專利名稱：一種染料敏化太陽能電池用光轉(zhuǎn)換薄膜漿料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于納米晶太陽能電池的光轉(zhuǎn)換薄膜，尤其是一種染料敏化太陽能電池用光轉(zhuǎn)換薄膜漿料。
背景技術(shù)：
新能源是21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定力的五大技術(shù)領(lǐng)域之一。太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的能源，對人類來說研究利用太陽能是最現(xiàn)實(shí)的。染料敏化太陽能電池由于制作方法簡單，成本低廉，轉(zhuǎn)換效率較高成為硅晶太陽能電池的有利競爭者，引起廣泛的關(guān)注和研究。目前小面積的染料敏化太陽能電池的效率已經(jīng)超過11%。染料敏化太陽能電池主要有以下幾部分組成光陽極、電解質(zhì)和對電極。將光陽極和對電極對接形成密封的腔體，電解質(zhì)注入該腔體中，這樣就形成了染料敏化太陽能電池。光陽極主要由透明導(dǎo)電玻璃和納米晶二氧化鈦半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成，陰極主要由透明導(dǎo)電玻璃和鉬導(dǎo)電層組成。目前染料敏化太陽能電池的轉(zhuǎn)化率還不能與晶硅電池的效率相提并論，主要原因是由于電池的對太陽光的利用不高，電池所用的染料只能吸收部分太陽光，另一部分無法吸收波段的光會通過電池透射過去，限制了電池的光轉(zhuǎn)化效率。硅太陽能電池結(jié)構(gòu)以及工藝比染料敏化太陽能電池復(fù)雜得多。硅電池材料對太陽光的吸收率比染料敏化太陽能電池高，這是 造成光電轉(zhuǎn)換率相差較大的一個原因。另外，硅太陽能電池結(jié)構(gòu)中包含絨面、減反射膜、以及背反射層等結(jié)構(gòu)，這也是造成硅太陽能電池反射率低的一個重要原因之一。染料敏化太陽能電池對太陽光的吸收主要依賴所用染料的吸收，吸收范圍較窄，對太陽光的利用率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種染料敏化太陽能電池用光轉(zhuǎn)換薄膜漿料，采用由該漿料制備的光轉(zhuǎn)換薄膜能夠提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。一種染料敏化太陽能電池用光轉(zhuǎn)換薄膜漿料，其特別之處在于，按重量百分含量計組成為熒光染料占O. 0050% -O. 0500%，余量為有機(jī)載體。其中熒光染料為熒光黃8G、熒光黃6G或者熒光黃3G。其中有機(jī)載體為乙基纖維素和松油醇，并且乙基纖維素和松油醇的質(zhì)量比為1:6-12。使用時在電池外部涂覆用本發(fā)明漿料制備的光轉(zhuǎn)換薄膜，在吸收了染料敏化太陽能電池過濾的太陽光后，通過熒光染料的吸收，能夠轉(zhuǎn)換成染料所需要的波段，從而提高太陽光的利用率，達(dá)到提高納米晶太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率的目的。采用本發(fā)明漿料制備的光轉(zhuǎn)換薄膜在不增大電池成本的前提下，充分利用了太陽光，并且不與染料產(chǎn)生競吸附。
具體實(shí)施例方式電池中敏化染料性能的優(yōu)劣是直接決定光電池的光電轉(zhuǎn)換效率的重要因素，理想的染料必須是對太陽光具有很好的吸收特性，即能吸收大部分或者全部的入射光，其吸收光譜與太陽光譜很好地匹配。目前染料敏化太陽能電池中所使用的染料主要吸收從400到600nm的光，其他部分太陽光則被反射或者透射過去，這限制了染料敏化太陽能電池的光吸收，是造成電池效率不高的一個原因。而本發(fā)明方法通過熒光染料的加入，對太陽光譜中能量不匹配的光子進(jìn)行頻率(即波長)調(diào)制，使其更容易被敏化染料吸收，從而提高納米晶太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明選用的熒光染料的吸光波譜范圍是主要從300到500nm的可見光區(qū)，從吸收光譜上說N3染料和選用的熒光染料的吸收波長正好互補(bǔ)，選用的熒光染料吸收N3染料不吸收的那部分波長的光，不存在相互競爭的問題。選用的熒光染料的發(fā)射光波長范圍是從400到600nm。而這正好與N3的最大吸收的波長范圍匹配。因此選用的熒光染料既不與N3染料競爭吸收太陽光，又可以發(fā)射N3染料所需要的光子，可以起到增大N3染料的吸收又不產(chǎn)生吸收競爭的光子調(diào)制作用。采用本發(fā)明漿料制備的光轉(zhuǎn)換薄膜可以用于柔性基底或者玻璃基底的染料敏化太陽能電池，制備光轉(zhuǎn)換薄膜，薄膜厚度約為4-8 μ m，可以采用絲網(wǎng)印刷、懸涂、噴涂或者提拉法涂覆在基底上。實(shí)施例1 :稱取700g松油醇液體，置于65°C水浴攪拌中，轉(zhuǎn)速為240轉(zhuǎn)/min，按質(zhì)量比(乙基纖維素松油醇，下同)為1: 7，加入IOOg乙基纖維素，連續(xù)攪拌3小時，充分溶解形成有機(jī)載體。稱取O. 005g熒光黃8G充分?jǐn)嚢枞苡?9. 995g有機(jī)載體中，形成O. 005%的熒光黃8G混合溶液。采用絲網(wǎng)印刷的方法涂覆在導(dǎo)電玻璃的非導(dǎo)電面，流平并干燥，得到厚度6μπι的薄膜。用該電極組裝成染料敏化太陽能電池染料為釕配合物Ν3染料，光陽極為納米二氧化鈦(Ρ25)薄膜。在 室溫下，使用氙燈模擬太陽光，強(qiáng)度為500W，電池有效受光面積為O. 25cm2，計算出電池的光電轉(zhuǎn)換效率為5. 23%。實(shí)施例2:稱取700g松油醇液體，置于65°C水浴攪拌中，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min，按質(zhì)量比為I 12，加入53. 84g乙基纖維素，連續(xù)攪拌3小時，充分溶解形成有機(jī)載體。稱取O. 050g熒光黃8G充分?jǐn)嚢枞苡?9. 950g有機(jī)載體中，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min，形成O. 050%的熒光黃8G混合溶液。采用絲網(wǎng)印刷的方法涂覆在導(dǎo)電玻璃的非導(dǎo)電面，流平并干燥，得到厚度約5μπι左右的薄膜。用該電極組裝成染料敏化太陽能電池染料為釕配合物Ν3染料，光陽極為納米二氧化鈦(Ρ25)薄膜。在室溫下，使用氙燈模擬太陽光，強(qiáng)度為500W，電池有效受光面積為O. 25cm2，計算出電池的光電轉(zhuǎn)換效率為4. 87%。實(shí)施例3:稱取700g松油醇液體，置于65°C水浴攪拌中，按質(zhì)量比為1: 7，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min,加入IOOg乙基纖維素,連續(xù)攪拌3小時,充分溶解形成有機(jī)載體。稱取O. 005g突光黃6G充分?jǐn)嚢枞苡?9. 995g有機(jī)載體中，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min，形成O. 005%的熒光黃6G混合溶液。采用絲網(wǎng)印刷的方法涂覆在導(dǎo)電玻璃的非導(dǎo)電面，流平并干燥，得到厚度約6μπι左右的薄膜。用該電極組裝成染料敏化太陽能電池染料為釕配合物N3染料，光陽極為納米二氧化鈦(P25)薄膜。在室溫下，使用氙燈模擬太陽光，強(qiáng)度為500W，電池有效受光面積為O. 25cm2，計算出電池的光電轉(zhuǎn)換效率為5. 14%。實(shí)施例4 稱取700g松油醇液體，置于65°C水浴攪拌中，按質(zhì)量比為1: 12，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min,加入53. 84g乙基纖維素,連續(xù)攪拌3小時,充分溶解形成有機(jī)載體。稱取O. 050g突光黃6G充分?jǐn)嚢枞苡?9. 950g有機(jī)載體中，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min，形成O. 050 %的熒光黃6G
混合溶液。采用絲網(wǎng)印刷的方法涂覆在導(dǎo)電玻璃的非導(dǎo)電面，流平并干燥，得到厚度約5μπι左右的薄膜。用該電極組裝成染料敏化太陽能電池染料為釕配合物Ν3染料，光陽極為納米二氧化鈦(Ρ25)薄膜。在室溫下，使用氙燈模擬太陽光，強(qiáng)度為500W，電池有效受光面積為O. 25cm2，計算出電池的光電轉(zhuǎn)換效率為4. 73%。實(shí)施例5 稱取7 00g松油醇液體，置于65°C水浴攪拌中，按質(zhì)量比為1: 7，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min,加入IOOg乙基纖維素,連續(xù)攪拌3小時,充分溶解形成有機(jī)載體。稱取O. 005g突光黃3G充分?jǐn)嚢枞苡?9. 995g有機(jī)載體中，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min，形成O. 005%的熒光黃3G混合溶液。采用絲網(wǎng)印刷的方法涂覆在導(dǎo)電玻璃的非導(dǎo)電面，流平并干燥，得到厚度約6μπι左右的薄膜。用該電極組裝成染料敏化太陽能電池染料為釕配合物Ν3染料，光陽極為納米二氧化鈦(Ρ25)薄膜。在室溫下，使用氙燈模擬太陽光，強(qiáng)度為500W，電池有效受光面積為O. 25cm2，計算出電池的光電轉(zhuǎn)換效率為5. 06%。實(shí)施例6 稱取700g松油醇液體，置于65°C水浴攪拌中，按質(zhì)量比為1: 12，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min,緩慢加入53. 84g乙基纖維素，連續(xù)攪拌3小時，充分溶解形成有機(jī)載體。稱取O. 050g熒光黃3G充分?jǐn)嚢枞苡?9. 950g有機(jī)載體中，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min，形成O. 050 %的熒光黃3G混合溶液。采用絲網(wǎng)印刷的方法涂覆在導(dǎo)電玻璃的非導(dǎo)電面，流平并干燥，得到厚度約6μπι左右的薄膜。用該電極組裝成染料敏化太陽能電池染料為釕配合物Ν3染料，光陽極為納米二氧化鈦(Ρ25)薄膜。在室溫下，使用氙燈模擬太陽光，強(qiáng)度為500W，電池有效受光面積為O. 25cm2，計算出電池的光電轉(zhuǎn)換效率為4. 69%。
權(quán)利要求
1.一種染料敏化太陽能電池用光轉(zhuǎn)換薄膜漿料，其特征在于，按重量百分含量計組成為熒光染料占0. 0050% -0. 0500%，余量為有機(jī)載體。
2.如權(quán)利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池用光轉(zhuǎn)換薄膜漿料，其特征在于其中熒光染料為熒光黃8G、熒光黃6G或者熒光黃3G。
3.如權(quán)利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池用光轉(zhuǎn)換薄膜漿料，其特征在于其中有機(jī)載體為乙基纖維素和松油醇，并且乙基纖維素和松油醇的質(zhì)量比為1:6_12。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于納米晶太陽能電池的光轉(zhuǎn)換薄膜，尤其是一種染料敏化太陽能電池用光轉(zhuǎn)換薄膜漿料。其特點(diǎn)是，按重量百分含量計組成為熒光染料占0.0050％-0.0500％，余量為有機(jī)載體。使用時在電池外部涂覆用本發(fā)明漿料制備的光轉(zhuǎn)換薄膜，在吸收了染料敏化太陽能電池過濾的太陽光后，通過熒光染料的吸收，能夠轉(zhuǎn)換成染料所需要的波段，從而提高太陽光的利用率，達(dá)到提高納米晶太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率的目的。采用本發(fā)明漿料制備的光轉(zhuǎn)換薄膜在不增大電池成本的前提下，充分利用了太陽光，并且不與染料產(chǎn)生競吸附。
文檔編號H01G9/20GK103050288SQ20121056656
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者張輝 申請人:彩虹集團(tuán)公司