CN103903863A - 一种快速吸附染料制备染料敏化太阳能电池的方法 - Google Patents

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孙晓玉
杨松旺
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Abstract

本发明提供了一种快速吸附染料制备染料敏化太阳能电池的方法，将染料和共吸附剂溶解在溶剂，制得染料溶液；将光阳极材料涂覆在导电基底上，烧结，制得染料敏化太阳能电池光阳极；将染料敏化太阳能电池光阳极置于染料溶液中，恒温加热处理；再将染料敏化太阳能电池光阳极浸入电解液溶液，取出封装制得染料敏化太阳能电池。该方法中恒温加热处理缩短了光阳极在染料中的浸泡时间，提高了工作效率，降低了生产成本，适用于工业生产的连续型生产线。采用本发明制备的染料敏化太阳能电池中染料分子与光阳极结合更紧密，不易解吸附，染料的吸附量增大，提高电池的效率，光阳极不会开裂，增加了电池的使用寿命。

Description

一种快速吸附染料制备染料敏化太阳能电池的方法
技术领域
本发明涉及一种制备染料敏化太阳能电池的方法，尤其涉及一种快速吸附染料制备染料敏化太阳能电池的方法。
背景技术
作为代替化石燃料的能源，利用了太阳光的太阳能电池受到关注，人们对其进行了各种研究。太阳能电池是一种将光能转换为电能的光电转换装置，由于以太阳光作为能源，所以对地球环境的影响极小，可以得到更广泛的普及。
近年来将太阳能转化为光能的研究发展很快。应用了由染料敏化的光感应电子移动的染料敏化型太阳能电池（Dye-Sensitized Solar Cell，DSSC），近年来作为代替硅（Si）类太阳能电池等的下一代太阳能电池受到关注，并被广泛地研究。染料敏化太阳能电池（DSSC）的优点十分突出：1、制作简单，成本低；2、所使用的染料敏化剂可以在很低的光能量下达到饱和，因此可在各种光照条件下使用；3、可以在很宽的温度范围内正常工作；4、可以制成透明的产品，应用于门窗、屋顶以及汽车顶。因此它迅速成为世界各国的研究重点和热点，取得了丰富的成果，掀起了各国研究DSSC太阳能电池的热潮。
染料敏化太阳能电池作为第三代太阳能电池，是目前最有潜力的硅太阳能电池廉价替代物，它以廉价的宽带隙氧化物半导体制备成具有多孔结构、高比表面积的纳米晶薄膜，薄膜上吸附光敏染料，并选用适当的氧化还原电解质，利用染料来俘获太阳光。
在染料敏化电池的工作电极上，光敏染料分子吸收太阳光跃迁至激发态，处于激发态的染料向半导体氧化物的导带内注入电子借以实现电荷分离，因此，吸附的染料是DSSC的心脏，其通过不断吸光产生电子流，驱动着整个电池的运作。吸附染料越多的染料敏化太阳能电池阳极，光照下产生的非平衡载流子密度增加，可使电阻变小，电池光电转换效率提高。
但是现有染料敏化电池的制备方法中，存在吸附时间过长，吸附率低，而且附着性差的不足，不能满足产业化生产的要求，其相关工艺还有待进一步改善和优化。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种快速吸附染料制备染料敏化太阳能电池的方法，能有效缩短吸附时间，提高染料吸附率，染料分子与光阳极结合更紧密。
本发明提供了一种快速吸附染料制备染料敏化太阳能电池的方法，包括以下步骤：
步骤1，将染料和共吸附剂溶解在溶剂，制得染料溶液；
步骤2，将光阳极材料涂覆在导电基底上，烧结，制得染料敏化太阳能电池光阳极；
步骤3，将步骤2得到的染料敏化太阳能电池光阳极置于步骤1所得染料溶液中，恒温加热处理；
步骤4，将步骤3处理后的染料敏化太阳能电池光阳极浸入电解液溶液，取出封装制得染料敏化太阳能电池。
优选地，步骤3中恒温加热处理的温度为20-100℃。
优选地，步骤3中恒温加热处理的时间至少为2-20min。
优选地，步骤1中所述染料为钌基染料。
其中，所述钌基染料可以选自N3、N719、N749、 Z907、Z991、K8、K19、N945、Z910、K73、K51、Z955、花青、香豆素、卟啉、吲哚、二萘嵌苯花菁、半花菁等中的一种或几种。
优选地，步骤1所得染料溶液中染料的浓度为0.1mmol/L-5mol/L。
优选地，步骤1中所述共吸附剂为0.001mmol/L-3mol/L。
其中，步骤1中所述溶剂1-癸基磷酸（CAS No.：6874-60-8）。
优选地，步骤1所得染料溶液中共吸附剂的浓度为可以选自乙腈、叔丁醇、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等中的一种或几种。
优选地，步骤1中所述溶剂为乙腈和叔丁醇的混合溶剂，其中，所述的乙腈和叔丁醇的体积比为1:100 -100:1。
优选地，步骤1为：将染料和共吸附剂置于溶剂中，超声处理，制得染料溶液。
其中，超声处理时间优选为10-60min，超声频率优选为10-100KHz，水温优选为30-60℃。
优选地，步骤1为：将染料和共吸附剂置于溶剂中，超声处理后，摇床震动处理，制得染料溶液。
其中，摇床震动处理时间为5-50min，摇床转速为50-500转/分。
其中，步骤2中将光阳极材料涂覆在导电基底上的方法为丝网印刷、旋涂、刮涂、喷涂、转印方法等中的一种或几种的组合。
优选地，步骤2中光阳极材料通过丝网印刷的方法涂覆在导电基底上。
优选地，步骤2中烧结温度为300-600℃，烧结时间为10-60min。
优选地，步骤4中浸入电解液溶液的时间至少为2-20min。
本发明提供的快速吸附染料制备染料敏化太阳能电池的方法中恒温加热处理缩短了光阳极在染料中的浸泡时间，提高了工作效率，降低了生产成本，适用于工业生产的连续型生产线。采用本发明制备的染料敏化太阳能电池中染料分子与光阳极结合更紧密，不易解吸附，染料的吸附量增大，提高电池的效率，光阳极不会开裂，增加了电池的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以更好地理解本发明。
实施例1
1原料：
 染料Z907：0.0078g，乙腈15ml，叔丁醇15ml，TiO2 胶体50g，电解液50ml，导电玻璃，DPA。
2 制备方法
将染料、乙腈、叔丁醇、DPA置于容器内，控制染料、DPA浓度分别为0.3mmol/L和0.075mmol/L，乙腈和叔丁醇的体积比为1:1。然后将盛有混合溶液的容器密封置于超声清洗机中，频率50KHz水温30℃下超声5分钟。超声后的溶液，擦拭干净后置于摇床上，摇床转速调为150转/分，时间为3分钟。
将洗净的导电玻璃置于自动丝网印刷机，用实验室自制的TiO2胶体印刷制得染料敏化太阳能电池光阳极，在马弗炉中升温至500℃热处理30分钟，冷却至室温。
将冷却好的光阳极放入制好的染料溶液中，密封后放于50℃的恒温烘箱加热20分钟，取出后用10ml无水乙醇洗去染料溶液，干燥5分钟，浸入电解液溶液中3分钟，取出封装制得染料敏化太阳能电池。
 所制得染料敏化太阳能电池的效率为7.21%，染料吸附量为7.13×1015个。
实施例2
1原料：
染料Z907：0.0078g，乙腈15ml，叔丁醇15ml，TiO2 胶体50g，电解液50ml，导电玻璃，DPA。
2 制备方法
将染料、乙腈、叔丁醇、DPA置于容器内，控制染料、DPA浓度分别为0.3mmol/L和0.075mmol/L，乙腈和叔丁醇的体积比为1:1。然后将盛有混合溶液的容器密封置于超声清洗机中，频率50KHz水温30℃下超声5分钟。超声后的溶液，擦拭干净后置于摇床上，摇床转速调为150转/分，时间为3分钟。
将洗净的导电玻璃置于自动丝网印刷机，用实验室自制的TiO2胶体印刷制得染料敏化太阳能电池光阳极，在马弗炉中升温至500℃热处理30分钟，冷却至室温。
将冷却好的光阳极放入制好的染料溶液中，密封后放于50℃的恒温烘箱加热2小时，取出后用10ml无水乙醇洗去染料溶液，干燥5分钟，浸入电解液溶液中3分钟，取出封装制得染料敏化太阳能电池。
所制得染料敏化太阳能电池的效率为7.72%，染料吸附量为2.78×1016个。
实施例3
1原料：
染料Z907：0.0040g，乙腈15ml，叔丁醇15ml，TiO2 胶体50g，电解液50ml，导电玻璃，DPA。
2 制备方法
将染料、乙腈、叔丁醇、DPA置于容器内，控制染料、DPA浓度分别为0.1mmol/L和0.075mmol/L，乙腈和叔丁醇的体积比为1:1。然后将盛有混合溶液的容器密封置于超声清洗机中，频率50KHz水温30℃下超声30分钟。超声后的溶液，擦拭干净后置于摇床上，摇床转速调为150转/分，时间为5分钟。
将洗净的导电玻璃置于自动丝网印刷机，用实验室自制的TiO2胶体印刷制得染料敏化太阳能电池光阳极，在马弗炉中升温至500℃热处理30分钟，冷却至室温。
将冷却好的光阳极放入制好的染料溶液中，密封后放于50℃的恒温烘箱加热1小时，取出后用10ml无水乙醇洗去染料溶液，干燥5分钟，浸入电解液溶液中3分钟，取出封装制得染料敏化太阳能电池。
所制得染料敏化太阳能电池的效率为8.53%。
使用本发明提供的方法制备染料敏化太阳能电池，大大缩短了光阳极在染料中的浸泡时间，提高了工作效率，降低了生产成本，而且使用本发明提供的方法制备的染料敏化太阳能电池的染料吸附量大，电池的效率高，染料分子与光阳极结合更紧密，不易解吸附，光阳极不会开裂，增加了电池的使用寿命。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种快速吸附染料制备染料敏化太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将染料和共吸附剂溶解在溶剂，制得染料溶液；
步骤2，将光阳极材料涂覆在导电基底上，烧结，制得染料敏化太阳能电池光阳极；
步骤3，将步骤2得到的染料敏化太阳能电池光阳极置于步骤1所得染料溶液中，恒温加热处理；
步骤4，将步骤3处理后的染料敏化太阳能电池光阳极浸入电解液溶液，取出封装制得染料敏化太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中恒温加热处理的温度为20~100℃。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤3中恒温加热处理的时间至少为2~20min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述染料为钌基染料。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，步骤1所得染料溶液中染料的浓度为0.1mmol/L~5mol/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述共吸附剂为1-癸基磷酸。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，步骤1所得染料溶液中共吸附剂的浓度为0.001mmol/L~3mol/L。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述溶剂选自乙腈、叔丁醇、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种。
9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，步骤1中所述溶剂为乙腈和叔丁醇的混合溶剂，其中，所述的乙腈和叔丁醇的体积比为1:100 ~100:1。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1为：将染料和共吸附剂置于溶剂中，超声处理，制得染料溶液。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤1中超声处理时间为10~60min，超声频率为10~100KHz，水温为30~60℃。
12.根据权利要求1或10所述的方法，其特征在于，步骤1为：将染料和共吸附剂置于溶剂中，超声处理后，摇床震动处理，制得染料溶液。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，步骤1中摇床震动处理时间为5~50min，摇床转速为50~500转/分。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中烧结温度为300~600℃，烧结时间为10~60min。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中浸入电解液溶液的时间至少为2~20min。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105632769A (zh) * 2015-12-30 2016-06-01 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种全自动的染料敏化太阳能电池染料敏化设备
CN105655130A (zh) * 2015-12-30 2016-06-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 微波加速吸附染料及制备染料敏化太阳能电池的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005353588A (ja) * 2004-06-09 2005-12-22 Korea Electronics Telecommun 導電性金属基板を含む可撓性染料感応太陽電池
CN101412988A (zh) * 2007-10-17 2009-04-22 广东省微生物研究所 孔雀石绿等三苯基甲烷类染料降解酶TpmD的制备方法
CN101728083A (zh) * 2009-12-17 2010-06-09 大连水产学院 染料敏化太阳能电池用分级结构光阳极及其制备方法
CN101973640A (zh) * 2010-09-21 2011-02-16 东北电力大学 一种孔雀石绿染料废水的处理方法
CN102010069A (zh) * 2010-09-21 2011-04-13 东北电力大学 一种甲基橙染料废水的处理方法
CN102194925A (zh) * 2010-02-26 2011-09-21 韩国电子通信研究院 制造薄膜光吸收层的方法及使用其制造薄膜太阳能电池的方法
CN102332356A (zh) * 2010-06-25 2012-01-25 索尼公司 染料敏化太阳能电池及其制造方法
CN102365695A (zh) * 2009-03-26 2012-02-29 班戈大学 染料敏化太阳能电池的低温烧结

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005353588A (ja) * 2004-06-09 2005-12-22 Korea Electronics Telecommun 導電性金属基板を含む可撓性染料感応太陽電池
CN101412988A (zh) * 2007-10-17 2009-04-22 广东省微生物研究所 孔雀石绿等三苯基甲烷类染料降解酶TpmD的制备方法
CN102365695A (zh) * 2009-03-26 2012-02-29 班戈大学 染料敏化太阳能电池的低温烧结
CN101728083A (zh) * 2009-12-17 2010-06-09 大连水产学院 染料敏化太阳能电池用分级结构光阳极及其制备方法
CN102194925A (zh) * 2010-02-26 2011-09-21 韩国电子通信研究院 制造薄膜光吸收层的方法及使用其制造薄膜太阳能电池的方法
CN102332356A (zh) * 2010-06-25 2012-01-25 索尼公司 染料敏化太阳能电池及其制造方法
CN101973640A (zh) * 2010-09-21 2011-02-16 东北电力大学 一种孔雀石绿染料废水的处理方法
CN102010069A (zh) * 2010-09-21 2011-04-13 东北电力大学 一种甲基橙染料废水的处理方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HIROSE,F.,SHIKAKU,M.,KIMURA,Y.,NIWANO,M: "IR Study on N719 Dye Adsorption with High Temperature Dye Solution for Highly Efficient Dye-Sensitized Solar Cells", 《JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY》, vol. 157, no. 11, 8 September 2010 (2010-09-08), pages 1578 - 1581 *
胡智学, 戴松元, 王孔嘉, 徐轶达: "染料在纳米TiO2薄膜表面吸附性能的研究", 《化学研究与应用》, vol. 14, no. 3, 30 June 2002 (2002-06-30), pages 277 - 279 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105632769A (zh) * 2015-12-30 2016-06-01 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种全自动的染料敏化太阳能电池染料敏化设备
CN105655130A (zh) * 2015-12-30 2016-06-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 微波加速吸附染料及制备染料敏化太阳能电池的方法
CN105632769B (zh) * 2015-12-30 2018-02-06 上海硅酸盐研究所中试基地 一种全自动的染料敏化太阳能电池染料敏化设备

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