CN108183036A - 高光电转换性能的光伏电池板及其制备方法 - Google Patents

高光电转换性能的光伏电池板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高光电转换性能的光伏电池板，包括对合封装的光阳极组件和对电极组件，光阳极组件和对电极组件对应形成多个电池单元，电池单元中填充有电解质，光阳极组件和对电极组件上分别设有主导电极，主导电极上梳状分布有多个副导电极。与现有技术相比，本发明的方案通过设置主、副导电极能高效收集和传导电池中的电子，提升电池效率，通过在主导电极上设置硬质绝缘层以及粘结剂作为间隔层封装，避免光阳极和对电极上的导电电极因高温和压力下变形而导致短路，提高电池的使用寿命和稳定性；作为敏化剂的有机染料具有较高的摩尔消光系数和较宽的光谱响应范围，提高电池的光电转换效率，工艺简单，使用寿命长，具有广阔的应用前景。

Description

高光电转换性能的光伏电池板及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种高光电转换性能的光伏电池板及其制备方法。
背景技术
随着资源短缺和环境污染问题的日益突出，太阳能作为一种清洁可再生能源越来越受到世人的关注。当前，通过太阳能电池进行光电转换是人类利用太阳能的主要途径之一。在太阳能电池中，硅太阳能电池因其转换率高和技术成熟占据了太阳能电池90％的份额，然而硅系太阳能电池因其工艺复杂，价格昂贵，材料要求苛刻而难以普及。如何提高太阳能电池的光电转换效率并有效的降低其制造成本，成为诸多太阳能电池工作者不断追求的目标。
染料敏化太阳电池(DSSC)是模仿光合作用研制出来的新型太阳能电池，具有低成本，易于制造和高效率等优点，极有可能取代传统固态光伏器件，如硅太阳能电池、锑化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池等，成为未来太阳能电池的主导。小尺寸的染料敏化太阳能电池通常是由透明导电玻璃、TiO2多孔纳米膜、敏化染料、电解质溶液以及镀Pt对电极构成的“三明治”式结构电池，其性能己接近非晶硅太阳电池；但在研制大面积DSSC中发现，在同样结构下，如果把小面积DSSC简单放大为大面积电池时，电池具有很大的内阻，使电池的填充因子迅速减小，电池的光电转换效率也大幅度降低，从而影响了DSSC的电池性能，达不到实用化要求。为得到较高光电转换效率的大面积DSSC，通常将大尺寸染料敏化太阳能电池分隔成一定数量的条状子电池模块，并每个条状子电池模块边缘制作一条直线型的栅电极，以缩短电子的传输距离，但在电池面积增大的情况下，条状子单元电池模组宽度也变大，简单的制作一条栅电极不能够完全解决电子传输路径长导致效率降低的问题。
由于DSC内部复杂的物理和化学环境，电子在电解液的传递过程中伴随着复杂的反应过程，这些都对密封材料的提出了更高要求，而且要有足够的强度以防止电解液的泄露和挥发，目前采用Surlyn1702热封薄膜的、存在稳定性和耐溶剂性差、难自动化、成本高等缺点；采用用玻璃浆料的、存在难以保证封装的均一性，部分上下封装点不能良好接触等缺点，从而导致电解液泄露，采用特制粘合剂存在封装时易短路的缺点，因为粘合剂在高温和压力下易变形，从而使粘合层变薄，导致光阳极和对电极上的导电电极有接触点，从而导致短路。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种高光电转换性能的光伏电池板及其制备方法，以解决具有较高的电导率和电化学稳定性，能够高效收集电池内部各区域电子，提高电池封装的稳定性，封装的均一性等问题。
本发明采用的技术方案如下：一种高光电转换性能的光伏电池板，关键在于：包括对合封装的光阳极组件和对电极组件，所述光阳极组件和所述对电极组件对应形成多个电池单元，相邻的电池单元之间设有间隔层，所述电池单元中填充有电解质，所述光阳极组件和所述对电极组件)分别上设有主导电极，所述主导电极的长度方向与所述光阳极组件和所述对电极组件的长度方向一致，所述主导电极上梳状分布有多个副导电极；
所述光阳极组件包括至少两个光阳极单元，相邻两个光阳极单元之间设有所述间隔层，所述光阳极单元包括第一基底，所述第一基底上等距平行开设有多个第一条形凹槽，所述第一基底上涂覆有第一导电层，所述第一条形凹槽中设有副导电极，多个所述副导电极上连接有同一个主导电极，所述主导电极上覆盖有硬质绝缘层，所述第一导电层上设有光电转换层，所述光电转换层为经过有机染料敏化的TiO2层。
优选的，所述有机染料结构式如下：
式中R1为H、烷氧基，R2为H、烷氧基、苯乙烯基。
优选的，所述有机染料结构式具体为：
优选的，所述有机染料由以下步骤制得：
(1)供电基团的制备：
a、双己氧基三苯胺的制备：将摩尔比为1：1的对碘苯酚和溴代正己烷置于烧瓶反应器中，然后依次加入氢氧化钾和二甲基亚砜，室温下反应20～60min后，将反应液倒入水中，用二氯甲烷萃取，萃取的有机层用蒸馏水洗涤，然后用无水硫酸镁干燥，浓缩，得到中间体A；将氢氧化钾、铜粉和18-冠-6-醚加入双口烧瓶反应器中，然后在N2保护条件下，将摩尔比为1：(2.5～2.8)的苯胺和中间体A经邻二氯苯溶解后加入双口烧瓶反应器中，回流反应18～30h，冷却后过滤，所得滤液经旋蒸除去邻二氯苯后，经过柱层析分离得到中间体B；在冰浴条件下，将三氯氧磷缓慢滴加到盛有N,N-二甲基甲酰胺的烧瓶反应器中，搅拌反应1-2h后，将中间体B经过N,N-二甲基甲酰胺溶解后加入烧瓶反应器中，中间体B与三氯氧磷的摩尔比为1：(9-10)，升高反应温度至75-90℃，反应2-3h后，将反应物倒入冰水中，调节PH值至8-9，用二氯甲烷进行萃取，用无水硫酸镁干燥，旋蒸后得到粗产物，将粗产物经过柱层析分离纯化得到双己氧基三苯胺；
b、三苯胺单醛的制备：冰水浴下在装有干燥管的三颈瓶中加入干燥的N，N-二甲基甲酰胺，缓慢滴加三氯氧磷，搅拌2小时，得到Vilsmeier试剂，其中N，N-二甲基甲酰胺和三氯氧磷的摩尔比为(10～20)∶1，将三苯胺加入到Vilsmeier试剂中，其中三苯胺和Vilsmeier试剂的摩尔比为1∶(1.1～2)，在95-105℃下反应2.5-8小时，产物倒入冰水中，调节PH值至中性，得到沉淀；粗产物经柱层析分离制得三苯胺单醛；
c、苯乙烯取代三苯胺单醛的制备：将溴化卞基三苯基膦溶解于干燥的THF中，冰盐浴冷却，氮气保护，然后加入叔丁醇钾，室温下搅拌半小时得到ylide试剂，其中叔丁醇钾与溴化卞基三苯基膦的摩尔比为(1～1.1)∶1；将该ylide试剂滴加到浓度为20～50％三苯胺双醛的THF溶液中，其中三苯胺双醛和ylide试剂的摩尔比为1∶(1～1.5)，室温下反应5-10小时，粗产物用无水乙醚萃取，经柱层析分离制备得到苯乙烯取代三苯胺单醛；
(2)2-甲基苯并吡喃酮的制备：将邻羟基苯乙酮溶解在烧瓶反应器中的乙酸乙酯中，然后将金属钠加入烧瓶反应器中，室温下反应2-4h后，将反应物过滤得到滤渣，将滤渣置于水中，调节PH值至7-8，室温下搅拌3-6h，再次过滤得到中间体C；将中间体C溶解于烧瓶反应器的醋酸中后，将浓硫酸缓慢加入烧瓶反应器中，回流反应20-40min后，将反应物倒入冰水中，调节PH值至8-9，用二氯甲烷萃取，有机相经无水硫酸镁干燥，旋干溶剂得到2-甲基苯并吡喃酮；
(3)光敏染料的合成制备：在N2保护条件下，将步骤二中得到的2-甲基苯并吡喃酮、2-氰基丙酸乙酯、乙酸铵、乙酸和甲苯加入烧瓶反应器中，其中2-甲基苯并吡喃酮与2-氰基丙酸乙酯的摩尔比为1：(1～1.5)，回流反应15-18h后，将反应物倒入水中，用二氯甲烷萃取得到粗产物，将粗产物经过柱层析分离纯化得到中间体D；将步骤一制得的供电基团和中间体D，以及哌啶和乙腈投入反应器中，其中双己氧基三苯胺和中间体D的摩尔比为1:1，加热回流6-9h后，反应物经过旋转蒸发除去溶剂后，经过柱层析分离纯化得到所述有机染料。
优选的，所述对电极组件包括至少两个对电极单元，相邻的对电极单元之间设有所述间隔层，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成所述电池单元，所述间隔层位于相邻的电池单元之间。
优选的，所述对电极单元包括第二基底，所述第二基底上开设有与所述第一条形凹槽相对应的第二条形凹槽，所述第二基底上涂覆有第一导电层，所述第二条形凹槽中设有副导电极，多个所述副导电极上连接有同一个主导电极，所述主导电极上覆盖有硬质绝缘层，所述第一导电层上设有第二导电层。
优选的，所述第一条形凹槽的长度方向与第一基底的宽度方向一致，所述第二条形凹槽的长度方向与所述第二基底的宽度方向一致，设置在所述第一基底上的副导电极与光电转换层之间设有电极保护层，设置在所述第二基底上的副导电极与第二导电层之间设有电极保护层。
优选的，所述主导电极和副导电极的电阻率小于第一导电层和第二导电层的电阻率。
优选的，所述第一基底和所述第二基底均为透明玻璃衬底，所述第一导电层为FTO膜，所述第二导电层为Pt膜，所述主导电极和所述副导电极均为银电极，硬质绝缘层和电极保护层均为耐腐蚀玻璃，所述间隔层为热性粘结剂或UV固化胶。
一种高光电转换性能的光伏电池板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、制备光电极组件：将开设有多个第一条形凹槽的第一基底上覆盖第一导电层，通过激光将第一导电层刻蚀成多个条状第一导电层，将银浆料印刷至第一条形凹槽中并干燥，形成副导电极，所述副导电极的厚度大于所述第一条形凹槽的高度，接着在所述副导电极上印刷银浆料，形成主导电极，然后并在副导电极上方印刷电极保护层后干燥，副导电极除与主导电极连通端外都需被电极保护层覆盖，电极保护层厚度为5～12μm，接着在主导电电极上方印刷硬质绝缘层，硬质绝缘层厚度为8～15μm；采用丝网印刷的方式将TiO2浆料TiO2-18NR-T涂覆到第一导电层上方，厚度为8～15μm，将已完成结构物加工的第一基底放入烧结炉进行烧结，烧结温度为450-500度，保温15-30min，并将第一基底放入有机染料溶液中浸泡，从而得到光电转换层；最后将热性粘结剂或UV固化胶印刷至各个条状光电转换层四周，形成间隔层，所述间隔层将光电极组件分隔成多个光阳极单元；
步骤二、制备对电极组件：将开设有多个第二条形凹槽的第二基底上覆盖第一导电层，通过激光将第一导电层刻蚀成条状第一导电层，将把银浆料印刷至第二条形凹槽中并干燥，形成副导电极，所述副导电极的厚度大于所述第二条形凹槽的高度，接着在所述副导电极上印刷银浆料，形成主导电极，然后并在副导电极上方印刷电极保护层后干燥，副导电极除与主导电极连通端外都需被电极保护层覆盖，电极保护层厚度为5～12μm，接着在主导电电极上方印刷硬质绝缘层，硬质绝缘层厚度为8～15μm；采用丝网印刷的方式将铂浆料OPV-Pt-5涂覆到第一导电层上方，形成第二导电层，厚度为0.05～0.2μm，最后将将热性粘结剂或UV固化胶印刷至各个条状第二导电层四周，形成间隔层，所述间隔层将对电极组件分隔成多个对电极单元；
步骤三、对合封接：将光电极组件和对电极组件的间隔层上下对准后，在热压机或UV固化机中进行封装，光阳极单元与对电极单元一一对应形成电池单元，利用真空或挤压注入的方式将电解质注入电池单元中，并密封注入孔，各电池单元进行串并联接，得到高光电转换性能的光伏电池板。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种高光电转换性能的光伏电池板及其制备方法，通过设置主、副导电极可以在高光电转换性能的光伏电池板中的条状电池模块宽度增大时，缩短电子在高电阻的第一、二导电层上的运动距离，从而更加高效的收集和传导电池中的电子，进而提升电池效率，通过在主导电极上设置硬质绝缘层以及粘结剂作为间隔层封装，避免粘结剂在高温和压力下易变形变薄，导致光阳极和对电极上的导电电极有接触点而导致短路，提高电池的使用寿命和稳定性；有机染料以苯并吡喃基作为π-桥基，氰基丙烯酸基为吸电子基团，三苯胺基团为供电子基团，具有较强的电子推拉体系，有效的实现染料分子内的电子分离，具有较高的摩尔消光系数和较宽的光谱响应范围，三苯胺基团作为供电基具有螺旋桨式的非平面空间结构，可以降低敏化染料分子在二氧化钛薄膜表面的聚集，增强了供电基团的供电能力，有效的减小了染料的禁带宽度，提高了空穴传输能力和太阳光的捕获率，苯并吡喃基作为π-桥基具有较好的共轭结构，有效的增强了染料分子的共轭效应，增强了染料的摩尔消光系数，拓宽了吸收光谱的响应范围，电池光电转换效果好，本发明提供的高光电转换性能的光伏电池板制备工艺简单，而且电池稳定可靠，使用寿命长，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中光阳极组件1的结构示意图；
图3为图1中对电极组件2的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。
实施例1高光电转换性能的光伏电池板I
如图1-3所示，一种高光电转换性能的光伏电池板，包括对合封装的光阳极组件1和对电极组件2，所述光阳极组件1包括四个光阳极单元，所述对电极组件2包括四个对电极单元，相邻的光阳极单元和相邻的对电极单元之间分别设有间隔层7，所述间隔层7为热性粘结剂，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成电池单元，所述电池单元中填充有电解质3，所述光阳极组件1和所述对电极组件2分别上设有主导电极4，所述主导电极4的长度方向与所述光阳极组件1和所述对电极组件2的长度方向一致，所述主导电极4上梳状分布有多个副导电极5，所述主导电极4和所述副导电极5均为银电极；
所述光阳极单元包括第一基底1a，所述第一基底1a为透明玻璃衬底，所述第一基底1a上等距平行开设有多个第一条形凹槽1b，所述第一条形凹槽1b的长度方向与第一基底1a的宽度方向一致，所述第一基底1a上涂覆有FTO膜，所述第一条形凹槽1b中设有副导电极5，多个所述副导电极5上连接有同一个主导电极4，所述主导电极4上覆盖有耐腐蚀玻璃，所述第一导电层1c上设有光电转换层1e，所述光电转换层1e为吸附有机染料I的TiO2层，设置在所述第一基底1a上的副导电极5与光电转换层1e之间设有耐腐蚀玻璃；
所述对电极单元包括第二基底2a，所述第二基底2a为透明玻璃衬底，所述第二基底2a上开设有与所述第一条形凹槽1b相对应的第二条形凹槽2b，所述第二条形凹槽2b的长度方向与所述第二基底2a的宽度方向一致，所述第二基底2a上涂覆有第一导电层1c，所述第二条形凹槽2b中设有副导电极5，多个所述副导电极5上连接有同一个主导电极4，所述主导电极4上覆盖有耐腐蚀玻璃，所述第一导电层1c上设有第二导电层2c，所述第二导电层2c为Pt膜，设置在所述第二基底2a上的副导电极5与第二导电层2c之间设有耐腐蚀玻璃；
所述有机染料I由以下方法获得：
(1)双己氧基三苯胺的制备：在100ml的单口瓶中，依次加入4.4g(80mmol)氢氧化钾，40ml二甲基亚砜，4.4g(20mmol)对碘苯酚和2.8ml(20mmol)溴代正己烷，混合物在室温(25℃)条件下反应30min，加水淬灭，用25ml的二氯甲烷萃取两次后，再用25ml的蒸馏水洗涤三次，有机层用无水硫酸镁干燥，旋蒸得到浅黄色油状中间体A；在200ml的两口瓶内加入8g(142.8mmol)氢氧化钾，4g(63.9mmol)铜粉，200mg(0.76mmol)18-冠-6-醚后，在氮气的保护下，将8g(26.3mmol)中间体A和1.02g(9.4mmol)苯胺用邻二氯苯溶解后，加入反应瓶中，加热回流，反应两天，停止加热冷却后，抽滤得到的滤液通过减压蒸馏除去溶剂，用石油醚/二氯甲烷(6:1)为淋洗剂进行柱层析，得到黄色油状中间体B；冰浴条件下，将1ml(11.2mmol)三氯氧磷缓慢滴加到盛有4ml的N，N-二甲基甲酰胺的反应瓶中，反应一个小时后，将500mg(1.12mmol)中间体B用N，N-二甲基甲酰胺溶解后加入到反应瓶中，移除冰盐浴，用油浴控制温度为90℃，反应2h，反应结束后将混合物倒入冰水中，搅拌下用氢氧化钠调节PH值为11，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，旋蒸除去溶剂，用石油醚/二氯甲烷/甲醇(5:5:1)为淋洗剂进行柱层析，得到双己氧基三苯胺，产率为85％；
(2)2-甲基苯并吡喃酮的制备：在250ml的三口烧瓶中，加入10g(74mmol)邻羟基苯乙酮，并将其溶解60ml乙酸乙酯中，再加入8g(34ommol)金属钠，室温下反应3h后，结束反应，将反应物进行抽滤，所得滤渣溶于100ml水中，调节PH值至7，室温下搅拌3h，再次过滤得到中间体C；在250ml的三口烧瓶中，将9.0g(50mmol)中间体C溶解于90ml醋酸中，再缓慢加入6ml浓硫酸，回流反应30min后，将反应物倒入冰水中，调节PH值至8，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，旋蒸除去溶剂得到2-甲基苯并吡喃酮；
(3)光敏染料的合成制备：在N2保护条件下，将13.1g(82mmol)2-甲基苯并吡喃酮、11.3g(100mmol)2-氰基丙酸乙酯、1.5g乙酸铵、6ml乙酸混合溶解在盛有50ml甲苯的反应瓶中，回流反应18h，反应结束后，将反应物倒入水中，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，旋蒸除去溶剂，用二氯甲烷/石油醚(1:1)为淋洗剂进行柱层析，得到中间体D；将524mg(2mmol)双己氧基三苯胺，500mg(2mmol)中间体D和0.5ml哌啶溶解在盛有30ml乙腈的反应瓶中，加热回流8h，反应结束后，将反应物旋干溶剂后，经过柱层析分离纯化得到光敏染料化合物I，产率72％。1HNMR(400MHz，CDCl3，ppm)：δ7.85-7.75(m，J＝16.5Hz，5H)，7.23(d，J＝8.4Hz，2H)，7.18(d，J＝16.4Hz，1H)，7.06(d，J＝16.4Hz，1H)，6.99(d，J＝8.6Hz，4H)，6.87(d，J＝8.6Hz，4H)，6.73(d，J＝8.4Hz，2H)，3.89(m，J＝5.6Hz，4H)，2.95(s，1H)，1.69-1.59(m，4H)，1.39-1.35(m，4H)，1.31-1.26(m，8H)，0.91(t，J＝6.5Hz，6H)。
性能测试结果：该实施例制得的高光电转换性能的光伏电池板的短路电流为5.73mA/cm2，开路电压为1.78V，转换效率为6.52％，填充因子为0.57。
实施例2高光电转换性能的光伏电池板II
如图1-3所示，一种高光电转换性能的光伏电池板，包括对合封装的光阳极组件1和对电极组件2，所述光阳极组件1包括六个光阳极单元，所述对电极组件2包括六个对电极单元，相邻的光阳极单元和相邻的对电极单元之间分别设有间隔层7，所述间隔层7为热性粘结剂，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成电池单元，所述电池单元中填充有电解质3，所述光阳极组件1和所述对电极组件2分别上设有主导电极4，所述主导电极4的长度方向与所述光阳极组件1和所述对电极组件2的长度方向一致，所述主导电极4上梳状分布有多个副导电极5，所述主导电极4和所述副导电极5均为银电极；
所述光阳极单元包括第一基底1a，所述第一基底1a为透明玻璃衬底，所述第一基底1a上等距平行开设有多个第一条形凹槽1b，所述第一条形凹槽1b的长度方向与第一基底1a的宽度方向一致，所述第一基底1a上涂覆有FTO膜，所述第一条形凹槽1b中设有副导电极5，多个所述副导电极5上连接有同一个主导电极4，所述主导电极4上覆盖有耐腐蚀玻璃，所述第一导电层1c上设有光电转换层1e，所述光电转换层1e为吸附有机染料II的TiO2层，设置在所述第一基底1a上的副导电极5与光电转换层1e之间设有耐腐蚀玻璃；
所述对电极单元包括第二基底2a，所述第二基底2a为透明玻璃衬底，所述第二基底2a上开设有与所述第一条形凹槽1b相对应的第二条形凹槽2b，所述第二条形凹槽2b的长度方向与所述第二基底2a的宽度方向一致，所述第二基底2a上涂覆有第一导电层1c，所述第二条形凹槽2b中设有副导电极5，多个所述副导电极5上连接有同一个主导电极4，所述主导电极4上覆盖有耐腐蚀玻璃，所述第一导电层1c上设有第二导电层2c，所述第二导电层2c为Pt膜，设置在所述第二基底2a上的副导电极5与第二导电层2c之间设有耐腐蚀玻璃；
所述有机染料II由以下方法获得：
(1)三苯胺单醛的制备：冰浴条件下，将1ml(11.2mmol)三氯氧磷缓慢滴加到盛有15ml(194.5mmol)的N，N-二甲基甲酰胺的反应瓶中，搅拌2小时，得到Vilsmeier试剂，将2g(8.2mmol)三苯胺加入到Vilsmeier试剂中，在95-105℃下反应2.5-8小时，产物倒入冰水中，调节PH值至中性，得到沉淀，粗产物经柱层析分离制得三苯胺单醛，产率88％；
(2)2-甲基苯并吡喃酮的制备：在250ml的三口烧瓶中，加入10g(74mmol)邻羟基苯乙酮，并将其溶解60ml乙酸乙酯中，再加入8g(34ommol)金属钠，室温下反应3h后，结束反应，将反应物进行抽滤，所得滤渣溶于100ml水中，调节PH值至7，室温下搅拌3h，再次过滤得到中间体C；在250ml的三口烧瓶中，将9.0g(50mmol)中间体C溶解于90ml醋酸中，再缓慢加入6ml浓硫酸，回流反应30min后，将反应物倒入冰水中，调节PH值至8，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，旋蒸除去溶剂得到2-甲基苯并吡喃酮；
(3)光敏染料的合成制备：在N2保护条件下，将13.1g(82mmol)2-甲基苯并吡喃酮、11.3g(100mmol)2-氰基丙酸乙酯、1.5g乙酸铵、6ml乙酸混合溶解在盛有50ml甲苯的反应瓶中，回流反应18h，反应结束后，将反应物倒入水中，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，旋蒸除去溶剂，用二氯甲烷/石油醚(1:1)为淋洗剂进行柱层析，得到中间体D；将524mg(2mmol)双己氧基三苯胺，500mg(2mmol)中间体D和0.5ml哌啶溶解在盛有30ml乙腈的反应瓶中，加热回流8h，反应结束后，将反应物旋干溶剂后，经过柱层析分离纯化得到光敏染料化合物II，产率78％。1H NMR(400MHz，CDCl3，ppm)：δ7.85-7.75(m，J＝16.5Hz，5H)，7.43(d，J＝8.4Hz，2H)，7.23(d，J＝16.4Hz，1H)，6.99(d，J＝8.6Hz，4H)，6.92(d，J＝16.4Hz，1H)，6.89(d，J＝8.4Hz，2H)，6.87(d，J＝8.6Hz，4H)，2.96(s，1H)。
性能测试结果：该实施例制得的高光电转换性能的光伏电池板的短路电流为2.69mA/cm2，开路电压为4.52V，转换效率为7.13％，填充因子为0.61。
实施例3高光电转换性能的光伏电池板III
如图1-3所示，一种高光电转换性能的光伏电池板，包括对合封装的光阳极组件1和对电极组件2，所述光阳极组件1包括六个光阳极单元，所述对电极组件2包括六个对电极单元，相邻的光阳极单元和相邻的对电极单元之间分别设有间隔层7，所述间隔层7为热性粘结剂，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成电池单元，所述电池单元中填充有电解质3，所述光阳极组件1和所述对电极组件2分别上设有主导电极4，所述主导电极4的长度方向与所述光阳极组件1和所述对电极组件2的长度方向一致，所述主导电极4上梳状分布有多个副导电极5，所述主导电极4和所述副导电极5均为银电极；
所述光阳极单元包括第一基底1a，所述第一基底1a为透明玻璃衬底，所述第一基底1a上等距平行开设有多个第一条形凹槽1b，所述第一条形凹槽1b的长度方向与第一基底1a的宽度方向一致，所述第一基底1a上涂覆有FTO膜，所述第一条形凹槽1b中设有副导电极5，多个所述副导电极5上连接有同一个主导电极4，所述主导电极4上覆盖有耐腐蚀玻璃，所述第一导电层1c上设有光电转换层1e，所述光电转换层1e为吸附有机染料III的TiO2层，设置在所述第一基底1a上的副导电极5与光电转换层1e之间设有耐腐蚀玻璃；
所述对电极单元包括第二基底2a，所述第二基底2a为透明玻璃衬底，所述第二基底2a上开设有与所述第一条形凹槽1b相对应的第二条形凹槽2b，所述第二条形凹槽2b的长度方向与所述第二基底2a的宽度方向一致，所述第二基底2a上涂覆有第一导电层1c，所述第二条形凹槽2b中设有副导电极5，多个所述副导电极5上连接有同一个主导电极4，所述主导电极4上覆盖有耐腐蚀玻璃，所述第一导电层1c上设有第二导电层2c，所述第二导电层2c为Pt膜，设置在所述第二基底2a上的副导电极5与第二导电层2c之间设有耐腐蚀玻璃；
所述有机染料III由以下方法获得：
(1)苯乙烯取代三苯胺单醛的制备：称取4.3g(9.9mmol)溴化卞基三苯基膦加入100ml三颈瓶中，然后加入60ml干燥的THF，用冰盐浴冷却，氮气保护。然后加入1.12g(10mmol)叔丁醇钾，室温下搅拌半小时，得到ylide试剂；称取2g(6.6mmol)三苯胺双醛，加入250ml三颈瓶中，然后加入50ml干燥的THF；氮气保护下，将ylide试剂缓慢滴加到三颈瓶中，室温下搅拌5小时。将反应液用水洗，无水乙醚萃取，得到的有机相用无水硫酸钠干燥，旋蒸除去溶剂，用石油醚/乙酸乙酯(9∶1)为淋洗剂进行柱层析，得到苯乙烯取代三苯胺单醛，产率75％；
(2)2-甲基苯并吡喃酮的制备：在250ml的三口烧瓶中，加入10g(74mmol)邻羟基苯乙酮，并将其溶解60ml乙酸乙酯中，再加入8g(34ommol)金属钠，室温下反应3h后，结束反应，将反应物进行抽滤，所得滤渣溶于100ml水中，调节PH值至7，室温下搅拌3h，再次过滤得到中间体C；在250ml的三口烧瓶中，将9.0g(50mmol)中间体C溶解于90ml醋酸中，再缓慢加入6ml浓硫酸，回流反应30min后，将反应物倒入冰水中，调节PH值至8，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，旋蒸除去溶剂得到2-甲基苯并吡喃酮；
(3)光敏染料的合成制备：在N2保护条件下，将13.1g(82mmol)2-甲基苯并吡喃酮、11.3g(100mmol)2-氰基丙酸乙酯、1.5g乙酸铵、6ml乙酸混合溶解在盛有50ml甲苯的反应瓶中，回流反应18h，反应结束后，将反应物倒入水中，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，旋蒸除去溶剂，用二氯甲烷/石油醚(1:1)为淋洗剂进行柱层析，得到中间体D；将524mg(2mmol)双己氧基三苯胺，500mg(2mmol)中间体D和0.5ml哌啶溶解在盛有30ml乙腈的反应瓶中，加热回流8h，反应结束后，将反应物旋干溶剂后，经过柱层析分离纯化得到光敏染料化合物III，产率70％。1H NMR(400MHz，CDCl3，ppm)：δ7.85-7.75(m，J＝16.5Hz，5H)，7.51-7.63(m，J＝16.5Hz，5H)，7.38(d，J＝16.4Hz，1H)，7.28(d，J＝8.4Hz，2H)，7.11-7.24(m，9H)，7.04(d，J＝16.4Hz，1H)，6.98(m，2H)，6.84(d，J＝8.4Hz，2H)，2.91(s，1H)
性能测试结果：该实施例制得的高光电转换性能的光伏电池板的短路电流为3.01mA/cm2，开路电压为5.69V，转换效率为7.71％，填充因子为0.63。
实施例4高光电转换性能的光伏电池板的制备方法
步骤一、制备光电极组件：将开设有多个第一条形凹槽的第一基底上覆盖第一导电层，通过激光将第一导电层刻蚀成多个条状第一导电层，将把银浆料印刷至第一条形凹槽中并干燥，形成副导电极，所述副导电极的厚度大于所述第一条形凹槽的高度，接着在所述副导电极上印刷银浆料，形成主导电极，然后并在副导电极上方印刷电极保护层后干燥，副导电极除与主导电极连通端外都需被电极保护层覆盖，电极保护层厚度为5～12μm，接着在主导电电极上方印刷硬质绝缘层，硬质绝缘层厚度为8～15μm；采用丝网印刷的方式将TiO2浆料TiO2-18NR-T涂覆到第一导电层上方，厚度为8～15μm，将已完成结构物加工的第一基底放入烧结炉进行烧结，烧结温度为450-500度，保温15-30min，并将第一基底放入有机染料溶液中浸泡，从而得到光电转换层；最后将热性粘结剂或UV固化胶印刷至各个条状光电转换层四周，形成间隔层，所述间隔层将光电极组件分隔成多个光阳极单元；
步骤二、制备对电极组件：将开设有多个第二条形凹槽的第二基底上覆盖第一导电层，通过激光将第一导电层刻蚀成条状第一导电层，将把银浆料OPV-Ag-past-H印刷至第二条形凹槽中并干燥，形成副导电极，所述副导电极的厚度大于所述第二条形凹槽的高度，接着在所述副导电极上印刷银浆料OPV-Ag-past-H，形成主导电极，然后并在副导电极上方印刷电极保护层后干燥，副导电极除与主导电极连通端外都需被电极保护层覆盖，电极保护层厚度为5～12μm，接着在主导电电极上方印刷硬质绝缘层，硬质绝缘层厚度为8～15μm；采用丝网印刷的方式将铂浆料OPV-Pt-5涂覆到第一导电层上方，形成第二导电层，厚度为0.05～0.2μm，最后将将热性粘结剂或UV固化胶印刷至各个条状第二导电层四周，形成间隔层，所述间隔层将对电极组件分隔成多个对电极单元；步骤三、对合封接：将光电极组件和对电极组件的间隔层上下对准后，在热压机或UV固化机中进行封装，光阳极单元与对电极单元一一对应形成电池单元，利用真空或挤压注入的方式将电解质注入电池单元中，并密封注入孔，各电池单元进行串并联接，得到高光电转换性能的光伏电池板。
最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高光电转换性能的光伏电池板，其特征在于：包括对合封装的光阳极组件(1)和对电极组件(2)，所述光阳极组件(1)和所述对电极组件(2)对应形成多个电池单元，相邻的电池单元之间设有间隔层(7)，所述电池单元中填充有电解质(3)，所述光阳极组件(1)和所述对电极组件(2)分别上设有主导电极(4)，所述主导电极(4)的长度方向与所述光阳极组件(1)和所述对电极组件(2)的长度方向一致，所述主导电极(4)上梳状分布有多个副导电极(5)；
所述光阳极组件(1)包括至少两个光阳极单元，相邻两个光阳极单元之间设有所述间隔层(7)，所述光阳极单元包括第一基底(1a)，所述第一基底(1a)上等距平行开设有多个第一条形凹槽(1b)，所述第一基底(1a)上涂覆有第一导电层(1c)，所述第一条形凹槽(1b)中设有副导电极(5)，多个所述副导电极(5)上连接有同一个主导电极(4)，所述主导电极(4)上覆盖有硬质绝缘层(8)，所述第一导电层(1c)上设有光电转换层(1e)，所述光电转换层(1e)为经过有机染料敏化的TiO2层。
2.根据权利要求1所述的高光电转换性能的光伏电池板，其特征在于：所述有机染料结构式如下：
式中R1为H、烷氧基，R2为H、烷氧基、苯乙烯基。
3.根据权利要求1或2所述的高光电转换性能的光伏电池板，其特征在于所述有机染料结构式具体为：
4.根据权利要求3所述的高光电转换性能的光伏电池板，其特征在于：所述有机染料由以下步骤制得：
(1)供电基团的制备：
a、双己氧基三苯胺的制备：将摩尔比为1：1的对碘苯酚和溴代正己烷置于烧瓶反应器中，然后依次加入氢氧化钾和二甲基亚砜，室温下反应20～60min后，将反应液倒入水中，用二氯甲烷萃取，萃取的有机层用蒸馏水洗涤，然后用无水硫酸镁干燥，浓缩，得到中间体A；将氢氧化钾、铜粉和18-冠-6-醚加入双口烧瓶反应器中，然后在N2保护条件下，将摩尔比为1：(2.5～2.8)的苯胺和中间体A经邻二氯苯溶解后加入双口烧瓶反应器中，回流反应18～30h，冷却后过滤，所得滤液经旋蒸除去邻二氯苯后，经过柱层析分离得到中间体B；在冰浴条件下，将三氯氧磷缓慢滴加到盛有N,N-二甲基甲酰胺的烧瓶反应器中，搅拌反应1-2h后，将中间体B经过N,N-二甲基甲酰胺溶解后加入烧瓶反应器中，中间体B与三氯氧磷的摩尔比为1：(9-10)，升高反应温度至75-90℃，反应2-3h后，将反应物倒入冰水中，调节PH值至8-9，用二氯甲烷进行萃取，用无水硫酸镁干燥，旋蒸后得到粗产物，将粗产物经过柱层析分离纯化得到双己氧基三苯胺；
b、三苯胺单醛的制备：冰水浴下在装有干燥管的三颈瓶中加入干燥的N，N-二甲基甲酰胺，缓慢滴加三氯氧磷，搅拌2小时，得到Vilsmeier试剂，其中N，N-二甲基甲酰胺和三氯氧磷的摩尔比为(10～20)∶1，将三苯胺加入到Vilsmeier试剂中，其中三苯胺和Vilsmeier试剂的摩尔比为1∶(1.1～2)，在95-105℃下反应2.5-8小时，产物倒入冰水中，调节PH值至中性，得到沉淀；粗产物经柱层析分离制得三苯胺单醛；
c、苯乙烯取代三苯胺单醛的制备：将溴化卞基三苯基膦溶解于干燥的THF中，冰盐浴冷却，氮气保护，然后加入叔丁醇钾，室温下搅拌半小时得到ylide试剂，其中叔丁醇钾与溴化卞基三苯基膦的摩尔比为(1～1.1)∶1；将该ylide试剂滴加到浓度为20～50％三苯胺双醛的THF溶液中，其中三苯胺双醛和ylide试剂的摩尔比为1∶(1～1.5)，室温下反应5-10小时，粗产物用无水乙醚萃取，经柱层析分离制备得到苯乙烯取代三苯胺单醛；
(2)2-甲基苯并吡喃酮的制备：将邻羟基苯乙酮溶解在烧瓶反应器中的乙酸乙酯中，然后将金属钠加入烧瓶反应器中，室温下反应2-4h后，将反应物过滤得到滤渣，将滤渣置于水中，调节PH值至7-8，室温下搅拌3-6h，再次过滤得到中间体C；将中间体C溶解于烧瓶反应器的醋酸中后，将浓硫酸缓慢加入烧瓶反应器中，回流反应20-40min后，将反应物倒入冰水中，调节PH值至8-9，用二氯甲烷萃取，有机相经无水硫酸镁干燥，旋干溶剂得到2-甲基苯并吡喃酮；
(3)光敏染料的合成制备：在N2保护条件下，将步骤二中得到的2-甲基苯并吡喃酮、2-氰基丙酸乙酯、乙酸铵、乙酸和甲苯加入烧瓶反应器中，其中2-甲基苯并吡喃酮与2-氰基丙酸乙酯的摩尔比为1：(1～1.5)，回流反应15-18h后，将反应物倒入水中，用二氯甲烷萃取得到粗产物，将粗产物经过柱层析分离纯化得到中间体D；将步骤一制得的供电基团和中间体D，以及哌啶和乙腈投入反应器中，其中双己氧基三苯胺和中间体D的摩尔比为1:1，加热回流6-9h后，反应物经过旋转蒸发除去溶剂后，经过柱层析分离纯化得到所述有机染料。
5.根据权利要求1或4所述的高光电转换性能的光伏电池板，其特征在于：所述对电极组件(2)包括至少两个对电极单元，相邻的对电极单元之间设有所述间隔层(7)，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成所述电池单元，所述间隔层(7)位于相邻的电池单元之间。
6.根据权利要求5所述的高光电转换性能的光伏电池板，其特征在于：所述对电极单元包括第二基底(2a)，所述第二基底(2a)上开设有与所述第一条形凹槽(1b)相对应的第二条形凹槽(2b)，所述第二基底(2a)上涂覆有第一导电层(1c)，所述第二条形凹槽(2b)中设有副导电极(5)，多个所述副导电极(5)上连接有同一个主导电极(4)，所述主导电极(4)上覆盖有硬质绝缘层(8)，所述第一导电层(1c)上设有第二导电层(2c)。
7.根据权利要求6所述的高光电转换性能的光伏电池板，其特征在于：所述第一条形凹槽(1b)的长度方向与第一基底(1a)的宽度方向一致，所述第二条形凹槽(2b)的长度方向与所述第二基底(2a)的宽度方向一致，设置在所述第一基底(1a)上的副导电极(5)与光电转换层(1e)之间设有电极保护层(6)，设置在所述第二基底(2a)上的副导电极(5)与第二导电层(2c)之间设有电极保护层(6)。
8.根据权利要求6或7所述的高光电转换性能的光伏电池板，其特征在于：所述主导电极(4)和副导电极(5)的电阻率小于第一导电层(1c)和第二导电层(2c)的电阻率。
9.根据权利要求8所述的高光电转换性能的光伏电池板，其特征在于：所述第一基底(1a)和所述第二基底(2a)均为透明玻璃衬底，所述第一导电层(1c)为FTO膜，所述第二导电层(2c)为Pt膜，所述主导电极(4)和所述副导电极均为银电极，硬质绝缘层(8)和电极保护层(6)均为耐腐蚀玻璃，所述间隔层(7)为热性粘结剂或UV固化胶。
10.一种权利要求5-9任一项所述的高光电转换性能的光伏电池板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、制备光电极组件：将开设有多个第一条形凹槽的第一基底上覆盖第一导电层，通过激光将第一导电层刻蚀成多个条状第一导电层，将银浆料印刷至第一条形凹槽中并干燥，形成副导电极，所述副导电极的厚度大于所述第一条形凹槽的高度，接着在所述副导电极上印刷银浆料，形成主导电极，然后并在副导电极上方印刷电极保护层后干燥，副导电极除与主导电极连通端外都需被电极保护层覆盖，电极保护层厚度为5～12μm，接着在主导电电极上方印刷硬质绝缘层，硬质绝缘层厚度为8～15μm；采用丝网印刷的方式将TiO2浆料TiO2-18NR-T涂覆到第一导电层上方，厚度为8～15μm，将已完成结构物加工的第一基底放入烧结炉进行烧结，烧结温度为450-500度，保温15-30min，并将第一基底放入有机染料溶液中浸泡，从而得到光电转换层；最后将热性粘结剂或UV固化胶印刷至各个条状光电转换层四周，形成间隔层，所述间隔层将光电极组件分隔成多个光阳极单元；
步骤二、制备对电极组件：将开设有多个第二条形凹槽的第二基底上覆盖第一导电层，通过激光将第一导电层刻蚀成条状第一导电层，将把银浆料印刷至第二条形凹槽中并干燥，形成副导电极，所述副导电极的厚度大于所述第二条形凹槽的高度，接着在所述副导电极上印刷银浆料，形成主导电极，然后并在副导电极上方印刷电极保护层后干燥，副导电极除与主导电极连通端外都需被电极保护层覆盖，电极保护层厚度为5～12μm，接着在主导电电极上方印刷硬质绝缘层，硬质绝缘层厚度为8～15μm；采用丝网印刷的方式将铂浆料OPV-Pt-5涂覆到第一导电层上方，形成第二导电层，厚度为0.05～0.2μm，最后将将热性粘结剂或UV固化胶印刷至各个条状第二导电层四周，形成间隔层，所述间隔层将对电极组件分隔成多个对电极单元；
步骤三、对合封接：将光电极组件和对电极组件的间隔层上下对准后，在热压机或UV固化机中进行封装，光阳极单元与对电极单元一一对应形成电池单元，利用真空或挤压注入的方式将电解质注入电池单元中，并密封注入孔，各电池单元进行串并联接，得到高光电转换性能的光伏电池板。
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