[发明专利]一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法。

背景技术

染料敏化太阳能电池DSSC是以染料做为吸光材料，处于激发态的染料分子将电子注入到半导体的导带中；电子扩散至导电基底，然后流入外电路；处于氧化态的染料分子被还原态的电解质还原再生；氧化钛的电解质在对电极接受电子后被还原，从而完成DSSC循环工作。自从1839年，法国科学家Henri Becquerel首次观察到用氧化铜或卤化银涂在金属电极上会产生光电现象；至1991年，瑞士科学家                                                研究小组在该领域率先取得突破性进展；再至今日，仍以研究小组领先的DSSC光电转化效率已达11%，可与传统的非晶硅光伏电池媲美。其间，人们对纳米半导体多孔薄膜、染料敏化剂、电解质、对电极、导电基底以及对各种性能参数的外在影响因素进行了广泛报道。但尚未见到利用温度效应处理染料敏化太阳能电池来增大其开路电压的特性及其方法的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法，通过对有机染料敏化过程中进行温度控制，以达到增大其开路电压，提高电学性能的效果。该方法简单，易于操作，成本低。

一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法，是通过对制备太阳能电池所用的有机染料敏化过程的进行温度处理，以提高染料敏化太阳能电池的性能参数。

所述的温度处理是在40-60℃水浴中5-7h。

该制备方法的具体步骤为：

1）电极材料的制备方法：将0.8-1.5克TiO₂ 粉末置于内含150-210毫升10摩尔/升NaOH溶液的聚四氟乙烯锥形容器内，并将其容器放入80-120℃的油浴中磁力搅拌3-5天，得到白色絮状沉淀，用0.1摩尔/升的HCl洗至中性，60-80℃干燥3-5小时得到二氧化钛纳米管；

2）染料敏化太阳能电池的组装：将二氧化钛纳米管和聚乙基纤维素制得浆料，用丝网印刷，将其印在导电玻璃上，在510-530℃焙烧1.5-3小时，并用TiCl₄处理，400-500℃焙烧20-40min，厚度为20-25微米，然后将其浸渍在有机染料D131中密封，置于40-60℃水浴中5-7小时取出，电极薄膜的颜色由白色变为亮黄色；再把它与对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。

本发明的原理为：通过对有机染料敏化过程进行温度处理，改变了有机染料D131分子在电极材料表面的吸附状况，进而电极材料的导带边增高，费米能级也相应增高，有利于提高太阳能电池的开路电压。

本发明的优点在于：本发明首次提供了利用温度处理染料敏化太阳能电池的方法，该方法较大程度的提高了太阳能电池的开路电压，在100mW/cm²的光强、AM1.5条件下，其电池的开路电压为0.83V，比未用温度处理的开路电压高出20.29%。

附图说明

图1不同敏化温度下氢型二氧化钛纳米管薄膜染料敏化太阳能电极D131在不同敏化温度下的光电性能参数。

 具体实施方式

一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法的具体步骤为：

1）电极材料的制备方法：将0.8-1.5克TiO₂ 粉末置于内含150-210毫升10摩尔/升NaOH溶液的聚四氟乙烯锥形容器内，并将其容器放入80-120℃的油浴中磁力搅拌3-5天，得到白色絮状沉淀，用0.1摩尔/升的HCl洗至中性，60-80℃干燥3-5小时得到二氧化钛纳米管；

2）染料敏化太阳能电池的组装：将二氧化钛纳米管和粘结剂制得浆料，用丝网印刷，将其印在导电玻璃上，在510-530℃焙烧1.5-3小时，并用TiCl₄处理，400-500℃焙烧20-40min，厚度为20-25微米，然后将其浸渍在有机染料D131中密封，置于40-60℃水浴中5-7小时取出，电极薄膜的颜色由白色变为亮黄色；再把它与对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。

所述的液态电解质溶液为常用的染料敏化太阳能电池的液态电解质。

实施例1

一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法的具体步骤为：