[发明专利]一种基于复合纳米结构光阳极的太阳能电池

说明书

本申请涉及一种基于复合纳米结构光阳极的太阳能电池，该太阳能电池为染料敏化太阳能电池，该染料敏化太阳能电池包括导电基底、光阳极、染料敏化剂、电解质和对电极，其中，光阳极与对电极设置在导电基底上并且相对封装设置，光阳极表面吸附有染料敏化剂，电解质为液体电解质，设在光阳极与对电极之间；该光阳极包括依次设于导电基底表面的第一吸收层、散射层、第二吸收层；其中，第一吸收层为ZnO纳米线层，散射层为WO₃颗粒层，第二吸收层为TiO₂颗粒层。

技术领域

本申请涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种基于复合纳米结构光阳极的太阳能电池。

背景技术

能源是国民经济和社会发展的重要物质基础，目前，能源主要依赖石油、煤炭、天然气等化石能源，但是传统的化石能源日渐枯竭，并且传统化石能源的大量使用已经对环境造成了严重破坏，近年来，全球较多地区经历了一个个的暖冬，多个夏天南欧各国经受了50℃的高温，气候变暖的直接原因是化石能源的燃烧排放出的CO₂导致了地球的温室效应。

太阳能是一种清洁的可再生能源，太阳能的大规模应用是解决能源问题和环境问题的关键突破口，太阳能的利用形式多种，主要包括光热利用，光化学利用，光电利用等；光热利用如普通家庭使用的太阳能热水器，就是将太阳能直接转化为热能的形式使用，光化学利用如光解水制备氢气；光电利用如太阳能电池等。

现阶段的太阳能电池主要有硅基太阳能电池、有机/聚合物太阳能电池、无机化合物半导体太阳能电池、染料敏化纳米晶太阳能电池等，其中，染料敏化太阳能电池以廉价的成本和简单的制作工艺被认为是实现太阳能大规模利用的主要候选者。

染料敏化太阳能电池主要有五部分组成：导电基底、光阳极、染料敏化剂、电解质和对电极，其中，光阳极的组成和结构直接影响染料敏化太阳能电池的转化效率和长期稳定性，是电池的最重要的组成部分，现阶段的染料敏化太阳能电池中，其光阳极一般由TiO₂纳米薄膜构成，TiO₂纳米薄膜主要是承载染料敏化剂和接收并传输电子；为了提高光电转化效率，通过使用较小粒径(20nm)的TiO₂纳米颗粒构成薄膜，这样有利于增大光阳极的比表面积，提高染料的吸附量，然而由于TiO₂纳米颗粒的尺寸越小，光的透过率越高，反而会造成太阳光的浪费，因此，有必要在光阳极薄膜的外层制备由大粒径的TiO₂纳米颗粒所组成的散射层，将透过内层光阳极薄膜的太阳光反射回来再次被吸收利用，从而有效提高光阳极薄膜的捕光效率，提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

基于上述原因，在现有技术的基础上，本发明旨在提供一种基于复合纳米结构光阳极的太阳能电池，以解决上述提出问题。

本发明的实施例中提供了一种基于复合纳米结构光阳极的太阳能电池，该太阳能电池为染料敏化太阳能电池，该染料敏化太阳能电池包括导电基底、光阳极、染料敏化剂、电解质和对电极，其中，光阳极与对电极设置在导电基底上并且相对封装设置，光阳极表面吸附有染料敏化剂，电解质为液体电解质，设在光阳极与对电极之间；

具体的，该光阳极包括依次设于导电基底表面的第一吸收层、散射层、第二吸收层；其中，第一吸收层为ZnO纳米线层，散射层为WO₃颗粒层，第二吸收层为TiO₂颗粒层。

具体的，该对电极是在导电基底表面印刷铂电极形成的；

具体的，该电解液制备过程为：称取一定量的乙腈溶液，向其中加入0.1M的碘化锂，0.1M的单质碘，0.6M的4-叔丁基吡啶和0.6M的四丁基碘化铵，然后避光超声10min，磁力搅拌，使其充分溶解。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：