CN101950684A - 一种dsc光阳极散射层浆料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种DSC光阳极散射层浆料的制备方法，首先，按照质量比为1∶(5～7)，将乙基纤维素加入到松油醇中，然后在80℃的水浴中搅拌2h，形成黏度为6.0～6.1cp的有机载体；然后，按照质量比为1∶(5～9)，取粒径为4um的锐钛矿TiO2与粒径为100～200nm的TiO2混合后放入玛瑙研钵中，然后加入上述有机载体，充分研磨1h即可。采用本发明制得的光阳极散射层浆料制成电池后，电池的光电性能提高达到20％以上，应用效果显著。

Description

一种DSC光阳极散射层浆料的制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术应用领域，特别是一种DSC光阳极散射层浆料的制备方法。
背景技术
太阳能作为新的能源，在全球气候变暖的环境下，越来越受到各个国家的重视。目前，晶体硅太阳电池被广泛应用，已经成为太阳电池的主要市场。但是，晶体硅太阳电池存在着固有弱点：1.硅材料的禁带宽度Eg＝1.12eV，太阳能光电转换理论效率相对较低；2.硅材料是间接能带材料，在可见光范围内，硅的光吸收系数远远低于其他太阳能光电材料，因此晶体硅材料需要经过多次提纯，从而成本相对较高。因此，薄膜太阳电池就引起了人们的兴趣，并有了一定程度的产业应用。
在各种薄膜太阳能电池中，染料敏化太阳能电池以其制作工艺简单、便于大规模生产、成本低廉等优点愈来愈受到广泛重视。在染料敏化太阳能电池中，多孔光阳极的性能对电池的性能的影响尤为重要，因此多年来关于光阳极膜的研究也越来越多。
为实现尽可能多的吸附染料，同时实现与导电基底的牢固接触，并实现电子从染料激发态到导电衬底的传输以及电解质中氧化还原电对的有效传输，多孔光阳极的制备技术方面的研究报道较多。
目前多孔光阳极基本为叠层结构，吸收层为粒径较小的纳米TiO2，在吸收层上面制备具有光再次利用的光散射层对太阳光的利用率至关重要。而目前现有的多空光阳极，其对太阳光的利用率均不是很高。
鉴于以上问题，实有必要针对以上技术进行改进，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种DSC光阳极散射层浆料的制备方法，其对太阳光可以二次吸收，从而增加光的再次利用效率，提高DSC的光电转换效率。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种DSC光阳极散射层浆料的制备方法，首先，按照质量比为1∶(5～7)，将乙基纤维素加入到松油醇中，然后在80℃的水浴中搅拌2h，形成黏度为6.0～6.1cp的有机载体；然后，按照质量比为1∶(5～9)，取粒径为4um的锐钛矿TiO2与粒径为100～200nm的TiO2混合后放入玛瑙研钵中，然后加入上述有机载体，充分研磨1h即可。
与现有技术相比，本发明DSC光阳极散射层浆料的制备方法至少具有以下优点：本发明采用4um的锐钛矿TiO2和100nm-360nm的纳米TiO2混合制备散射层浆料，由此制成TiO2薄膜后，其具有较好的光散射的特性，增强了太阳光的再次利用率，有效的改善了电池的性能；另外，本发明浆料的性能适合于丝网印刷技术，便于实现大面积的TiO2薄膜的制备和生产，为染料敏化太阳能电池的产业化奠定了良好的应用基础。
具体实施方式
实施例一：
(1)有机载体的配制
按照质量比为1∶5，取10g乙基纤维素加入到50g松油醇中，然后在80℃的水浴下搅拌2h，从而配制成黏度为6.1cp的有机载体，备用；
(2)固含量为24％的TiO2散射层浆料的制备
按照质量比为1∶5，取粒径为4um的锐钛矿TiO2与粒径为100nm的TiO2混合后放入玛瑙研钵中，然后加入步骤1得到的黏度为6.1cp的有机载体，充分研磨1h，从而形成TiO2散射层浆料，其中，有机载体的固含量为24％；
(3)阳极浆料的制备
在清洗干净的导电玻璃基底上用250目的不锈钢丝网印刷光吸收层TiO2浆料，形成一层TiO2光吸收层薄膜，接着，在TiO2光吸收层薄膜上用不锈钢丝网印刷步骤2形成的TiO2散射层浆料，然后在80℃干燥15min，接着放入马弗炉中烧结，其中马弗炉的速率为5℃/min，并在450℃保温15min，500℃保温15min，最后自然冷却至常温，即可得到厚度为20μm的TiO2叠层薄膜，用作燃料敏化太阳能电池光阳极。
实施例二：
(1)有机载体的配制
按照质量比为1∶5，取20g乙基纤维素加入到100g松油醇中，然后在80℃的水浴中搅拌2h，从而形成黏度为6.1cp的有机载体，备用。
(2)固含量为18％的TiO2散射层浆料的制备
按照质量比为1∶9，取1.8g粒径为4um的锐钛矿TiO2与16.2g粒径为100nm的TiO2混合后放入玛瑙研钵中，然后加入步骤1形成的黏度为6.1cp的有机载体，充分研磨1h，从而形成TiO2散射层浆料，其中，有机载体的固含量为18％；
(3)阳极浆料的制备
在清洗干净的导电玻璃基底上用250目的不锈钢丝网印刷光吸收层TiO2浆料，形成一层TiO2光吸收层薄膜，接着在该TiO2光吸收层薄膜上涌250目的不锈钢丝网印刷步骤2得到的光散射层浆料，然后在80℃干燥15min，接着放入马弗炉中烧结，马弗炉以速率为5℃/min升温，并在450℃保温15min，500℃保温15min，最后自然冷却至常温，即可得到厚度为20μm的TiO2叠层薄膜，用作燃料敏化太阳能电池光阳极。
实施例三：
(1)有机载体的配制
按照质量比为1∶7，取10g乙基纤维素加入到70g松油醇中，然后在80℃的水浴中搅拌2h，形成黏度为6.0cp的有机载体，备用；
(2)固含量为21％的TiO2散射层浆料的制备
按照质量比为1∶6，取3.0g粒径为4um的锐钛矿TiO2与18g粒径为200nm的TiO2混合后放入玛瑙研钵中，然后加入步骤1得到的黏度为6.0cp的有机载体，充分研磨1h，形成TiO2散射层浆料，其中，有机载体的固含量为21％。
(3)阳极浆料的制备
在清洗干净的导电玻璃基底上用250目的不锈钢丝网印刷光吸收层TiO2浆料，形成一层TiO2光吸收层薄膜，接着，在该光吸收层薄膜上涌250目的不锈钢丝网印刷步骤2得到的光散射层浆料，然后在80℃干燥15min，接着放入马弗炉中烧结，其中马弗炉的速率为5℃/min，并在450℃保温15min，500℃保温15min，最后自然冷却至常温，即可得到厚度为20μm的TiO2叠层薄膜，用作燃料敏化太阳能电池光阳极。
实验结果
将按照本发明方法制备的TiO2散射层浆料与常规的360nm纳米TiO2制备的散射层浆料分别制备成TiO2叠层薄膜，组装成1cm×1cm的电池(其中对电极为Pt电极，染料为0.3mmol/L的N719，氧化还原电解液配比为：在乙腈溶剂中，0.05mol/L I2，0.1mol/L LiI，0.4mol/L TBP)。
采用Oriel的太阳光模拟器，模拟AM1.5，辐照光功率1000W/m2下，用Keithley数据源表测试两种电池的I-V数据(见表1)，从测试结果可以看出，本发明电池的短路电流、开路电压和填充因子等方面得到了明显提高，染料敏化太阳能电池的光电转换效率得到了明显改进。
表1
Figure BDA0000027240430000051
表1中1号样品对应纯的360nm TiO2制备的散射层浆料的电池的光电性能，2、3号样品分别对应实施例1、3中的制备方法制备散射层浆料的电池性能。
由以上数据分析可知，通过改善散射层浆料中锐钛矿TiO2混晶的成分，电池的光电性能提高达到20％以上，应用效果显著。
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种DSC光阳极散射层浆料的制备方法，其特征在于：首先，按照质量比为1∶(5～7)，将乙基纤维素加入到松油醇中，然后在80℃的水浴中搅拌2h，形成黏度为6.0～6.1cp的有机载体；然后，按照质量比为1∶(5～9)，取粒径为4um的锐钛矿TiO2与粒径为100～200nm的TiO2混合后放入玛瑙研钵中，然后加入上述有机载体，充分研磨1h即可。
2.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池阳极浆料的制备方法，其特征在于：首先，按照质量比为1∶5，将乙基纤维素加入到松油醇中，然后在80℃的水浴中搅拌2h，形成黏度为6.1cp的有机载体；然后，按照质量比为1∶5，取粒径为4um的锐钛矿TiO2与粒径为100nm的TiO2混合后放入玛瑙研钵中，然后加入上述有机载体，充分研磨1h即可。
3.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池阳极浆料的制备方法，其特征在于：首先，按照质量比为1∶5，将乙基纤维素加入到松油醇中，然后在80℃的水浴中搅拌2h，形成黏度为6.1cp的有机载体；然后，按照质量比为1∶9，取粒径为4um的锐钛矿TiO2与粒径为100nm的TiO2混合后放入玛瑙研钵中，然后加入上述有机载体，充分研磨1h即可。
4.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池阳极浆料的制备方法，其特征在于：首先，按照质量比为1∶7，将乙基纤维素加入到松油醇中，然后在80℃的水浴中搅拌2h，形成黏度为6.0cp的有机载体；然后，按照质量比为1∶6，取粒径为4um的锐钛矿TiO2与粒径为200nm的TiO2混合后放入玛瑙研钵中，然后加入上述有机载体，充分研磨1h即可。
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