低溫柔性染料敏化太陽能電池光陽極的低溫制備.pdf

1、柔性染料敏化太陽能電池是一種新型的太陽能電池,由于質(zhì)量輕,易卷曲,非常適合作為一些小型移動(dòng)電子產(chǎn)品的充電電池。同時(shí)這種電池非常適合于卷對(duì)卷的工業(yè)化生產(chǎn)，是一種非常有前途的太陽能電池類型。本文主要是利用ITO-PET制備柔性染料敏化太陽能電池,主要目的是改善TiO2薄膜與導(dǎo)電基底之間的結(jié)合力,以及TiO2薄膜中顆粒與顆粒之間的結(jié)合性能。進(jìn)而改善電池的染料敏化太陽能電池的光伏性能,提高電池的光伏轉(zhuǎn)化效率。為此采取化學(xué)燒結(jié)法,研制無高分子化合

2、物的水熱粘結(jié)劑,再利用鏡面反射法,提高電池的轉(zhuǎn)化效率。分別如下：
　　(1)實(shí)驗(yàn)首先使用商業(yè)購買的P25和粒徑200 nm的TiO2粉體,利用化學(xué)燒結(jié)法制備TiO2漿料,最后再在ITO-PET上120℃低溫制備成光陽極薄膜,進(jìn)而組裝成柔性染料敏化太陽能電池。將P25與200 nm TiO2大顆粒以不同質(zhì)量比例混合在一起,分別為90:10,85:15,80:20的兩種粉體的比例制備成 TiO2薄膜.當(dāng)P25和200nm的大顆粒比例為

3、85:15制備的薄膜的光電性能最好,電池的短路電流密度達(dá)到了7.5 mA cm-2,光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了2.9％。但是這種方法制備的薄膜與導(dǎo)電塑料基底的結(jié)合力很差,利用ASTM(D3359)測(cè)試方法,結(jié)合力只在1B-2B之間。
　　(2)利用溶膠凝膠法和水熱法,制備TiO2水熱漿料,將這種水熱漿料涂覆在導(dǎo)電玻璃基片上制備成薄膜測(cè)試SEM,這種薄膜中的TiO2顆粒的粒徑普遍在20nm以下。然后將這種水熱漿料作為添加劑和粘結(jié)劑加入到前面

4、所制備的TiO2漿料中,當(dāng)P25和200nm大顆粒的比例為80:20時(shí)候制備的TiO2薄膜光電性能最佳。研究不同氨水加入量導(dǎo)致不同 pH下的漿料,對(duì)電池光電性能的影響。當(dāng)添加了2g水熱粘結(jié)劑,并且pH為4.7時(shí)候,漿料制備的TiO2薄膜的光電性能最佳,電池的短路電流密度短路電流密度達(dá)到了短路電流密度達(dá)到了9.12 mA cm-2,光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了4.0％,但是電池的填充因子不理想,只有0.548。通過 EIS分析,我們發(fā)現(xiàn)這種電池的電

5、荷在電解質(zhì)/染料/TiO2薄膜三相界面處的轉(zhuǎn)移電阻是最小的。另外,這種漿料的粘度也是最大的,達(dá)到了4100 mPa s-1,而既沒有經(jīng)過滴加氨水化學(xué)燒結(jié)和添加水熱粘結(jié)劑的TiO2漿料的粘度只有3300 mPa s-1.我們分析證明TiO2薄膜的光電性能和漿料的粘度有關(guān)聯(lián)。
　　(3)在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,利用鏡面反射法改善柔性染料敏化太陽能電池的光電性能。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件所限,只能將普通鏡子代替反射層附加在電池的對(duì)電極背后作反

6、射層面。我們制備的光陽極的面積大小為0.5×0.5 cm2,所以我們只將對(duì)電極制備的稍微大一點(diǎn),以盡可能多的利用斜射光,面積為0.55×0.55cm2,然后再在對(duì)電極的背后附加對(duì)電極,組裝成電池,電池的短路電流密度達(dá)到了11.95 mA cm-2,光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了5％,這樣的性能證明了反射層法和部分 Pt對(duì)電極的成功。而未使用這兩種方法的電池的短路電流密度只有9.12 mA cm-2,電池的光電轉(zhuǎn)化效率只有4.0％。而只使用附加反射層