[发明专利]一种高效染料敏化太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种高效染料敏化太阳能电池及其制备方法。该电池的对电极基于碳层具有优异的导电性且能够在材料表面形成保护，氧化铁、银具备优异的电子传输性，以及杂多酸的阴离子能够提供电子储存区域，四者协同作用可以使得对电极用于染料敏化太阳能电池的光电转换效率可以到达9.9％。且利用原位预反应，超声分散结合微波加热，保证得到纯净的中间产物且充分反应混合，反应迅速、充分、有效，能够制备得到高效的染料敏化太阳能电池。

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池制备技术领域

背景技术

染料敏化太阳能电池主要有以下几个部分组成：光阳极、电解质和对电极。对电极是染料敏化太阳电池的重要组成部分，其作用是传输电子和催化作用，提高电池的填充因子。从机理上说，I₃^-在对电极上得到电子再生成I^-，该反应越快，光电响应越好。目前常用的铂价格昂贵、比表面积小，不利于产业化应用，因此寻找廉价的、传输性能优异的对电极材料，便成为迫切需要解决的问题。

加拿大多伦多大学的研究人员将碳用作光敏剂构建量子点敏化的太阳能电池，其光电转化效率仅为0.13％。杂多酸具有良好的氧化还原性、低成本等特点，是一种非常具有前景的电极材料。银是一种导电性能极好的金属。Fe₂O₃是一种具有较窄带隙、来源丰富、良好的环境稳定性而且存在多种晶体类型的n型半导体材料。然而，纯的Fe₂O₃表面上的活性位点较少且易团聚，电子-空穴对的复合率高，往往限制Fe₂O₃作为一类光电材料在光电化学领域的应用。目前尚未报道简单方便的将碳、银、氧化铁、杂多酸四者均匀复合并用于染料敏化太阳能电池的方法。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种高效染料敏化太阳能电池及其简单方便的制备方法。

为实现上述目的，本发明提出的一种高效染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将硝酸银、氯化铁、杂多酸、含碳水溶液，在室温下研磨30-40min

(2)研磨后，转移至容器中进行微波加热，微波加热中保持超声分散；

(3)反应结束后，洗涤、干燥，得到粉末；

(4)将上述干燥后得到的粉末分散在异丙醇中，形成均匀、稳定的分散液体系，浓度为1mg/mL。将导电玻璃清洗干净，然后预热到90℃，然后用喷涂的方法将溶有碳基材料的分散液涂到预热的导电玻璃基底上，形成一层薄膜，厚度约为5微米。将制备的电极放入真空中50℃干燥1小时，制备出碳基染料敏化太阳能电池对电极；

(5)对导电玻璃进行预处理，然后将二氧化钛浆料涂敷在处理好的导电玻璃上，高温处理后浸入染料中吸附过夜形成电池的工作电极，在工作电极上覆盖步骤(4)制备的对电极，两电极间的缝隙填充含有I^-/I3-氧化还原对的电解质，制备成染料敏化太阳能电池。

作为优选的，步骤(2)中具体步骤为微波加热时间为30-40分钟，温度控制在130-150℃，微波加热中保持超声分散。

作为优选的，硝酸银、氯化铁、杂多酸、含碳水溶液的固液比为1g：1g：4g：30-40ml。

作为优选的，杂多酸为Keggin型或者Dawson型。

作为优选的，所述含碳水溶液含碳量为30mg-50mg/ml。

作为优选的，所述含碳水溶液的制备方法为将石墨棒放入水中，在25V下连续电解70h，经过滤、洗涤，再分散获得的。

本发明还提供了一种高效染料敏化太阳能电池，为采用上述方法制备形成的。