CN106449122A - 多型染料敏化太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种多型染料敏化太阳能电池及其制备方法。所述的多型染料敏化太阳能电池包括基板、生长在所述的基板的上端间隔排布的多个被染料敏化的半导体层以及覆盖在所述的半导体层上端的覆盖层；相邻的所述的半导体层间设有电解质层；所述的基板的下端设有负电极；所述的覆盖层的上端设有多个正电极；所述的染料为噁二唑、蒽醌、三芳胺或者卟啉中的一种或者多种混合。本发明得到的太阳能电池稳定性高且转换效率高。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种多型染料敏化太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。只要被光照到，瞬间就可输出电压及电流。
太阳能电池与其说是科技发展的产物，不如说是市场需求催化的产物。地球上的石油、煤炭等不可资源频频告急，随之能源问题成为了国家、民族乃至整个世界的重大问题，探寻可再生资源成为了必然的新方向。目前科学工作者们的目光大都集中在光能和风能上，其中光能稳定性强、持续性高，似乎得到的宠爱更高一些。短短几十年的时间，天阳能电池已经发展成为了一个成熟的产业，其中以光电效应工作的太阳能电池占据主流。
染料敏化太阳能电池是将色素附着在活化层上，然后通过电解质形成电流。染料敏化太阳能电池制造成本较低，具有很强的竞争力。在制造染料敏化太阳能电池过程中，敏化染料的优劣起着至关重要的作用。现如今，常用到的敏化染料主要是N19染料，但是其结构中的配位键强度弱，使得太阳能电池本身稳定性差、效率低、寿命短，太阳能电池的转换率远远不能满足人们的需求。另外，虽然说太阳能电池利用的光能是可再生资源，但是在前期太阳能电池生产和安装的过程是一个很耗资本的过程，如何最大限度的提高太阳能电池的稳定性，增加其使用时间，使其利益最大化也变成了一个极其重要的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的的缺陷，提供一种多型染料敏化太阳能电池及其制备方法。
为实现本发明的目的，所采用的技术方案为：
一种多型染料敏化太阳能电池，包括基板、生长在所述的基板的上端间隔排布的多个被染料敏化的半导体层以及覆盖在所述所述的半导体层上端的覆盖层；相邻的所述的半导体层间设有电解质层；所述的基板的下端设有负电极；所述的覆盖层的上端设有多个正电极；所述的染料为噁二唑、蒽醌、三芳胺或者卟啉中的一种或者多种混合。
所述的基板的材质为透明玻璃或石英，且为N型多晶硅基板；所述基板上设置有防反射层；所述的半导体层的材质为二氧化硅；所述覆盖层材质为石墨烯；所述电解质层材料透明且绝缘；所述电极为金属电极。
所述的半导体层的厚度为200nm-10μm。
所述覆盖层的厚度为250-350nm。
所述电解质层材料为2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴或聚噻吩中的一种。
本发明还包括一种制备多型染料敏化太阳能电池的方法，步骤如下:1)所述半导体层在染料溶液中浸泡敏化；2)在所述基板上生长多个间隔排布的半导体层；3)在所述半导体层上旋涂电解质形成电解质层；4)在所述的半导体层上端溅射生长覆盖层；5)对所述基板和覆盖层进行层压；6)铺设正电极和负电极形成太阳能电池；7)对步骤6)上述生产出的太阳能电池进行毛边处理；8)对步骤7)处理后的太阳能电池进行高压测试。
步骤1)中半导体层在染料溶液中浸泡的时间至少为20min。
完成步骤(2)后，冷却至45℃以下进行步骤(3)的操作。
步骤(5)中采用低压法进行层压，压力的范围为1.2-1.4MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种多型染料敏化太阳能电池，以噁二唑、蒽醌、三芳胺或者卟啉为染料对半导体层进行敏化，得到的太阳能电池稳定性高且转换效率高。
在其制备工艺中首先将活化层，即半导体层单独进行染料敏化操作，防止了敏化染料对基板造成污染，减少了使用过程中电子的复合并有效的加快了电子的收集速度，提高了光电转换效率。本发明在制备方法中还增加了层压步骤，通过加压的方式将覆盖层、半导体层和基板贴合，进一步增加了太阳能电池本体的稳定性和安全性，优选的，在制备方法中对压层时的压力进行了限定，保证了太阳能本体的整体的完整性。
附图说明
图1为本发明多型染料敏化太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明多型染料敏化太阳能电池的俯视图；
图3为本发明多型染料敏化太阳能电池的仰视图；
图4为本发明多型染料敏化太阳能电池的剖视图；
图5为本发明多型染料敏化太阳能电池电流-电压曲线图；
图中：1为基板，2为半导体层，3为电解质，4为覆盖层，5为正电极，6为负电极。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1，如图1-4所示提供一种多型染料敏化太阳能电池，包括基板1、生长在所述的基板的上端间隔排布的多个被染料敏化的半导体层2以及覆盖在所述所述的半导体层上端的覆盖层4；相邻的所述的半导体层间设有电解质层3；所述的基板的下端设有负电极6；所述的覆盖层的上端设有多个正电极4；本实施例中为4个，所述的染料为噁二唑，噁二唑具有良好的热氧化稳定性；所述半导体层2为二氧化硅，所述半导体层2的敏化染料为噁二唑；所述半导体层2为二氧化硅，所述半导体层2的厚度为800nm；所述基板1为透明玻璃，且为n型多晶硅基板，所述基板1上设置有防反射层；所述覆盖层4为石墨烯，所述覆盖层4的厚度为250nm；所述电解质3材料透明且绝缘，所述电解质为2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴。所述电极为金属银电极，依据制备多型染料敏化太阳能电池的方法获得染料敏化太阳能电池M-1，其所测得的J-V曲线如图5所示。
实施例2：
实施例2与实施例1的多型染料敏化太阳能电池的结构相同，区别仅在于，
所述半导体层2的敏化染料为噁二唑和蒽醌，且质量浓度比为7:3，混合后的染料具有强烈的不燃性，所述半导体层2的厚度为1μm；所述基板1为透明玻璃，且为n型多晶硅基板，所述覆盖层4的厚度为350nm；所述电解质层3为聚噻吩；所述电极为金属银电极，依据制备多型染料敏化太阳能电池的方法获得染料敏化太阳能电池M-2，其所测得的J-V曲线如图5所示。
实施例3：
实施例3与实施例1的多型染料敏化太阳能电池的结构相同，区别仅在于，
所述半导体层2的敏化染料为噁二唑和三芳胺，质量浓度比为8.5:1.5，混合熔点高于500摄氏度，所述半导体层2的厚度为800nm；所述基板1为石英，且为n型多晶硅基板；依据制备多型染料敏化太阳能电池的方法获得染料敏化太阳能电池M-3，其所测得的J-V曲线如图5所示。
实施例4：
实施例3与实施例1的多型染料敏化太阳能电池的结构相同，区别仅在于，
所述半导体层2的敏化染料为噁二唑、蒽醌和卟啉，质量浓度比为6.3:1.8:1.9，所述半导体层2的厚度为10μm；所述基板1为透明玻璃，且为n型多晶硅基板；所述覆盖层4的厚度为300nm；所述电解质3为2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴；所述电极为金属银电极，依据制备多型染料敏化太阳能电池的方法获得染料敏化太阳能电池M-4，其所测得的J-V曲线如图5所示。
实施例5：
实施例5与实施例1的多型染料敏化太阳能电池的结构相同，区别仅在于，所述半导体层2的敏化染料为噁二唑、三芳胺和卟啉，质量浓度比为5:2:3，所述半导体层2的厚度为200nm；所述覆盖层4的厚度为250nm；所述电解质3材料透明且绝缘，所述电解质3为2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴；所述电极为金属银电极，依据制备多型染料敏化太阳能电池的方法获得染料敏化太阳能电池M-5，其所测得的J-V曲线如图5所示。
制备实施例1-5所述的多型染料敏化太阳能电池的方法，均采用步骤如下，
1)所述半导体层2在染料溶液中浸泡敏化至少20min，优选的为20-30min；
2)在所述基板1上生长半导体层2；
3)冷却至45℃后，在所述半导体层2上旋涂电解质3；
4)在所述半导体层2和电解质3上溅射生长覆盖层4；
5)对所述基板1和覆盖层4进行层压，压力为1.2MPa-1.4MPa；
6)铺设正电极5和负电极6；
7)对上述生产出的太阳能电池进行毛边处理；
8)对上述处理后的太阳能电池进行高压测试。
上述技术方案中未提到的具体方案细节，没有特别要求，均按照现有技术中成熟的操作进行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种多型染料敏化太阳能电池，其特征在于，包括基板、生长在所述的基板的上端间隔排布的多个被染料敏化的半导体层以及覆盖在所述所述的半导体层上端的覆盖层；相邻的所述的半导体层间设有电解质层；所述的基板的下端设有负电极；所述的覆盖层的上端设有多个正电极；所述的染料为噁二唑、蒽醌、三芳胺或者卟啉中的一种或者多种混合。
2.根据权利要求1所述的多型染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述的基板的材质为透明玻璃或石英，且为N型多晶硅基板；所述基板上设置有防反射层；所述的半导体层的材质为二氧化硅；所述覆盖层材质为石墨烯；所述电解质层材料透明且绝缘；所述电极为金属电极。
3.根据权利要求1所述的多型染料敏化太阳能电池，其特征在于,所述的半导体层的厚度为200nm-10μm。
4.根据权利要求1所述的多型染料敏化太阳能电池，其特征在于,所述覆盖层的厚度为250-350nm。
5.根据权利要求1所述的多型染料敏化太阳能电池，其特征在于,所述电解质层材料为2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴或聚噻吩中的一种。
6.制备权利要求1-5中任一项所述的多型染料敏化太阳能电池的方法，其特征在于,步骤如下:1)所述半导体层在染料溶液中浸泡敏化；2)在所述基板上生长多个间隔排布的半导体层；3)在所述半导体层上旋涂电解质形成电解质层；4)在所述的半导体层上端溅射生长覆盖层；5)对所述基板和覆盖层进行层压；6)铺设正电极和负电极形成太阳能电池；7)对步骤6)上述生产出的太阳能电池进行毛边处理；8)对步骤7)处理后的太阳能电池进行高压测试。
7.如权利要求6所述的多型染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤1)中半导体层在染料溶液中浸泡的时间至少为20min。
8.如权利要求6所述的多型染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于；完成步骤(2)后，冷却至45℃以下进行步骤(3)的操作。
9.如权利要求7所述的多型染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤(5)中采用低压法进行层压，压力的范围为1.2-1.4MPa。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20181127 Termination date: 20191205 |