CN101694817A - 一种提高染料敏化太阳电池稳定性的方法 - Google Patents

一种提高染料敏化太阳电池稳定性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，是通过薄膜粘接、溶液流延、具有滤紫外光功能材料的现场固化成膜、提拉法、化学气相沉积、磁控溅射、旋转涂覆或丝网印刷的方法，在染料敏化太阳电池及组件外表面或者上、下保护层内表面上覆盖滤紫外膜。本发明可有效滤除紫外光，减少紫外光对染料敏化太阳电池稳定性的影响，提高了染料敏化太阳电池的使用寿命，具有十分重要的实用价值。

Description

一种提高染料敏化太阳电池稳定性的方法
技术领域
本发明涉及染料敏化太阳电池领域，具体是一种提高染料敏化太阳电池稳定性的方法。
背景技术
自1991年染料敏化太阳电池取得突破性进展以来，从实验室小面积电池的基础研究到大面积电池的产业化研究，从电池的各种关键组成材料到电池的制作等各项研究都获得了长足进步。染料敏化太阳电池主要是利用光敏染料高效采集光的性能和灵活性设计的特点，结合纳晶半导体薄膜的多孔性、高比表面积和半导体材料的快速电荷转移与分离的优势对太阳光进行光电转换。
染料敏化太阳电池作为一种吸收太阳光、长期置于户外的装置，必将受到各种自然条件的影响。制备长寿命、高稳定性的染料敏化太阳电池无疑是一个十分重要的问题。在太阳辐射的光谱中约7％的能量在紫外区域，这部分能量很高的紫外光可以被半导体材料吸收，从而产生氧化还原能力很强的电子-空穴对，影响染料敏化太阳电池的光电性能和长期稳定性。同时紫外光可以透过染料敏化太阳电池基底，对电池中的有机物材料产生分解或降解，影响电池长期的稳定性。
发明内容
本发明提供了一种提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，是将滤除紫外光的滤紫外膜应用于染料敏化太阳电池中，有效滤除紫外光，减少紫外光对染料敏化太阳电池稳定性的影响，提高了染料敏化太阳电池的稳定性，具有十分重要的实用价值。
本发明的技术方案为：
一种提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：在染料敏化太阳电池及组件上的受光侧的任一透光部件上覆盖滤紫外膜后有效滤除波长为400nm以下的紫外光。
所述的提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：是在染料敏化太阳电池及组件受光侧的外表面或者上、下保护层表面上覆盖滤紫外膜。
所述的提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：所述的滤紫外膜的覆盖方法选用薄膜粘接、溶液流延、具有滤紫外光功能材料的现场固化成膜、提拉法、化学气相沉积、磁控溅射、旋转涂覆或丝网印刷的方法。
所述的提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：所述的滤紫外的厚度为0.01-10mm。
所述的提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：所述的滤紫外膜选用含有一种或多种紫外吸收剂与一种高分子材料均匀混合制得的滤紫外膜，其中紫外吸收剂的含量为0.01-10％。
所述的提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：所述的滤紫外膜是含有过滤紫外线的金属氧化物、金属硫化物或金属氮化物的透光膜。
所述的提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：所述的紫外吸收剂选用二苯甲酮类、苯并三唑类、苯并咪唑类或苯并噻唑类紫外吸收剂；所述的高分子材料选用聚氨酯、聚丙烯酸、聚酯、聚硅氧烷、聚脲、聚醚或聚酰胺。
本发明将有效滤除紫外光的技术和方法应用于染料敏化太阳电池，将波长为400nm以下的紫外光滤除，以提高染料敏化太阳电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明所述的在染料敏化太阳电池及组件外表面或者上、下保护层内表面上覆盖滤紫外膜的结构示意图1。
图2是本发明所述的在染料敏化太阳电池及组件外表面或者上、下保护层内表面上覆盖滤紫外膜的结构示意图2。
具体实施方式
见图1、2，滤除紫外光的染料敏化太阳电池及组件：染料敏化太阳电池及组件3通过粘接剂与上保护层1、下保护层4固定连接，在上保护层1、下保护层4内表面或染料敏化太阳电池及组件3外表面上覆盖能够滤除波长为400nm以下紫外光的滤紫外膜2。
所述的滤除紫外光的染料敏化太阳电池及组件，是通过薄膜热压粘接、溶液流延、具有滤紫外光功能材料的现场固化成膜、提拉法、化学气相沉积、磁控溅射、旋转涂覆和丝网印刷等方法，在电池及组件外表面或者上、下保护层内表面上覆盖滤紫外膜。所述的滤紫外膜厚度以0.01mm-10mm为宜。所述的滤紫外膜可以是金属氧化物、或金属氮化物、或金属硫化物等无机材料，或含有一种或多种紫外吸收剂的聚氨酯、或聚丙烯酸、或聚酯、或聚硅氧烷、或聚脲、或聚醚、或聚酰胺高分子材料。所述的滤紫外膜是通过化学合成或商业购买获得。
实施例1
首先用95％的酒精清洗上保护层1、下保护层4的表面(10cm2)，接着用丙酮清洗，再用脱脂棉去除上、下保护层1、4的表面污渍等。
由甲基环己基二异氰酸酯与酒石酸制成的聚氨酯滤紫外膜：取0.5克2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑紫外吸收剂固体粉末和10克甲基环己基二异氰酸酯，超声分散1小时后紫外吸收剂完全溶于甲基环己基二异氰酸酯中，与10克酒石酸均匀混合后，涂覆在上、下保护层表面于60℃温度下固化10小时成滤紫外膜2。
然后，染料敏化太阳电池及组件3通过粘接剂与上、下保护层1、4固定连接，得到能够滤除波长为400nm以下紫外光的染料敏化太阳电池及组件。
实施例2
首先用95％的酒精清洗染料敏化太阳电池及组件3的外表面(10cm2)，接着用丙酮清洗，再用脱脂棉去除染料敏化太阳电池及组件3的外表面污渍等。
由甲基环己基二异氰酸酯与酒石酸制成的聚氨酯滤紫外膜：取0.5克2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑紫外吸收剂固体粉末和10克甲基环己基二异氰酸酯，超声分散1小时后紫外吸收剂完全溶于甲基环己基二异氰酸酯中，与10克酒石酸均匀混合后，涂覆在染料敏化太阳电池及组件的外表面于60℃温度下固化10小时成滤紫外膜2。
然后，染料敏化太阳电池及组件3通过粘接剂与上、下保护层1、4固定连接，得到能够滤除波长为400nm以下紫外光的染料敏化太阳电池及组件。
实施例3
首先用95％的酒精清洗上、下保护层1、4表面(10cm2)，接着用丙酮清洗，再用脱脂棉去除上、下保护层1、4的表面污渍等。
由亚甲基二异氰酸酯和甘油制成的聚氨酯滤紫外膜：取0.5克2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑紫外吸收剂固体粉末和10克亚甲基二异氰酸酯，超声分散1小时后紫外吸收剂完全溶于亚甲基二异氰酸酯中，与10克甘油均匀混合后，涂覆在上、下保护层表面于60℃温度下固化10小时成滤紫外膜2。
然后，染料敏化太阳电池及组件3通过粘接剂与上、下保护层1、4固定连接，得到能够滤除波长为400nm以下紫外光的染料敏化太阳电池及组件。
实施例4
首先用95％的酒精清洗染料敏化太阳电池及组件3的外表面(10cm2)，接着用丙酮清洗，再用脱脂棉去除染料敏化太阳电池及组件3的外表面污渍等。
由亚甲基二异氰酸酯和甘油制成的聚氨酯滤紫外膜：取0.5克2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑紫外吸收剂固体粉末和10克亚甲基二异氰酸酯，超声分散1小时后紫外吸收剂完全溶于亚甲基二异氰酸酯中，与10克甘油均匀混合后，涂覆在染料敏化太阳电池及组件的外表面于60℃温度下固化10小时成滤紫外膜2。
然后，染料敏化太阳电池及组件3通过粘接剂与上、下保护层1、4固定连接，得到能够滤除波长为400nm以下紫外光的染料敏化太阳电池及组件。
实施例5
首先用95％的酒精清洗上、下保护层表面1、4(10cm2)，接着用丙酮清洗，再用脱脂棉去除上、下保护层1、4的表面污渍等。
采用商业用厚度为0.5mm的滤紫外膜2热压粘结在上、下保护层1、4的内表面上。
然后，染料敏化太阳电池及组件3通过粘接剂与上、下保护层1、4固定连接，得到能够滤除波长为400nm以下紫外光的染料敏化太阳电池及组件。
实施例6
首先用95％的酒精清洗染料敏化太阳电池及组件3的外表面(10cm2)，接着用丙酮清洗，再用脱脂棉去除染料敏化太阳电池及组件3的外表面污渍等。
采用商业用厚度为0.5mm的滤紫外膜2热压粘结在染料敏化太阳电池及组件3的外表面上。
然后，染料敏化太阳电池及组件3通过粘接剂与上、下保护层1、4固定连接，得到能够滤除波长为400nm以下紫外光的染料敏化太阳电池及组件。
实施例7
将500克的硫酸锌(ZnSO4)、氯化铵(NH4Cl)水溶液按摩尔比(ZnSO4∶NH4Cl)＝6∶1混合，搅拌均匀。然后缓慢滴加NH3·H2O，滴加的同时继续搅拌，直至溶液澄清后便制备成生长ZnO薄膜的反应液。将外表面预处理后的透明玻璃垂直放入溶液中。然后将该前驱体溶液和透明玻璃一起放入80℃的烘箱中20小时，使ZnO均匀生长成膜。反应完成后，取出透明玻璃用去离子水清洗，120℃下干燥后即在透明玻璃内表面上得到厚度为0.5mm的ZnO滤紫外薄膜2。
然后，染料敏化太阳电池及组件3通过粘接剂与透明玻璃固定连接，得到能够滤除波长为400nm以下紫外光的染料敏化太阳电池及组件。
实施例8
将500克的硫酸锌(ZnSO4)、氯化铵(NH4Cl)水溶液按摩尔比(ZnSO4∶NH4Cl)＝6∶1混合，搅拌均匀。然后缓慢滴加NH3·H2O，滴加的同时继续搅拌，直至溶液澄清后便制备成生长ZnO薄膜的反应液。将导电面预处理后的导电玻璃垂直放入溶液中。然后将该前驱体溶液和导电玻璃放入80℃的烘箱中20小时，使ZnO均匀生长成膜。反应完成后，取出导电玻璃用去离子水清洗，120℃下干燥后即可在导电玻璃的外表面上得到厚度为0.5mm的ZnO滤紫外薄膜2。
采用厚度为0.5mm的ZnO滤紫外薄膜2的导电玻璃制备滤除紫外光的染料敏化太阳电池及组件。然后，染料敏化太阳电池及组件3通过粘接剂与上、下保护层1、4固定连接，得到能够滤除波长为400nm以下紫外光的染料敏化太阳电池及组件。

Claims (7)

1.一种提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：在染料敏化太阳电池及组件上的受光侧的任一透光部件上覆盖滤紫外膜后有效滤除波长为400nm以下的紫外光。
2.根据权利要求1所述的提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：是在染料敏化太阳电池及组件受光侧的外表面或者上、下保护层表面上覆盖滤紫外膜。
3.根据权利要求1所述的提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：所述的滤紫外膜的覆盖方法选用薄膜粘接、溶液流延、具有滤紫外光功能材料的现场固化成膜、提拉法、化学气相沉积、磁控溅射、旋转涂覆或丝网印刷的方法。
4.根据权利要求1所述的提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：所述的滤紫外的厚度为0.01-10mm。
5.根据权利要求1所述的提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：所述的滤紫外膜选用含有一种或多种紫外吸收剂与一种高分子材料均匀混合制得的滤紫外膜，其中紫外吸收剂的含量为0.01-10％。
6.根据权利要求1所述的提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：所述的滤紫外膜是含有过滤紫外线的金属氧化物、金属硫化物或金属氮化物的透光膜。
7.根据权利要求5所述的提高染料敏化太阳电池稳定性的方法，其特征在于：所述的紫外吸收剂选用二苯甲酮类、苯并三唑类、苯并咪唑类或苯并噻唑类紫外吸收剂；所述的高分子材料选用聚氨酯、聚丙烯酸、聚酯、聚硅氧烷、聚脲、聚醚或聚酰胺。
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