CN101923959A - 染料敏化太阳能电池薄膜电极及制备方法 - Google Patents

染料敏化太阳能电池薄膜电极及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101923959A
CN101923959A CN 201010276146 CN201010276146A CN101923959A CN 101923959 A CN101923959 A CN 101923959A CN 201010276146 CN201010276146 CN 201010276146 CN 201010276146 A CN201010276146 A CN 201010276146A CN 101923959 A CN101923959 A CN 101923959A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium titanate
dye
electrode
solar cell
thin film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201010276146
Other languages
English (en)
Other versions
CN101923959B (zh
Inventor
单忠强
李杨
田建华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN 201010276146 priority Critical patent/CN101923959B/zh
Publication of CN101923959A publication Critical patent/CN101923959A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101923959B publication Critical patent/CN101923959B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及染料敏化太阳能电池薄膜电极及制备方法，电极包括两层，其中导电基底为导电玻璃，第一层为商品化的二氧化钛电极，第二层为钛酸锂涂层，厚度为20-80微米，总的厚度为35-110微米。在以正丁醇、异丙醇、op乳化剂、萘酚中的一种或者多种混合物为体系的溶剂中，加入钛酸锂颗粒，钛酸锂在溶剂中的质量分数为5-15％，研磨、超声振荡、然后静置备用；用丝网印刷的方法在二氧化钛的表面涂覆一层钛酸锂，干燥；将涂好的薄膜放入马弗炉中进行烧结，将烧结好的复合薄膜电极取出放入市售的染料敏化溶液中，避光浸泡15h-24h后取出。通过本方法可以有效的提高染料敏化太阳能电池的开路电压，同时并不影响染料敏化太阳能电池的短路电流以及填充因子等相关参数。

Description

染料敏化太阳能电池薄膜电极及制备方法
技术领域
本发明涉及染料敏化太阳能电池的技术领域，属于新材料技术以及新能源技术领域。
背景技术
染料敏化太阳能电池(DSSC)作为一种新型太阳能电池，因其制作成本低，工艺简单，光电转化效率高，性能稳定并且对环境良性等优点，具有很好应用前景。这种基于纳米半导体材料(TiO2等)和工艺的新型电池因具有进一步提高效率和降低成本的潜在优势而一直得到高度重视，成为太阳电池研究领域的一个新的热点。
而现今改善DSSC性能的主要方法是改善二氧化钛单一薄膜的性能，而对于复合薄膜的研究相对较少。一般而言，复合薄膜的引入可以改善单一薄膜的能带位置、禁带宽度等物理性质，从而有利于改善DSSC的性能。
发明内容
为了提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率而提高其的开路电压，最终达到改善染料敏化太阳能电池光电性能的目的。
本发明的技术方案如下：
一种染料敏化太阳能电池薄膜电极的制备方法，步骤如下：
1)在以正丁醇、异丙醇、op乳化剂、萘酚中的一种或者多种混合物为体系的溶剂中，加入钛酸锂颗粒，钛酸锂在溶剂中的质量分数为5-15％，研磨15-60min，超声振荡30min-60min，然后静置备用；
2)将二氧化钛光阳极用胶带固定好，用丝网印刷的方法在二氧化钛的表面涂覆一层钛酸锂，干燥；
3)将涂好的薄膜放入马弗炉中进行烧结，升温速率为5-20℃/min，450℃保持10min-30min后降温，降温速率为5-15℃/min，在温度降到80℃-100℃之间时，将烧结好的复合薄膜电极取出放入市售的染料敏化溶液中，避光浸泡15h-24h后取出，40℃真空干燥30-200min后取出。
本发明飞染料敏化太阳能电池薄膜电极，电极包括两层，其中导电基底为导电玻璃，第一层为商品化的二氧化钛电极，第二层为钛酸锂涂层，厚度为20-80微米，总的厚度为35-110微米。
通过丝网印刷的方法在染料敏化太阳能电池的二氧化钛薄膜电极表面涂覆上一层一定厚度的钛酸锂涂层，从而组成复合薄膜电极，进而组装染料敏化太阳能电池，通过电化学工作站来测量其的光电转换效率，并通过相关参数来表征染料敏化太阳能电池的性能。
如图1所示，我们将有钛酸锂涂层和无钛酸锂涂层薄膜电极I-V曲线的对比；(a)为无钛酸锂涂层的染料敏化太阳能电池的I-V曲线，从图中可以看出，短路电流密度为4.51mA/cm2，开路电压为0.76V，总的光电转换效率为1.89％；(b)为复合涂层的染料敏化太阳能电池的I-V曲线，短路电流密度为4.79mA/cm2，开路电压为0.9V，总的光电转换效率为2.43％，较单层膜提高了28.6％。
电解液为常规光敏化电池电解液，铂片为对电极。实验采用两电极体系对染料敏化太阳能电池进行测试，将研究电极与敏化光电极连接，参比电极与辅助电极均与对电极连接，电极有效面积为1cm2，电位扫描区间为-Voc-0V，扫描速度为10mV/s。测试在光照为100mW/cm2强度下进行。
通过本方法可以有效的提高染料敏化太阳能电池的开路电压，同时并不影响染料敏化太阳能电池的短路电流以及填充因子等相关参数。
附图说明
图1有钛酸锂涂层和无钛酸锂涂层薄膜电极I-V曲线的对比。
具体实施方式
实施例1：准确称取0.5g钛酸锂，并加入异丙醇使钛酸锂在体系中的固含量为5％，同时加入0.02ml三乙醇胺，研磨15min后，超声振荡30min，以此制备丝网印刷胶液。以此为原料在商品化的二氧化钛光阳极涂覆钛酸锂薄膜，钛酸锂薄膜厚度为20μm，总的薄膜厚度为35μm，干燥后用马弗炉进行烧结，升温速率为每分钟5℃，经450℃烧结10min后，降温速率为每分钟5℃，温度降到100℃左右时浸泡在N719(N719是羧酸多核联吡啶钌染料商品化名称)染料中15h，取出后40℃真空干燥30min；
将制备好的复合薄膜电极组装染料敏化太阳能电池，并进行光电性能测试，同时与二氧化钛单层膜电极进行对比，复合薄膜的开路电压为0.86V，而二氧化钛单层膜的开路电压为0.78V，提高了0.08V；
实施例2：准确称取0.8g钛酸锂，并加入正丁醇使钛酸锂在体系中的固含量为10％，并加入0.06ml的op乳化剂，研磨30min后，超声振荡40min，以此制备丝网印刷胶液。以此为原料在商品化的二氧化钛光阳极涂覆钛酸锂薄膜，钛酸锂薄膜厚度为60μm，总的薄膜厚度为95μm，干燥后用马弗炉进行烧结，升温速率为每分钟15℃，经450℃烧结20min后，降温速率为每分钟10℃，温度降到90℃左右时浸泡在N719染料中20h，取出后40℃真空干燥100min；
将制备好的复合薄膜电极组装染料敏化太阳能电池，并进行光电性能测试，同时与二氧化钛单层膜电极进行对比，复合薄膜的开路电压为0.90V，而二氧化钛单层膜的开路电压为0.76V，提高了0.14V；
实施例3：准确称取1.0g钛酸锂，并加入正丁醇使钛酸锂在体系中的固含量为15％，并加入0.1ml的萘酚，研磨60min后，超声振荡60min，以此制备丝网印刷胶液。以此为原料在商品化的二氧化钛光阳极涂覆钛酸锂薄膜，钛酸锂薄膜厚度为80μm，总的薄膜厚度为110μm，干燥后用马弗炉进行烧结，升温速率为每分钟20℃，经450℃烧结30min后，降温速率为每分钟15℃，温度降到80℃左右时浸泡在N719染料中24h，取出后40℃真空干燥200min；
将制备好的复合薄膜电极组装染料敏化太阳能电池，并进行光电性能测试，同时与二氧化钛单层膜电极进行对比，复合薄膜的开路电压为0.85V，而二氧化钛单层膜的开路电压为0.77V，提高了0.09V；
以上三种薄膜电极均组装成染料敏化太阳能电池，用IM6e电化学工作站进行测试，测试条件为导电基底使用FTO导电玻璃，染料为N719染料，电解液为常规光敏化电池电解液，铂片为对电极。实验采用两电极体系对染料敏化太阳能电池进行测试，将研究电极与敏化光电极连接，参比电极与辅助电极均与对电极连接，电极有效面积为1cm2，电位扫描区间为-Voc-0V，扫描速度为10mV/s。测试在光照为100mW/cm2强度下进行。

Claims (2)

1.染料敏化太阳能电池薄膜电极的制备方法，其特征是：
1)在以正丁醇、异丙醇、op乳化剂、萘酚中的一种或者多种混合物为体系的溶剂中，加入钛酸锂颗粒，钛酸锂在溶剂中的质量分数为5-15％，研磨15-60min，超声振荡30min-60min，然后静置备用；
2)将二氧化钛光阳极用胶带固定好，用丝网印刷的方法在二氧化钛的表面涂覆一层钛酸锂，干燥；
3)将涂好的薄膜放入马弗炉中进行烧结，升温速率为5-20℃/min，450℃保持10min-30min后降温，降温速率为5-15℃/min，在温度降到80℃-100℃之间时，将烧结好的复合薄膜电极取出放入市售的染料敏化溶液中，避光浸泡15h-24h后取出，40℃真空干燥30-200min后取出。
2.一种染料敏化太阳能电池薄膜电极，其特征是：电极包括两层，其中导电基底为导电玻璃，第一层为商品化的二氧化钛电极，第二层为钛酸锂涂层，厚度为20-80微米，总的厚度为35-110微米。
CN 201010276146 2010-09-08 2010-09-08 染料敏化太阳能电池薄膜电极及制备方法 Expired - Fee Related CN101923959B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010276146 CN101923959B (zh) 2010-09-08 2010-09-08 染料敏化太阳能电池薄膜电极及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010276146 CN101923959B (zh) 2010-09-08 2010-09-08 染料敏化太阳能电池薄膜电极及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101923959A true CN101923959A (zh) 2010-12-22
CN101923959B CN101923959B (zh) 2011-12-28

Family

ID=43338810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010276146 Expired - Fee Related CN101923959B (zh) 2010-09-08 2010-09-08 染料敏化太阳能电池薄膜电极及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101923959B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103594249A (zh) * 2013-11-29 2014-02-19 天津理工大学 一种氧化石墨烯-纳米石墨粉复合物对电极的制备及应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080149171A1 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Rutgers, The State University Of New Jersey Zinc Oxide Photoelectrodes and Methods of Fabrication
CN101504886A (zh) * 2009-03-02 2009-08-12 北京大学 一种染料敏化电池结构中的纳米复合电极及其制备方法
CN101814376A (zh) * 2010-03-17 2010-08-25 武汉大学 染料敏化太阳能电池ZnO复合电极及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080149171A1 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Rutgers, The State University Of New Jersey Zinc Oxide Photoelectrodes and Methods of Fabrication
CN101504886A (zh) * 2009-03-02 2009-08-12 北京大学 一种染料敏化电池结构中的纳米复合电极及其制备方法
CN101814376A (zh) * 2010-03-17 2010-08-25 武汉大学 染料敏化太阳能电池ZnO复合电极及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《J.Phys.Chem.B》 20030919 Nikos Kopidakis et.al. Transport-Limited Recombination of Photocarriers in Dye-Sensitized Nanocrystalline TiO2 Solar Cells 11307－11315 2 第107卷, 2 *
《电子元件与材料》 20070430 于仙仙 等 MgO/TiO2复合薄膜太阳能电池的性能 5-7 1,2 第26卷, 第4期 2 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103594249A (zh) * 2013-11-29 2014-02-19 天津理工大学 一种氧化石墨烯-纳米石墨粉复合物对电极的制备及应用
CN103594249B (zh) * 2013-11-29 2016-02-10 天津理工大学 一种氧化石墨烯-纳米石墨粉复合物对电极的制备及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN101923959B (zh) 2011-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104134711B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池的制备方法
Liu et al. Room temperature fabrication of porous ZnO photoelectrodes for flexible dye-sensitized solar cells
Yan et al. Photoanode of dye-sensitized solar cells based on a ZnO/TiO2 composite film
CN101901693A (zh) 石墨烯复合染料敏化太阳能电池的光阳极及其制备方法
TWI443892B (zh) 製備電極的方法
Bang et al. Effect of acetic acid in TiO2 paste on the performance of dye-sensitized solar cells
CN101944437B (zh) 一种用于柔性染料敏化太阳能电池的柔性光阳极及其制备方法
Bazargan Performance of nano structured dye-sensitized solar cell utilizing natural sensitizer operated with platinum and carbon coated counter electrodes
CN110808333A (zh) 一种基于铜锌锡硫硒空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN105551834A (zh) 一种柔性染料敏化太阳电池的低温低压制备方法
CN101923959B (zh) 染料敏化太阳能电池薄膜电极及制备方法
CN108183166A (zh) 一种波动退火工艺及用该工艺制备的钙钛矿太阳能电池
Rong et al. Monolithic all-solid-state dye-sensitized solar cells
CN106887334A (zh) 染料敏化太阳能电池及其制作方法
KR101022543B1 (ko) 태양전지용 반도체 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는태양 전지
CN110085428A (zh) 一种二氧化钛/石墨烯复合型光阳极及其制备方法
Haller et al. Electrodeposition of nanoporous ZnO on Al-doped ZnO leading to a highly organized structure for integration in Dye Sensitized Solar Cells
EP2192159A2 (en) Dye compound for dye-sensitized solar cells, dye-sensitized photoelectric converter and dye-sensitized solar cells
CN105280389A (zh) 染料敏化太阳能电池的制备方法
CN101887802B (zh) 用于染料敏化太阳能电池的准固态电解质及其制备方法
Xu et al. Electrochemical impedance spectra of CdSe quantume dots sensitized nanocrystalline TiO 2 solar cells
CN101866758A (zh) 染料敏化太阳能电池光阳极电子传输性能的评价方法
CN102254693B (zh) 染料敏化太阳电池光阳极的制备方法
TW201642501A (zh) 染料敏化太陽能電池及其製造方法
CN102254706B (zh) 一种染料敏化太阳能电池的ZnO微纳结构电极及其制法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111228

Termination date: 20120908