CN102231328B - 一种染料敏化电池辅助电极保护层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的一种染料敏化电池辅助电极保护层的制备方法，包括以下基本步骤：在透明导电玻璃基板上，按照设计的图形制作银栅电极，后在银栅间隙处制作一层有机绝缘层，将制作好银栅结构的透明导电玻璃基板与空白的透明导电玻璃分别与电源的负、正极连接，并相对平行放置且间隔一定距离放置在电泳溶液中，再施加直流电压进行电泳沉积，由此在银栅电极表面形成一层硅氧烷基化合物膜层，取出沉积后带有银栅结构的透明导电玻璃，高温烧结处理硅氧烷基化合物膜层，高温烧结后进一步形成二氧化硅高分子结构保护银栅电极，同时烧结掉印刷在银栅电极间隙处的有机绝缘层。本发明具有制作工艺简单、节省材料的优点。

Description

一种染料敏化电池辅助电极保护层的制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种染料敏化电池辅助电极保护层的制备方法。
背景技术
染料敏化太阳能电池因制作工艺简单，价格相对低廉，很有可能成为未来太阳能电池的主导。
电泳沉积是指依靠电场的作用，悬浮液中的带电固体微粒发生定向移动，并沉积在具有相反电荷和具有一定形状电极上的现象。它包括电泳和沉积两个步骤：电泳又叫电迁移，指带电粒子在一定介质中因电场作用而发生定向运动的物理化学现象；沉积是指颗粒聚集成膜或者块体。目前，电泳沉积以其膜厚均匀、外观良好、操作安全等特点得到了非常广泛的应用。
本发明是通过电泳的方法制作染料敏化太阳能电池银栅电极上的保护层，制备了致密的电极保护层，降低了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种染料敏化电池辅助电极保护层的制备方法，通过电泳的方法在银栅电极上沉积一层硅氧烷基化合物层，经过高温烧结处理后，得到致密的银栅电极保护层，提高电池的使用寿命。
为达到上述目的，本发明提供一种染料敏化电池辅助电极保护层的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在透明导电玻璃基板上，按照设计的图形制作银栅电极；
步骤二：然后在银栅电极的间隙处制作一层有机绝缘层；
步骤三：将制作好银栅电极的透明导电玻璃基板与空白的透明导电玻璃分别与电源的负、正极连接，并相对平行放置且间隔一定距离放置在电泳溶液中，再施加直流电压进行电泳沉积，由此在银栅电极表面形成一层硅氧烷基化合物膜层；
步骤四：取出沉积后带有银栅电极的透明导电玻璃基板，高温烧结处理硅氧烷基化合物膜层，高温烧结后进一步形成二氧化硅高分子结构保护层以保护银栅电极，同时烧结掉印刷在银栅电极间隙处的有机绝缘层。
优选的，所述步骤一中的银栅电极是通过丝网印刷的方法制作的，然后进行高温烧结，烧结温度为450-500℃，保温15-30min；
优选的，所述步骤二中的有机绝缘层是通过丝网印刷方法制作的，有机绝缘层材料是质量百分比含量为5-25％的乙基纤维素的松油醇溶液。
优选的，所述步骤三中的电泳液包括质量百分比为1％-10％的去离子水，质量百分比为0.01％-0.2％的电解质碳酸氢铵，质量百分比为1％-5％的硅氧烷基化合物，质量百分比为0.2％-0.5％的乙基纤维素，余量为溶剂，乙醇、异丙醇中至少一种，超声分散1-4h，形成均匀的电泳液。
优选的，所述步骤三中的透明导电玻璃基板与空白的透明导电玻璃的间距为2-5cm，沉积电压为2-12V，电流为10-30mA，沉积时间为3-30min。
优选的，所述步骤四中的银栅电极上沉积的硅氧烷基化合物层为四氧乙基硅，高温处理温度为370-430℃，保温15-30min，高温烧结后形成二氧化硅高分子结构保护层。
与现有的技术相比，本发明提供的染料敏化电池辅助电极保护层的制备方法，制作工艺简单，节省材料，可以得到很好的保护辅助电极的致密层。
具体实施方式：
实施例1
一种染料敏化太阳能电池辅助电极保护层的制备方法，具体制备方法为：
配制电泳溶液以乙醇为溶剂，质量百分比为1％的去离子水，质量百分比为0.01％的电解质碳酸氢铵，质量百分比为1％的四氧乙基硅，质量百分比为0.2％的乙基纤维素，超声分散1h，形成均匀的电泳液。
将透明导电玻璃基板按图形设计的位置打封装孔，依次使用洗洁精、丙酮、乙醇、去离子水进行超声波清洗，每次清洗时间为5-20min，清洗完毕后用气枪吹干备用；在透明导电玻璃基板上按照设计的图形通过丝网印刷的方法印刷一层银栅电极，然后在烘箱中150℃下干燥20min，再转移到电阻炉中进行烧结，烧结温度为450℃，保温30min；后在银栅电极间隙印刷一层有机绝缘层。该有机绝缘层为质量百分比为5％的乙基纤维素的松油醇溶液，然后在烘箱中160℃下干燥30min备用。
将空白的透明导电玻璃基板与制作好银栅电极的透明导电玻璃基板相对平行放置到电泳液中，间距为2cm，空白透明导电玻璃基板与银栅电极分别连接电源的正负极，进行电泳沉积，沉积电压在2V，电流为10mA沉积时间为3min，后取出用去离子水反复冲洗10min，180℃下干燥30min后进行烧结，烧结温度为370℃，保温30min；得到制作好的银栅电极保护层。
实施例2
一种染料敏化太阳能电池辅助电极保护层的制备方法，具体制备方法为：
配制电泳溶液以异丙醇为溶剂，质量百分比为10％的去离子水，质量百分比为0.2％的电解质碳酸氢铵，质量百分比为5％的四氧乙基硅，质量百分比为0.5％的乙基纤维素，超声分散4h，形成均匀的电泳液；
将透明导电玻璃基板按图形设计的位置打封装孔，依次使用洗洁精、丙酮、乙醇、去离子水进行超声波清洗，每次清洗时间为5-20min，清洗完毕后用气枪吹干备用；在透明导电玻璃基板上按照设计的图形通过丝网印刷的方法印刷一层银栅极，然后在烘箱中150℃下干燥20min，再转移到电阻炉中进行烧结，烧结温度为500℃，保温15min；后在银栅电极间隙印刷一层25％的乙基纤维素的松油醇溶液，然后在烘箱中160℃下干燥30min备用；
将空白的透明导电玻璃基板与制作好银栅电极的透明导电玻璃基板相对平行放置到电泳液中，间距为5cm，空白透明导电玻璃基板与银栅电极分别连接电源的正负极，进行电泳沉积，沉积电压在12V，电流为30mA沉积时间为30min，后取出用去离子水反复冲洗10min，180℃下干燥30min后进行烧结，烧结温度为430℃，保温15min；得到制作好的银栅电极保护层。
实施例3
一种染料敏化太阳能电池辅助电极保护层的制备方法，具体制备方法为：
配制电泳溶液以异丙醇为溶剂，质量百分比为5％的去离子水，质量百分比为0.1％的电解质碳酸氢铵，质量百分比为3％的四氧乙基硅，质量百分比为0.3％的乙基纤维素，超声分散2h，形成均匀的电泳液；
将透明导电玻璃基板按图形设计的位置打封装孔，依次使用洗洁精、丙酮、乙醇、去离子水进行超声波清洗，每次清洗时间为5-20min，清洗完毕后用气枪吹干备用；在透明导电玻璃基板上按照设计的图形通过丝网印刷的方法印刷一层银栅极，然后在烘箱中150℃下干燥20min，再转移到电阻炉中进行烧结，烧结温度为470℃，保温25min；后在银栅电极间隙印刷一层10％的乙基纤维素的松油醇溶液，然后在烘箱中160℃下干燥30min备用；
将空白的透明导电玻璃基板与制作好银栅电极的透明导电玻璃基板相对平行放置到电泳液中，间距为3cm，空白透明导电玻璃基板与银栅电极分别连接电源的正负极，进行电泳沉积，沉积电压在6V，电流为20mA沉积时间为10min，后取出用去离子水反复冲洗10min，180℃下干燥30min后进行烧结，烧结温度为400℃，保温25min；得到制作好的银栅电极保护层。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (4)

1.一种染料敏化电池辅助电极保护层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤:
步骤一：在透明导电玻璃基板上，按照设计的图形制作银栅电极；
步骤二：然后在银栅电极的间隙处制作一层有机绝缘层；
步骤三：将制作好银栅电极的透明导电玻璃基板与空白的透明导电玻璃分别与电源的负、正极连接，并相对平行放置且间隔2-5cm放置在电泳溶液中，再施加直流电压进行电泳沉积，沉积电压为2-12V，电流为10-30mA，沉积时间为3-30min，由此在银栅电极表面形成一层硅氧烷基化合物膜层；
步骤四：取出沉积后带有银栅电极的透明导电玻璃基板，高温烧结处理硅氧烷基化合物膜层，高温烧结后进一步形成二氧化硅高分子结构保护层以保护银栅电极，同时烧结掉印刷在银栅电极间隙处的有机绝缘层，其中所述硅氧烷基化合物为四氧乙基硅，高温处理温度为370-430℃，保温15-30min。
2.如权利要求1所述的染料敏化电池的辅助电极保护层的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的银栅电极是通过丝网印刷的方法制作的，然后进行高温烧结，烧结温度为450-500℃，保温15-30min。
3.如权利要求1所述的染料敏化电池的辅助电极保护层的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的有机绝缘层是通过丝网印刷方法制作的，有机绝缘层材料是质量百分比含量为5-25％的乙基纤维素的松油醇溶液。
4.如权利要求1所述的染料敏化电池的辅助电极保护层的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的电泳液包括质量百分比为1％-10％的去离子水，质量百分比为0.01％-0.2％的电解质碳酸氢铵，质量百分比为1％-5％的硅氧烷基化合物，质量百分比为0.2％-0.5％的乙基纤维素，余量为溶剂，溶剂为乙醇、异丙醇中至少一种，超声分散1-4h，形成均匀的电泳液。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101097993A (zh) * 2007-06-26 2008-01-02 武汉大学 改性聚合物电解质染料敏化纳米晶太阳能电池的制备方法
CN101447342A (zh) * 2008-12-18 2009-06-03 南京大学 具有电子复合抑制结构层的染料敏化纳米薄膜太阳电池及制备

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