CN109103022A - 染料敏化太阳能电池及其工作电极和工作电极材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种染料敏化太阳能电池及其工作电极和工作电极材料，工作电极材料以P型半导体层状硫族化合物K2FeCu3Q4为原料，以乙醇为溶剂，以聚乙二醇4000为粘合剂，配置浆料，成膜，烘干后进行真空退火还原处理，得到所述的染料敏化太阳能电池工作电极材料，所述的Q为S或Se；将染料敏化太阳能电池工作电极材料在透明导电衬底上成膜，得到所述的工作电极；以上述工作电极为光阴极，以具有N型半导体氧化物的工作电极作为光阳极，并将光阴极和光阳极分别吸附光敏染料，构筑形成染料敏化太阳能电池。与现有技术相比，本发明具有良好的开路电压和较大的短路电流，且光伏效率接近于Pt光阴极。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种染料敏化太阳能电池及其工作电极和工作电极材料，尤其是涉及一种开路电压较高的染料敏化太阳能电池及其工作电极和工作电极材料。
背景技术
解决能源危机的根本途径是可再生能源的有效利用，太阳能是最丰富、最重要的绿色能源，且不受地域的限制，极具开发潜力。目前，太阳能光伏电池主要有硅、Ⅲ-Ⅴ族化合物、铜铟镓硒(CIGS)、染料敏化、聚合物、钙钛矿等几种。硅基光伏电池已规模化生产，单晶硅太阳能电池的制备工艺最成熟且转换效率最高(～23％。)，但单晶硅的价格高昂并且单晶硅太阳能电池制备工艺复杂，使其难以大面积生产；而非晶硅虽然制作成本比较低，转换效率也可以达到17.4％，但其稳定性差且容易引发光电效率衰退效应，限制了非晶硅电池的实际应用。无机多元化合物中通常用到的包括GaAs等Ⅲ-Ⅴ族化合物、CdS等Ⅱ-Ⅵ族化合物、铜铟镓硒(CIGS)等，这类材料制作出的电池的优点是低的制作成本、高效率、工艺简单且易于工业化生产，但考虑到镓、镉、砷等元素的毒性大且污染环境，以及铟、镓、碲等元素的稀缺性，该类无机多元化合物并非理想的光伏材料。
作为新一代的光伏器件，染料敏化太阳能电池(DSSC)具有制备工艺简单、绿色清洁、价格低廉、转换高效的优点，在过去的十几年被广泛研究。它的原理主要是模仿光合作用，这种电池是由光阳极(吸附了染料的N-型半导体薄膜，如TiO2)、光阴极(如金属Pt电极)、导电玻璃、电解液(一般为含有I3-和I-氧化还原电对的有机溶液)组成。其工作原理为：在太阳光照射下，染料分子中的电子吸收光子后由基态跃迁到激发态，当染料分子与TiO2薄膜的表面接触后，激发态的电子立即注入到TiO2的导带中并被收集到导电玻璃上，然后流经外电路传导到光阴极上，电子在光阴极的催化下将I3 -还原为I-，I-在浓度差的驱动下扩散到光阳极附近将氧化态的染料还原成基态，同时I-被氧化为I3 -，从而完成了一个光路循环。这种传统的DSSC是使用金属Pt作为光阴极，而Pt是一种昂贵的稀有金属，导致该类光伏电池制备成本较高，不利于大规模产业化应用。因此，亟需开发性能优异的新型光阴极材料，以期望取代金属Pt，从而大幅降低器件成本，有利于染料敏化太阳能电池在实际应用方面的发展。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种染料敏化太阳能电池及其工作电极和工作电极材料。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种染料敏化太阳能电池工作电极材料，该工作电极材料以P型半导体层状硫族化合物K2FeCu3Q4为原料，以乙醇为溶剂，以聚乙二醇4000为粘合剂，配置浆料，成膜，烘干后进行真空退火还原处理，得到所述的染料敏化太阳能电池工作电极材料；所述的Q为S或Se。
本发明中聚乙二醇4000是很好的水溶性粘合剂，乙醇具有良好的挥发性，有利于成膜作用。
优选地，所述的层状硫族化合物、乙醇和聚乙二醇4000的用量之比为：1～2g:5mL:0.4～0.8g。
优选地，烘干的条件为50～80℃环境下干燥30min以上。
优选地，真空退火还原处理是指以低于3℃/min的速率升温至300～600℃，煅烧6～24h，然后真空淬火至室温。
通过真空退火还原处理，保护硫化物不被氧化，且有利于聚乙二醇的挥发，保障成膜的质量。
染料敏化太阳能电池工作电极，通过将所述的染料敏化太阳能电池工作电极材料在透明导电衬底上成膜，得到所述的工作电极。为了保证吸光层的吸光度以及足够的透光度，膜厚度范围控制在50-300nm内，该工作电极具有良好的光伏性能。
该工作电极的制备方法包括以下步骤：
(1)取纯K2FeCu3Q4置于研钵中，加入乙醇和聚乙二醇，研磨均匀形成浆料备用；
(2)取透明导电衬底，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗后烘干，将浆料涂覆在透明导电衬底上，成膜，得到初级工作电极；
(3)将初级工作电极在烘箱中烘干；
(4)将烘干的初级工作电极转移至真空管式炉中，抽真空至-0.1MPa以下，关好阀门，使真空管式炉内部形成密封体系；
(5)升温，进行真空退火还原处理；
(6)真空淬火至室温，得到所述的染料敏化太阳能电池工作电极。该工作电极可作为染料敏化太阳能电池的光阴极。
染料敏化太阳能电池，该太阳能电池以所述的工作电极为光阴极，以具有N型半导体氧化物的工作电极作为光阳极，并将光阴极和光阳极分别吸附光敏染料后构筑形成。
优选地，所述的N型半导体氧化物为TiO2。
优选地，所述的光阳极的制备方法包括以下步骤：
将柠檬酸与去离子水和盐酸混合，加入钛酸四正丁酯，搅拌形成混合均匀的前驱体，将前驱体装入水热釜中，取透明导电衬底，并将其导电面朝下置于水热釜中，进行水热反应，反应完成后，取出透明导电衬底，清洗后煅烧，得到所述的光阳极。
优选地，水热反应的温度为150℃，反应时间为6h，反应结束先冷却至室温，再取出透明导电衬底，清洗采用去离子水和酒精分别清洗，煅烧前先进行干燥，干燥的条件为75℃干燥2h，煅烧的条件为500℃煅烧2h。
优选地，所述的光敏染料为N719染料。
优选地，染料敏化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
(a)取纯K2FeCu3Q4置于研钵中，加入乙醇和聚乙二醇，研磨均匀形成浆料备用；
(b)取一透明导电衬底，并在该透明导电衬底上打两个间距0.5cm的小孔，领取一未打孔透明导电衬底，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗后烘干，将浆料涂覆在打孔透明导电衬底上，成膜，得到初级工作电极；
(c)将初级工作电极在烘箱中烘干；
(d)将烘干的初级工作电极转移至真空管式炉中，抽真空至-0.1MPa以下，关好阀门，使真空管式炉内部形成密封体系；
(e)升温，进行真空退火还原处理；
(f)真空淬火至室温，得到所述的染料敏化太阳能电池工作电极。该工作电极可作为染料敏化太阳能电池的光阴极；
(g)将柠檬酸与去离子水和盐酸混合，加入钛酸四正丁酯，搅拌形成混合均匀的前驱体，将前驱体装入水热釜中，取未打孔透明导电衬底，并将其导电面朝下置于水热釜中，进行水热反应，反应完成后，取出透明导电衬底，清洗后煅烧，得到所述的光阳极；
(h)将光阳极和光阴极浸泡在光敏染料中，静置一天，后用热封膜进行封装，从光阴极打孔处注入电解液，再用透明导电衬底和热封膜将孔口封住，静置1h后得到一种染料敏化太阳能电池。电解液可以是0.1M的LiI、0.03M的I2、0.5M的四丁基碘化铵和0.5M的4-叔丁基吡啶(M为单位质量)。
优选地，所述的透明导电衬底为高温下具有一定稳定性的材料，包括ITO或FTO。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
由于传统N型DSSC的光阴极一般使用金属Pt，而Pt为稀有金属，价格昂贵，无法使传统的N型DSSC在现实中大范围推广应用。本发明K2FeCu3Q4工作电极取代贵金属Pt，组装成PN型DSSC，这一方面简化了染料敏化太阳能电池结构的制备方法，降低了制造成本，另一方面可以产生与传统N型DSSC相当的开路电压，且本发明中电池的光阴极制备方法简易，对设备要求很低，造价低廉，新型染料敏化太阳能电池中光阳极为吸附了染料的N型半导体氧化物TiO2，光阴极为吸附了染料的P型半导体K2FeCu3Q4，使得同一片电池中，在光照下，光阳极和光阴极同时发生载流子迁移反应，形成了串联工作机制，得到新型染料敏化太阳能电池，其具有良好的开路电压和较大的短路电流，且光伏效率接近于Pt光阴极。
附图说明
图1为本发明实施例1所用的K2FeCu3Q4材料粉末和制备的染料敏化太阳能电池工作电极材料(薄膜)的XRD图：
图2为实施例1制备的染料敏化太阳能电池工作电极材料(薄膜)的烧结前后的SEM和EDS图；
图3为实施例1制备的染料敏化太阳能电池工作电极材料(薄膜)的光电IV曲线、SEM图和器件测试示意图；
图4为以Pt为光阴极的太阳能电池、实施例1和实施例2制备的染料敏化太阳能电池的IV曲线及其光伏效率。
具体实施方式
一种染料敏化太阳能电池工作电极材料，该工作电极材料以P型半导体层状硫族化合物K2FeCu3Q4为原料，以乙醇为溶剂，以聚乙二醇4000为粘合剂，配置浆料，成膜，烘干后进行真空退火还原处理，得到所述的染料敏化太阳能电池工作电极材料；所述的Q为S或Se。
优选地，所述的层状硫族化合物、乙醇和聚乙二醇4000的用量之比为1～2g:5mL:0.4～0.8g。
优选地，烘干的条件为50～80℃环境下干燥30min以上。
优选地，真空退火还原处理是指以低于3℃/min升温速率升温至300～600℃，煅烧6～24h，然后真空淬火至室温。
染料敏化太阳能电池工作电极，通过将所述的染料敏化太阳能电池工作电极材料在透明导电衬底上成膜，膜厚度为50-300nm，得到所述的工作电极。
该工作电极的制备方法包括以下步骤：
(1)取纯K2FeCu3Q4置于研钵中，加入乙醇和聚乙二醇，研磨均匀形成浆料备用；
(2)取透明导电衬底，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗后烘干，将浆料涂覆在透明导电衬底上，成膜，得到初级工作电极；
(3)将初级工作电极在烘箱中烘干；
(4)将烘干的初级工作电极转移至真空管式炉中，抽真空至-0.1MPa以下，关好阀门，使真空管式炉内部形成密封体系；
(5)升温，进行真空退火还原处理；
(6)真空淬火至室温，得到所述的染料敏化太阳能电池工作电极。该工作电极可作为染料敏化太阳能电池的光阴极。
染料敏化太阳能电池，该太阳能电池以所述的工作电极为光阴极，以具有N型半导体氧化物的工作电极作为光阳极，并将光阴极和光阳极分别吸附光敏染料后构筑形成。
优选地，所述的N型半导体氧化物为TiO2。
优选地，所述的光阳极的制备方法包括以下步骤：
将柠檬酸与去离子水和盐酸混合，加入钛酸四正丁酯，搅拌形成混合均匀的前驱体，将前驱体装入水热釜中，取透明导电衬底，并将其导电面朝下置于水热釜中，进行水热反应，反应完成后，取出透明导电衬底，清洗后煅烧，得到所述的光阳极。
优选地，水热反应的温度为150℃，反应时间为6h，反应结束先冷却至室温，再取出透明导电衬底，清洗采用去离子水和酒精分别清洗，煅烧前先进行干燥，干燥的条件为75℃干燥2h，煅烧的条件为500℃煅烧2h。
优选地，所述的光敏染料为N719染料。
优选地，染料敏化太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
(a)取纯K2FeCu3Q4置于研钵中，加入乙醇和聚乙二醇，研磨均匀形成浆料备用；
(b)取一透明导电衬底，并在该透明导电衬底上打两个间距0.5cm的小孔，领取一未打孔透明导电衬底，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗后烘干，将浆料涂覆在打孔透明导电衬底上，成膜，得到初级工作电极；
(c)将初级工作电极在烘箱中烘干；
(d)将烘干的初级工作电极转移至真空管式炉中，抽真空至-0.1MPa以下，关好阀门，使真空管式炉内部形成密封体系；
(e)升温，进行真空退火还原处理；
(f)真空淬火至室温，得到所述的染料敏化太阳能电池工作电极。该工作电极可作为染料敏化太阳能电池的光阴极；
(g)将柠檬酸与去离子水和盐酸混合，加入钛酸四正丁酯，搅拌形成混合均匀的前驱体，将前驱体装入水热釜中，取未打孔透明导电衬底，并将其导电面朝下置于水热釜中，进行水热反应，反应完成后，取出透明导电衬底，清洗后煅烧，得到所述的光阳极；
(h)将光阳极和光阴极浸泡在光敏染料中，静置一天，后用热封膜进行封装，从光阴极打孔处注入电解液，再用透明导电衬底和热封膜将孔口封住，静置1h后得到一种染料敏化太阳能电池。
优选地，所述的透明导电衬底为高温下具有一定稳定性的材料，包括ITO或FTO。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
染料敏化太阳能电池，其制备方法包括以下步骤：
(1)取1g纯的K2FeCu3S4置于研钵中，加入5mL乙醇和0.4g聚乙二醇4000，研磨均匀形成浆料备用；
(2)取一片FTO导电玻璃，在FTO导电玻璃上打两个间距0.5cm的小孔，再取一片未打孔FTO，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗后75℃下烘干，取一片打孔的FTO导电玻璃，利用旋涂或刮涂使一定量上述(1)所述浆料在衬底上形成一定厚度的膜，初步得到太阳能电池阴电极；
(3)将步骤步骤(2)所述电极放入转移至烘箱中，干燥；
(4)将步骤(3)干燥好的电极放在坩埚中，后转移至管式炉中，并将真空管式炉抽真空至-0.1MPa以下，关好阀门，使真空管式炉内部形成良好的封闭体系；
(5)设置程序使管式炉升温至600℃，并在真空的条件下煅烧24h；
(6)将上述电极真空淬火至室温，得到的染料敏化太阳能工作电极，即为光阴极，光阴极的透明导电衬底上附着的物质即为染料敏化太阳能电池工作电极材料。
(7)取1g的无水柠檬酸于100mL烧杯中，并加入40mL去离子水以及20mL盐酸，磁力搅拌5min，后加入1mL钛酸四正丁酯，继续搅拌30min形成混合均匀前驱体，取10mL前驱体置于25ml聚四氟乙烯内衬中，取一片FTO导电玻璃的导电面朝下放入上述聚四氟乙烯内衬中，装入高温不锈钢反应釜中，烘箱水热反应150℃6h，反应结束后待反应釜冷却至室温，取出FTO样品，用去离子水和酒精分别清洗样品，70℃干燥2h，再放到马弗炉中500℃煅烧2h，得到光阳极。
(8)将光阳极和光阴极浸泡在N719染料中，静置一天，后用热封膜进行封装，从光阴极打孔处注入电解液，再用FTO导电玻璃和热封膜将孔口封住，静置1小时后得到一种基于K2FeCu3S4化合物的染料敏化太阳能电池。
图1为实施例1的K2FeCu3Q4材料粉末及制得的染料敏化太阳能电池工作电极材料(薄膜)XRD图，从图中可知通过水热法制备的K2FeCu3Q4粉末样品以及在600℃真空煅烧后薄膜样品均为纯相；图2为实施例1所制备的K2FeCu3Q4薄膜样品烧结前后的SEM和EDS图，未烧结薄膜样品呈现出松散的晶体颗粒转，烧结后薄膜样品的致密度大大提高，且所有选区元素分析可知薄膜组分均为K2FeCu3Q4，再次证实烧结前后薄膜样品为纯相；图3为实施例1所制备的K2FeCu3Q4薄膜样品光电IV曲线、SEM图和器件测试示意图，从图上可知，K2FeCu3Q4薄膜材料具有显著的光电效应；图4为基于K2FeCu3Q4的染料敏化太阳能电池的IV曲线及其光伏效率，从图上可知，K2FeCu3Q4样品具有与Pt光阴极相近的光生电压(～0.7eV)和较大的光电流密度，光伏效率为：K2FeCu3S4～3.75％；K2FeCu3Se4～2.01％。由于光电流密度与薄膜制备工艺和质量有很大关系，所以通过改善K2FeCu3Q4的薄膜制备工艺和质量，将有望大大提升材料的光伏效率。并且，该类硫族化合物为新型光阴极材料，且组成元素丰度高、无毒无害、制备成本低，是取代贵金属Pt的优选材料之一。
实施例2
染料敏化太阳能电池，其制备方法包括以下步骤：
(1)取1.5g纯的K2FeCu3Se4置于研钵中，加入5mL乙醇和0.6g聚乙二醇4000，研磨均匀形成浆料备用；
(2)取一片FTO导电玻璃，在FTO导电玻璃上打两个间距0.5cm的小孔，再取一片未打孔FTO，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗后70℃下烘干，取一片打孔的FTO导电玻璃，利用旋涂或刮涂使一定量上述(1)所述浆料在衬底上形成一定厚度的膜，初步得到太阳能电池阴电极；
(3)将步骤步骤(2)所述电极放入转移至烘箱中，干燥；烘干条件为50～80℃环境下干燥30min以上；
(4)将步骤(3)干燥好的电极放在坩埚中，后转移至管式炉中，并将真空管式炉抽真空至-0.1MPa以下，关好阀门，使真空管式炉内部形成良好的封闭体系；
(5)设置程序使管式炉升温至500℃，并在真空的条件下煅烧12h；
(6)将上述电极真空淬火至室温，得到的染料敏化太阳能工作电极，即为光阴极，光阴极的透明导电衬底上附着的物质即为染料敏化太阳能电池工作电极材料。
(7)取1g的无水柠檬酸于100mL烧杯中，并加入40mL去离子水以及20mL盐酸，磁力搅拌5min，后加入1mL钛酸四正丁酯，继续搅拌30min形成混合均匀前驱体，取10mL前驱体置于25ml聚四氟乙烯内衬中，取一片FTO导电玻璃的导电面朝下放入上述聚四氟乙烯内衬中，装入高温不锈钢反应釜中，烘箱水热反应150℃6h，反应结束后待反应釜冷却至室温，取出FTO样品，用去离子水和酒精分别清洗样品，75℃干燥2h，再放到马弗炉中500℃煅烧2h，得到光阳极。
(8)将光阳极和光阴极浸泡在N719染料中，静置一天，后用热封膜进行封装，从光阴极打孔处注入电解液，再用FTO导电玻璃和热封膜将孔口封住，静置1小时后得到一种基于K2FeCu3Se4化合物的染料敏化太阳能电池。
实施例3
染料敏化太阳能电池，其制备方法包括以下步骤：
(1)取2g纯的K2FeCu3S4置于研钵中，加入5mL乙醇和0.8g聚乙二醇4000，研磨均匀形成浆料备用；
(2)取一片ITO导电玻璃，在ITO导电玻璃上打两个间距0.5cm的小孔，再取一片未打孔ITO，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗后80℃下烘干，取一片打孔的ITO导电玻璃，利用旋涂或刮涂使一定量上述(1)所述浆料在衬底上形成一定厚度的膜，初步得到太阳能电池阴电极；
(3)将步骤步骤(2)所述电极放入转移至烘箱中，干燥；
(4)将步骤(3)干燥好的电极放在坩埚中，后转移至管式炉中，并将真空管式炉抽真空至-0.1MPa以下，关好阀门，使真空管式炉内部形成良好的封闭体系；
(5)设置程序使管式炉升温至400℃，并在真空的条件下煅烧10h；
(6)将上述电极真空淬火至室温，得到的染料敏化太阳能工作电极，即为光阴极，光阴极的透明导电衬底上附着的物质即为染料敏化太阳能电池工作电极材料。
(7)取1g的无水柠檬酸于100mL烧杯中，并加入40mL去离子水以及20mL盐酸，磁力搅拌5min，后加入1mL钛酸四正丁酯，继续搅拌30min形成混合均匀前驱体，取10mL前驱体置于25ml聚四氟乙烯内衬中，取一片ITO导电玻璃的导电面朝下放入上述聚四氟乙烯内衬中，装入高温不锈钢反应釜中，烘箱水热反应150℃6h，反应结束后待反应釜冷却至室温，取出ITO样品，用去离子水和酒精分别清洗样品，70℃干燥2h，再放到马弗炉中500℃煅烧2h，得到光阳极。
(8)将光阳极和光阴极浸泡在N719染料中，静置一天，后用热封膜进行封装，从光阴极打孔处注入电解液，再用ITO导电玻璃和热封膜将孔口封住，静置1小时后得到一种基于K2FeCu3S4化合物的染料敏化太阳能电池。
实施例4
染料敏化太阳能电池，其制备方法包括以下步骤：
(1)取1.5g纯的K2FeCu3Se4置于研钵中，加入5mL乙醇和0.6g聚乙二醇4000，研磨均匀形成浆料备用；
(2)取一片ITO导电玻璃，在ITO导电玻璃上打两个间距0.5cm的小孔，再取一片未打孔ITO，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗后60℃下烘干，取一片打孔的ITO导电玻璃，利用旋涂或刮涂使一定量上述(1)所述浆料在衬底上形成一定厚度的膜，初步得到太阳能电池阴电极；
(3)将步骤步骤(2)所述电极放入转移至烘箱中，干燥；
(4)将步骤(3)干燥好的电极放在坩埚中，后转移至管式炉中，并将真空管式炉抽真空至-0.1MPa以下，关好阀门，使真空管式炉内部形成良好的封闭体系；
(5)设置程序使管式炉升温至400℃，并在真空的条件下煅烧10h；
(6)将上述电极真空淬火至室温，得到的染料敏化太阳能工作电极，即为光阴极，光阴极的透明导电衬底上附着的物质即为染料敏化太阳能电池工作电极材料。
(7)取1g的无水柠檬酸于100mL烧杯中，并加入40mL去离子水以及20mL盐酸，磁力搅拌5min，后加入1mL钛酸四正丁酯，继续搅拌30min形成混合均匀前驱体，取10mL前驱体置于25ml聚四氟乙烯内衬中，取一片ITO导电玻璃的导电面朝下放入上述聚四氟乙烯内衬中，装入高温不锈钢反应釜中，烘箱水热反应150℃6h，反应结束后待反应釜冷却至室温，取出ITO样品，用去离子水和酒精分别清洗样品，60℃干燥2h，再放到马弗炉中500℃煅烧2h，得到光阳极。
(8)将光阳极和光阴极浸泡在N719染料中，静置一天，后用热封膜进行封装，从光阴极打孔处注入电解液，再用ITO导电玻璃和热封膜将孔口封住，静置1小时后得到一种基于K2FeCu3Se4化合物的染料敏化太阳能电池。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，步骤(5)的煅烧温度为250，煅烧时间为24h。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，步骤(5)的煅烧温度为600℃，煅烧时间为24h。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种染料敏化太阳能电池工作电极材料，其特征在于，该工作电极材料以P型半导体层状硫族化合物K2FeCu3Q4为原料，以乙醇为溶剂，以聚乙二醇4000为粘合剂，配置浆料，成膜，烘干后进行真空退火还原处理，得到所述的染料敏化太阳能电池工作电极材料；所述的Q为S或Se。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池工作电极材料，其特征在于，所述的层状硫族化合物、乙醇和聚乙二醇4000的用量之比为1～2g:5mL:0.4～0.8g。
3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池工作电极材料，其特征在于，烘干的条件为50～80℃环境下干燥30min以上。
4.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池工作电极材料，其特征在于，真空退火还原处理是指以低于3℃/min的速率升温至300～600℃，煅烧6～24h，然后真空淬火至室温。
5.染料敏化太阳能电池工作电极，其特征在于，通过将权利要求1～4任一所述的染料敏化太阳能电池工作电极材料在透明导电衬底上成膜，得到所述的工作电极。
6.染料敏化太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池以权利要求5所述的工作电极为光阴极，以具有N型半导体氧化物的工作电极作为光阳极，并将光阴极和光阳极分别吸附光敏染料后构筑形成。
7.根据权利要求6所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述的N型半导体氧化物为TiO2。
8.根据权利要求7所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述的光阳极的制备方法包括以下步骤：
将柠檬酸与去离子水和盐酸混合，加入钛酸四正丁酯，搅拌形成混合均匀的前驱体，将前驱体装入水热釜中，取透明导电衬底，并将其导电面朝下置于水热釜中，进行水热反应，反应完成后，取出透明导电衬底，清洗后煅烧，得到所述的光阳极。
9.根据权利要求6所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述的光敏染料为N719染料。
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