專利名稱：有機染料敏化介孔TiO₂薄膜基的太陽能電池及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于太陽能電池技術領域，更具體涉及一種有機染料敏化介孔Ti02薄膜基的太陽 能電池及其制備方法。
背景技術：
自從上世紀90年代初，瑞士科學家以Ti02為陽電極把染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化 效率提高到6-7%以后，在世界上引起了廣泛地關注，目前，這一電池的光電轉(zhuǎn)化效率己達到 11%的水平。然而，由于所用的敏化劑為貴金屬釕基的配合物，價格昂貴，阻礙著這一電池 的未來推廣應用。因此，開發(fā)并利用廉價的染料敏化劑的電池一直是科學家的研究熱點。目 前還未有機染料敏化介孔Ti02薄膜基的太陽能電池相關專利報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有機染料敏化介孔Ti02薄膜基的太陽能電池及其制備方法，制 備方法簡單，成本降低，電池性能好，具有優(yōu)異的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明的有機染料敏化介孔Ti02薄膜基的太陽能電池，其特征在于所述的太陽能電池 為三明治結構的染料敏化太陽能電池；所述太陽能電池的兩邊部分分別為導電玻璃FTO和對 電極，中間兩部分分別為浸漬有有機染料的介孔Ti02薄膜和電解質(zhì)溶液。
本發(fā)明的有機染料敏化介孔Ti02薄膜基的太陽能電池的制備方法為
1) 使用模板劑和旋涂技術，制備出具有規(guī)則孔結構的Ti02薄膜；
2) 將步驟1)制備的Ti02薄膜浸漬到光敏有機染料溶液中3-6小時后取出，電極薄膜 的顏色由白色變?yōu)榧t色；再把它與對電極和注入液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三 明治結構的染料敏化太陽能電池。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點是本發(fā)明利用具有規(guī)則孔結構的Ti02薄膜電極，具有高的比表面積， 有利于吸附大量的染料分子。同時，規(guī)則孔結構也有利于電解質(zhì)溶液的快速地擴散，提高電 池的光電性能；制備方法簡單，成本降低，具有有益的經(jīng)濟效益。


圖1是本發(fā)明的三明治結構的染料敏化太陽能電池示意圖。
圖2是本發(fā)明的三明治結構的染料敏化太陽能電池電子轉(zhuǎn)移示意圖。
圖1、圖2中1導電玻璃FTO; 2介孔Ti02薄膜；3有機染料；4電解質(zhì)溶液；5對電極。 圖3是光電流一電壓關系曲線其中橫坐標開路電壓Voc:縱坐標短路電流Jsc; FF:填充因子；Effi轉(zhuǎn)化效率。
圖4是光譜響應曲線圖，其中IPCE:量子轉(zhuǎn)化效率；Wavelength:波長。
具體實施例方式
1) 使用模板劑和旋涂技術，制備出具有規(guī)則孔結構的Ti02薄膜；
2) 將步驟1)制備的Ti02薄膜浸漬到光敏有機染料溶液中3-6小時后取出，電極薄膜 的顏色由白色變?yōu)榧t色；再把它與對電極和注入液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三 明治結構的染料敏化太陽能電池。
3) 具有規(guī)則孔結構的Ti02薄膜的制備步驟為所述的具有規(guī)則孔結構的Ti02薄膜的^lJ備
步驟為采用高分子共聚物P123為模板劑，以Ti(OPH)為原料，乙醇為溶劑(按照常 規(guī)技術適量就可以)，按mol比P123 : Ti(0Pri) =0. 02 : 1. 0的比例調(diào)制成透明溶液； 利用旋涂技術把溶液涂布在導電玻璃上，經(jīng)過400-500'C燒結，制成具有規(guī)則孔結構 的TiCh薄膜。
所述光敏有機染料溶液為0.3 mmol的有機染料D149溶液。
在標準條件下U00mW， 1Sun)，測定其光電轉(zhuǎn)化效率。例如電極薄膜厚度為6.48 |im 的電池，其光電轉(zhuǎn)化效率達到5.1%。 以下實施例進一步說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于此。 實施例1
采用高分子共聚物P123為模板劑，以Ti(OPri)為原料，適量乙醇為溶劑，按mol比 P123 : Ti(0Pri) =0.02 : 1.0的比例調(diào)制成透明溶液；利用旋涂技術把溶液涂布在導電玻璃 上，經(jīng)過400'C燒結，制成具有規(guī)則孔結構的Ti02薄膜。
將制備的Ti02薄膜浸漬到0.3 mmol的有機染料D149溶液3小時后取出，電極薄膜的顏 色由白色變?yōu)榧t色；再把它與對電極和注入液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治結構的 染料敏化太陽能電池。
液態(tài)電解質(zhì)溶液采用常規(guī)的染料敏化太陽能電池電解質(zhì)溶液。 實施例2
采用高分子共聚物P123為模板劑，以Ti(OPri)為原料，適量乙醇為溶劑，按mol比 P123 : Ti (0Pri) =0. 02 : 1.0的比例調(diào)制成透明溶液；利用旋涂技術把溶液涂布在導電玻璃 上，經(jīng)過50(TC燒結，制成具有規(guī)則孔結構的Ti02薄膜。
將制備的Ti02薄膜浸漬到0.3 mmol的有機染料D149溶液6小時后取出，電極薄膜的顏 色由白色變?yōu)榧t色；再把它與對電極和注入液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治結構的 染料敏化太陽能電池。
液態(tài)電解質(zhì)溶液采用常規(guī)的染料敏化太陽能電池電解質(zhì)溶液。
實施例3
采用高分子共聚物P123為模板劑，以Ti(OPri)為原料，適量乙醇為溶劑，按mol比 P123:Ti(0Pri) =0.02 :1.0的比例調(diào)制成透明溶液；利用旋涂技術把溶液涂布在導電玻璃 上，經(jīng)過450'C燒結，制成具有規(guī)則孔結構的Ti02薄膜。
將制備的Ti02薄膜浸漬到0.3 mmol的有機染料D149溶液5小時后取出，電極薄膜的顏 色由白色變?yōu)榧t色；再把它與對電極和注入液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治結構的 染料敏化太陽能電池。
液態(tài)電解質(zhì)溶液采用常規(guī)的染料敏化太陽能電池電解質(zhì)溶液。
權利要求
1. 一種有機染料敏化介孔TiO2薄膜基的太陽能電池，其特征在于所述的太陽能電池為三明治結構的染料敏化太陽能電池；所述太陽能電池的兩邊部分分別為導電玻璃FTO和對電極，中間兩部分分別為浸漬有有機染料的介孔TiO2薄膜和電解質(zhì)溶液。
2. —種如權利要求l所述的有機染料敏化介孔Ti02薄膜基的太陽能電池的制備方法，其特 征在于所述制備方法的步驟為1) 使用模板劑和旋涂技術，制備出具有規(guī)則孔結構的Ti02薄膜；2) 將步驟1)制備的Ti02薄膜浸漬到有機染料溶液中3-6小時后取出，電極薄膜的顏 色由白色變?yōu)榧t色；再把它與對電極和注入液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治 結構的染料敏化太陽能電池。
3. 根據(jù)權利要求2所述的有機染料敏化介孔Ti02薄膜基的太陽能電池的制備方法，其特征在 于所述的具有規(guī)則孔結構的Ti02薄膜的制備步驟為采用高分子共聚物P123為模板劑， 以Ti(OPri)為原料，乙醇為溶劑，按mol比P123 : Ti (0Pri) =0. 02 : 1. 0的比例調(diào)制成 透明溶液；利用旋涂技術把溶液涂布在導電玻璃上，經(jīng)過400-500'C燒結，制成具有規(guī) 則孔結構的Ti02薄膜。
4. 根據(jù)權利要求2所述的有機染料敏化介孔Ti02薄膜基的太陽能電池的制備方法，其特征 在于所述有機染料溶液為0.3 mmol的有機染料D149溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機染料敏化介孔TiO₂薄膜基的太陽能電池及其制備方法，所述的太陽能電池為三明治結構的染料敏化太陽能電池；制備方法為使用模板劑和旋涂技術，制備出具有規(guī)則孔結構的TiO₂薄膜；將TiO₂薄膜浸漬光敏有機染料溶液，再與對電極和注入液態(tài)電解質(zhì)溶液組裝在一起，形成三明治結構的染料敏化太陽能電池。本發(fā)明制備方法簡單，成本降低，電池光學性能好，具有優(yōu)異的經(jīng)濟效益。
文檔編號H01G9/035GK101388292SQ20081007195
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月20日 優(yōu)先權日2008年10月20日
發(fā)明者魏明燈 申請人:福州大學