[发明专利]基于电致变色器件的高发电效率太阳能电池及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能发电领域，更具体涉及基于电致变色器件的高发电效率太阳能电池及其制作方法。

背景技术

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏(Photovoltaic，photo光，voltaics伏特，缩写为PV)，简称光伏。

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的实施太阳能电池则还处于萌芽阶段。

然而现有的光伏电池的发电效率还比较低。

发明内容

本发明针对背景技术存在的问题，提供基于电致变色器件的高转换效率太阳能电池及其制作方法，其对电致变色器件的结构和制作工艺都进行了改进，使其具有自供能的特点，制得光电能量转换效率极高，寿命延长，耐冻性能好的基于电致变色器件的高转换效率的太阳能电池，而且本发明的方法简单易操作，易于产业化生产。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于电致变色器件的高发电效率太阳能电池的制作方法，包括：制作太阳能电池和电控端：

一、电控端的制作步骤如下：

(1)制作可调开关，用于连接控制电路和电致变色器件；

(2)制作控制电路，用于实现利用太阳能电池产生的电流施加在电致变色器件上，通过改变电流大小可以控制电致变色器件的颜色深浅：

二、基于电致变色器件的太阳能电池的制作步骤如下：

(1)WO₃纳米薄膜材料电致变色电极制备：

a.对特定尺寸的钢化玻璃表面磁控溅射氟掺杂氧化锡(FTO)薄膜，厚度约为320-360nm；

b.对其进行高温退火处理，得到强度较高的FTO导电玻璃，然后按照超纯水、丙酮、乙醇的顺序将FTO导电玻璃依次超声清洗15min，烘干备用；然后，利用磁控溅射法在FTO玻璃上镀W膜，其厚度为200-220nm；W膜用作WO₃纳米线的生长源；

c.配制0.2mol/L的钨酸钠水溶液，然后滴加3mol/L的盐酸至不再产生沉淀为止，将所得沉淀经离心洗涤后溶于双氧水中得到透明溶胶，将透明溶胶涂于镀有W膜的ITO导电玻璃表面，在400-420℃下煅烧40min得到WO₃晶种层；

d.将上述得到的带有WO₃晶种层的FTO导电玻璃放入箱式高温炉中，通入Ar保护气，加热至400-420℃，保温4-4.5小时，后自然降温至室温，即得到圆柱形WO₃纳米棒阵列薄膜，即得到电致变色电极；

其中纳米棒长度为0.5-0.6μm，纳米棒密度约10⁶/cm²。

(2)改进的ZnO纳米线薄膜光敏电极制备：

a.对特定尺寸的钢化玻璃表面磁控溅射氟掺杂氧化锡(FTO)薄膜，厚度约为500-525nm，然后对其进行高温退火处理，得到强度较高的FTO导电玻璃，然后用乙醇超声清洗20分钟后再用紫外臭氧清洗机清洗10分钟，取出后在N2气氛中吹干；

b.将FTO玻璃放入喷金仪中，在FTO表面喷镀一层金膜作为催化剂，金膜厚度约为1-2nm，后对FTO玻璃依照a步骤的方法再次清洗；

c.采用二水合醋酸锌(Zn(CH3C00)2-2H20)和乙醇胺(Monoethanolamine)以乙二醇甲醚(2-methoxyethanol)为溶剂，配置成50mM等摩尔比的溶胶，然后再缓慢滴入0.02-0.03倍体积的10g/L的海藻糖水溶液，并搅拌均匀形成均匀混合状态，旋涂到洗净的FTO基底上，旋涂3次以获得连续的纳米粒子薄膜，每次旋涂之间将基板用红外灯加热促进溶剂挥发，最后将基板在大气中385℃退火半小时，形成大面积均匀分布的ZnO纳米粒子种子层，所述种子层的厚度为22-28nm；

d.配制0.15M的ZnSO₄水溶液，用浓氨水溶液调节pH值到10，将ITO基板放入溶液中，密封后放入95℃的烘箱，2小时候取出，用去离子水清洗，晾干后即得氧化锌纳米线；