CN103280324A - 有机导电膜层及其制备方法、光阴极、染料敏化电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机导电膜层及其制备方法、含有该柔性有机导电膜层染料敏化电池柔性光阴极、染料敏化电池，属于太阳能电池技术领域，其可解决现有的有机导电膜层和由其制备的染料敏化电池柔性光阴极的单位面积质量大、无法弯曲、成本高的问题。本发明的有机导电膜层包括作为骨架的金属导电网和固着于该金属导电网上的透明导电聚合物。本发明的有机导电膜层具有单位面积质量轻（相同厚度）、具有柔性、成本低的特点，同时导电金属网作为骨架，增强了有机导电膜层的导电性，降低了有机导电膜层的面电阻。本发明的有机导电膜层替代镀铂层的导电玻璃，光阴极单位面积上质量和成本均降低了50%以上。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种有机导电膜层及其制备方法、含有该有机导电膜层染料敏化电池柔性光阴极、染料敏化电池。
背景技术
由于全球性能源危机日益严重，人类迫切希望找到一种可持续发展的绿色能源。太阳能作为一种取之不尽的天然能源，成为人们的重要选择之一。染料敏化电池作为新型电池，与传统电池比较，具有成本低廉、绿色环保、制作简单的优势。
染料敏化电池主要由以下几个部分组成：导电基底层、纳米二氧化钛膜层、染料敏化层、电解质和光阴极。其中，常规的染料敏化电池主要采用镀铂的导电玻璃作为光阴极，由于玻璃本身的性质，造成这种材料只能做出刚性的染料敏化太阳能电池，由于导电玻璃单位面积质量大、无法弯曲、刚性电池的安装和携带不方便，严重影响的染料敏化太阳能电池的应用范围。
同时，铂是一种稀有金属，由于其价格昂贵，严重提高了电池的成本，所以，寻找一种成本低廉、并且具有柔性的光阴极是染料敏化太阳能电池的重要发展方向。
发明内容
本发明的目的是解决现有的有机导电膜层单位面积质量大、无法弯曲、成本高的问题，提供一种单位面积质量轻、具有柔性、成本低的有机导电膜层。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种有机导电膜层，包括作为骨架的金属导电网和固着于该金属导电网上的透明导电聚合物。
本发明的有机导电膜层以导电金属网作为骨架获得的有机导电膜层，具有单位面积质量轻、具有柔性、成本低的特点，同时导电金属网作为骨架，增强了有机导电膜层的导电性，降低了有机导电膜层的面电阻。
本发明的有机导电膜层替代镀铂层的导电玻璃，光阴极单位面积上质量和成本均降低了50%以上。
优选的是，所述的透明导电聚合物为二甲基亚砜掺杂的聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯。
本发明所要解决的技术问题还包括，针对现有的有机导电膜层制备方法中单位面积质量大、成本高、产品为刚性的问题，提供一种具有单位面积质量轻、具有柔性、成本低的等优点的有机导电膜层的制备方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种有机导电膜层制备方法，所述制备方法包括：
1）混合液配制步骤
将二甲基亚砜加入到聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液中混合均匀得到混合液；
2）聚合物成型步骤
将混合液加入设有金属导电网的成型容器中成型，干燥获得有机导电膜层。
优选的是，所述的混合液配制步骤中聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量分数为1.5%，二甲基亚砜与聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量比为1︰5。
优选的是，所述的聚合物成型步骤中成型时间为20min-40min。
优选的是，所述的聚合物成型步骤中干燥分为两步：先在20℃-30℃下干燥，然后在70℃-90℃下干燥。
本发明所要解决的技术问题还包括，针对现有的染料敏化电池光阴极的单位面积质量大、成本高、产品为刚性安装不便的问题，提供一种单位面积质量轻、成本低、产品为柔性、安装方便染料敏化电池柔性光阴极。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种染料敏化电池光阴极，其光阴极为上述的柔性光阴极。
本发明所要解决的技术问题还包括，针对现有的染料敏化电池的单位面积质量大、成本高、面电阻高的问题，提供一种单位面积质量轻、成本低、面电阻低的染料敏化电池。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种染料敏化电池，其光阴极为上述的柔性光阴极。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的有机导电膜层的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例提供一种有机导电膜层及其制备方法。
该有机导电膜层包括作为骨架的金属导电网和固着于该金属导电网上的透明导电聚合物。
该有机导电膜层的制备方法，包括以下步骤：
1）混合液配制步骤
将二甲基亚砜加入到聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯（PEDOT/PSS）溶液中，其中，二甲基亚砜与聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量比为1︰5，聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量分数为1.5%；剧烈搅拌6h，得到混合液。
2）聚合物成型步骤
将金属导电网设置于矩形的成型凹槽中，优选的，所述的金属导电网是由银、铜、金、铝、钨、镍、铁中的任意一种制作的。
将混合液加入矩形的成型凹槽中，静置成型为0.5h；待二甲基亚砜充分挥发后形成胶状物，在20℃下干燥至胶状物表面干透，然后将胶状物放入干燥箱中，在70℃下干燥4小时，获得金属网增强的柔性有机导电膜层，见图1。
本发明制备的金属网增强的柔性有机导电膜层具有单位面积质量轻（相同厚度）、具有柔性、成本低的特点，同时导电金属网作为骨架，增强了有机导电膜层的导电性，降低了有机导电膜层的面电阻。
本发明的有机导电膜层替代镀铂层的导电玻璃，光阴极单位面积上质量和成本均降低了50%以上。
实施例2
本实施例提供一种有机导电膜层及其制备方法。
该有机导电膜层包括作为骨架的金属导电网和固着于该金属导电网上的透明导电聚合物。
该有机导电膜层的制备方法，包括以下步骤：
1）混合液配制步骤
将二甲基亚砜加入到聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯（PEDOT/PSS）溶液中，其中，二甲基亚砜与聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量比为1︰5，聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量分数为1.5%；剧烈搅拌24h，得到混合液。
2）聚合物成型步骤
将金属导电网设置于矩形的成型凹槽中，优选的，所述的金属导电网是由银、铜、金、铝、钨、镍、铁中的任意一种制作的。
将混合液加入矩形的成型凹槽中，静置成型为24h；待二甲基亚砜充分挥发后形成胶状物，在30℃下干燥至胶状物表面干透，然后将胶状物放入干燥箱中，在90℃下干燥4小时，获得金属网增强的柔性有机导电膜层。
实施例3
本实施例提供一种有机导电膜层及其制备方法。
该有机导电膜层包括作为骨架的金属导电网和固着于该金属导电网上的透明导电聚合物。
该有机导电膜层的制备方法，包括以下步骤：
1）混合液配制步骤
将二甲基亚砜加入到聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯（PEDOT/PSS）溶液中，其中，二甲基亚砜与聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量比为1︰5，聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量分数为1.5%；剧烈搅拌10h，得到混合液。
2）聚合物成型步骤
将金属导电网设置于矩形的成型凹槽中，优选的，所述的金属导电网是由银、铜、金、铝、钨、镍、铁中的任意一种制作的。
将混合液加入矩形的成型凹槽中，静置成型为5h；待二甲基亚砜充分挥发后形成胶状物，在25℃下干燥至胶状物表面干透，然后将胶状物放入干燥箱中，在80℃下干燥4小时，获得金属网增强的柔性有机导电膜层。
实施例4
本实施例提供一种有机导电膜层及其制备方法。
该有机导电膜层包括作为骨架的金属导电网和固着于该金属导电网上的透明导电聚合物。
该有机导电膜层的制备方法，包括以下步骤：
1）混合液配制步骤
将二甲基亚砜加入到聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯（PEDOT/PSS）溶液中，其中，二甲基亚砜与聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量比为1︰5，聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量分数为1.5%；剧烈搅拌12h，得到混合液。
2）聚合物成型步骤
将金属导电网设置于矩形的成型凹槽中，优选的，所述的金属导电网是由银、铜、金、铝、钨、镍、铁中的任意一种制作的。
将混合液加入矩形的成型凹槽中，静置成型为1h；待二甲基亚砜充分挥发后形成胶状物，在28℃下干燥至胶状物表面干透，然后将胶状物放入干燥箱中，在85℃下干燥4小时，获得金属网增强的柔性有机导电膜层。
实施例5
本实施例提供一种有机导电膜层及其制备方法。
该有机导电膜层包括作为骨架的金属导电网和固着于该金属导电网上的透明导电聚合物。
该有机导电膜层的制备方法，包括以下步骤：
1）混合液配制步骤
将二甲基亚砜加入到聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯（PEDOT/PSS）溶液中，其中，二甲基亚砜与聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量比为1︰5，聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量分数为1.5%；剧烈搅拌20h，得到混合液。
2）聚合物成型步骤
将金属导电网设置于矩形的成型凹槽中，优选的，所述的金属导电网是由银、铜、金、铝、钨、镍、铁中的任意一种制作的。
将混合液加入矩形的成型凹槽中，静置成型为15h；待二甲基亚砜充分挥发后形成胶状物，在22℃下干燥至胶状物表面干透，然后将胶状物放入干燥箱中，在85℃下干燥4小时，获得金属网增强的柔性有机导电膜层。
实施例6
本实施例提供一种染料敏化电池柔性光阴极，所述染料敏化电池柔性光阴极包括上述的金属网增强的柔性有机导电膜层。
实施例7
本实施例提供一种光阴极含有上述金属网增强的柔性有机导电膜层的染料敏化电池，当然该染料敏化电池还包括其它必要的组件，例如，电基底层、纳米二氧化钛膜层、染料敏化层、电解质等，这里不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种有机导电膜层，其特征在于，包括作为骨架的金属导电网和固着于该金属导电网上的透明导电聚合物。
2.如权利要求1所述的有机导电膜层，其特征在于，所述的透明导电聚合物为二甲基亚砜掺杂的聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯。
3.如权利要求1或2所述的有机导电膜层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1）混合液配制步骤
将二甲基亚砜加入到聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液中混合均匀得到混合液；
2）聚合物成型步骤
将混合液加入设有金属导电网的成型容器中成型，干燥获得有机导电膜层。
4.如权利要求3所述的有机导电膜层的制备方法，其特征在于，所述的混合液配制步骤中聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量分数为1.5%，二甲基亚砜与聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯溶液的质量比为1︰5。
5.如权利要求3所述的有机导电膜层的制备方法，其特征在于，所述的聚合物成型步骤中成型时间为20min-40min。
6.如权利要求3所述的有机导电膜层的制备方法，其特征在于，所述的聚合物成型步骤中干燥分为两步：先在20℃-30℃下干燥，然后在70℃-90℃下干燥。
7.一种染料敏化电池柔性光阴极，其特征在于，所述染料敏化电池柔性光阴极包括权利要求1或2所述的有机导电膜层。
8.一种染料敏化电池，其特征在于，其光阴极为权利要求7所述的染料敏化电池柔性光阴极。
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| Publication number | Publication date |
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| CN103280324B (zh) | 2017-11-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |