專利名稱：：一種染料敏化太陽(yáng)能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于一種太陽(yáng)能電池，尤其是關(guān)于一種染料敏化太陽(yáng)能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
：在電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急的今天，免費(fèi)潔凈且取之不盡的太陽(yáng)能倍受世人的注目。太陽(yáng)能電池這種可以將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置成為眾多研究者涉足的領(lǐng)域。硅太陽(yáng)能電池由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首先研制出來，具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，因此它成為首先工業(yè)化生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池產(chǎn)品。但是，硅太陽(yáng)能電池的制作工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴且原材料硅越來越緊缺，制約了其廣泛應(yīng)用。瑞士洛桑高等工業(yè)學(xué)院的Gr壯zel教授等人在1991年首先提出了染料敏化太陽(yáng)能電池的概念，這種太陽(yáng)能電池不需要硅作原料，并且具有成本低、制作工藝簡(jiǎn)單、光電轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)，它的出現(xiàn)為太陽(yáng)能電池領(lǐng)域帶來了革命性的變革。染料敏化太陽(yáng)能電池主要包括半導(dǎo)體電極、對(duì)電極、位于半導(dǎo)體電極和對(duì)電極之間的電解質(zhì)以及封裝材料，半導(dǎo)體電極包括導(dǎo)電底層、形成于該導(dǎo)電底層上的半導(dǎo)體納晶薄膜和形成于該半導(dǎo)體納晶薄膜上的染料層，所述半導(dǎo)體電極和對(duì)電極由封裝材料密封形成容納電解質(zhì)的空間，所述電解質(zhì)容納在該空間內(nèi)，所述封裝材料包括邊框膠。染料敏化太陽(yáng)能電池的工作原理為當(dāng)染料分子吸收太陽(yáng)光時(shí)，其電子受激發(fā)躍遷至激發(fā)態(tài)，由于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，電子迅速注入半導(dǎo)體中，而空穴則留在染料中，此時(shí)染料分子變?yōu)檠趸瘧B(tài)。電子隨后擴(kuò)散至導(dǎo)電底層，經(jīng)外電路轉(zhuǎn)移至對(duì)電極，形成光電流；而氧化態(tài)的染料被電解質(zhì)還原，被氧化的電解質(zhì)在對(duì)電極接受電子還原成基態(tài)，從而完成電子的整個(gè)傳輸過程。衡量染料敏化太陽(yáng)能電池性能好壞的一個(gè)重要因素是電池的光電轉(zhuǎn)換效率。太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率通過太陽(yáng)能電池的電流-電壓曲線得到電池的最佳工作電流和最佳工作電壓，并按照下式(1)計(jì)算染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>在式(1)中，"為染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率，％;Pin為太陽(yáng)光的入射功率，毫瓦/平方厘米；Imp為最佳工作電流，毫安/平方厘米；Vmp為最佳工作電壓，伏。然而，由現(xiàn)有技術(shù)的染料敏化太陽(yáng)能電池獲得的電流-電壓曲線非常不平穩(wěn)，根本無法測(cè)出電池的光電轉(zhuǎn)換率。這種電池根本無法使用，而且即使勉強(qiáng)可以使用，電池的壽命也非常短。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的染料敏化太陽(yáng)能電池性能差、壽命短的缺點(diǎn)，提供一種電池性能好、壽命長(zhǎng)的染料敏化太陽(yáng)能電池及其制備方法。本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池包括半導(dǎo)體電極、對(duì)電極、位于半導(dǎo)體電極和對(duì)電極之間的電解質(zhì)以及封裝材料，所述半導(dǎo)體電極和對(duì)電極由封裝材料密封形成容納電解質(zhì)的空間，所述電解質(zhì)容納在該空間內(nèi)，所述封裝材料包括邊框膠，其中，所述封裝材料還包括襯墊料。本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池的制備方法包括將電解質(zhì)容納于由封裝材料將半導(dǎo)體電極和對(duì)電極密封形成的空間內(nèi)，所述封裝材料包括邊框膠，其中，所述封裝材料還包括襯墊料。本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池由于采用同時(shí)包括邊框膠和襯墊料的封裝材料作為封裝材料將半導(dǎo)體電極和對(duì)電極密封形成容納電解質(zhì)的空間，因而能夠獲得電池性能優(yōu)異的染料敏化太陽(yáng)能電池，不僅電流-電壓曲線平穩(wěn)、光電轉(zhuǎn)換率高，而且電池的壽命大大提高。本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池的制備方法操作簡(jiǎn)單，成本低廉，且能夠應(yīng)用于批量工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池，所述襯墊料為不與邊框膠反應(yīng)且不對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池性能產(chǎn)生不利影響的惰性剛性粒子，例如可以是各種塑料粒子、硅球、玻璃微珠中的一種或幾種剛性粒子。所述塑料粒子可以是丙烯酸樹脂粒子、苯乙烯樹脂粒子、聚烯烴樹脂粒子中的一種或幾種。對(duì)所述粒子的直徑?jīng)]有特別限制，只要能有效被邊框膠包覆共同用于密封由半導(dǎo)體電極和對(duì)電極形成的空間即可。優(yōu)選襯墊料的平均粒子直徑為2-50微米，更優(yōu)選為5-30微米。對(duì)所述封裝材料中襯墊料的含量沒有特別的限制，只要能起到支撐作用即可，本發(fā)明優(yōu)選所述襯墊料的含量為封裝材料總重量的1-15重量Q^。所述邊框膠可以是現(xiàn)有技術(shù)中的各種用于密封邊框的膠材，例如可以是各種紫外固化、熱固化、濕固化的邊框膠，具體的可以是各種環(huán)氧邊框膠例如市售的各種FER系列環(huán)氧邊框膠。以封裝材料的總重量為基準(zhǔn)，所述邊框膠的含量可以為85-99重量％。根據(jù)本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池，所述該半導(dǎo)體電極可以是本領(lǐng)域常規(guī)用作染料敏化太陽(yáng)能電池的各種半導(dǎo)體電極，一般包括導(dǎo)電底層、形成于該導(dǎo)電底層上的半導(dǎo)體納晶薄膜和形成于該半導(dǎo)體納晶薄膜上的染料層。所述半導(dǎo)體納晶薄膜可以是太陽(yáng)能染料敏化太陽(yáng)能電池常規(guī)使用的各種半導(dǎo)體納晶薄膜，例如，可以是含有半導(dǎo)體顆粒和導(dǎo)電顆粒的薄膜。所述半導(dǎo)體顆?？梢詾楝F(xiàn)有的各種用于染料敏化太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體顆粒，例如可以選自Ti02顆粒、ZnO顆粒、Zr02顆粒、Si02顆粒、\￥03顆粒、NiO顆粒、丁3205顆粒、Nb20s顆粒、Sn02顆粒、丫203顆粒、1^203顆粒、Hf02顆粒、Sr02顆粒、1!1203顆粒、V205顆粒、0203顆粒、Mo03顆粒、MgO顆粒、Sc203顆粒、Sm203顆粒、Ga203顆粒、SrTi03顆粒、ZnS顆粒、PbS顆粒和CdS顆粒中的一種或幾種。半導(dǎo)體顆粒的粒子直徑可以為0.5-100納米，優(yōu)選為1-60納米，更優(yōu)選為5-45納米。所述半導(dǎo)體顆?？梢陨藤?gòu)得到，例如德國(guó)Degussa公司制造的商品牌號(hào)為P25的1102顆粒。本發(fā)明優(yōu)選所述半導(dǎo)體顆粒為大粒徑二氧化鈦和小粒徑二氧化鈦的混合顆粒。進(jìn)一步優(yōu)選大粒徑二氧化鈦的粒子直徑為60-95納米，小粒徑二氧化鈦的粒子直徑為不超過40納米。這種半導(dǎo)體顆粒可以進(jìn)一步提高染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率。所述導(dǎo)電顆粒優(yōu)選為含有碳顆粒和金屬顆粒的復(fù)合導(dǎo)電顆粒，金屬顆粒負(fù)載在碳顆粒的表面。所述復(fù)合導(dǎo)電顆粒的粒子直徑可以為2-60納米，優(yōu)選為4.5-50納米，更優(yōu)選為6-35納米。所述碳顆粒與金屬顆粒的重量比可以為1:0.01至1:1.5，優(yōu)選為1:0.05至h1，更優(yōu)選為1:0.1至1:0.75。所述碳顆粒的粒子直徑可以為l-40納米，優(yōu)選為5-30納米。所述碳顆粒可以為現(xiàn)有的各種適合用作載體的碳顆粒，例如為活性炭顆粒、碳黑顆粒和碳納米管顆粒中的一種或幾種。所述碳顆?？梢陨藤?gòu)得到，例如VXC-72活性碳。所述金屬顆粒中的金屬可以為Au、Ag、Pt、Cu、Zn、Sn、Ni、Fe、Ir、Ru和In中的一種或幾種的合金，優(yōu)選為Au、Ag、Pt、Cu、Zn中的一種或幾種的合金。所述金屬顆粒的粒子直徑可以為l-10納米，優(yōu)選為2-6納米。根據(jù)本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池用半導(dǎo)體電極，在半導(dǎo)體納晶薄膜中加入的導(dǎo)電微粒為復(fù)合導(dǎo)電顆粒，該復(fù)合導(dǎo)電顆粒含有碳顆粒和負(fù)載在碳顆粒表面的金屬顆粒，可以提高金屬顆粒的利用效率，金屬顆?？梢宰鳛殡娮拥牟东@阱，使半導(dǎo)體中的電子和空穴有效分離，延長(zhǎng)電子-空穴的壽命，增大光生電流，從而提高染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率。此外，與只采用金屬作為導(dǎo)電顆粒相比，本發(fā)明采用復(fù)合導(dǎo)電顆?？梢栽谔岣呷玖厦艋?yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率的同時(shí)，有效降低金屬特別是一些導(dǎo)電性良好的貴重金屬如鉑的用量，從而降低了成本。所述導(dǎo)電底層已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，可以使用現(xiàn)有的各種用于染料敏化太陽(yáng)能電池半導(dǎo)體電極的導(dǎo)電底層，例如，所述導(dǎo)電底層可以為表面具有摻氟二氧化錫膜或摻氧化銦錫膜的導(dǎo)電玻璃。所述導(dǎo)電底層可以商購(gòu)得到，例如可以使用由秦皇島耀華玻璃股份有限公司制造的方阻為15歐的FTO導(dǎo)電玻璃。所述導(dǎo)電底層的厚度可以為0.5-5毫米，優(yōu)選為l-2毫米。所述半導(dǎo)體納晶薄膜形成于所述導(dǎo)電底層上，含有半導(dǎo)體顆粒和導(dǎo)電顆粒。導(dǎo)電顆粒與半導(dǎo)體顆粒的重量比可以為h10至1:1000，優(yōu)選為1:20至1:600。半導(dǎo)體納晶薄膜的厚度可以為l-60微米，優(yōu)選為3-30微米。所述染料層形成于該半導(dǎo)體納晶薄膜上，其組成和結(jié)構(gòu)已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。染料層含有光敏化染料，所述光敏化染料可以為現(xiàn)有的各種用于染料敏化太陽(yáng)能電池的染料，例如，可以選自釕基多吡啶配合物、卟啉配合物(間位取代的配合物M-TCPP)、酞菁配合物(ZnPc)和非金屬有機(jī)染料(香豆素)中的一種或幾種。釕基多吡啶配合物的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例為順式-二異硫氰酸根-二(4,4'二羧酸-2，2'-聯(lián)吡啶)合釕，也稱作N3染料；卟啉配合物的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例為間位取代的配合物M-TCPP;酞菁配合物的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例為酞菁鋅(ZnPc);非金屬有機(jī)染料的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例為香豆素。所述對(duì)電極可以是染料敏化太陽(yáng)能電池常規(guī)使用的各種對(duì)電極，一般包括導(dǎo)電基片和形成于該導(dǎo)電基片上的金屬層。所述導(dǎo)電基片可以為表面具有摻氟二氧化錫膜或摻氧化銦錫膜的導(dǎo)電玻璃。所述導(dǎo)電基片可以商購(gòu)得到，例如可以使用由秦皇島耀華玻璃股份有限公司制造的方阻為15歐的FTO導(dǎo)電玻璃。所述導(dǎo)電基片的厚度可以為0.5-5毫米，優(yōu)選為1-2毫米。所述金屬層可以由金、鉑或金箔合金組成。在導(dǎo)電基片上形成金屬層的方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，可以釆用電鍍或氣相沉積方法。所述電解質(zhì)已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，可以為液態(tài)電解質(zhì)或固態(tài)電解質(zhì)。當(dāng)使用液態(tài)電解質(zhì)時(shí)，本發(fā)明提供的電池的電流-電壓曲線較現(xiàn)有技術(shù)同類電池更加平穩(wěn)、光電轉(zhuǎn)換率更高，而且電池的壽命也有更明顯的提高。因此本發(fā)明優(yōu)選所述電解質(zhì)為液態(tài)電解質(zhì)。液態(tài)電解質(zhì)的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例為薄層氧化還原電解質(zhì)溶液，該溶液含有碘/碘化鋰電解質(zhì)。由于本發(fā)明只涉及對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池的封裝材料的改進(jìn)，對(duì)組成染料敏化太陽(yáng)能電池的上述部件的結(jié)構(gòu)關(guān)系沒有特別的限定，為本領(lǐng)域公知的結(jié)構(gòu)關(guān)系即可。例如，一般情況下，半導(dǎo)體電極作為染料敏化太陽(yáng)能電池的陽(yáng)極，對(duì)電極作為染料敏化太陽(yáng)能電池的陰極。陽(yáng)極和陰極之間的空間通過封裝材料密封形成容納電解質(zhì)的空間，電解質(zhì)容納在該空間內(nèi)。半導(dǎo)體電極的染料層與對(duì)電極的金屬層相對(duì)。根據(jù)本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池的制備方法，所述將電解質(zhì)容納于由封裝材料將半導(dǎo)體電極和對(duì)電極密封形成的空間內(nèi)的方法包括將表面涂有封裝材料的工作電極和對(duì)電極合膜后施壓整平再固化成盒，之后將電解質(zhì)注入盒內(nèi)。可以通過絲網(wǎng)印刷法、刮刀刮涂法、滾涂法、旋轉(zhuǎn)涂布法以及噴涂法中的一種或幾種方法將封裝材料涂覆在工作電極和對(duì)電極表面上。涂覆的量以使工作電極和對(duì)電極能夠有效密封為準(zhǔn)。所述封裝材料可以通過將襯墊料與邊框膠均勻混合后制得。所述施壓整平例如可以通過平板壓力機(jī)來實(shí)現(xiàn)。所述固化可根據(jù)邊框膠的種類和性質(zhì)采用紫外照射或加熱的方式進(jìn)行。所述將電解質(zhì)注入盒內(nèi)的方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，可以采用注射器注射的方法將電解質(zhì)從預(yù)先設(shè)置的小孔內(nèi)利用毛細(xì)作用注入到盒內(nèi)，然后密封該小孔。密封該小孔的方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，可以用環(huán)氧樹脂粘合劑和薄玻璃片將小孔密封。由于本發(fā)明只涉及對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池中封裝材料的改進(jìn)，對(duì)構(gòu)成染料敏化太陽(yáng)能電池的其它部件的制備方法及裝配成染料敏化太陽(yáng)能電池的方法沒有特別的限定，因此可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法制備染料敏化太陽(yáng)能電池的其它部件及將這些部件裝配成本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池。例如，半導(dǎo)體電極的制備方法包括在導(dǎo)電底層上形成含有半導(dǎo)體顆粒和導(dǎo)電顆粒的半導(dǎo)體納晶薄膜，然后在半導(dǎo)體納晶薄膜上形成染料層。優(yōu)選情況下，所述導(dǎo)電顆粒為通過將金屬顆粒負(fù)載在碳顆粒的表面而制得的復(fù)合導(dǎo)電顆粒。所述復(fù)合導(dǎo)電顆粒的制備方法包括將金屬顆粒負(fù)載在碳顆粒的表面?？梢圆捎矛F(xiàn)有的各種方法將金屬顆粒負(fù)載碳顆粒的表面，例如可以采用浸漬還原法或離子交換法。下面以浸漬還原法為例具體說明復(fù)合導(dǎo)電顆粒的制備過程。所述浸漬還原法包括將還原劑與一種懸浮液接觸，該懸浮液含有吸附有金屬化合物的碳顆粒。碳顆粒與金屬化合物所含的金屬的重量比為1:0.01至h1.5，優(yōu)選為l:0.05至l:1，更優(yōu)選為l:0.1至l:0.75。所述還原劑的用量使還原劑的摩爾數(shù)與金屬化合物中金屬的摩爾數(shù)的比值為2-10，所述還原劑為甲醛、甲酸、硫代硫酸鈉、硼氫化鈉和硼氫化鉀中的一種或幾種。還原劑與所述懸浮液接觸的溫度可以為30-98。C，優(yōu)選為40-9(TC，接觸時(shí)間可以為0.1-8小時(shí)，優(yōu)選為1-7小時(shí)。所述懸浮液可以通過將碳顆粒分散在溶劑中，然后將金屬化合物加入到分散有碳載體的溶劑中，使碳顆粒吸附金屬化合物。所述溶劑可以為水、醇溶劑或者它們的混合物。每克碳載體所使用的溶劑為50-1500毫升。所述懸浮液的pH值優(yōu)選控制在7-11，可以通過加入堿使pH值保持在上述范圍內(nèi)，所述堿優(yōu)選為NaOH、KOH、LiOH和氨水。所述金屬化合物可以是能溶于水的金化合物、銀化合物、鉑化合物、銅化合物、鋅化合物、錫化合物、鎳化合物、鐵化合物、銥化合物、釕化合物和銦化合物中一種或幾種，優(yōu)選為能溶于水的金化合物、銀化合物、鉑化合物、銅化合物和鋅化合物中的一種或幾種。例如，所述鉑化合物可以為氯鉑酸、氯鉑酸鹽、氯化鉑、硝酸鉑、鉑的絡(luò)合物中的一種或幾種，優(yōu)選為氯鉑酸和氯鉑酸鹽中的一種或幾種，所述氯鉑酸鹽優(yōu)選為氯鉑酸鈉和/或氯鉑酸鉀。還原劑與所述懸浮液接觸之后，還可以過濾，將過濾得到的濾餅洗滌和干燥，得到所述復(fù)合導(dǎo)電顆粒。其中，可以使用水進(jìn)行洗滌，水的用量(體積)為復(fù)合導(dǎo)電顆粒(重量)的3-20倍(毫升/克)。所述干燥可以為常規(guī)的干燥方法，如自然干燥、加熱干燥、鼓風(fēng)干燥或真空干燥，優(yōu)選在110。C下進(jìn)行干燥。半導(dǎo)體納晶薄膜可以通過現(xiàn)有技術(shù)的各種方法制備得到。根據(jù)本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池的制備方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，制備半導(dǎo)體納晶薄膜的方法可以包括將含有大粒徑二氧化鈦和小粒徑二氧化鈦的溶膠負(fù)載到釋放膜上，除去溶膠中的溶劑后與釋放膜分離，其中所述大粒徑二氧化鈦的粒子直徑為60-95納米，小粒徑二氧化鈦的粒子直徑為不超過40納米。所述含有大粒徑二氧化鈦和小粒徑二氧化鈦的溶膠的制備方法包括將含有大粒徑二氧化鈦的溶膠和含有小粒徑二氧化鈦的溶膠混合均勻，含有大粒徑二氧化鈦的溶膠和含有小粒徑二氧化鈦的溶膠的用量使小粒徑二氧化鈦與大粒徑二氧化鈦的重量比為9-99:1。其中，所述含有大粒徑二氧化鈦的溶膠和含有小粒徑二氧化鈦的溶膠的制備方法可以采用現(xiàn)有的二氧化鈦溶膠制備方法制得，例如，可以通過將相應(yīng)粒徑的二氧化鈦顆粒、各種表面活性劑在溶劑中混合、研磨而得到。所述表面活性劑可以是乳化劑和/或分散劑。所述乳化劑和分散劑可以是二氧化鈦雙元納晶薄膜制備領(lǐng)域常用的各種乳化劑和分散劑，例如，所述乳化劑可以為OP-IO，分散劑可以為乙酰丙酮。所述溶劑可以為水、碳原子數(shù)為l-4的低級(jí)醇中的一種。研磨的具體方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。所述含有小粒徑二氧化鈦的溶膠還可以通過公知的前驅(qū)體水解法制備得到。對(duì)所述溶膠中二氧化鈦粒子的濃度沒有特別限定，為常規(guī)二氧化鈦溶膠濃度即可，例如，所述含有大粒徑二氧化鈦和小粒徑二氧化鈦的溶膠中，大粒徑二氧化鈦和小粒徑二氧化鈦的總含量可以為15-35重量％，所述含有大粒徑二氧化鈦的溶膠中，大粒徑二氧化鈦的含量可以為15-35重量％;所述含有小粒徑二氧化鈦的溶膠中，小粒徑二氧化鈦的含量為15-35重量％。所述釋放膜可以是染料敏化電池的導(dǎo)電底層，也可以常規(guī)的其它各種釋放膜，當(dāng)制得的二氧化鈦雙元納晶薄膜直接用于染料敏化太陽(yáng)能電池時(shí)，優(yōu)選所述釋放膜為染料敏化太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電底層。所述導(dǎo)電底層己為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，可以使用現(xiàn)有的各種用于染料敏化太陽(yáng)能電池半導(dǎo)體電極的導(dǎo)電底層，例如，所述導(dǎo)電底層可以為表面具有摻氟二氧化錫膜或摻氧化銦錫膜的導(dǎo)電玻璃。所述導(dǎo)電底層可以商購(gòu)得到，例如可以使用由秦皇島耀華玻璃股份有限公司制造的方阻為15歐的FTO導(dǎo)電玻璃。所述導(dǎo)電底層的厚度可以為0.5-5毫米，優(yōu)選為1-2毫米。所述負(fù)載的方法可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種方法，例如浸漬提拉法、直接涂敷法、絲網(wǎng)印刷法中的一種或幾種。將二氧化鈦負(fù)載在釋放膜上之后，優(yōu)選情況下，通過將負(fù)載有二氧化鈦的釋放膜在450。C下加熱30-60分鐘，以快速除去溶劑，與釋放膜分離后即可得到二氧化鈦雙元納晶薄膜。當(dāng)使用導(dǎo)電底層作為釋放膜時(shí)，除去溶劑后可以不將二氧化鈦雙元納晶薄膜與導(dǎo)電底層分離，而將二者直接用作染料敏化太陽(yáng)能電池的工作電極的一部分。染料層的制備方法和步驟已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，可以通過將所述半導(dǎo)體納晶薄膜在含有染料的溶液或凝膠中浸漬而在半導(dǎo)體納晶薄膜上形成染料層。對(duì)電極的制備方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在此不再贅述。下面的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池及其制備方法。(1)密封材料的制備將0.005克粒子直徑為2-15微米的硅球與5克FER環(huán)氧邊框膠(飛世爾香港科技股份公司生產(chǎn)的FER環(huán)氧邊框膠)混合，并用攪拌機(jī)攪拌20分鐘，得到均勻的密封材料，備用。(2)半導(dǎo)體電極的制備將0.25克碳黑粉末(粒子直徑為25納米)均勻分散到100毫升異丙醇中，然后加入濃度為0.005摩爾/升氯鉑酸水溶液，持續(xù)攪拌5小時(shí)，同時(shí)控制pH值為7，使得碳黑充分吸附氯鉑酸，得到懸浮液。其中，氯鉑酸水溶液的用量使氯鉑酸中含有的鉑與碳黑的重量比為1:5。隨后加入甲醛，在4(TC下還原1小時(shí)，甲醛的摩爾數(shù)為氯鉑酸中鉑的摩爾數(shù)的3倍。反應(yīng)完全后，將產(chǎn)物進(jìn)行過濾，用2毫升去離子水洗滌濾餅，然后放置在11(TC的干燥箱中干燥，即可得到0.3克復(fù)合導(dǎo)電顆粒。將3克粒子直徑為70-90納米、平均粒子直徑D5Q為90納米的二氧化鈦、8毫升去離子水、0.5克聚乙二醇2000、0.16毫升乙酰丙酮和0.1毫升OP-10乳化劑混合，經(jīng)超聲震蕩分散后在瑪瑙研缽中研磨，得到均勻分散的含有大粒徑二氧化鈦的溶膠A。將3克粒子直徑為1-25納米、平均粒子直徑D5()為20納米的二氧化鈦P25(德固塞公司出品)、IO毫升去離子水、0.15毫升乙酰丙酮和0.12毫升OP-10乳化劑混合，經(jīng)超聲震蕩分散后在瑪瑙研缽中研磨，得到均勻分散的含有小粒徑二氧化鈦的溶膠B。將0.2克溶膠A和3克溶膠B混合攪拌均勻，得到半導(dǎo)體顆粒溶膠。將重量比為h50:150的復(fù)合導(dǎo)電顆粒、半導(dǎo)體顆粒溶膠(干重計(jì))和水混合，得到半導(dǎo)體漿料，將上述半導(dǎo)體槳料采用多次浸漬提拉法均勻涂覆在尺寸為5厘米x2.5厘米的鍍有摻氟二氧化錫膜的導(dǎo)電玻璃(秦皇島耀華玻璃股份有限公司制造的方阻為15歐的FTO導(dǎo)電玻璃，厚度為4毫米)表面上形成薄膜，將所得負(fù)載有薄膜的導(dǎo)電玻璃在12(TC下預(yù)燒結(jié)0.5小時(shí)，然后在45(TC下燒結(jié)30分鐘后退火，由此得到厚度為10微米的半導(dǎo)體納晶薄膜。將半導(dǎo)體納晶薄膜和氟摻雜的二氧化錫導(dǎo)電玻璃在濃度為3xl0—4摩爾/升的N3染料水溶液中浸泡24小時(shí)，在半導(dǎo)體納晶薄膜上形成染料層，由此制得半導(dǎo)體電極。(3)對(duì)電極的制備將鍍有摻氟二氧化錫膜的導(dǎo)電玻璃(秦皇島耀華玻璃股份有限公司制造的方阻為15歐的FTO導(dǎo)電玻璃，厚度為4毫米)切割為5厘米x2.5厘米的小塊。將0.5克H2PtCl6'6H20、5克(NH4)HP04和15克Na2HP04配制成100毫升的水溶液，加熱溶解成橙色透明的水溶液，然后加入NaOH調(diào)節(jié)pH值至8。把導(dǎo)電玻璃先用水清洗，然后放入除油劑中于7(TC下進(jìn)行除油。最后放入濃度為10重量％的H2S04中進(jìn)行活化。把經(jīng)過活化的導(dǎo)電玻璃放入到電解槽中進(jìn)行電鍍，電鍍溫度控制在80。C,電流密度控制在0.036安/平方厘米，電鍍時(shí)間為2分鐘，制得鉑層厚度約為0.4微米的對(duì)電極。(4)染料敏化太陽(yáng)能電池的制備通過絲網(wǎng)印刷法將上述(1)制得的密封材料印刷到上述(2)和(3)制得的半導(dǎo)體電極和對(duì)電極的四周，然后將印刷有密封材料的所得半導(dǎo)體電極和對(duì)電極準(zhǔn)確定位后合膜，之后以0.3千克/平方厘米的壓力施壓整平并置于功率為20瓦的紫外燈下固化成盒。將電解質(zhì)溶液(碘/碘化鋰的乙腈溶液，0.1摩爾/升的LiI+0.01摩爾/升的12)注入到上述盒內(nèi)并密封，制得染料敏化太陽(yáng)能電池S1。對(duì)比例1該對(duì)比例用于說明現(xiàn)有技術(shù)的染料敏化太陽(yáng)能電池。按照實(shí)施例l所述的方法制備染料敏化太陽(yáng)能電池，不同的是，密封材料中不含硅球，制得參比染料敏化太陽(yáng)能電池CS1。該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池及其制備方法。按照實(shí)施例1所述的方法制備染料敏化太陽(yáng)能電池，不同的是，采用0.05克粒子直徑為20-30微米的玻璃微珠代替硅球，制得染料敏化太陽(yáng)能電池S2。該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池及其制備方法。按照實(shí)施例1所述的方法制備染料敏化太陽(yáng)能電池，不同的是，采用0.04克粒子直徑為40-50微米的丙烯酸樹脂粒子代替硅球，制得染料敏化太陽(yáng)能電池S3。實(shí)施例4該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池及其制備方法。按照實(shí)施例1所述的方法制備染料敏化太陽(yáng)能電池，不同的是，用粒子直徑為25納米的碳黑粉末代替復(fù)合導(dǎo)電顆粒，制得染料敏化太陽(yáng)能電池S4。實(shí)施例5該實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池及其制備方法。按照實(shí)施例l所述的方法制備染料敏化太陽(yáng)能電池，不同的是，半導(dǎo)體顆粒為德國(guó)Degussa公司生產(chǎn)P25Ti02顆粒(平均粒子直徑為25納米)，制得染料敏化太陽(yáng)能電池S5。實(shí)施例6-10下述實(shí)施例用于測(cè)定本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池的電池性能。使用上海辰華公司生產(chǎn)的CHI660A型電化學(xué)工作站對(duì)由實(shí)施例1-5制備的染料敏化太陽(yáng)能電池Sl-S5分別進(jìn)行電池性能測(cè)定，分別得到上述電池的電流-電壓曲線，并按照下式(1)計(jì)算染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率，結(jié)果如表1所示。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>(1)在式(O中，Tl為染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率，％;Pin為太陽(yáng)光的入射功率，毫瓦/平方厘米；Lp為最佳工作電流，毫安/平方厘米；Vmp為最佳工作電壓，伏。對(duì)比例2該對(duì)比例用于測(cè)定染料敏化太陽(yáng)能電池的電池性能。按照實(shí)施例6-10所述的方法對(duì)由對(duì)比例1制備的參比染料敏化太陽(yáng)能電池CS1進(jìn)行電池性能測(cè)定，得到電池的電流-電壓曲線，并按照上式(1)計(jì)算電池的光電轉(zhuǎn)換率。由于該參比染料敏化太陽(yáng)能電池CS1的電流-電壓曲線非常不穩(wěn)定，根本不能獲得電池的最佳工作電流和最佳工作電壓，因而也就無法按照上式(1)計(jì)算出染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率，也即光電轉(zhuǎn)換率非常低，計(jì)為0。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>從表1所示的結(jié)果可以看出，實(shí)施例1-3制得的染料敏化太陽(yáng)能電池Sl-S3的光電轉(zhuǎn)換率明顯高于實(shí)施例4-5制得的染料敏化太陽(yáng)能電池S4和S5的光電轉(zhuǎn)換率，說明在半導(dǎo)體納晶薄膜中加入所述復(fù)合導(dǎo)電顆粒和使用粒徑不同的兩種二氧化鈦顆粒作為半導(dǎo)體顆粒均可以顯著提高制得的染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率。實(shí)施例11-15下述實(shí)施例用于本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池的壽命。按照實(shí)施例6-10所述的方法每隔4小時(shí)測(cè)一次電池的電流-電壓曲線，至出現(xiàn)第一次不穩(wěn)定電流-電壓曲線時(shí)測(cè)試結(jié)束，記錄穩(wěn)定電流-電壓曲線的次數(shù)，以此評(píng)價(jià)電池的壽命。出現(xiàn)的穩(wěn)定電流-電壓曲線的次數(shù)越多，則說明電池的壽命越長(zhǎng)。測(cè)試結(jié)果如表2所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>由于對(duì)比例1獲得的參比染料敏化太陽(yáng)能電池在對(duì)比例2進(jìn)行的第一次測(cè)試即不能獲得穩(wěn)定的電流-電壓曲線，因此電池壽命為0。從上表2可以看出，本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池壽命較現(xiàn)有技術(shù)的有明顯提高。權(quán)利要求1、一種染料敏化太陽(yáng)能電池，該電池包括半導(dǎo)體電極、對(duì)電極、位于半導(dǎo)體電極和對(duì)電極之間的電解質(zhì)以及封裝材料，所述半導(dǎo)體電極和對(duì)電極由封裝材料密封形成容納電解質(zhì)的空間，所述電解質(zhì)容納在該空間內(nèi)，所述封裝材料包括邊框膠，其特征在于，所述封裝材料還包括襯墊料。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的染料敏化太陽(yáng)能電池，其中，所述邊框膠為環(huán)氧邊框膠，所述襯墊料為塑料粒子、硅球、玻璃微珠中的一種或幾種剛性粒子。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述塑料粒子為丙烯酸樹脂粒子、苯乙烯樹脂粒子、聚烯烴樹脂粒子中的一種或幾種。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的染料敏化太陽(yáng)能電池，其中，所述襯墊料的粒子的平均粒子直徑為2-50微米。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的染料敏化太陽(yáng)能電池，其中，以封裝材料的總重量為基準(zhǔn)，所述襯墊料的含量為1-15重量％，所述邊框膠的含量為85-996、一種染料敏化太陽(yáng)能電池的制備方法，該方法包括將電解質(zhì)容納于由封裝材料將半導(dǎo)體電極和對(duì)電極密封形成的空間內(nèi)，所述封裝材料包括邊框膠，其特征在于，所述封裝材料還包括襯墊料。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述封裝材料的制備方法包括將襯墊料與邊框膠均勻混合，以封裝材料的總重量為基準(zhǔn)，所述襯墊料的加入量為1-15重量％，所述邊框膠的加入量為85-99重量％。8、根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，所述邊框膠為環(huán)氧邊框膠，所述襯墊料為塑料粒子、硅球、玻璃微珠中的一種或幾種剛性粒子。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述塑料粒子為丙烯酸樹脂粒子、苯乙烯樹脂粒子、聚烯烴樹脂粒子中的一種或幾種。10、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述襯墊料的粒子直徑為2-50微米。11、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述將電解質(zhì)容納于由封裝材料將半導(dǎo)體電極和對(duì)電極密封形成的空間內(nèi)的方法包括將表面涂覆有封裝材料的工作電極和對(duì)電極合膜后施壓整平再固化成盒，之后將電解質(zhì)注入盒內(nèi)。12、根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，將封裝材料涂覆在工作電極和對(duì)電極表面上的方法包括絲網(wǎng)印刷法、刮刀刮涂法、滾涂法、旋轉(zhuǎn)涂布法以及噴涂法中的一種或幾種方法。全文摘要一種染料敏化太陽(yáng)能電池，該電池包括半導(dǎo)體電極、對(duì)電極、位于半導(dǎo)體電極和對(duì)電極之間的電解質(zhì)以及封裝材料，所述半導(dǎo)體電極和對(duì)電極由封裝材料密封形成容納電解質(zhì)的空間，所述電解質(zhì)容納在該空間內(nèi)，所述封裝材料包括邊框膠，其中，所述封裝材料還包括襯墊料。本發(fā)明提供的染料敏化太陽(yáng)能電池性能優(yōu)異，不僅電流-電壓曲線平穩(wěn)、光電轉(zhuǎn)換率高，而且電池的壽命大大提高。文檔編號(hào)H01G9/20GK101286533SQ20071009056公開日2008年10月15日申請(qǐng)日期2007年4月11日優(yōu)先權(quán)日2007年4月11日發(fā)明者劉倩倩,王傳福,董俊卿申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司