CN101976607B - 一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法 - Google Patents

一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法，该方法通过对制备太阳能电池所用的有机染料敏化过程的进行温度处理，以达到增大其开路电压，提高电学性能的效果。方法简单，易于操作，成本低。

Description

一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法
技术领域
本发明具体涉及一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法。
背景技术
染料敏化太阳能电池DSSC是以染料做为吸光材料，处于激发态的染料分子将电子注入到半导体的导带中；电子扩散至导电基底，然后流入外电路；处于氧化态的染料分子被还原态的电解质还原再生；氧化钛的电解质在对电极接受电子后被还原，从而完成DSSC循环工作。自从1839年，法国科学家Henri Becquerel首次观察到用氧化铜或卤化银涂在金属电极上会产生光电现象；至1991年，瑞士科学家                                                
Figure 698982DEST_PATH_IMAGE001
研究小组在该领域率先取得突破性进展；再至今日，仍以
Figure 334494DEST_PATH_IMAGE001
研究小组领先的DSSC光电转化效率已达11%，可与传统的非晶硅光伏电池媲美。其间，人们对纳米半导体多孔薄膜、染料敏化剂、电解质、对电极、导电基底以及对各种性能参数的外在影响因素进行了广泛报道。但尚未见到利用温度效应处理染料敏化太阳能电池来增大其开路电压的特性及其方法的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法，通过对有机染料敏化过程中进行温度控制，以达到增大其开路电压，提高电学性能的效果。该方法简单，易于操作，成本低。
一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法，是通过对制备太阳能电池所用的有机染料敏化过程的进行温度处理，以提高染料敏化太阳能电池的性能参数。
所述的温度处理是在40-60℃水浴中5-7h。
该制备方法的具体步骤为：
1）电极材料的制备方法：将0.8-1.5克TiO2 粉末置于内含150-210毫升10摩尔/升NaOH溶液的聚四氟乙烯锥形容器内，并将其容器放入80-120℃的油浴中磁力搅拌3-5天，得到白色絮状沉淀，用0.1摩尔/升的HCl洗至中性，60-80℃干燥3-5小时得到二氧化钛纳米管；
2）染料敏化太阳能电池的组装：将二氧化钛纳米管和聚乙基纤维素制得浆料，用丝网印刷，将其印在导电玻璃上，在510-530℃焙烧1.5-3小时，并用TiCl4处理，400-500℃焙烧20-40min，厚度为20-25微米，然后将其浸渍在有机染料D131中密封，置于40-60℃水浴中5-7小时取出，电极薄膜的颜色由白色变为亮黄色；再把它与对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。
本发明的原理为：通过对有机染料敏化过程进行温度处理，改变了有机染料D131分子在电极材料表面的吸附状况，进而电极材料的导带边增高，费米能级也相应增高，有利于提高太阳能电池的开路电压。
本发明的优点在于：本发明首次提供了利用温度处理染料敏化太阳能电池的方法，该方法较大程度的提高了太阳能电池的开路电压，在100mW/cm2的光强、AM1.5条件下，其电池的开路电压为0.83V，比未用温度处理的开路电压高出20.29%。
附图说明
图1不同敏化温度下氢型二氧化钛纳米管薄膜染料敏化太阳能电极D131在不同敏化温度下的光电性能参数。
 具体实施方式
一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法的具体步骤为：
1）电极材料的制备方法：将0.8-1.5克TiO2 粉末置于内含150-210毫升10摩尔/升NaOH溶液的聚四氟乙烯锥形容器内，并将其容器放入80-120℃的油浴中磁力搅拌3-5天，得到白色絮状沉淀，用0.1摩尔/升的HCl洗至中性，60-80℃干燥3-5小时得到二氧化钛纳米管；
2）染料敏化太阳能电池的组装：将二氧化钛纳米管和粘结剂制得浆料，用丝网印刷，将其印在导电玻璃上，在510-530℃焙烧1.5-3小时，并用TiCl4处理，400-500℃焙烧20-40min，厚度为20-25微米，然后将其浸渍在有机染料D131中密封，置于40-60℃水浴中5-7小时取出，电极薄膜的颜色由白色变为亮黄色；再把它与对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。
所述的液态电解质溶液为常用的染料敏化太阳能电池的液态电解质。
实施例1
一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法的具体步骤为：
1）电极材料的制备方法：将0.8克TiO2 粉末置于内含150毫升10摩尔/升NaOH溶液的聚四氟乙烯锥形容器内，并将其容器放入80℃的油浴中磁力搅拌5天，得到白色絮状沉淀，用0.1摩尔/升的HCl洗至中性，60℃干燥5小时得到二氧化钛纳米管；
2）染料敏化太阳能电池的组装：将二氧化钛纳米管和粘结剂制得浆料，用丝网印刷，将其印在导电玻璃上，在510℃焙烧3小时，并用TiCl4处理，400℃焙烧40min，厚度为20微米，然后将其浸渍在有机染料D131中密封，置于40℃水浴中7小时取出，电极薄膜的颜色由白色变为亮黄色；再把它与对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。
所述的液态电解质溶液为常用的染料敏化太阳能电池的液态电解质0.1摩尔/升的碘化锂，溶剂为液态乙腈。
实施例2
一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法的具体步骤为：
1）电极材料的制备方法：将1.5克TiO2 粉末置于内含210毫升10摩尔/升NaOH溶液的聚四氟乙烯锥形容器内，并将其容器放入120℃的油浴中磁力搅拌3天，得到白色絮状沉淀，用0.1摩尔/升的HCl洗至中性，80℃干燥3小时得到二氧化钛纳米管；
2）染料敏化太阳能电池的组装：将二氧化钛纳米管和粘结剂制得浆料，用丝网印刷，将其印在导电玻璃上，在530℃焙烧1.5小时，并用TiCl4处理，500℃焙烧20min，厚度为25微米，然后将其浸渍在有机染料D131中密封，置于60℃水浴中5小时取出，电极薄膜的颜色由白色变为亮黄色；再把它与对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。
所述的液态电解质溶液为常用的染料敏化太阳能电池的液态电解质0.05摩尔/升的碘单质，溶剂为液态乙腈。
实施例3
一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法的具体步骤为：
1）电极材料的制备方法：将1.0克TiO2 粉末置于内含180毫升10摩尔/升NaOH溶液的聚四氟乙烯锥形容器内，并将其容器放入100℃的油浴中磁力搅拌4天，得到白色絮状沉淀，用0.1摩尔/升的HCl洗至中性，70℃干燥4小时得到二氧化钛纳米管；
2）染料敏化太阳能电池的组装：将二氧化钛纳米管和粘结剂制得浆料，用丝网印刷，将其印在导电玻璃上，在520℃焙烧2小时，并用TiCl4处理，450℃焙烧30min，厚度为22微米，然后将其浸渍在有机染料D131中密封，置于50℃水浴中6小时取出，电极薄膜的颜色由白色变为亮黄色；再把它与对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。
以上未提及部分与具体实施方式相同。
    以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (1)

1.一种提高染料敏化太阳能电池性能的方法，其特征在于：通过对制备太阳能电池所用的有机染料敏化过程进行温度处理，以提高染料敏化太阳能电池的性能参数；所述方法的具体步骤为：
1）电极材料的制备方法：将0.8-1.5克TiO2 粉末置于内含150-210毫升10摩尔/升NaOH溶液的聚四氟乙烯锥形容器内，并将其容器放入80-120℃的油浴中磁力搅拌3-5天，得到白色絮状沉淀，用0.1摩尔/升的HCl洗至中性，60-80℃干燥3-5小时得到二氧化钛纳米管；
2）染料敏化太阳能电池的组装：将二氧化钛纳米管和聚乙基纤维素制得浆料，用丝网印刷，将其印在导电玻璃上，在510-530℃焙烧1.5-3小时，并用TiCl4处理，400-500℃焙烧20-40min，厚度为20-25微米，然后将其浸渍在有机染料D131中密封，置于40-60℃水浴中5-7小时取出，电极薄膜的颜色由白色变为亮黄色；再把它与对电极和注入的液态电解质溶液组装在一起，形成三明治结构的染料敏化太阳能电池。 
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