[发明专利]光阳极制备方法、光阳极、染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池制造技术领域，具体涉及一种光阳极制备方法、光阳极及染料敏化太阳能电池。

背景技术

1991年瑞士洛桑高等工业学院Greatzel教授领导的研究小组，把纳米多孔TiO₂应用于染料敏化太阳能电池（DSSC），该研究取得了突破性进展。自Gratzel教授在实验室小面积（<0.2cm²）电池取得7.1%的光电转换效率以来，染料敏化太阳能电池引起了越来越多的科学家重视，在2004年小面积电池效率提高到11.04%，目前日本Sharp公司宣布小面积电池达到11.1%。由于染料敏化太阳能电池潜在的应用前景，吸引了众多商业公司和研究机构投入大量的力量，并加大了具有实用化意义的大面积电池的研究。

染料敏化太阳能电池主要由以下几部分组成：光阳极、光阴极、电解质、染料等，其中光阳极作为染料敏化太阳能电池的重要组成部分一直是研发广泛关注的重点。光阳极制备的基本过程包括：导电基底的清洗与预处理，涂覆光阳极膜层，烘干膜层，光阳极膜层的烧结。其中，烧结一般是在450℃~550℃温度范围内对涂覆的光阳极进行高温处理的过程，其目的是除去光阳极膜层中的有机物，实现膜层中的非晶体的二氧化钛向晶体的二氧化钛的转化，以及使二氧化钛与导电基底更有效的连接从而形成有利于光电子传输的网络结构。目前，光阳极烧结大多采用传统窑炉烧结，这样就使得染料敏化太阳能电池生产工艺复杂、能源的消耗大大增加，电池的成本大幅度上涨。因此，开发一种工艺简单、节约能耗的光阳极制备方法，是染料敏化太阳能电池要解决的难题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种光阳极及其制备方法，及包括该光阳极的染料敏化太阳能电池。该光阳极制备工艺简单，节约能耗，且实现了二氧化钛膜层与导电基底的有效连接。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种光阳极的制备方法，包括以下步骤：将包括纳米二氧化钛晶体、造孔剂的混合物使用热喷涂法向导电基底上喷涂，得到导电基底上有二氧化钛薄膜的光阳极。

优选的是，所述纳米二氧化钛晶体的粒径为20~80纳米。

优选的是，所述热喷涂法中使用氧气-乙炔火焰，其中氧气的压力为0.1~0.3MPa，乙炔的压力为0.05~0.15MPa。

优选的是，所述热喷涂法中的喷涂距离为8~15厘米，所述热喷涂的喷涂角度为65°~90°。

优选的是，所述热喷涂中的所述混合物的供给速度为3~10克/分钟。

优选的是，所述二氧化钛薄膜的厚度为8~12微米.

优选的是，导电基底喷涂前先进行预热，预热温度为200~300℃.

优选的是，所述纳米二氧化钛晶体与所述造孔剂的质量比为（5∶3）~（2∶1）。

优选的是，所述造孔剂为乙基纤维素和/或聚乙二醇。

优选的是，所述导电基底为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃。其中，FTO导电玻璃为掺杂氟的二氧化锡透明导电玻璃；ITO导电玻璃是在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上，利用磁控溅射的方法镀上一层氧化铟锡膜加工制作成的。

本发明还提供一种光阳极，其是由上述的方法制备的。

本发明还提供一种染料敏化太阳能电池，包括上述的光阳极。

本发明的有益效果：该光阳极制备工艺简单、能耗低，克服了传统二氧化钛薄膜烧结过程中的耗能大、工序复杂的缺点。该工艺制备出来的染料敏化太阳能电池的成本大大降低，同时制备出来的光阳极上的二氧化钛晶体形成的二氧化钛薄膜与导电基底的结合力强且有效连接，从而形成有利于光电子传输的网络结构，有利于染料敏化太阳能电池光电性能的提升。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的光阳极的横截面的扫描电镜照片；

图2是本发明实施例1制备的导电基底上的二氧化钛薄膜的扫描电镜照片；

图中：1-二氧化钛薄膜；2-导电基底。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

在以下各实施例中，在实施光阳极的制备方法之前，需要先对导电基底进行预处理，以便除去导电基底表面的有机物和无机物。该预处理的过程可为：将导电基底依次使用丙酮、乙醇、水超声波清洗30分钟，除去表面的油污以及无机物待用。