一種染料敏化太陽電池及其光陽極的低溫制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種染料敏化太陽電池的低溫制備方法，利用激光輔助膜轉(zhuǎn)移法突破了傳統(tǒng)染料敏化太陽電池光陽極制備過程中高溫?zé)崽幚韺椎南拗疲玫蛪毫L壓技術(shù)將光陽極轉(zhuǎn)移到任意導(dǎo)電基底上形成多孔結(jié)構(gòu)良好、與基底結(jié)合緊密的光陽極，并進(jìn)一步制得染料敏化太陽電池，所制備的染料敏化太陽電池效率高、基底適應(yīng)性好、工藝簡單、重復(fù)性好，可應(yīng)用于規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】一種染料敏化太陽電池及其光陽極的低溫制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種染料敏化太陽電池的低溫制備方法，利用激光剝離和低壓力滾壓方法在任意導(dǎo)電基底上制備光陽極，并進(jìn)一步制備染料敏化太陽電池。
【背景技術(shù)】
[0002]染料敏化太陽電池是依靠光敏染料，利用光生伏特原理將太陽能轉(zhuǎn)化成為電能的半導(dǎo)體器件。染料敏化太陽能電池作為薄膜太陽能電池的一種，自1991年被瑞士洛桑高等工業(yè)學(xué)院GrStzel教授所領(lǐng)導(dǎo)的小組發(fā)明以來，得到了全世界科研工作者的關(guān)注，是一種極具潛力的傳統(tǒng)晶硅電池替代產(chǎn)品。目前染料敏化太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破12%，具有非常廣闊的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景。
[0003]相對于其他太陽電池，特別是晶體硅電池染料敏化太陽能電池具有原料廉價、工藝簡單、輕質(zhì)以及易于柔性化等特點(diǎn)使得染料敏化太陽電池的應(yīng)用更具靈活性。但是在傳統(tǒng)的染料敏化太陽電池的制備過程中，首先要將含有TiO2納米顆粒的有機(jī)漿料利用絲網(wǎng)印刷或者刮刀法制備到透明導(dǎo)電玻璃上，漿料中有機(jī)物的使用是為了增強(qiáng)TiO2與導(dǎo)電基底的粘附力，但是有機(jī)物的存在對電子在電池結(jié)構(gòu)中的傳遞具有嚴(yán)重影響，增加了電池的暗電流。然后利用高溫?zé)崽幚磉^程去掉其中的有機(jī)粘合劑而且高溫的熱處理過程可以讓漿料中的TiO2顆?？梢杂行У男纬蛇B接，從而形成良好的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利于電子在電池中的傳遞從而獲得高的光電轉(zhuǎn)換效率。這種傳統(tǒng)的染料敏化太陽電池的制備工藝由于需要經(jīng)過一個較高溫度的熱處理過程，因此限制了電池基底的選擇。為了能夠在柔性襯底上制備染料敏化太陽電池，特別是在輕質(zhì)、柔性塑料襯底上制備高效染料敏化太陽電池，克服傳統(tǒng)工藝中的熱處理工藝成為了一個染料敏化太陽電池柔性化的一個重要障礙。
[0004]解決這個問題的方法主要有使用不含有機(jī)粘合劑的低溫漿料、高壓力靜壓法、靜電沉積、紫外及微波處理等。所有的方法都是為了不使用或者降解TiO2前驅(qū)漿料中有機(jī)粘合劑以及或者好的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這些方法雖然一定程度上可以實(shí)現(xiàn)低溫染料敏化電池光陽極的制備但是有些方法得到的光陽極中的TiO2顆粒連接力很弱使得電池光電效率低，亦或者制備方法對設(shè)備得要求很高不利于電池的量產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供染料敏化太陽電池的新的制備方法，克服傳統(tǒng)電池高溫?zé)崽幚韺椎南拗?，并且提供一種制備與基底結(jié)合力高、光陽極TiO2顆粒緊密頸接的、適應(yīng)任何導(dǎo)電襯底的TiO2光陽極的工藝。本發(fā)明工藝過程簡單、重復(fù)性好、對設(shè)備要求低適合產(chǎn)業(yè)化大量生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明提供了一種光陽極的低溫制備方法，制備得到的光陽極可應(yīng)用于柔性染料敏化太陽電池中，所述制備方法包括光陽極的預(yù)制備、激光剝離、形狀控制、熱處理、低壓力滾壓轉(zhuǎn)移。優(yōu)選地，所述光陽極為TiO2光陽極。[0007]本發(fā)明光陽極的低溫制備方法包括以下步驟:
[0008](I)在FTO基底上用絲網(wǎng)印刷方法制備納米氧化物漿料，于100°C加熱臺上烘干，在所述基底上形成預(yù)制的納米氧化物薄膜層；
[0009](2)利用激光輔助的膜轉(zhuǎn)移方法，將預(yù)制的納米氧化物薄膜層與所述FTO基底分離，得到納米氧化物薄膜帶；
[0010](3)裁剪所述納米氧化物薄膜帶，在500°C下進(jìn)行熱處理；
[0011](4)在襯底基底上旋涂粘結(jié)層，然后將步驟(3)處理后的所述納米氧化物薄膜帶放置于該粘結(jié)層上，利用低壓力滾壓方法使其結(jié)合在所述襯底基底上，形成所述光陽極；
[0012]其中，所述納米氧化物薄膜為包含有氧化物半導(dǎo)體Ti02、Zn0、Sn02或In2O3納米顆?；蚣{米管或納米纖維的納米氧化物多孔互連薄膜。優(yōu)選地，為TiO2薄膜。
[0013]步驟(I)中，所述納米氧化物漿料包含的組成成份及比例為:將乙酸酸化的P25Ti02粉末、含乙基纖維素10%質(zhì)量比的乙醇溶液以及松油醇按照質(zhì)量比為0.06:3:2進(jìn)行均勻混合分散。
[0014]步驟⑴中，所述納米氧化物漿料薄膜層的厚度為14_16μπι。
[0015]步驟(4)中，所述粘結(jié)層的組成及比例為:P25Ti02粉末、無水乙醇以及鈦酸四丁酯按照質(zhì)量比為1:15:0.3進(jìn)行均勻混合分散。
[0016]步驟(4)制得的光陽極包括導(dǎo)電基板、轉(zhuǎn)移層和粘附層。
[0017]其中，“FT0基底”是指在玻璃表面制備有氟摻雜氧化錫透明導(dǎo)電氧化物薄膜的透明導(dǎo)電玻璃
[0018]其中，“納米氧化物漿料”是指利用氧化物納米顆粒與有機(jī)粘合劑及分散劑制備的均勻分散且適用于絲網(wǎng)印刷技術(shù)的漿料。包括TiO2漿料、ZnO漿料、SnO2漿料或In2O3漿料。優(yōu)選地，為TiO2漿料。
[0019]其中，“納米氧化物薄膜帶”是指通過絲網(wǎng)印刷的方法將制備的納米氧化物漿料制備在目標(biāo)基板干燥后形成的帶材。包括TiO2帶、ZnO帶、SnO2帶或In2O3帶。優(yōu)選地,為TiO2帶。
[0020]其中，所采用的“絲網(wǎng)印刷技術(shù)”是印刷時通過刮板的擠壓，使油墨或者漿料通過網(wǎng)版的既有圖形，獲得與網(wǎng)版形狀一致的印刷圖案。絲網(wǎng)印刷技術(shù)廣泛應(yīng)用于太陽電池制備領(lǐng)域。
[0021 ] 其中，所采用的“激光輔助的膜轉(zhuǎn)移方法”是指利用激光對制備有納米氧化物薄膜帶預(yù)制區(qū)域進(jìn)行掃描輻照，使得帶與基底分離實(shí)現(xiàn)帶的可轉(zhuǎn)移方法。
[0022]其中，所采用的“低壓力滾壓方法”是指采用軸滾動碾壓的方式，而且施加的垂直壓力相比于傳統(tǒng)靜壓法制備光陽極的方法比，使用的力僅為機(jī)械靜壓法的十分之一。
[0023]本發(fā)明還提供了一種按上述方法制備得到的光陽極。所述光陽極包括導(dǎo)電基板、轉(zhuǎn)移層和粘附層。其中，轉(zhuǎn)移層由激光掃描獲得的具有良好柔韌性的Ti02帶成型燒結(jié)而成。由于高溫?zé)Y(jié)過程的存在，因此，按上述方法制備的光陽極一方面具有良好的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，顆粒間的鏈接緊密，可以為電子的傳輸提供便利；另一方面通過低壓力膜轉(zhuǎn)移方法，不僅避免了高壓力對設(shè)備以及對基底的要求，并且有利于適配卷到卷的規(guī)?；a(chǎn)工藝，而且低壓力能夠最大程度地保留燒結(jié)后Ti02轉(zhuǎn)移層的網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)。通過測試表征，這種本發(fā)明制備的光陽極可以達(dá)到傳統(tǒng)制備方法所制備光陽極染料吸附量的90%以上。[0024]本發(fā)明制備的光陽極由透明導(dǎo)電氧化物覆蓋的基底或?qū)щ娊饘倩着c納米氧化物顆粒或納米管或納米纖維構(gòu)成的多孔互聯(lián)薄膜組成。納米氧化物多孔薄膜進(jìn)一步地由兩部分構(gòu)成:底層為粘結(jié)層，厚度約為I P m，該層主要的作用是作為橋梁將轉(zhuǎn)移層和基底緊密的結(jié)合在一起，從而減小電子在光陽極中的傳輸電阻，增加光陽極的穩(wěn)定性，提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率；第二層為成型燒結(jié)后的激光輻照剝離下來的納米氧化物多孔互聯(lián)帶厚度為14-16 μ m,頂部為200_400nm的大顆粒散射層，下方為25nm左右的小顆粒層。該層結(jié)合了激光剝離和傳統(tǒng)染料敏化太陽電池光陽極的絲網(wǎng)印刷與燒結(jié)工藝。一方面具有優(yōu)良的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，一方面有利于膜轉(zhuǎn)移方法的設(shè)計(jì)和實(shí)施。
[0025]本發(fā)明中，所述光陽極用于柔性染料敏化太陽電池中，所述光陽極結(jié)合在襯底基底上，為覆蓋在襯底基底表面的納米氧化物薄膜構(gòu)成，其中，納米氧化物薄膜包括氧化物半導(dǎo)體Ti02、ZnO> SnO2>以及In2O3等納米顆粒或納米管或納米纖維所制備的納米氧化物多孔
互連薄膜。
[0026]本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種染料敏化太陽電池的低溫制備方法，S卩，利用本發(fā)明低溫制備的光陽極進(jìn)一步制備了染料敏化太陽電池，其包括:
[0027](I)利用本發(fā)明制備方法制得的光陽極；
[0028](2)利用磁控濺射方法在襯底基底上制備Pt對電極；其中，所述襯底基底上已經(jīng)結(jié)合上述方法制備得到的光陽極；
[0029](3)將所述光陽極浸泡在染料溶液中，吸附染料；
[0030](4)利用封裝材料，封裝步驟(2)制得的所述Pt對電極和步驟(3)制得的所述負(fù)載染料的光陽極；較佳地，以熱塑性沙林樹脂作為隔離封裝材料，封裝所述Pt對電極和所述光陽極；
[0031](5)灌注含碘的電解質(zhì)，制得所述染料敏化太陽電池。
[0032]本發(fā)明還提供了一種按以上方法制備得到的染料敏化太陽能電池，其包括襯底基板，在所述襯底基板上形成的氧化物光陽極，吸附在光陽極上的染料，對電極，覆蓋在電池表面的透明基板，填充在所述襯底基板和透明基板之間的空間中的電解質(zhì)，以及封接光陽極和對電極的封裝材料。其中，所述覆蓋在電池表面的透明基板是由基底材料和透明導(dǎo)電材料構(gòu)成。
[0033]本發(fā)明所制備的柔性染料敏化太陽能電池，其結(jié)構(gòu)包括基板材料、透明導(dǎo)電材料、封裝材料、光陽極材料以及液態(tài)填充電解質(zhì)材料。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的一股柔性染料敏化太陽電池，特別是基于塑料基板的柔性染料敏化太陽電池由于無法熱處理而對低溫漿料的依賴。通過低壓力滾壓膜轉(zhuǎn)移的方式，一方面最大程度地繼承了傳統(tǒng)染料敏化太陽電池的成熟制備工藝和方法，降低了電池的制備難度；另一方面極大地提高了制備工藝的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。通過本發(fā)明方法制備的柔性染料敏化太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率為
4.2%。而玻璃基染料敏化太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率為6.2。達(dá)到傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)工藝制備的玻璃基染料敏化電池光電轉(zhuǎn)換效率7.5%的80%以上。
[0034]較佳地，本發(fā)明高功率低成本的柔性染料敏化太陽能電池，包括:柔性襯底基板；在所述襯底基板上形成的光陽極和對電極；吸附在光陽極上的染料；覆蓋在電池表面的透明基板；封接襯底基板和透明基板的封裝材料；所述襯底基板和透明基板之間形成的均勻間距空間的隔離材料；填充在所述襯底基板和透明基板之間的空間中的電解液。[0035]本發(fā)明染料敏化太陽電池及其光陽極的制備方法，適合于任意透明導(dǎo)電基底材料。
[0036]本發(fā)明中，光陽極所述襯底基板為任意覆蓋有透明導(dǎo)電材料如玻璃、陶瓷以及高分子聚合物等透明導(dǎo)電基底、導(dǎo)電金屬基板或鍍有透明導(dǎo)電薄膜的聚合物襯底材料。對電極所述基板采用為任意導(dǎo)電材料如金屬、覆蓋有導(dǎo)電物的陶瓷基和高分子聚合物材料等。較佳地，所述襯底基底可以為鈦、不銹鋼和鎳等穩(wěn)定低阻的金屬薄片或者鍍有ITO、FTO及AZO等導(dǎo)電薄膜的PET、PEN等塑料薄片。較佳地，該薄片的厚度為:背照式的電池對薄片的厚度無具體要求，正照射的電池使用的薄片厚度大約為200um。
[0037]本發(fā)明中，氧化物光陽極材料包括氧化物半導(dǎo)體1102、2110、51102、111203等納米顆?；蚣{米管或納米纖維所制備的納米氧化物多孔互連薄膜。本發(fā)明中光陽極是按照本發(fā)明膜轉(zhuǎn)移方法制備得到，其中，膜轉(zhuǎn)移法采用激光掃描剝離和低壓力滾壓的轉(zhuǎn)移方法。
[0038]本發(fā)明中， 染料為N719和N749等商業(yè)化高效染料。
[0039]本發(fā)明中，所述對電極包括Pt、Au等金屬材料；碳納米管、石墨烯等碳材料；過渡金屬硫化物、氮化物及氧化物等；部分導(dǎo)電高分子材料。所述對電極的制備方法包括磁控濺射、絲網(wǎng)印刷、真空蒸發(fā)、化學(xué)鍍、電化學(xué)鍍、浸鍍、旋涂、超聲鍍等。較佳地，本發(fā)明中的對電極采用化學(xué)還原法制備的Pt對電極。
[0040]本發(fā)明中，所述電解液為以13_和I_、Co2+和Co3+、或Fe2+和Fe3+為氧化還原對的液態(tài)電解液或離子電解質(zhì)。電解質(zhì)采用含1_1/Ι3_1,為氧化還原對的液態(tài)電解液或離子電解質(zhì)。
[0041]本發(fā)明中，所述封接材料為包含有低熔點(diǎn)玻璃粉、熱固化環(huán)氧樹脂、紫外固化環(huán)氧樹脂或沙林樹脂的熱塑性塑料薄膜。較佳地，封裝材料包括低熔點(diǎn)玻璃粉，熱固化環(huán)氧樹脂或紫外固化環(huán)氧樹脂。
[0042]本發(fā)明利用激光輔助膜轉(zhuǎn)移方法實(shí)現(xiàn)獲得多孔光陽極，從而打破了傳統(tǒng)染料敏化太陽電池光陽極制備過程中高溫?zé)崽幚韺椎南拗?。利用激光對一定厚度絲網(wǎng)印刷的TiO2掃描，使得其與初始基底進(jìn)行分離獲得大面積柔性TiO2帶；將TiO2帶進(jìn)行裁剪，燒結(jié)得到具有優(yōu)良網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的1102光陽極；利用低壓力滾壓技術(shù)將光陽極轉(zhuǎn)移到任意導(dǎo)電基底上形成多孔結(jié)構(gòu)良好、與基底結(jié)合緊密的光陽極層；柔性光陽極負(fù)載染料后通過封裝材料與制備有Pt顆粒的對電極進(jìn)行封裝并灌入電解質(zhì)完成整個電池的制備。利用本發(fā)明方法制備的染料敏化太陽電池具有效率高、基底適應(yīng)性好、工藝簡單以及重復(fù)性好的特點(diǎn)。本發(fā)明結(jié)合卷對卷制備技術(shù)能夠有效地推進(jìn)染料敏化太陽電池的大量生產(chǎn)及應(yīng)用。
[0043]本發(fā)明制備方法創(chuàng)新提出的膜轉(zhuǎn)移方法為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題提供了新思路，首先采用傳統(tǒng)方法制備出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)良好的多孔TiO2，然后利用特定方法將其剝離，再轉(zhuǎn)移到任何適用的導(dǎo)電襯底上。本發(fā)明方法對于染料敏化太陽電池的制備，特別是對于塑料基柔性染料敏化太陽電池的制備具有非常重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]圖1是本發(fā)明染料敏化太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖2是本發(fā)明制備方法中激光剝離過程示意圖。
[0046]圖3是本發(fā)明制備方法中低壓力滾壓膜轉(zhuǎn)移法示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0047]結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以下實(shí)施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護(hù)范圍。實(shí)施本發(fā)明的過程、條件、試劑、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識和公知常識，本發(fā)明沒有特別限制內(nèi)容。
[0048]本發(fā)明用于染料敏化太陽能電池的光陽極的制備方法，包括如下步驟:
[0049]①清洗襯底基底。
[0050]將目標(biāo)襯底基底和預(yù)轉(zhuǎn)移基底(FT0基底)表面分別進(jìn)行清洗，采用丙酮與無水乙醇的混合溶劑(體積比1:3)和去離子水分別對襯底基底進(jìn)行超聲清洗，例如清洗15分鐘，用氮?dú)獯蹈梢r底。所述襯底基底包括柔性或非柔性的導(dǎo)電基材。
[0051]②制備可絲網(wǎng)印刷的含有機(jī)粘合劑的半導(dǎo)體漿料；較佳地，為TiO2漿料。
[0052]③在預(yù)轉(zhuǎn)移基底上印刷TiO2漿料并烘干，形成預(yù)制的TiO2薄膜層。
[0053]④使用激光器掃描照射分離該預(yù)制TiO2薄膜層和基板，得到分離的TiO2薄膜帶。
[0054]⑤根據(jù)特定的不同需要，對TiO2薄膜帶的形狀進(jìn)行裁剪并熱處理。
[0055]⑥在目標(biāo)襯底基底上旋涂粘結(jié)層，即旋涂含有TiO2顆粒且不含有機(jī)粘合劑的漿料薄層。
[0056]⑦將熱處理后的TiO2薄膜帶放置在粘結(jié)層之上，使用滾壓方法將其轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底基底上獲得光陽極。
[0057]本發(fā)明染料敏化太陽電池的制備方法，S卩，進(jìn)一步地在依上述方法制備得到光陽極的基礎(chǔ)上，繼續(xù)以下步驟，制備得到本發(fā)明染料敏化太陽能電池:
[0058]⑧利用磁控濺射方法在襯底基底上制備負(fù)載有催化材料的Pt對電極。
[0059]⑨光陽極浸泡在染料溶液中，吸附染料。
[0060]⑩隔離、封裝光陽極和對電極；然后，灌裝電解質(zhì)，密封灌裝開口，制得所述染料敏化太陽電池。
[0061]如圖1所示，1-基底材料，2-透明導(dǎo)電材料，3-封裝材料，4-填充的電解質(zhì)；5-光陽極。
[0062]實(shí)施例1以商業(yè)化鈦箔為目標(biāo)基底膜轉(zhuǎn)移法低溫制備背照式染料敏化太陽電池
[0063]制備TiO2光陽極:首先使用稀的氫氟酸、硝酸以及去離子水混合溶液超聲清洗商業(yè)化金屬鈦箔基底，洗凈烘干待用；用25nm和300nm粒徑的TiO2粉末、乙基纖維素和松油醇配置絲網(wǎng)印刷漿料。使用絲網(wǎng)印刷在預(yù)備的FTO基底上制備14 μ m厚的TiO2I料置于100°C的加熱臺上烘干。利用商業(yè)化激光(1064nm波長)打標(biāo)機(jī)對烘干的TiO2漿料進(jìn)行輻照掃描。掃描輻照之后TiO2預(yù)制層與FTO基底分離，得到的具有一定柔性和強(qiáng)度的TiO2帶，如圖2所示。對TiO2帶按照特定需求的形狀進(jìn)行剪裁，然后在500°C下進(jìn)行熱處理30分鐘使得TiO2帶中的TiO2顆粒具有強(qiáng)的鏈接并去除其中的有機(jī)物。利用25nm粒徑的TiO2粉末、乙醇和鈦酸丁酯合成底層漿料，然后在目標(biāo)轉(zhuǎn)移基底PET-1TO上旋涂一層粘結(jié)層。然后將熱處理后的TiO2帶放置于粘結(jié)層之上。利用低壓力滾壓的方法，如圖3所示，將熱處理的TiO2帶與目標(biāo)基底鈦箔緊密的結(jié)合在一起，成為TiO2光陽極5。
[0064]制備染料敏化太陽電池:利用磁控濺射方法，在洗凈的PET-1TO基底上制備Pt對電極。把制備好的光陽極5浸泡在N719的染料溶液中24小時以吸附染料，以熱塑性沙林樹脂作為隔離封裝材料3將對電極和負(fù)載好染料的光陽極封裝在一起并灌注含碘的電解質(zhì)4，制得鈦基底背照式染料敏化太陽電池，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，本實(shí)施例制得的染料敏化太陽電池包括襯底基板1，在所述襯底基板上形成的氧化物光陽極5，吸附在光陽極5上的染料，對電極，覆蓋在電池表面的透明基板，填充在所述襯底基板和透明基板之間的空間中的電解質(zhì)4，以及封接光陽極和對電極的封裝材料3。其中，所述覆蓋在電池表面的透明基板是由基底材料I和透明導(dǎo)電材料2構(gòu)成。
[0065]實(shí)施例2以PET-1TO為目標(biāo)基底膜轉(zhuǎn)移法低溫制備染料敏化太陽電池
[0066]光陽極的制備:首先使用丙酮與乙醇的混合溶劑(體積比3:1)以及去離子水清洗PET-1TO和FTO基底，洗凈烘干待用；用25nm和300nm粒徑的TiO2粉末、乙基纖維素和松油醇配置絲網(wǎng)印刷漿料。使用絲網(wǎng)印刷在預(yù)備的FTO基底上制備14 μ m厚的TiO2漿料置于100°C的加熱臺上烘干。利用商業(yè)化激光(1064nm波長)打標(biāo)機(jī)對烘干的TiO2漿料進(jìn)行輻照掃描。掃描輻照之后TiO2預(yù)制層與FTO基底分離，如圖2所示，得到具有一定柔性和強(qiáng)度的TiO2帶。對TiO2帶按照特定需求的形狀進(jìn)行剪裁，然后在500°C下進(jìn)行熱處理30分鐘使得TiO2帶中的TiO2顆粒具有強(qiáng)的鏈接并去除其中的有機(jī)物。利用25nm粒徑的TiO2粉末、乙醇和鈦酸丁酯合成底層漿料，然后在目標(biāo)轉(zhuǎn)移基底PET-1TO上旋涂一層粘結(jié)層。然后將熱處理后的TiO2帶放置于粘結(jié)層之上。利用低壓力滾壓的方法，如圖3所示，將熱處理的TiO2帶與目標(biāo)基底PET-1TO緊密的結(jié)合在一起，成為TiO2光陽極5。
[0067]染料敏化太陽電池的制備:利用磁控濺射方法，在洗凈的PET-1TO基底上制備Pt對電極。把制備好的光陽極浸泡在N719的染料溶液中24小時以吸附染料，以熱塑性沙林樹脂作為封裝材料將對電極和負(fù)載好染料的光陽極封裝在一起并灌注含碘的電解質(zhì)，制得染料敏化太陽電池，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0068]本發(fā)明其他實(shí)例中的低溫制備工藝，通過改變光陽極的組成材料可進(jìn)一步適用于:Ti02、ZnO、SnO2, In2O3半導(dǎo)體材料。改變目標(biāo)轉(zhuǎn)移基底材料可進(jìn)一步適用于:ΡΕΝ_ΙΤ0、金屬鎳、不銹鋼等板材或柔性帶材。其他實(shí)驗(yàn)步驟及條件參照實(shí)施例1或2。
【權(quán)利要求】
1.一種用于染料敏化太陽電池中的光陽極的低溫制備方法，其特征在于，包括步驟: (1)在FTO基底上用絲網(wǎng)印刷制備納米氧化物漿料，于100°C加熱臺上烘干，在所述基底上形成預(yù)制的納米氧化物薄膜層； (2)利用激光輔助的膜轉(zhuǎn)移方法，將預(yù)制的納米氧化物薄膜層與所述FTO基底分離，得到納米氧化物薄膜帶； (3)裁剪所述納米氧化物薄膜帶，在500°C下進(jìn)行熱處理； (4)在襯底基底上旋涂粘結(jié)層，然后將步驟(3)處理后的所述納米氧化物薄膜帶放置于該粘結(jié)層上，利用低壓力滾壓方法使其結(jié)合在所述襯底基底上，形成所述光陽極； 其中，所述納米氧化物薄膜為包含有氧化物半導(dǎo)體Ti02、Zn0、Sn02或In2O3納米顆?；蚣{米管或納米纖維的納米氧化物多孔互連薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述納米氧化物漿料的組成及比例為:按照質(zhì)量比為0.06:3:2均勻混合分散的乙酸酸化的P25Ti02粉末、含乙基纖維素10%質(zhì)量比的乙醇溶液以及松油醇。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述納米氧化物漿料薄膜層的厚度為14-16 μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述粘結(jié)層的組成及比例為:P25Ti02粉末、無 水乙醇以及鈦酸四丁酯按照質(zhì)量比為1:15:0.3進(jìn)行均勻混合分散。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)制得的光陽極包括導(dǎo)電基板、轉(zhuǎn)移層和粘附層。
6.一種按權(quán)利要求1所述方法制備得到的光陽極。
7.一種染料敏化太陽電池的低溫制備方法，其特征在于，包括步驟: (1)利用按權(quán)利要求1方法制備得到光陽極； (2)利用磁控濺射方法在導(dǎo)電基底上制備負(fù)載Pt材料的對電極； (3)將所述光陽極浸泡在染料溶液中，吸附染料； (4)利用封裝材料，封裝步驟(2)制得的所述Pt對電極和步驟(3)制得的所述負(fù)載染料的光陽極； (5)灌注含碘的電解質(zhì)，制得所述染料敏化太陽電池。
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述封裝材料為包含有低熔點(diǎn)玻璃粉、熱固化環(huán)氧樹脂、紫外固化環(huán)氧樹脂、或沙林樹脂的熱塑性塑料薄膜。
9.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述電解液為以I3—和r、Co2+和Co3+、或Fe2+和Fe3+為氧化還原對的液態(tài)電解液或離子電解質(zhì)。
10.按權(quán)利要求7制備方法得到的染料敏化太陽能電池，其特征在于，其包括:襯底基板(I);在所述襯底基板上形成的光陽極(5)和對電極；吸附在光陽極上的染料；覆蓋在電池表面的透明導(dǎo)電基板；封接光陽極和對電極的封裝材料(3);以及填充在所述襯底基板和透明基板之間的空間中的電解液(4)。
【文檔編號】H01G9/042GK103762084SQ201410014342
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】黃素梅, 沈潔, 程銳 申請人:華東師范大學(xué)