CN103346263B - 染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法、柔性碳对电极以及电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法、柔性碳对电极以及电池，该方法包括以下步骤：将包含碳材料的原料使用冷喷涂法向柔性导电基底上喷涂，在柔性导电基底上形成包含碳材料的导电膜层，得到柔性碳对电极。该方法得到的柔性碳对电极的导电膜层表面的材料分布均匀、光滑平整，且没有任何膜裂现象。在制备过程中，使用冷喷涂法不需要加热便可制得具有柔性导电基底上包含碳材料的导电膜层的柔性碳对电极，可以避免柔性导电基底变形、发生老化，从而实现柔性导电基底上的导电膜层内的颗粒间的有效连接，增强了导电膜层与柔性导电基底之间的结合力，进而提高了包括该柔性碳对电极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明属于染料敏化太阳能电池技术领域，具体涉及一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法、柔性碳对电极以及电池。
背景技术
1991年瑞士洛桑高等工业学院Greatzel教授领导的研究小组，把纳米多孔TiO2应用于染料敏化太阳能电池（DSSC），该研究取得了突破性进展。自Gratzel教授在实验室小面积（<0.2cm2）电池取得7.1%的光电转换效率以来，染料敏化太阳能电池引起了越来越多的科学家重视，在2004年小面积电池效率提高到11.04%，目前日本Sharp公司宣布小面积电池效率达到11.1%。由于染料敏化太阳能电池潜在的应用前景，吸引了众多商业公司和研究机构投入大量的力量，并加大了具有实用化意义的大面积电池的研究。
根据染料敏化太阳能电池的对电极的导电基底材料软硬的性质不同可将染料敏化太阳能电池分为刚性染料敏化太阳能电池和柔性染料敏化太阳能电池两大类。目前制备的刚性染料敏化太阳能电池的对电极大多数是以刚性的导电玻璃为导电基底，因此电池不可弯曲。而柔性染料敏化太阳能电池的对电极是以柔性导电薄膜为导电基底，柔性导电薄膜具有重量轻、可挠曲、可弯折等特性，恰恰弥补了刚性导电玻璃较重、易碎、不能随意变形等缺点。柔性染料敏化太阳能电池的结构与刚性染料敏化太阳能电池结构基本相同，两者的区别主要在于导电基底不同。柔性染料敏化太阳能电池的实现，对于太阳能电池产业化具有重要的意义，但是，柔性染料敏化太阳能电池的对电极所采用的柔性导电薄膜所能承受的最高温度较低（能够耐受的温度＜150℃），因此在柔性染料敏化太阳能电池的对电极的柔性导电薄膜上低温制备导电膜层成为影响染料敏化太阳能电池发展的一个重要因素。
染料敏化太阳能电池的对电极主要包括铂对电极、碳对电极、导电聚合物对电极等。传统的对电极多采用铂对电极，虽然铂对电极催化效果优异，但是由于其价格昂贵，不适合大规模生产的需求，从而大大限制了其应用；同样的导电聚合物对电极也存在价格较高的劣势；而碳对电极由于其来源广泛、容易获得、价格低廉，同时兼具有良好的导电性和催化活性成为染料敏化太阳能电池的对电极的研发重点。
目前，使用柔性导电薄膜作为导电基底的柔性碳对电极引起了广泛关注。在柔性碳对电极的制备过程中，需要在导电基底柔性导电薄膜上设置导电膜层，由于柔性导电薄膜所能承受的最高温度较低，继续升温将导致柔性导电薄膜变形、发生老化，因此难以实现导电膜层内的颗粒间的有效连接，且导电膜层与柔性导电薄膜的结合力差，不利于染料敏化太阳能电池的光电性能的提升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法、柔性碳对电极以及电池，通过本发明的制备方法得到的柔性碳对电极的导电基底上的导电膜层表面的材料分布均匀、光滑平整，且没有任何膜裂现象。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，包括以下步骤：
将包含碳材料的原料使用冷喷涂法向柔性导电基底上喷涂，在所述柔性导电基底上形成包含所述碳材料的导电膜层，得到柔性碳对电极。
冷喷涂法是指使用喷枪，喷枪接收（例如）诸如氦、氮或者空气的高压气体，以及（例如）诸如非金属、耐熔金属或合金等粉末材料，粉末材料在高压下被引导到喷枪中的气流中，该粉末材料与气流一起从喷嘴中喷射出，以500m/s～1200m/s的高速向基材碰撞，且该粉末材料保持原固体方式没有发生熔化，但是粉末材料发生纯塑性变形聚合从而在基材上形成导电膜层。当然，气流速度也可以为超音速的。
优选的是，所述碳材料包括介孔碳、微孔碳、活性碳、玻璃碳、炭黑、石墨中的一种或几种的混合物。
优选的是，所述碳材料为所述炭黑和所述石墨的混合物。
优选的是，所述炭黑和所述石墨的质量比为（1∶2）～（1∶10）。
优选的是，所述炭黑的粒径为10～500nm，和/或所述石墨的粒径为500nm～5μm。
优选的是，所述炭黑的比表面积为10～3000m2/g。
优选的是，所述石墨的比表面积为1～20m2/g。
优选的是，所述冷喷涂法中喷涂用的气体的压力为0.1～0.5MPa。
优选的是，所述冷喷涂法中的喷涂距离为10～35厘米，和/或所述冷喷涂法中的喷涂角度为30°～90°。
优选的是，所述冷喷涂法中的所述原料的供给速度为1～10克/分钟。
优选的是，所述导电膜层的厚度为1～30μm。
优选的是，所述柔性导电基底为ITO/PET或者ITO/PEN。其中，ITO/PET是指采用磁控溅射技术，在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底材料上溅射透明氧化铟锡(ITO)导电薄膜镀层并经高温退火处理得到的产品；ITO/PEN是指采用磁控溅射技术，在聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）基底材料上溅射透明氧化铟锡(ITO)导电薄膜镀层并经高温退火处理得到的产品。
本发明还提供一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极，其由上述的方法制备。
本发明还提供一种染料敏化太阳能电池，包括上述的柔性碳对电极。
通过本发明的制备方法得到的柔性碳对电极的柔性导电基底上的导电膜层表面的材料分布均匀、光滑平整，且没有任何膜裂现象。在制备染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的过程中，使用冷喷涂法不需要加热便可制得具有柔性导电基底上包含碳材料的导电膜层的柔性碳对电极，可以避免柔性导电基底变形、发生老化，从而实现柔性导电基底上的导电膜层内的颗粒间的有效连接，增强了导电膜层与柔性导电基底之间的结合力，进而提高了包括该柔性碳对电极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
图1是本发明实施例4制备的染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的导电膜层的扫描电镜照片；
图2是对比例制备的染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的导电膜层的扫描电镜照片；
图3是本发明实施例4制备的染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极对应的染料敏化太阳能电池的I-V检测图。
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
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，包括以下步骤：
对柔性导电基底进行预处理，以便除去柔性导电基底表面的有机物和无机物。该预处理的过程可为：将柔性导电基底依次使用丙酮、乙醇、水超声波清洗30分钟，除去表面的油污以及无机物待用。其中，柔性导电基底优选为ITO/PET。
将活性碳加入球磨机进行干磨，控制球磨转速为800转/分钟，球磨时间为30小时，制得活性碳的粉料。
将活性碳的粉料装入冷喷涂法用的喷枪的送料罐子内，调整冷喷涂法中喷涂用的气体的压力为0.4MPa，冷喷涂法中的喷涂距离为19厘米，冷喷涂法中的喷涂角度为60°。调整好上述各参数后，打开冷喷涂法用的喷枪的送料罐子开关，活性碳的粉料供给速度为4克/分钟，活性碳的粉料在高压下被引导到喷涂用的气体形成的气流中，随喷涂用的气体形成的气流作用高速撞击柔性导电基底ITO/PET并在其表面形成包含活性碳的导电膜层，该导电膜层的厚度为5μm，从而制得染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极，该柔性碳对电极包括柔性导电基底ITO/PET和通过冷喷涂法在其上设置的包含活性碳的导电膜层，且喷涂过程中气流产生的高速撞击力使得包含活性碳的导电膜层与柔性导电基底ITO/PET之间的颗粒结合力强，弥补了传统工艺中低温制备柔性碳对电极时颗粒间难以有效结合的问题。
通过本实施例中的制备方法得到的柔性碳对电极的柔性导电基底上的导电膜层表面的材料分布均匀、光滑平整，且没有任何膜裂现象。在制备染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的过程中，使用冷喷涂法不需要加热便可制得具有柔性导电基底上包含碳材料的导电膜层的柔性碳对电极，可以避免柔性导电基底变形、发生老化，从而实现柔性导电基底上的导电膜层内的颗粒间的有效连接，增强了导电膜层与柔性导电基底之间的结合力，进而提高了包括该柔性碳对电极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率。
实施例2
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，包括以下步骤：
对柔性导电基底进行预处理，以便除去柔性导电基底表面的有机物和无机物。该预处理的过程可为：将柔性导电基底依次使用丙酮、乙醇、水超声波清洗30分钟，除去表面的油污以及无机物待用。其中，柔性导电基底优选为ITO/PEN。
将玻璃碳加入球磨机进行干磨，控制球磨转速为1500转/分钟，球磨时间为25小时，制得玻璃碳的粉料。
将玻璃碳的粉料装入冷喷涂法用的喷枪的送料罐子内，调整冷喷涂法中喷涂用的气体的压力为0.3MPa，冷喷涂法中的喷涂距离为15厘米，冷喷涂法中的喷涂角度为70°。调整好上述各参数后，打开冷喷涂法用的喷枪的送料罐子开关，玻璃碳的粉料供给速度为2克/分钟，玻璃碳的粉料在高压下被引导到喷涂用的气体形成的气流中，随喷涂用的气体形成的气流作用高速撞击柔性导电基底ITO/PEN并在其表面形成包含玻璃碳的导电膜层，该导电膜层的厚度为12μm，从而制得染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极，该柔性碳对电极包括柔性导电基底ITO/PEN和通过冷喷涂法在其上设置的包含玻璃碳的导电膜层，且喷涂过程中气流产生的高速撞击力使得包含活性碳的导电膜层与柔性导电基底ITO/PEN之间的颗粒结合力强，弥补了传统工艺中低温制备柔性碳对电极时颗粒间难以有效结合的问题。
实施例3
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，包括以下步骤：
对柔性导电基底进行预处理，以便除去柔性导电基底表面的有机物和无机物。该预处理的过程可为：将柔性导电基底依次使用丙酮、乙醇、水超声波清洗30分钟，除去表面的油污以及无机物待用。其中，柔性导电基底优选为ITO/PET。
分别称取介孔碳和微孔碳，将介孔碳和微孔碳按照质量比1∶1混合后加入球磨机进行干磨，控制球磨转速为900转/分钟，球磨时间为18小时，制得介孔碳和微孔碳的混合粉料。
将介孔碳和微孔碳的混合粉料装入冷喷涂法用的喷枪的送料罐子内，调整冷喷涂法中喷涂用的气体的压力为0.2MPa，冷喷涂法中的喷涂距离为25厘米，冷喷涂法中的喷涂角度为40°。调整好上述各参数后，打开冷喷涂法用的喷枪的送料罐子开关，介孔碳和微孔碳的混合粉料供给速度为8克/分钟，介孔碳和微孔碳的混合粉料在高压下被引导到喷涂用的气体形成的气流中，随喷涂用的气体形成的气流作用高速撞击柔性导电基底ITO/PET并在其表面形成包含介孔碳和微孔碳的导电膜层，该导电膜层的厚度为25μm，从而制得染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极，该柔性碳对电极包括柔性导电基底ITO/PET和通过冷喷涂法在其上设置的包含介孔碳和微孔碳的导电膜层，且喷涂过程中气流产生的高速撞击力使得包含活性碳的导电膜层与柔性导电基底ITO/PET之间的颗粒结合力强，弥补了传统工艺中低温制备柔性碳对电极时颗粒间难以有效结合的问题。
实施例4
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，包括以下步骤：
对柔性导电基底进行预处理，以便除去柔性导电基底表面的有机物和无机物。该预处理的过程可为：将柔性导电基底依次使用丙酮、乙醇、水超声波清洗30分钟，除去表面的油污以及无机物待用。其中，柔性导电基底优选为ITO/PET。
分别称取炭黑和石墨粉，将炭黑和石墨粉按照质量比1∶6混合后加入球磨机进行干磨，控制球磨转速为1000转/分钟，球磨时间为12小时，制得炭黑和石墨的混合粉料。其中，炭黑的粒径为250nm，炭黑的比表面积为1500m2/g，石墨的粒径为2μm，石墨的比表面积为10m2/g。
将炭黑和石墨的混合粉料装入冷喷涂法用的喷枪的送料罐子内，调整冷喷涂法中喷涂用的气体的压力为0.5MPa，冷喷涂法中的喷涂距离为35厘米，冷喷涂法中的喷涂角度为90°。冷喷涂法中喷涂用的气体一般为空气或者氮气。调整好上述各参数后，打开冷喷涂法用的喷枪的送料罐子开关，炭黑和石墨的混合粉料供给速度为1克/分钟，炭黑和石墨的混合粉料在高压下被引导到喷涂用的气体形成的气流中，随喷涂用的气体形成的气流作用高速撞击柔性导电基底ITO/PET并在其表面形成包含炭黑和石墨的导电膜层，该导电膜层的厚度为20μm，从而制得染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极，该柔性碳对电极包括柔性导电基底ITO/PET和通过冷喷涂法在其上设置的包含炭黑和石墨的导电膜层，且喷涂过程中气流产生的高速撞击力使得包含活性碳的导电膜层与柔性导电基底ITO/PET之间的颗粒结合力强，弥补了传统工艺中低温制备柔性碳对电极时颗粒间难以有效结合的问题。
当然，采用该冷喷涂法制备柔性碳对电极，柔性碳对电极上的包含炭黑和石墨的导电膜层可以通过调整冷喷涂法用的喷枪的炭黑和石墨的混合粉料的供料量、以及使用喷枪进行喷涂的层数来控制所制得的导电膜层的厚度。在通过掩膜法制备不同的导电膜层图形时，使用冷喷涂法结合掩膜法进行操作也很容易实现，有利于实现柔性碳对电极的大面积的制备，从而满足产业化的需求。
本实施例中的柔性碳对电极上的柔性导电基底ITO/PET上的导电膜层包含炭黑和石墨，其中，石墨的导电性较好；炭黑的本身的导电性是不如石墨的，但在柔性碳对电极中的用途是降低导电膜层的整体的电阻和加强组成导电膜层的材料颗粒之间的导电通路。炭黑是由球形纳米级颗粒组成的链状结构，而石墨是微米片状的，在炭黑和石墨相同质量下，炭黑颗粒数更多，体积更大，且更有利于颗粒之间导电通路的形成，对柔性碳对电极内阻的降低更有帮助。本实施例中的柔性碳对电极的导电膜层中包含的炭黑和石墨相对成本更低，且容易获得。
如图1所示，本实施例中的柔性碳对电极上的柔性导电基底ITO/PET上的包含炭黑和石墨导电膜层的扫描电镜的照片的放大倍数为400倍，从照片上可以看出该导电膜层表面的材料分布均匀、光滑平整，且没有任何膜裂现象。
将该柔性碳对电极与光阳极对接，滴入电解液，组装成电池，电解液包括1M的LiI、0.1M的I2、0.5M的4-丁基吡啶，其中溶剂为丁腈和碳酸丙烯酯（PC）（体积比为1∶1）。测效率时使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm2（用标准硅光电二极管测定光强）。如图3所示，该柔性碳对电极所组成的电池光电转换效率为3.67%，电池的短路电流密度为7.38mA/cm2，开路电压为0.765V，填充因子为64.94%，该电池的光电性能大大提高。
通过本实施例中的制备方法得到的柔性碳对电极的柔性导电基底上的导电膜层表面的材料分布均匀、光滑平整，且没有任何膜裂现象。在制备染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的过程中，使用冷喷涂法不需要加热便可制得具有柔性导电基底上包含碳材料的导电膜层的柔性碳对电极，可以避免柔性导电基底变形、发生老化，从而实现柔性导电基底上的导电膜层内的颗粒间的有效连接，增强了导电膜层与柔性导电基底之间的结合力，进而提高了包括该柔性碳对电极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率。
对比例1
分别称取炭黑和石墨粉，将炭黑和石墨粉按照质量比1∶6混合，量取叔丁醇做为分散剂加入到炭黑和石墨粉的混合五种，其中石墨粉与叔丁醇的质量比为1∶10，得到炭黑和石墨粉的浆料，将该浆料加入球磨机中进行球磨，其中球磨机的转速为800转/分钟，球磨时间为12小时。
将球磨过的炭黑和石墨粉的浆料通过刮涂的方式涂覆到柔性导电基底ITO/PET上，然后再在120℃下干燥，得到柔性碳对电极，该柔性碳对电极包括柔性导电基底ITO/PET和通过刮涂法在其上设置的包含炭黑和石墨的导电膜层。炭黑和石墨粉的浆料在进行干燥逐渐形成炭黑和石墨的导电膜层的过程中，由于加热干燥而形成的很大的张力，使得形成的炭黑和石墨的导电膜层大幅度收缩从而引起开裂。
如图2所示，本对比例中的柔性碳对电极上的柔性导电基底ITO/PET上的包含炭黑和石墨导电膜层的扫描电镜的照片的放大倍数为400倍，从照片上可以看出该导电膜层表面出现很多膜层内部裂缝，导致导电膜层表面的材料分布不均匀。
实施例5
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，包括以下步骤：
对柔性导电基底进行预处理，以便除去柔性导电基底表面的有机物和无机物。该预处理的过程可为：将柔性导电基底依次使用丙酮、乙醇、水超声波清洗30分钟，除去表面的油污以及无机物待用。其中，柔性导电基底优选为ITO/PEN。
分别称取炭黑和石墨粉，将炭黑和石墨粉按照质量比1∶2混合后加入球磨机进行干磨，控制球磨转速为800转/分钟，球磨时间为20小时，制得炭黑和石墨的混合粉料。其中，炭黑的粒径为10nm，炭黑的比表面积为10m2/g，石墨的粒径为500nm，石墨的比表面积为1m2/g。
将炭黑和石墨的混合粉料装入冷喷涂法用的喷枪的送料罐子内，调整冷喷涂法中喷涂用的气体的压力为0.4MPa，冷喷涂法中的喷涂距离为10厘米，冷喷涂法中的喷涂角度为60°。调整好上述各参数后，打开冷喷涂法用的喷枪的送料罐子开关，炭黑和石墨的混合粉料供给速度为10克/分钟，炭黑和石墨的混合粉料在高压下被引导到喷涂用的气体形成的气流中，随喷涂用的气体形成的气流作用高速撞击柔性导电基底ITO/PEN并在其表面形成包含炭黑和石墨的导电膜层，该导电膜层的厚度为10μm，从而制得染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极，该柔性碳对电极包括柔性导电基底ITO/PEN和通过冷喷涂法在其上设置的包含炭黑和石墨的导电膜层，且喷涂过程中气流产生的高速撞击力使得包含活性碳的导电膜层与柔性导电基底ITO/PEN之间的颗粒结合力强，弥补了传统工艺中低温制备柔性碳对电极时颗粒间难以有效结合的问题。
按照实施例1中制备染料敏化太阳能电池的方法，使用本实施例制得的柔性碳对电极制成染料敏化太阳能电池。对该电池测效率时使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm2（用标准硅光电二极管测定光强），在该光强下测得该薄膜电极所组成的电池光电转换效率为3.4%，电池的短路电流密度为6.68mA/cm2，开路电压为0.77V，填充因子为66.08%。
实施例6
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，包括以下步骤：
对柔性导电基底进行预处理，以便除去柔性导电基底表面的有机物和无机物。该预处理的过程可为：将柔性导电基底依次使用丙酮、乙醇、水超声波清洗30分钟，除去表面的油污以及无机物待用。其中，柔性导电基底优选为ITO/PEN。
分别称取炭黑和石墨粉，将炭黑和石墨粉按照质量比1∶10混合后加入球磨机进行干磨，控制球磨转速为1500转/分钟，球磨时间为36小时，制得炭黑和石墨的混合粉料。其中，炭黑的粒径为200nm，炭黑的比表面积为1000m2/g，石墨的粒径为800μm，石墨的比表面积为2m2/g。
将炭黑和石墨的混合粉料装入冷喷涂法用的喷枪的送料罐子内，调整冷喷涂法中喷涂用的气体的压力为0.1MPa，冷喷涂法中的喷涂距离为25厘米，冷喷涂法中的喷涂角度为30°。调整好上述各参数后，打开冷喷涂法用的喷枪的送料罐子开关，炭黑和石墨的混合粉料供给速度为5克/分钟，炭黑和石墨的混合粉料在高压下被引导到喷涂用的气体形成的气流中，随喷涂用的气体形成的气流作用高速撞击柔性导电基底ITO/PEN并在其表面形成包含炭黑和石墨的导电膜层，该导电膜层的厚度为1μm，从而制得染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极，该柔性碳对电极包括柔性导电基底ITO/PEN和通过冷喷涂法在其上设置的包含炭黑和石墨的导电膜层，且喷涂过程中气流产生的高速撞击力使得包含活性碳的导电膜层与柔性导电基底ITO/PEN之间的颗粒结合力强，弥补了传统工艺中低温制备柔性碳对电极时颗粒间难以有效结合的问题。
按照实施例1中制备染料敏化太阳能电池的方法，使用本实施例制得的柔性碳对电极制成染料敏化太阳能电池。对该电池测效率时使用氙灯模拟太阳光，光强为100mW/cm2（用标准硅光电二极管测定光强），在该光强下测得该薄膜电极所组成的电池光电转换效率为3.07%，电池的短路电流密度为6.44mA/cm2，开路电压为0.739V，填充因子为64.5%。
实施例7
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，包括以下步骤：
对柔性导电基底进行预处理，以便除去柔性导电基底表面的有机物和无机物。该预处理的过程可为：将柔性导电基底依次使用丙酮、乙醇、水超声波清洗30分钟，除去表面的油污以及无机物待用。其中，柔性导电基底优选为ITO/PET。
分别称取炭黑和石墨粉，将炭黑和石墨粉按照质量比1∶8混合后加入球磨机进行干磨，控制球磨转速为1200转/分钟，球磨时间为22小时，制得炭黑和石墨的混合粉料。其中，炭黑的粒径为500nm，炭黑的比表面积为3000m2/g，石墨的粒径为5μm，石墨的比表面积为20m2/g。
将炭黑和石墨的混合粉料装入冷喷涂法用的喷枪的送料罐子内，调整冷喷涂法中喷涂用的气体的压力为0.3MPa，冷喷涂法中的喷涂距离为20厘米，冷喷涂法中的喷涂角度为80°。调整好上述各参数后，打开冷喷涂法用的喷枪的送料罐子开关，炭黑和石墨的混合粉料供给速度为3克/分钟，炭黑和石墨的混合粉料在高压下被引导到喷涂用的气体形成的气流中，随喷涂用的气体形成的气流作用高速撞击柔性导电基底ITO/PET并在其表面形成包含炭黑和石墨的导电膜层，该导电膜层的厚度为15μm，从而制得染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极，该柔性碳对电极包括柔性导电基底ITO/PET和通过冷喷涂法在其上设置的包含炭黑和石墨的导电膜层，且喷涂过程中气流产生的高速撞击力使得包含活性碳的导电膜层与柔性导电基底ITO/PET之间的颗粒结合力强，弥补了传统工艺中低温制备柔性碳对电极时颗粒间难以有效结合的问题。
实施例8
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，包括以下步骤：
对柔性导电基底进行预处理，以便除去柔性导电基底表面的有机物和无机物。该预处理的过程可为：将柔性导电基底依次使用丙酮、乙醇、水超声波清洗30分钟，除去表面的油污以及无机物待用。其中，柔性导电基底优选为ITO/PET。
分别称取炭黑和石墨粉，将炭黑和石墨粉按照质量比1∶5混合后加入球磨机进行干磨，控制球磨转速为1100转/分钟，球磨时间为31小时，制得炭黑和石墨的混合粉料。其中，炭黑的粒径为350nm，炭黑的比表面积为2000m2/g，石墨的粒径为3μm，石墨的比表面积为15m2/g。
将炭黑和石墨的混合粉料装入冷喷涂法用的喷枪的送料罐子内，调整冷喷涂法中喷涂用的气体的压力为0.2MPa，冷喷涂法中的喷涂距离为30厘米，冷喷涂法中的喷涂角度为50°。调整好上述各参数后，打开冷喷涂法用的喷枪的送料罐子开关，炭黑和石墨的混合粉料供给速度为7克/分钟，炭黑和石墨的混合粉料在高压下被引导到喷涂用的气体形成的气流中，随喷涂用的气体形成的气流作用高速撞击柔性导电基底ITO/PET并在其表面形成包含炭黑和石墨的导电膜层，该导电膜层的厚度为30μm，从而制得染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极，该柔性碳对电极包括柔性导电基底ITO/PET和通过冷喷涂法在其上设置的包含炭黑和石墨的导电膜层，且喷涂过程中气流产生的高速撞击力使得包含活性碳的导电膜层与柔性导电基底ITO/PET之间的颗粒结合力强，弥补了传统工艺中低温制备柔性碳对电极时颗粒间难以有效结合的问题。
实施例9
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，包括以下步骤：
对柔性导电基底进行预处理，以便除去柔性导电基底表面的有机物和无机物。该预处理的过程可为：将柔性导电基底依次使用丙酮、乙醇、水超声波清洗30分钟，除去表面的油污以及无机物待用。其中，柔性导电基底优选为ITO/PEN。
将石墨加入球磨机进行干磨，控制球磨转速为1200转/分钟，球磨时间为20小时，制得石墨的粉料。
将石墨的粉料装入冷喷涂法用的喷枪的送料罐子内，调整冷喷涂法中喷涂用的气体的压力为0.4MPa，冷喷涂法中的喷涂距离为25厘米，冷喷涂法中的喷涂角度为80°。调整好上述各参数后，打开冷喷涂法用的喷枪的送料罐子开关，石墨的粉料供给速度为5克/分钟，石墨的粉料在高压下被引导到喷涂用的气体形成的气流中，随喷涂用的气体形成的气流作用高速撞击柔性导电基底ITO/PEN并在其表面形成包含石墨的导电膜层，该导电膜层的厚度为18μm，从而制得染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极，该柔性碳对电极包括柔性导电基底ITO/PEN和通过冷喷涂法在其上设置的包含石墨的导电膜层，且喷涂过程中气流产生的高速撞击力使得包含活性碳的导电膜层与柔性导电基底ITO/PEN之间的颗粒结合力强，弥补了传统工艺中低温制备柔性碳对电极时颗粒间难以有效结合的问题。
实施例10
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极，其由上述的方法制备。
实施例11
本实施例提供一种染料敏化太阳能电池，包括上述的柔性碳对电极。
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 (11)
1.一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将包含碳材料的原料使用冷喷涂法向柔性导电基底上喷涂，在所述柔性导电基底上形成包含所述碳材料的导电膜层，得到柔性碳对电极，其中，所述冷喷涂法过程中所述包含碳材料的原料以500m/s～1200m/s的速度向所述柔性导电基底碰撞，所述导电膜层的厚度为1～30μm。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，其特征在于，所述碳材料包括介孔碳、微孔碳、活性碳、玻璃碳、炭黑、石墨中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，其特征在于，所述碳材料为所述炭黑和所述石墨的混合物。
4.根据权利要求3所述的染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，其特征在于，所述炭黑和所述石墨的质量比为(1∶2)～(1∶10)。
5.根据权利要求3所述的染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，其特征在于，所述炭黑的粒径为10～500nm，和/或所述石墨的粒径为500nm～5μm。
6.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，其特征在于，所述冷喷涂法中喷涂用的气体的压力为0.1～0.5MPa。
7.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，其特征在于，所述冷喷涂法中的喷涂距离为10～35厘米，和/或所述冷喷涂法中的喷涂角度为30°～90°。
8.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，其特征在于，所述冷喷涂法中的所述原料的供给速度为1～10克/分钟。
9.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极的制备方法，其特征在于，所述柔性导电基底为ITO/PET或者ITO/PEN。
10.一种染料敏化太阳能电池的柔性碳对电极，其特征在于，其由权利要求1～9任意一项所述的方法制备。
11.一种染料敏化太阳能电池，其特征在于，包括权利要求10中的所述柔性碳对电极。
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