CN111952078A - 一种冷藏装置用薄膜太阳能电池及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种冷藏装置用薄膜太阳能电池及其制备方法和应用，涉及太阳能电池的技术领域。本发明包括二氧化钛光阳极、对电极和电解液，二氧化钛光阳极包括衬底和电极层，衬底为掺杂氟的SnO2透明导电玻璃；电极层由二氧化钛掺杂材料的浆料经过烧结而成，二氧化钛掺杂材料由以下重量份的原料经过高能球磨制备而成：二氧化钛1‑2份、氨水6‑7份、氧化铜1‑2份；本发明还给出了上述太阳能电池的制备方法及其在冷藏装置上的应用。本发明是一种掺杂改性后的薄膜染料敏化太阳能电池，与冷藏装置的门体玻璃相结合，即使在室内光照条件下依然能够产生电能，利用率高，应用广泛，不会占用额外的空间，成本便宜，对环境没有任何危害。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池的技术领域，特别是指一种冷藏装置用薄膜太阳能电池及其制备方法和应用。
背景技术
制冷装置已经广泛深入到人们日常工作和生活中，尤其是在炎热的夏天，其使用频率得到大大提高。目前制冷装置基本都是采用市政电网供电，现有技术中也出现了一些连接有太阳能的制冷装置。例如：中国专利CN107883632A于2018年04月06日公开了一种太阳能冰箱，该太阳能冰箱包括支架、冰箱机体、直流压缩机、储能装置以及太阳能电池板，太阳能电池板、储能装置、直流压缩机和冰箱机体依次电连接，由此太阳能电池板将采集到的太阳能经光电转换获得的电能存于储能装置中，并向直流压缩机输送供其运作所需的电能。这些太阳能冰箱的发电装置都必须配置太阳能电池板，并将太阳能电池板置于室外光照下，这不仅占用了多余空间，而且阴天情况下太阳能电池板产生的电量很少，甚至不会产生，利用率低，应用受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种冷藏装置用薄膜太阳能电池及其制备方法和应用，旨在解决现有技术中太阳能冰箱必须配置太阳能电池板而导致其占用多余的空间以及在阴天和室内无法产生电量的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
在一个方面，本发明的一种冷藏装置用薄膜太阳能电池，包括二氧化钛光阳极、对电极和电解液；所述二氧化钛光阳极包括衬底和电极层，所述衬底为掺杂氟的SnO2透明导电玻璃，所述电极层由二氧化钛掺杂材料的浆料经过烧结而成，所述二氧化钛掺杂材料由以下重量份的原料经过高能球磨制备而成：二氧化钛1-2份、氨水6-7份、氧化铜1-2份。
本发明使用的是染料敏化太阳能电池(DSSCs)，典型的DSSCs结构主要包括光电极、染料、氧化还原电解液、对电极、导电玻璃和密封材料，其中，二氧化钛由于具有超常的稳定性、优异的电荷传输分离和染料吸附等方面的优势，被认为当前最好的光阳极材料，但是二氧化钛的禁带宽度是3.2eV，导致其在可见光区域的光吸收效率降低，此外，光致产生的电子-空穴对极易复合，降低了其光电转换效率。为了提高二氧化钛的光学性能，本发明采用以氮掺杂的TiO2/CuxO核壳结构材料制备光阳极，一方面，这种结构可增加材料的比表面积以提高染料的负载率，进而吸收更多的光子；另一方面，这种结构可有效地使电子转移到二氧化钛的导带上去，促进电子和空穴的分离，从而提高了染料敏化太阳能电池的光电转换效率。经掺杂处理后TiO2的光吸收范围从紫外光区域扩展到了可见光区域，即使在室内没有阳光直射或在灯光照射条件下依然可以发电，与冷藏装置的门体玻璃相结合，发电可用于冷藏装置的低功率负载，而且，薄膜太阳能电池既不会对玻璃的透光率造成太大影响，也不会占用多余的空间，冷藏装置适用范围可在室内和室外，太阳能利用率高，应用广泛，成本便宜，对环境没有任何危害。
可选地，所述二氧化钛为金红石型二氧化钛。本发明以二氧化钛作为薄膜材料的光阳极，成本便宜，对环境没有任何危害；金红石型二氧化钛的晶格致密，性质稳定，具有较好的耐候性、耐水性、不易变黄和不粉化的特点，其应用性能优异。
可选地，所述二氧化钛掺杂材料中铜元素的摩尔百分含量为0.1-0.5％，氮元素的摩尔百分含量为0.1-0.5％。本发明的二氧化钛、氨水、氧化铜在高能球磨过程中，球高速运动，球与球、球与球磨罐之间会产生碰撞、摩擦和挤压，物料粘附于球上会受到强大的碰撞力、挤压力和摩擦力等，由于球具有很高的动能，瞬间的碰撞会产生很高的温度和压力，在这种瞬间的高温高压下，物料的晶体结构受到破坏，Cu原子会进入二氧化钛的原子间隙中，或取代Ti原子进入TiO2的晶格中，从而改变TiO2的带隙结构。球的瞬间高速碰撞会产生高温高压，使球附近的液体和气体瞬间等离子化；同时，氨水被分解为H+、N3-等，由于氮离子的尺寸较小，从而很容易就能进入TiO2的晶格中，同时TiO2的晶格部分被破坏，晶格缺陷处能量价高，易吸引其它原子降低能量；高能球磨过程中二氧化钛、氨水、氧化铜三种物料充分发生反应，形成二氧化钛掺杂材料。
在另一个方面，本发明的一种冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
二氧化钛掺杂材料的制备
取二氧化钛1-2份、氨水6-7份、氧化铜1-2份，混合均匀，于400-600r/min的转速下高能球磨，球料比为1:1-5:1，球磨时间为4-8h，静置，分层，得沉积物；
在所述沉积物中添加稀酸，搅拌5-10min，洗涤，过滤，得二氧化钛掺杂材料；
二氧化钛光阳极的制备
取乙基纤维素，添加无水乙醇，制成无水乙醇质量浓度为8-12％的混合物，将所述二氧化钛掺杂材料加入到混合物中，二氧化钛掺杂材料与混合物的质量比为2:1-4:1，搅拌30-60min，得浆料；
将所述浆料涂覆到衬底上，100-150℃下煅烧1-3min，300-350℃下煅烧4-6min，425-475℃下煅烧20-40min，500-600℃下煅烧10-20min，得二氧化钛光阳极；
太阳能电池的组装
将所述二氧化钛光阳极染色，并取对电极，使二氧化钛光阳极和对电极组装在一起，密封，注入电解液，网版印刷，于400-500℃下，烧结，冷却，得太阳能电池。
本发明的二氧化钛、氨水、氧化铜首先在高能球磨过程中发生反应形成二氧化钛掺杂材料，经过添加稀酸搅拌洗涤，除去了没有反应的氨水和氧化铜，得到结构紧密的二氧化钛掺杂材料；然后，将其制成浆料并涂覆在衬底上，经过煅烧之后得到二氧化钛光阳极，并组装成太阳能电池。本发明的二氧化钛、氨水、氧化铜三者充分反应，得到了一种氮掺杂的TiO2/CuxO核壳结构材料，一方面，这种结构可增加材料的比表面积以提高染料的负载率，进而吸收更多的光子；另一方面，这种结构可有效地使电子转移到二氧化钛的导带上去，促进电子和空穴的分离，从而提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率。本发明的制备方法简单，操作方便，便于实现产业化。
可选地，所述二氧化钛掺杂材料的制备步骤中，高能球磨时所使用的球分别大球、中球和小球，大球、中球和小球的质量比为2-4:1-3:1，大球的粒径大小为10-15mm，中球的粒径大小为4-8mm，小球的粒径大小为2-4mm。本发明采用大球、中球和小球三种不同粒径大小的球与物料一起进行高能球磨，其作用力强，能量高，掺杂作用强，所得二氧化钛掺杂材料结构稳定。
进一步地，所述高能球磨时，球和料的体积不超过球磨罐总体积的4/5。高能球磨时控制球和料的添加量，使球和料在球磨罐内充分转动，转动自如，活动强，增强了其之间的相关作用力。
可选地，所述二氧化钛光阳极的制备步骤中，所用的稀酸为稀硫酸，洗涤时采用的是去离子水，洗涤2-3次。本发明高能球磨之后的产物可以经过沉积后去除上清液，添加稀酸，也可以直接添加稀酸，搅拌，使其充分反应，通常搅拌的时候采用的是超声搅拌的方法，以去除未反映的氧化铜；然后采用去离子水充分洗涤，离心机去除洗涤液，从而得到二氧化钛掺杂材料。
进一步地，所述二氧化钛光阳极的制备步骤中，搅拌为在磁力搅拌器内搅拌15-30min和在超声清洗器内超声清洗15-30min。搅拌过程采用磁力搅拌器和超声清洗器搅拌，可以提高搅拌效率，同时，操作方便，便于控制。
进一步地，所述二氧化钛光阳极的制备步骤中，煅烧是在链式炉中完成的。本发明的煅烧是在链式炉中进行，链式炉的温度区间有四个，设置链带的运动速度，这是一种有氧煅烧，可以充分去除浆料中的聚合物模板和有机成分；另外，本发明一般采用匀胶机将浆料旋涂在衬底上。
在再一个方面，本发明的一种冷藏装置用薄膜太阳能电池的应用，所述太阳能电池用于冷藏装置上，所述太阳能电池安装于所述冷藏装置的门体上。
本发明的太阳能电池安装在冷藏装置的门体上，二氧化钛光阳极和对电极分别通过导线与蓄电池相连接，并在其中一条导线上连接防反充二极管，蓄电池与外接负载相连接；这是一种掺杂改性后的薄膜染料敏化太阳能电池，其与冷藏装置的门体玻璃相结合，即使在室内光照条件下依然能够产生电能，发电薄膜太阳能电池不会占用额外的空间，成本便宜，对环境没有任何危害。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的二氧化钛、氨水、氧化铜首先在高能球磨过程中发生反应形成二氧化钛掺杂材料，经过添加稀酸搅拌洗涤，除去了没有反应的氨水和氧化铜，得到结构紧密的二氧化钛掺杂材料；然后，将其制成浆料并涂覆在衬底上，经过煅烧之后得到二氧化钛光阳极，并组装成太阳能电池；这是一种掺杂改性后的薄膜染料敏化太阳能电池，安装在冷藏装置的门体上，与冷藏装置的门体玻璃相结合，即使在室内没有阳光直射或在灯光照射条件下依然可以发电，发电可用于冷藏装置的低功率负载，而且，薄膜太阳能电池既不会对玻璃的透光率造成太大影响，也不会占用多余的空间，冷藏装置适用范围可在室内和室外，太阳能利用率高，应用广泛，成本便宜，对环境没有任何危害。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例的电路图；
图中：1-光阳极；2-电解液；3-对电极；4-二极管；5-蓄电池；6-指示灯。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
本发明的一种冷藏装置用薄膜太阳能电池，包括二氧化钛光阳极、对电极和电解液；
所述二氧化钛光阳极包括：
衬底，所述衬底为掺杂氟的SnO2透明导电玻璃；
和电极层，所述电极层由二氧化钛掺杂材料的浆料经过烧结而成，所述二氧化钛掺杂材料由以下重量份的原料经过高能球磨制备而成：二氧化钛1-2份、氨水6-7份、氧化铜1-2份。
优选地，所述二氧化钛为金红石型二氧化钛。
进一步地，所述二氧化钛掺杂材料中铜元素的摩尔百分含量为0.1-0.5％，氮元素的摩尔百分含量为0.1-0.5％。
本发明的一种冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
二氧化钛掺杂材料的制备
取二氧化钛1-2份、氨水6-7份、氧化铜1-2份，混合均匀，于400-600r/min的转速下高能球磨，球料比为1:1-5:1，球磨时间为4-8h，静置，分层，得沉积物；
在所述沉积物中添加稀酸，搅拌5-10min，洗涤，过滤，得二氧化钛掺杂材料；
二氧化钛光阳极的制备
取乙基纤维素，添加无水乙醇，制成无水乙醇质量浓度为8-12％的混合物，将所述二氧化钛掺杂材料加入到混合物中，二氧化钛掺杂材料与混合物的质量比为2:1-4:1，搅拌30-60min，得浆料；
将所述浆料涂覆到衬底上，100-150℃下煅烧1-3min，300-350℃下煅烧4-6min，425-475℃下煅烧20-40min，500-600℃下煅烧10-20min，得二氧化钛光阳极；
太阳能电池的组装
将所述二氧化钛光阳极染色，并取对电极，使二氧化钛光阳极和对电极组装在一起，密封，注入电解液，网版印刷，于400-500℃下，烧结，冷却，得太阳能电池。
优选地，所述二氧化钛掺杂材料的制备步骤中，高能球磨时所使用的球分别大球、中球和小球，大球、中球和小球的质量比为2-4:1-3:1，大球的粒径大小为10-15mm，中球的粒径大小为4-8mm，小球的粒径大小为2-4mm。
进一步地，所述高能球磨时，球和料的体积不超过球磨罐总体积的4/5。
具体地，所述二氧化钛掺杂材料的制备步骤中，所用的稀酸为稀硫酸，洗涤时采用的是去离子水，洗涤2-3次。
再次优选地，所述二氧化钛掺杂材料的制备步骤中，搅拌为在磁力搅拌器内搅拌15-30min和在超声清洗器内超声清洗15-30min。
再进一步地，所述二氧化钛掺杂材料的制备步骤中，煅烧是在链式炉中完成的。
本发明的一种冷藏装置用薄膜太阳能电池的应用，所述太阳能电池用于冷藏装置上，所述太阳能电池安装于所述冷藏装置的门体上。
实施例一
本发明的一种冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、二氧化钛掺杂材料的制备
1)取二氧化钛1份、氨水6份、氧化铜1份，混合均匀，于400r/min的转速下高能球磨，球料比为5:1，球磨时间为4h，静置，分层，得沉积物；
2)在步骤1)所得的沉积物中添加稀硝酸，搅拌10min，洗涤，过滤，得二氧化钛掺杂材料；
S2、二氧化钛光阳极的制备
3)取乙基纤维素，添加无水乙醇，制成无水乙醇质量浓度为8％的混合物，将步骤S1所得的二氧化钛掺杂材料加入到混合物中，二氧化钛掺杂材料与混合物的质量比为3:1，搅拌30min，得浆料；
4)将步骤3)所得的浆料涂覆到衬底上，100℃下煅烧3min，300℃下煅烧6min，425℃下煅烧40min，500℃下煅烧20min，得二氧化钛光阳极；
S3、太阳能电池的组装
5)将其与步骤S2所得的二氧化钛光阳极染色，并取对电极，使二氧化钛光阳极和对电极组装在一起，密封，注入电解液，网版印刷，于400℃下，烧结，冷却，得太阳能电池。
实施例二
本发明的一种冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、二氧化钛掺杂材料的制备
1)取金红石型二氧化钛2份、氨水7份、氧化铜2份，混合均匀，于600r/min的转速下高能球磨，球料比为1:1，球磨时间为8h，静置，分层，得沉积物；
2)在步骤1)所得的沉积物中添加稀盐酸，超声搅拌5min，采用去离子水洗涤，洗涤2次，过滤，得二氧化钛掺杂材料；
S2、二氧化钛光阳极的制备
3)取乙基纤维素，添加无水乙醇，制成无水乙醇质量浓度为12％的混合物，将步骤S1所得的二氧化钛掺杂材料加入到混合物中，二氧化钛掺杂材料与混合物的质量比为2:1，搅拌60min，得浆料；
4)将步骤3)所得的浆料涂覆到衬底上，150℃下煅烧1min，350℃下煅烧4min，475℃下煅烧20min，600℃下煅烧10min，得二氧化钛光阳极；
S3、太阳能电池的组装
5)将其与步骤S2所得的二氧化钛光阳极染色，并取对电极，使二氧化钛光阳极和对电极组装在一起，密封，注入电解液，网版印刷，于500℃下，烧结，冷却，得太阳能电池。
实施例三
本发明的一种冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、二氧化钛掺杂材料的制备
1)取金红石型二氧化钛1.5份、氨水6.5份、氧化铜1.5份，混合均匀，于500r/min的转速下高能球磨，高能球磨时所使用的球分别大球、中球和小球，大球、中球和小球的质量比为3:2:1，大球的粒径大小为12mm，中球的粒径大小为6mm，小球的粒径大小为3mm，其中，总的球料比为3:1，球和料的体积不超过球磨罐总体积的4/5，球磨时间为6h，静置，分层，得沉积物；
2)在步骤1)所得的沉积物中添加稀硫酸，超声搅拌8min，采用去离子水洗涤，洗涤3次，过滤，得二氧化钛掺杂材料；
S2、二氧化钛光阳极的制备
3)取乙基纤维素，添加无水乙醇，制成无水乙醇质量浓度为10％的混合物，将步骤S1所得的二氧化钛掺杂材料加入到混合物中，二氧化钛掺杂材料与混合物的质量比为2:1，先在磁力搅拌器内搅拌20min，然后在超声清洗器内超声清洗20min，得浆料；
4)将步骤3)所得的浆料涂覆到衬底上，置于链式炉中煅烧，125℃下煅烧2min，325℃下煅烧5min，450℃下煅烧30min，500℃下煅烧15min，除去浆料中的聚合物模板和有机成分，最后室温下冷却，得二氧化钛光阳极；
S3、太阳能电池的组装
5)将其与步骤S2所得的二氧化钛光阳极染色，并取对电极，使二氧化钛光阳极和对电极组装在一起，密封，注入电解液，网版印刷，于450℃下，烧结，冷却，得太阳能电池。
实施例四
本发明的一种冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、二氧化钛掺杂材料的制备
1)取金红石型二氧化钛1.5份、氨水6.5份、氧化铜1.5份，混合均匀，装入球磨罐中，将大球、中球和小球按照质量比为3:2:1的比例加入球磨罐中，大球的粒径大小为10mm，中球的粒径大小为4mm，小球的粒径大小为2mm，其中，总的球料比为2:1，球和料的体积不超过球磨罐总体积的4/5，于500r/min的转速下高能球磨，球磨时间为5h，静置，分层，得沉积物；
2)在步骤1)所得的沉积物中添加稀硫酸，超声搅拌8min，去除未反应的氧化铜，采用去离子水洗涤，洗涤3次，采用离心机去除洗涤液，得二氧化钛掺杂材料；
S2、二氧化钛光阳极的制备
3)取乙基纤维素，添加无水乙醇，制成无水乙醇质量浓度为10％的混合物，将步骤S1所得的二氧化钛掺杂材料加入到混合物中，二氧化钛掺杂材料与混合物的质量比为4:1，先在磁力搅拌器内搅拌30min，然后在超声清洗器内超声清洗30min，得浆料；
4)将步骤3)所得的浆料通过匀胶机旋涂到衬底上，置于链式炉中煅烧，链式炉的温度区间分别设置为125℃、325℃、450℃和500℃，调整链带的运动速度，在125℃下煅烧2min，325℃下煅烧5min，450℃下煅烧30min，500℃下煅烧15min，除去浆料中的聚合物模板和有机成分，最后室温下冷却，得二氧化钛光阳极；
S3、太阳能电池的组装
5)采用染料将步骤S2所得的二氧化钛光阳极进行染色处理，并取对电极，使染色完成后的二氧化钛光阳极和对电极组装在一起，并使用沙林膜密封，采用注射器将电解液注入密封空间，利用毛细管原理使电解液充满整个空间，修改印刷网版，在电池表面印刷精美的银电极图案，于500℃下，烧结，去除导电银浆中的有机物，得太阳能电池。
实施例五
本发明的一种冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、二氧化钛掺杂材料的制备
1)取金红石型二氧化钛2份、氨水6份、氧化铜1份，混合均匀，装入球磨罐中，将大球、中球和小球按照质量比为3:2:1的比例加入球磨罐中，大球的粒径大小为15mm，中球的粒径大小为8mm，小球的粒径大小为4mm，其中，总的球料比为2:1，球和料的体积不超过球磨罐总体积的4/5，于400r/min的转速下高能球磨，球磨时间为5h，静置，分层，得沉积物；
2)在步骤1)所得的沉积物中添加稀硫酸，超声搅拌8min，去除未反应的氧化铜，采用去离子水洗涤，洗涤3次，采用离心机去除洗涤液，得二氧化钛掺杂材料；
S2、二氧化钛光阳极的制备
3)取乙基纤维素，添加无水乙醇，制成无水乙醇质量浓度为10％的混合物，将步骤S1所得的二氧化钛掺杂材料加入到混合物中，二氧化钛掺杂材料与混合物的质量比为3:1，先在磁力搅拌器内搅拌30min，然后在超声清洗器内超声清洗30min，得浆料；
4)将步骤3)所得的浆料通过匀胶机旋涂到衬底上，置于链式炉中煅烧，链式炉的温度区间分别设置为125℃、325℃、450℃和500℃，调整链带的运动速度，在125℃下煅烧2min，325℃下煅烧5min，450℃下煅烧30min，500℃下煅烧15min，除去浆料中的聚合物模板和有机成分，最后室温下冷却，得二氧化钛光阳极；
S3、太阳能电池的组装
5)采用染料将步骤S2所得的二氧化钛光阳极进行染色处理，并取对电极，使染色完成后的二氧化钛光阳极和对电极组装在一起，并使用沙林膜密封，采用注射器将电解液注入密封空间，利用毛细管原理使电解液充满整个空间，修改印刷网版，在电池表面印刷精美的银电极图案，于500℃下，烧结，去除导电银浆中的有机物，得太阳能电池。
参阅附图1，通常情况下，首先，采用染料将二氧化钛光阳极1进行染色处理，并取对电极3，使染色完成后的二氧化钛光阳极1和对电极3组装在一起，并使用沙林膜密封，采用注射器将电解液2注入密封空间，利用毛细管原理使电解液3充满整个空间，修改印刷网版，在电池表面印刷精美的银电极图案，于500℃下，烧结，去除导电银浆中的有机物，得太阳能电池。然后，分别测定实施例一至实施例五所得的五个薄膜太阳能电池和现有的市售应用于冷藏装置的晶硅太阳能电池的透光率及其电性能。将实施例一至实施例五所得的五个薄膜太阳能电池安装在冷藏装置的门体上，薄膜太阳能电池与冷藏装置的门体进行组装时，光阳极1和对电极3分别通过导线与蓄电池5相连接，并在其中一条导线上连接防反充二极管4，蓄电池5与外接负载相连接，外界负载如指示灯6等，用于显示太阳能电池的工作情况。
其中，透光率的检测方法为：将探头结合，保证探头之间没有任何物体，开机后，透光率数据显示为100％；将两个探头对准夹住被测物(即待测的太阳能电池)，显示数据为被测物透光率数值。薄膜电池电性能的检测方法为：以不同波长的光为测试光源，分别测试了薄膜电池的开路电压Voc、断路电流Jsc、填充因子FF和转换效率η，测试结果如表1所示。
表1不同太阳能电池的透光率和电性能
由表1可以看出，本发明的方法所得的薄膜太阳能电池在透光率在30-40％左右，而现有的市售晶硅太阳能电池的透光率为0，即其不透明；因此，本发明的方法所得的薄膜太阳能电池透光率好，不会对冷藏装置的玻璃面板的透光率造成影响，使用性能好。本发明的方法所得的薄膜太阳能电池的吸收光谱在可见光范围内，并且随着波长的增加，薄膜太阳能电池的光电转换效率逐渐减小；室内节能灯灯光的波长通常在以460nm的蓝光、580nm的黄光和610nm的红光为主，三者可以复合成白光；因此，在室内光照条件下，薄膜太阳能电池可以发电。而现有的市售晶硅太阳能电池的不透光，与冷藏装置连接时，还必须有一个单独的板，结构复杂，室内光电转换效率极低，必须在太阳光下才能发电，商用的价值较小，所以常用于玻璃房或景观房的搭建。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的二氧化钛、氨水、氧化铜首先在高能球磨过程中发生反应形成二氧化钛掺杂材料，经过添加稀酸搅拌洗涤，除去了没有反应的氨水和氧化铜，得到结构紧密的二氧化钛掺杂材料；然后，将其制成浆料并涂覆在衬底上，经过煅烧之后得到二氧化钛光阳极，并组装成太阳能电池；这是一种掺杂改性后的薄膜染料敏化太阳能电池，安装在冷藏装置的门体上，与冷藏装置的门体玻璃相结合，即使在室内没有阳光直射或在灯光照射条件下依然可以发电，发电可用于冷藏装置的低功率负载，而且，薄膜太阳能电池既不会对玻璃的透光率造成太大影响，也不会占用多余的空间，冷藏装置适用范围可在室内和室外，太阳能利用率高，应用广泛，成本便宜，对环境没有任何危害。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种冷藏装置用薄膜太阳能电池，其特征在于，包括二氧化钛光阳极、对电极和电解液；
所述二氧化钛光阳极包括：
衬底，所述衬底为掺杂氟的SnO2透明导电玻璃；
和电极层，所述电极层由二氧化钛掺杂材料的浆料经过烧结而成，所述二氧化钛掺杂材料由以下重量份的原料经过高能球磨制备而成：二氧化钛1-2份、氨水6-7份、氧化铜1-2份。
2.根据权利要求1所述的冷藏装置用薄膜太阳能电池，其特征在于，
所述二氧化钛为金红石型二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的冷藏装置用薄膜太阳能电池，其特征在于，
所述二氧化钛掺杂材料中铜元素的摩尔百分含量为0.1-0.5％，氮元素的摩尔百分含量为0.1-0.5％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
二氧化钛掺杂材料的制备
取二氧化钛1-2份、氨水6-7份、氧化铜1-2份，混合均匀，于400-600r/min的转速下高能球磨，球料比为1:1-5:1，球磨时间为4-8h，静置，分层，得沉积物；
在所述沉积物中添加稀酸，搅拌5-10min，洗涤，过滤，得二氧化钛掺杂材料；
二氧化钛光阳极的制备
取乙基纤维素，添加无水乙醇，制成无水乙醇质量浓度为8-12％的混合物，将所述二氧化钛掺杂材料加入到混合物中，二氧化钛掺杂材料与混合物的质量比为2:1-4:1，搅拌30-60min，得浆料；
将所述浆料涂覆到衬底上，100-150℃下煅烧1-3min，300-350℃下煅烧4-6min，425-475℃下煅烧20-40min，500-600℃下煅烧10-20min，得二氧化钛光阳极；
太阳能电池的组装
将所述二氧化钛光阳极染色，并取对电极，使二氧化钛光阳极和对电极组装在一起，密封，注入电解液，网版印刷，于400-500℃下，烧结，冷却，得太阳能电池。
5.根据权利要求4所述的冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，
所述二氧化钛掺杂材料的制备步骤中，高能球磨时所使用的球分别大球、中球和小球，大球、中球和小球的质量比为2-4:1-3:1，大球的粒径大小为10-15mm，中球的粒径大小为4-8mm，小球的粒径大小为2-4mm。
6.根据权利要求5所述的冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，
所述高能球磨时，球和料的体积不超过球磨罐总体积的4/5。
7.根据权利要求4所述的冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，
所述二氧化钛掺杂材料的制备步骤中，所用的稀酸为稀硫酸，洗涤时采用的是去离子水，洗涤2-3次。
8.根据权利要求4所述的冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，
所述二氧化钛光阳极的制备步骤中，搅拌为在磁力搅拌器内搅拌15-30min和在超声清洗器内超声清洗15-30min。
9.根据权利要求4所述的冷藏装置用薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，
所述二氧化钛光阳极的制备步骤中，煅烧是在链式炉中完成的。
10.根据权利要求1-3中任意一项所述的冷藏装置用薄膜太阳能电池的应用，其特征在于，
所述太阳能电池用于冷藏装置上，所述太阳能电池安装于所述冷藏装置的门体上。
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