15的碘单质、1丙基-3-甲基咪唑碘和甲氧基丙腈溶液混合均匀。

1)将70％的碘溶液、25％的双酚A型环氧树脂的混合物在60℃下搅拌2小时，混合均匀后加入5％固化剂戊二酸酐，混合均匀；

2)将上述溶液由电池背电极的小孔注入纳米光阳极和铂背电极组成的电解质室中，封装注液孔；