CN103606464B - 一种染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的方法及设备，适合各种溶剂的光阳极染料敏化剂吸附，将需吸附染料敏化剂的光阳极浸于染料溶液中，通过染料溶液的流动及对其加热、加压、超声等方法实现染料敏化剂在光阳极纳米多孔薄膜内的快速均匀吸附。本发明能够解决光阳极染料敏化剂吸附时间长的问题；染料溶液浓度一致，保证了染料敏化太阳电池性能的均一性；便于染料敏化太阳电池大规模生产。

Description

一种染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种染料敏化太阳电池光阳极快速均匀吸附染料敏化剂的方法，尤其涉及一种染料敏化太阳电池光阳极快速均匀吸附染料敏化剂的专用染料浸泡机。
背景技术
自1991年染料敏化太阳电池取得突出进展，立即得到国际上广泛关注和重视。染料敏化太阳电池主要由纳米半导体薄膜、染料光敏化剂、电解质和对电极组成。由于染料敏化剂需要吸附在纳米半导体薄膜上从而形成光阳极吸收太阳光，所以其在纳米半导体薄膜上的快速均匀吸附是一个重要问题。一般染料敏化太阳电池中光阳极染料敏化剂的吸附需要十几个小时且在纳米半导体薄膜上的吸附不均匀，只适用于实验室小面积染料敏化太阳电池中应用，不适合大面积染料敏化太阳电池中染料敏化剂的快速均匀吸附。就此我们研发出一种利用对染料敏化剂溶液加热、加压并使其流动从而加速染料敏化剂在纳米半导体薄膜内快速吸附的方法，以解决现有问题。
发明内容
本发明提供一种针对上述问题的一种利用对染料敏化剂溶液加热、加压、超声并使其流动从而加速染料敏化剂在纳米半导体薄膜内快速吸附的方法及设备，以解决现有问题。
本发明为解决现有问题提供如下方案：
一种染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的方法，其特征在于：
a)将准备好的染料敏化太阳电池光阳极放置在染料浸泡机的浸泡室内，浸泡室内的染料溶液应覆盖光阳极；
b)盖上染料浸泡室的密封盖，确保浸泡室完全密封，再对染料浸泡室进行充压缩空气处理，提高浸泡室内部气压，同时通过热传导对染料溶液进行加热，通过超声装置对染料溶液进行超声处理；
c)最后通过循环流动装置实现浸泡室内染料溶液循环流动，使染料溶液的浓度更加均匀，从而加速染料敏化剂在光阳极多孔薄膜内的快速均匀吸附。
一种用于染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的设备，其特征在于：包括有侵泡机设备，所述浸泡机设备是由浸泡室、加热室、超声装置、加压装置及染料溶液循环装置组成，所述浸泡室内部设有温度探头，所述浸泡室顶部有密封槽，密封槽内有密封圈，浸泡室上方设有密封盖，侵泡室内置有染料溶液，所述浸泡室侧面设有加热室，所述加热室外部设有隔热层，所述浸泡室底部设有超声装置，所述浸泡室侧面顶部和底部设有管道，其与染料溶液循环装置连接形成回路，浸泡室侧面顶部另设有管道与加压装置相连接。
所述浸泡室是由厚度1毫米到2厘米的不锈钢或钛或其他合金材料构成。
所述浸泡室密封采用硅胶密封圈或者其他高分子密封圈。
所述加热室可以是油加热，也可以是电加热，加热温度0 ℃到100 ℃可调。
所述的隔热层材料是无机绝热材料或有机绝热材料或金属绝热材料。
所述的染料溶液循环装置由蠕动泵或隔膜泵或自吸泵和硅胶管组成，染料溶液流速0升/分钟到100升/分钟可调。
所述的超声装置包括有超声换能器，超声换能器均匀分布于浸泡室底部，超声功率0瓦到5000瓦可调。
本发明的原理是：
本发明采用电绝缘及热绝缘材料固定的密封浸泡室加热、加压、超声染料敏化剂溶液，并通过使其流动，控制温度、压强、染料溶液流速完成染料敏化太阳电池染料敏化剂在纳米半导体薄膜内的快速均匀吸附。
本发明的优点是：
1、本发明能够解决光阳极染料敏化剂吸附时间长的问题。
2、染料溶液浓度一致，保证了染料敏化太阳电池性能的均一性。
3、便于染料敏化太阳电池大规模生产。
附图说明
图1为本发明染料浸泡机结构示意图。
图中标号：
1—浸泡室 2—密封盖 3—密封圈 4—溶液循环顶部硅胶管 5—溶液循环底部硅胶管 6—压缩空气管道 7—加热室 8—隔热层 9—超声装置 10—染料溶液循环装置11—加压装置 12—染料溶液 13—光阳极。
具体实施方式
如图1，一种用于染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的设备，包括有侵泡机设备，,浸泡机设备是由浸泡室1、加热室7、超声装置9、加压装置11及染料溶液循环装置10组成，浸泡室1内部设有温度探头，浸泡室1顶部有密封槽，密封槽内有密封圈3，浸泡室1上方设有密封盖2，侵泡室1内置有染料溶液12，浸泡室1侧面设有加热室7，加热室7外部设有隔热层8，所述浸泡室1底部设有超声装置9，所述浸泡室1侧面顶部和底部设有管道，分别为溶液循环顶部硅胶管4、溶液循环底部硅胶管5，其与染料溶液循环装10连接形成回路，浸泡室1侧面顶部另设有压缩空气管道6与加压装置11相连接。
浸泡室1是由厚度1毫米到2厘米的不锈钢或钛或其他合金材料构成。
浸泡室1密封采用硅胶密封圈或者其他高分子密封圈。
加热室7可以是油加热，也可以是电加热，加热温度0 ℃到100 ℃可调。
隔热层8材料是无机绝热材料或有机绝热材料或金属绝热材料。
染料溶液循环装置10由蠕动泵或隔膜泵或自吸泵和硅胶管组成，染料溶液流速0升/分钟到100升/分钟可调。
超声装置9包括有超声换能器，超声换能器均匀分布于浸泡室底部，超声功率0瓦到5000瓦可调。
实施例1：
参见图1，打开染料浸泡机的加热室7的加热装置，使浸泡室内染料溶液维持40℃温度，将装有光阳极13的储料架放入浸泡室1，染料溶液12完全覆盖光阳极13，盖上密封盖2。打开加压装置11的压缩空气阀门，保持浸泡室1内0.1 MPa大气压。打开超声装置9，超声功率维持200 W。打开染料溶液循环装置10，染料溶液流速为10 L/min。维持上述操作半小时后关闭染料溶液循环装置10，关闭超声装置9及压缩空气阀门，打开密封盖2，取出储料架，将下一批储料架放入浸泡室1进行光阳极染料敏化剂吸附操作。
对25块吸附有染料敏化剂的光阳极进行解吸附试验，染料吸附量均在1.0×10- 8mol·μm-1·cm-2—1.05×10-8mol·μm-1·cm-2。
实施例2：
参见图1，常温下将装有光阳极13的储料架放入浸泡室1，染料溶液12完全覆盖光阳极13，盖上密封盖2。打开加压装置11的压缩空气阀门，保持浸泡室1内0.1 MPa大气压。维持上述操作半小时后关闭压缩空气阀门，打开密封盖2，取出储料架。
对25块吸附有染料敏化剂的光阳极进行解吸附试验，染料吸附量最低为0.12×10-8mol·μm-1·cm-2，最高为0.2×10-8mol·μm-1·cm-2。
实施例3：
参见图1，打开染料浸泡机的加热室7的加热装置，使浸泡室1内染料溶液维持40℃温度，将装有光阳极13的储料架放入浸泡室1，染料溶液12完全覆盖光阳极13，盖上密封盖2。打开加压装置11的压缩空气阀门，保持浸泡室内0.1 MPa大气压。维持上述操作半小时后关闭加热装置及压缩空气阀门，打开密封盖2，取出储料架。
对25块吸附有染料敏化剂的光阳极进行解吸附试验，染料吸附量最低为0.32×10-8mol·μm-1·cm-2，最高为0.46×10-8mol·μm-1·cm-2。

Claims (7)

1.一种染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的方法，其特征在于：
a)将准备好的染料敏化太阳电池光阳极放置在染料浸泡机的浸泡室内，浸泡室内的染料溶液应覆盖光阳极；
b)盖上染料浸泡室的密封盖，确保浸泡室完全密封，再对染料浸泡室进行充压缩空气处理，提高浸泡室内部气压，同时通过热传导对染料溶液进行加热，通过超声装置对染料溶液进行超声处理；
c)最后通过循环流动装置实现浸泡室内染料溶液循环流动，使染料溶液的浓度更加均匀，从而加速染料敏化剂在光阳极多孔薄膜内的快速均匀吸附；
用于染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的设备，包括有浸泡机设备，所述浸泡机设备是由浸泡室、加热室、超声装置、加压装置及染料溶液循环装置组成，所述浸泡室内部设有温度探头，所述浸泡室顶部有密封槽，密封槽内有密封圈，浸泡室上方设有密封盖，侵泡室内置有染料溶液，所述浸泡室侧面设有加热室，所述加热室外部设有隔热层，所述浸泡室底部设有超声装置，所述浸泡室侧面顶部和底部设有管道，其与染料溶液循环装置连接形成回路，浸泡室侧面顶部另设有管道与加压装置相连接。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的方法，其特征在于：所述浸泡室是由厚度1毫米到2厘米的不锈钢或钛或其他合金材料构成。
3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的方法，其特征在于：所述浸泡室密封采用硅胶密封圈或者其他高分子密封圈。
4.根据权利要求1所述的染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的方法，其特征在于：所述加热室中可以进行油加热，也可以进行电加热，加热温度0℃到100℃可调。
5.根据权利要求1所述的染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的方法，其特征在于：所述的隔热层材料是无机绝热材料或有机绝热材料。
6.根据权利要求1所述的染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的方法，其特征在于：所述的染料溶液循环装置由蠕动泵或隔膜泵或自吸泵的任意一种和硅胶管组成，染料溶液流速0升/分钟到100升/分钟可调。
7.根据权利要求1所述的染料敏化太阳电池光阳极快速均匀敏化的方法，其特征在于：所述的超声装置包括有超声换能器，超声换能器均匀分布于浸泡室底部，超声功率0瓦到5000瓦可调。
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