专利名称：一种可双面入光的染料敏化太阳能电池及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种可双面入光的染料敏化太阳能电池及其制备方法，属于光伏材料与光电子器件领域。
背景技术：
染料敏化太阳能电池(Dye Sensitized Solar Cell，即DSSC)自1991年问世以来， 由于其制作成本低、制作工艺简单易重复而成为近年来的研究热点。经过多年的发展，其光电转换效率已达11%，虽然其效率和稳定性有待提高，但是，这种电池仍被认为是极具商业应用前景的光伏器件之一。DSSC主要由导电基底、纳米多孔氧化物薄膜、染料敏化剂、电解质和对电极构成。传统的对电极为金属Pt或镀有较厚Pt的玻璃片，不透光。如果需要从对电极进光，则要求Pt较薄(如Liu, Z. and Μ. Misra (2010). Nanotechnology 21(12) 125703 ；Ito, S·, S. M. Zakeeruddin, et al. (2008). Nat Photon 2(11) 693-698·)， 这样才能保证有部分光能够透过Pt到达位于光阳极的敏化剂上。但是，过薄的Pt对电极，又会影响整体催化性能，这样就导致现阶段大多数电池只选择从有透明导电玻璃的光阳极一侧入光，也限制了太阳能电池必须采用透明导电玻璃作为光阳极基底。现在市场上较好的透明导电玻璃为ITO (铟锡氧化物hdium tin oxides)或者FTO (含F的二氧化锡 Fluor-doped tin oxide)玻璃。由于国外专利的垄断，加上不断上升的In、Sn价格，使得导电玻璃的价格也不断上升。另外，传统平板太阳能电池转换的能量与太阳光入射角度有关，最好建在少云的气候条件区域，在阳光不充裕的条件下，如阴天或多云时，云层对太阳光线的散射使得传统的平板太阳能电池整体收集的能量大大降低。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对上述现有太阳能电池存在的不足，提供一种可双面入光的染料敏化太阳能电池及其制备方法。本发明的技术方案
一种可双面入光的染料敏化太阳能电池，包括光阳极和对电极，电解质填充在光阳极和对电极的孔隙之间；所述光阳极由透明导电玻璃、二氧化钛致密层和二氧化钛多孔薄膜构成，且多孔薄膜吸附了敏化染料分子；所述对电极由网格状导电层和附着于网格状导电层之上的催化层组成。催化层起收集电子和还原电解质的作用。上述方案中，作为一种优选，所述对电极的网格状导电层和催化层之间还有钝化层，所述钝化层不能被电解质腐蚀。当染料敏化太阳能电池所采用的电解质对导电层无腐蚀时，或者采用了耐腐蚀的导电层时，可以省略钝化层，但是采用钝化层可以显著提高电池的填充因子和转换效率；如果电解质对导电层有腐蚀，且导电层不能耐腐蚀时，则必须有钝化层；钝化层采用金属氧化物，包括ΙΤ0、ZnO, TiO2等金属氧化物，起保护导电层和修饰导电层和催化层之间界面的作用。钝化层的厚度区间为0-300nm。所述的催化层的材料为钼，催化层的厚度区间为200-1000nm。所述网格状导电层可以直接由金属网构成，还可以由不导电的网格状基底和沉积于网格状基底上的导电膜构成，也可以由透明实心基底和沉积于基底上的网络状导电膜构成。所述导电膜是透明氧化物导电膜或金属膜。所述的基底材料为玻璃、塑料等。所述光阳极的透明导电玻璃包括FTO或者ITO导电玻璃. 所述光阳极的TW2多孔薄膜，厚度为8-20 μ m。上述可双面入光的染料敏化太阳能电池的制备方法，包括如下步骤
1.光阳极的制备将玻璃基片采用标准半导体工艺清洗，干燥，在玻璃基底上形成敏化的多孔半导体层；
2.对电极的制备
直接采用金属网作为网络状导电层，直接在其上沉积催化层；或在不导电的网络状基底上沉积导电膜，再在其上沉积催化层；或在透明的基底上用光刻的方法形成网格状光刻胶图案，然后在网格状光刻胶图案上沉积一层导电薄膜，再在其上沉积催化层，最后将光刻胶去掉；
3.将敏化好的光阳极和对电极叠加在一起，中间用电解质填充。进一步的技术方案是
在对电极的制备过程中，还包括不能被电解质腐蚀的钝化层的制备，方法为高温灼烧、 溅射法、提拉法等。在网格状导电层上沉积钝化层因导电层的材料不同而异，如果直接采用金属网， 通过高温灼烧的办法可以直接在金属网表面形成金属氧化物层；其他金属氧化物如ΙΤ0、 ZnO, TiO2等可以采用溅射法、提拉法等；当染料敏化太阳能电池所采用的电解质对导电层无腐蚀性或者采用了耐腐蚀的导电层时，此步骤可以省略。本发明的有益效果是1)光既可以从光阳极入射，也可以从对电极入射，也可以从光阳极和对电极同时入射，使得器件在光线不充裕的情况下(如阴天或多云)仍然有较高的转换效率，极大的提高了太阳光的利用效率；2)采用金属网，塑料等柔性材料，可以随光阳极的形状改变而改变，能实现弯曲；3)金属膜的引入比透明导电材料具有更好的电导率，可以显著降低电池的串联电阻；4)网格状表面和网孔结构能有效改善和电解质的接触，易于形成高催化活性的纳米催化剂颗粒，有利于提高电池的开路电压，填充因子和电池效率；5) 基底材料选择广泛、成本低廉、环境友好、已经实现工业化；6)导电层，钝化层和催化层的制备方法简单，高效，沉积温度范围选择宽，易于实现大规模量产；7)可用于绝大多数形式的光阳极染料敏化太阳能电池，能显著提高染料敏化太阳能电池的开路电压、填充因子和转换效率，具有广阔的应用前景。
图1含钝化层、对电极采用基底时，可双面入光染料敏化太阳能电池的结构示意图，其中1-透明导电玻璃，2-1102致密层，3-吸附了染料被敏化的1102多孔层，4-电解液，5-钝化层，6-导电膜，7-透明基底或网格基底。图2是本发明实施例中使用的不锈钢网的光学显微镜图。图3是实施例1制得的太阳能电池的电流密度-电压曲线图曲线1是FTO上沉积Pt作为对电极组装的电池，光从光阳极侧入射的电流密度-电压曲线；曲线2是不锈钢网组装的电池，光从光阳极侧入射的电流密度-电压曲线；曲线3是不锈钢网组装的电池， 光从不锈钢网一侧入射的电流密度-电压曲线。图4是实施例2中不锈钢网连接处电子显微镜图。图5是实施例2中使不锈钢网表面Pt纳米颗粒的电子显微镜图。图6是实施例2制得的太阳能电池的电流密度-电压曲线图曲线1是光从光阳极侧入射的电流密度-电压曲线，曲线2是光从对电极侧入射的电流密度-电压曲线。图7是实施例3制得的太阳能电池的电流密度-电压曲线图曲线1是光从光阳极侧入射的电流密度-电压曲线，曲线2是光从对电极侧入射的电流密度-电压曲线。图8是实施例4制得的太阳能电池的电流密度-电压曲线图曲线1是光从光阳极侧入射的电流密度-电压曲线，曲线2是光从对电极侧入射的电流密度-电压曲线。
具体实施例方式实施例1
以普通不锈钢金属网和FTO玻璃为基底，首先用加入洗洁精的去离子水溶液超声清洗基底10分钟，然后用去离子水将基片清洗干净，再依次用乙醇，丙酮，去离子水超声清洗10 分钟，吹干待用。光阳极的制备在洗干净的FTO玻璃上旋涂120nm的TW2致密层，然后在500度下烧结15分钟，然后在致密TW2上涂敷一层染料敏化太阳能电池常用的TW2乳液，然后在450度下烧结30分钟形成TW2多孔层，重复上面涂敷和烧结过程可以控制TW2 多孔层的厚度在10 μ m，将烧结好的TiA工作电极浸入0. 3 mmol/L的N719染料的乙醇溶液中敏化12个小时以上，取出室温下风干待用。对电极的制备用磁控溅射的方法在洗干净的不锈钢网上沉积一层200 nm的钼即可获得所需的对电极。电池的组装将敏化过的光阳极和对电极用夹具固定在一起，在不锈钢网一侧滴加染料敏化电池常用的液体电解质 (碘和碘化锂的液体电解质)，为了便于测试和封装，不锈钢网一侧再用清洗干净的载玻片盖住。电池的测试在AMI. 5，一倍的太阳光强，遮光片面积0. 25cm2的条件下对电池的性能进行了测试。经过测试发现，光从光阳极侧入射，开路电压达到了 0. 775V，短路电流为 13. 05mA/cm2，填充因子为0. 687，转换效率达到了 7. 24%.而在同一块光阳极下采用FTO上沉积Pt作为对电极组装的电池中，其开路电压为0. 755V，短路电流为13. 54mA/cm2，填充因子为0. 661，转换效率为7. 05%。在同一块光阳极下采用不锈钢网组装的电池比采用FTO上沉积Pt膜作为对电极组装的电池开路电压提高了 0. 02V，填充因子提高了 0. 026，转换效率提高了 0. 19个百分点。当光从不锈钢网侧入射时，开路电压达到了 0.785V，短路电流为 11. 46mA/cm2，填充因子为0. 749，转换效率达到了 7. 01%。实施例2
以普通不锈钢金属网和FTO玻璃为基底，首先用加入洗洁精的去离子水溶液超声清洗基底20分钟，然后用去离子水将基片清洗干净，再依次用乙醇，丙酮，去离子水超声清洗20 分钟，吹干待用。光阳极的制备在洗干净的FTO玻璃上旋涂120nm的TW2致密层，然后在550度下烧结15分钟，然后在致密TW2上涂敷一层染料敏化太阳能电池常用的TW2乳液，然后在500度下烧结30分钟形成TiA多孔层，重复上面涂敷和烧结过程可以控制TiA 多孔层的厚度在10 μ m，将烧结好的TiA工作电极浸入0. 3 mmol/L的N719染料的乙醇溶液中敏化12个小时以上，取出室温下风干待用。对电极的制备将洗干净的不锈钢网放入 450度的马弗炉中退火5分钟，上面就形成一层金属氧化物层，然后用磁控溅射的方法在不锈钢网上沉积一层200 nm的钼即可获得所需的对电极。电池的组装将敏化过的光阳极和对电极用夹具固定在一起，在不锈钢网一侧滴加染料敏化电池常用的液体电解质(碘和碘化锂的液体电解质)，为了便于测试和封装，不锈钢网一侧用载玻片盖住不锈钢网。电池的测试在AMI. 5，一倍的太阳光强，遮光片面积0. 25cm2的条件下对电池的性能进行了测试 .经过测试发现，光从光阳极侧入射，开路电压达到了 0. 785V，短路电流为13. 3mA/cm2，填充因子为0. 702，转换效率达到了 7. 64%。而在同一块光阳极下采用FTO上沉积Pt作为对电极组装的电池中，其开路电压为0. 755V，短路电流为13. 54mA/cm2，填充因子为0. 661，转换效率为7. 05%。在同一块光阳极下采用退火后的不锈钢网组装的电池比采用FTO上沉积 Pt作为对电极组装的电池开路电压提高了 0. 03V，填充因子提高了 0. 041，转换效率提高了 0. 59个百分点。采用FTO上沉积Pt作为对电极组装的电池中，光从对电极侧入射无效率。 而采用退火后不锈钢网组装的电池中，当光从不锈钢网侧入射时，开路电压达到了 0. 795V， 短路电流为12. 52mA/cm2，填充因子为0. 765，转换效率达到了 7. 93%。同时发现，光从光阳极侧入射，采用同一块光阳极，退火后有氧化物钝化层的对电极组装的电池比实施例1中没有退火不锈钢网组装的电池开路电压提高了 0. 01V，短路电流提高了 0. 25mA/cm2，填充因子提高了 0. 015，转换效率提高了 0. 45 ；如果光从对电极入射，开路电压提高了 0. 01V，短路电流为提高了 1.06 mA/cm2，填充因子提高了 0.016，转换效率提高了 0.92个百分点，说明钝化层的存在起到了保护不锈钢网和修饰不锈钢网和催化层之间界面的作用。
实施例3
以普通不锈钢金属网和FTO玻璃为基底，首先用加入洗洁精的去离子水溶液超声清洗基底30分钟，然后用去离子水将基片清洗干净，再依次用乙醇，丙酮，去离子水超声清洗30 分钟，吹干待用。光阳极的制备在洗干净的FTO玻璃上旋涂120nm的TiO2致密层，然后在 550度下烧结15分钟，然后在致密TW2上涂敷一层染料敏化太阳能电池常用的TW2乳液， 然后在450度下烧结30分钟形成TW2多孔层，重复上面涂敷和烧结过程可以控制TW2多孔层的厚度在10 μ m，将烧结好的TiO2工作电极浸入0. 3 mmol/L的N719染料的乙醇溶液中敏化12个小时以上，取出室温下风干待用。对电极的制备将洗干净的不锈钢网在磁控溅射设备中沉积300nm的ITO钝化层，然后用磁控溅射的方法在镀了 ITO的不锈钢网上沉积一层200 nm的钼即可获得所需的对电极。电池的组装将敏化过的光阳极和对电极用夹具固定在一起，在不锈钢网一侧滴加染料敏化电池常用的液体电解质(碘和碘化锂的液体电解质)，为了便于测试和封装，不锈钢网一侧用载玻片盖住不锈钢网。电池的测试在AMI. 5， 一倍的太阳光强，遮光片面积0. 25cm2的条件下对电池的性能进行了测试.经过测试发现， 光从光阳极侧入射，开路电压达到了 0. 805V，短路电流为10. 9 mA/cm2，填充因子为0. 717， 转换效率达到了 6. 56%。而在同一块光阳极下采用FTO上沉积Pt作为对电极组装的电池中，其开路电压为0. 755V，短路电流为13. 54mA/cm2，填充因子为0. 661，转换效率为7. 05%。 在同一块光阳极下采用镀ITO的不锈钢网组装的电池比采用FTO上沉积Pt作为对电极组装的电池开路电压提高了 0. 05V，填充因子提高了 0. 056。采用FTO上沉积Pt作为对电极组装的电池中，光从对电极侧入射无效率。而采用退火后不锈钢网组装的电池中，当光从不锈钢网侧入射时，开路电压达到了 0. 795V，短路电流为9. 82mA/cm2，填充因子为0. 753，转换效率达到了 6. 13%。同时发现，光从光阳极侧入射，采用同一块光阳极，镀了 ITO钝化层的对电极组装的电池比实施例1中没有钝化层不锈钢网组装的电池开路电压提高了 0.01V，填充因子提高了 0.032。说明钝化层的存在起到了保护不锈钢网和修饰不锈钢网和催化层之间界面的作用。实施例4
以普通不锈钢金属网和FTO玻璃为基底，首先用加入洗洁精的去离子水溶液超声清洗基底30分钟，然后用去离子水将基片清洗干净，再依次用乙醇，丙酮，去离子水超声清洗30 分钟，吹干待用。光阳极的制备在洗干净的FTO玻璃上旋涂120nm的TW2致密层，然后在 500度下烧结15分钟，然后在致密TiA上涂敷一层染料敏化太阳能电池常用的TiA乳液， 然后在450度下烧结30分钟形成TiA多孔层，重复上面涂敷和烧结过程可以控制TiA多孔层的厚度在10 μ m，将烧结好的TiO2工作电极浸入0. 3 mmol/L的N719染料的乙醇溶液中敏化12个小时以上，取出室温下风干待用。对电极的制备将洗干净的不锈钢网用提拉法在TW2致密层溶液中提拉，使不锈钢网上形成一层200 nm的TW2钝化层，然后在500度下烧结15分钟，然后用磁控溅射的方法在有了 TiO2钝化层的不锈钢网上沉积一层200 nm 的钼即可获得所需的对电极。电池的组装将敏化过的光阳极和对电极用夹具固定在一起， 在不锈钢网一侧滴加染料敏化电池常用的液体电解质(碘和碘化锂的液体电解质)，为了便于测试和封装，不锈钢网一侧用载玻片盖住不锈钢网。电池的测试在AMI. 5，一倍的太阳光强，遮光片面积0. 25cm2条件下对电池的性能进行了测试.经过测试发现，光从光阳极侧入射，开路电压达到了 0. 795V，短路电流为10. 85 mA/cm2，填充因子为0. 763，转换效率达到了 6. 93%。而在同一块光阳极下采用FTO上沉积Pt作为对电极组装的电池中，其开路电压为0. 755V，短路电流为13. 54mA/cm2，填充因子为0. 661，转换效率为7. 05%。在同一块光阳极下采用有了 TW2钝化层的不锈钢网组装的电池比采用FTO上沉积Pt作为对电极组装的电池开路电压提高了 0.04V，填充因子提高了 0. 102。而采用有了 TiO2钝化层的不锈钢网组装的电池中，当光从不锈钢网侧入射时，开路电压达到了 0. 795V，短路电流为11. 42mA/ cm2，填充因子为0.772，转换效率达到了 7.3%。同时发现，光从光阳极侧入射，采用同一块光阳极，有了 TiO2钝化层的对电极组装的电池比实施例1中没有钝化层的不锈钢网组装的电池开路电压提高了 0. 02V，填充因子提高了 0. 076 ；如果光从对电极入射，开路电压提高了 0. 01V，填充因子提高了 0. 0233，转换效率提高了 0. 29个百分点。说明钝化层的存在起到了保护不锈钢网和修饰不锈钢网和催化层之间界面的作用。实施例5
以普通载玻片和FTO玻璃为基底，首先用加入洗洁精的去离子水溶液超声清洗基底30 分钟，然后用去离子水将基片清洗干净，再依次用乙醇，丙酮，去离子水超声清洗30分钟， 吹干待用。光阳极的制备在洗干净的FTO玻璃上旋涂120nm的TiO2致密层，然后在500度下烧结15分钟，然后在致密TW2上涂敷一层染料敏化太阳能电池常用的TW2乳液，然后在 450度下烧结30分钟形成TW2多孔层，重复上面涂敷和烧结过程可以控制TW2多孔层的厚度在8 μ m，将烧结好的TW2工作电极浸入0. 3 mmol/L的N719染料的乙醇溶液中敏化12个小时以上，取出室温下风干待用。对电极的制备在洗干净的载玻片上用光刻的方法形成网格状光刻胶图案。然后在网格上用热蒸发的方法形成一层Al膜，用磁控的方法在载玻片上形成一层300 nm的ITO钝化层薄膜，然后用磁控溅射的方法在载玻片上沉积一层 500 nm的钼，然后将网格外的光刻胶去掉，即可获得所需的网格状Pt对电极。电池的组装 将敏化过的光阳极和对电极用夹具固定在一起，在载玻片一侧滴加染料敏化电池常用的液体电解质(碘和碘化锂的液体电解质)。电池的测试在AMI. 5，一倍的太阳光强，遮光片面积0. 25cm2的条件下对电池的性能进行了测试。由于该电池所用的电解质具有腐蚀性，所采用金属为铝，不具有耐腐蚀的特性，所以通过ITO作为钝化层，防止了电解液的腐蚀。经过测试发现，光从光阳极侧入射，采用载玻片光刻形成的铝网为基底的有钝化层的对电极， 开路电压为0. 725V，短路电流达到了 3. 6036 mA/cm2，填充因子为0. 68314，转换效率达到了 1. 785%。同时发现，光从网格状衬底一侧入射，开路电压为0. 735V，短路电流达到了 0. 5284 mA/cm2，填充因子为0. 8085，转换效率达到了 0. 314%。通过进一步优化对电极网格，平衡透射率和导电性能，可以实现更高效率。实施例6
以普通不锈钢金属网和FTO玻璃为基底，首先用加入洗洁精的去离子水溶液超声清洗基底20分钟，然后用去离子水将基片清洗干净，再依次用乙醇，丙酮，去离子水超声清洗20 分钟，吹干待用。光阳极的制备在洗干净的FTO玻璃上旋涂120nm的TiO2致密层，然后在 500度下烧结15分钟，然后在致密TiA上涂敷一层染料敏化太阳能电池常用的TiA乳液， 然后在450度下烧结30分钟形成TiA多孔层，重复上面涂敷和烧结过程可以控制TiA多孔层的厚度在8 μ m，将烧结好的TiA工作电极浸入0. 3 mmol/L的N719染料的乙醇溶液中敏化12个小时以上，取出室温下风干待用。对电极的制备将洗干净的不锈钢网放入450度的马弗炉中退火5分钟，上面就形成一层金属氧化物层，然后用磁控溅射的方法在不锈钢网上沉积一层500 nm的钼即可获得所需的对电极。电池的组装将敏化过的光阳极和对电极用夹具固定在一起，在不锈钢网一侧滴加聚偏氢氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)] 固态电解质，为了便于测试和封装，不锈钢网一侧用载玻片盖住不锈钢网。电池的测试在 AMI. 5，0. 9倍的太阳光强，遮光片面积0. 25cm2的条件下对电池的性能进行了测试.经过测试发现，当光从光阳极侧入射时，开路电压为0. 575V，短路电流为1. 3672mA/cm2，填充因子为0. 73559，转换效率达到了 0. 643% ；当光从对电极入射时，开路电压为0. 535V，短路电流为1. 2236mA/cm2，填充因子为0. 4579，转换效率达到了 0. 333%。通过进一步优化对电极网格，平衡透射率和导电性能，可以实现更高效率。实施例7:
以PET塑料和FTO玻璃为基底，首先用加入洗洁精的去离子水溶液超声清洗基底30分钟，然后用去离子水将基片清洗干净，再依次用乙醇，丙酮，去离子水超声清洗30分钟，吹干待用。光阳极的制备在洗干净的FTO玻璃上旋涂120nm的TW2致密层，然后在550度下烧结15分钟，然后在致密TW2上涂敷一层染料敏化太阳能电池常用的TW2乳液，然后在 450度下烧结30分钟形成TW2多孔层，重复上面涂敷和烧结过程可以控制TW2多孔层的厚度在20 μ m,将烧结好的TW2工作电极浸入0. 3 mmol/L的N719染料的乙醇溶液中敏化 12个小时以上，取出室温下风干待用。对电极的制备在洗干净的PET上用光刻的方法形成网格状光刻胶图案。然后在网格上用热蒸发的方法形成一层Al膜，用磁控的方法在载玻片上形成一层300nm的ZnO钝化层薄膜，然后用磁控溅射的方法在载玻片上沉积一层 IOOOnm的钼，然后将网格外的光刻胶去掉，即可获得所需的网格状Pt对电极。电池的组装 将敏化过的光阳极和对电极用夹具固定在一起，在PET —侧滴加染料敏化电池常用的液体电解质(碘和碘化锂的液体电解质)。电池的测试在AMI. 5，一倍的太阳光强，遮光片面积 0. 25cm2的条件下对电池的性能进行了测试。由于该电池所用的电解质具有腐蚀性，所采用金属为铝，不具有耐腐蚀的特性，所以通过ZnO作为钝化层，防止了电解液的腐蚀。经过测试发现，光从光阳极侧入射，采用载玻片光刻形成的铝网为基底的有钝化层的对电极，开路电压为0. 765V，短路电流达到了 3. 22 mA/cm2，填充因子为0. 57，转换效率达到了 1. 41%。同时发现，光从网格状衬底一侧入射，开路电压为0.745V，短路电流达到了 1.316 mA/cm2，填充因子为0. 629，转换效率达到了 0. 617%。通过进一步优化对电极网格，平衡透射率和导电性能，可以实现更高效率。
实施例8
以普通塑料网和FTO玻璃为基底。普通塑料网用加入洗洁精的去离子水溶液超声清洗10分钟，用去离子水清洗干净；FTO玻璃用加入洗洁精的去离子水溶液超声清洗10分钟，用去离子水清洗干净，再依次用乙醇，丙酮，去离子水超声清洗10分钟。将普通塑料网和FTO玻璃吹干待用。光阳极的制备在洗干净的FTO玻璃上旋涂120nm的TiO2致密层， 然后在500度下烧结15分钟，在致密TW2上涂敷一层染料敏化太阳能电池常用的TW2乳液，然后在450度下烧结30分钟形成TW2多孔层，重复上面涂敷和烧结过程可以控制TW2 多孔层的厚度在10 μ m，将烧结好的TiA工作电极浸入0. 3 mmol/L的N719染料的乙醇溶液中敏化12个小时以上，取出室温下风干待用。对电极的制备用磁控溅射的方法在塑料网上先沉积一层200 nm的ITO导电膜(同时作为钝化层薄膜)，再沉积一层400 nm的钼即可获得所需的对电极。电池的组装将敏化过的光阳极和对电极用夹具固定在一起，在塑料网一侧滴加染料敏化电池常用的液体电解质(碘和碘化锂的液体电解质)，为了便于测试和封装，塑料网一侧再用清洗干净的载玻片盖住。电池的测试在AMI. 5,0. 9倍的太阳光强， 遮光片面积0. 25cm2的条件下对电池的性能进行了测试。经过测试发现，光从光阳极侧入射，开路电压0. 705V，短路电流1. 1044mA/cm2，填充因子0. 50084，转换效率0. 438% ；当光从塑料网侧入射时，开路电压0. 725V，短路电流1. 5092mA/cm2，填充因子0. 58577，转换效率 0. 72%。由此可以看出当光从对电极入射时，相比于光从光阳极入射，开路电压、短路电流、 填充因子和转换效率都有所提高，特别是转换效率，提高了 0. 282个百分点。
权利要求
1.一种可双面入光的染料敏化太阳能电池，包括光阳极和对电极，电解质填充在光阳极和对电极的孔隙之间；所述光阳极由透明导电玻璃、二氧化钛致密层和二氧化钛多孔薄膜构成，且多孔薄膜吸附了敏化染料分子；其特征在于所述对电极由网格状导电层和附着于网格状导电层之上的催化层组成。
2.如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于所述对电极的网格状导电层和催化层之间还有钝化层，所述钝化层不能被电解质腐蚀。
3.如权利要求2所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于所述钝化层采用金属氧化物，钝化层的厚度区间为0-300 nm。
4.如权利要求1或2所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于所述网格状导电层由金属网构成。
5.如权利要求1或2所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于所述网格状导电层由不导电的网格状基底和沉积于网格状基底上的导电膜构成。
6.如权利要求1或2所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于所述网格状导电层由透明实心基底和沉积于基底上的网格状导电膜构成。
7.如权利要求5或6所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于所述导电膜是透明氧化物导电膜或金属膜。
8.如权利要求1或2所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于所述的催化层的材料为钼，催化层的厚度区间为200-1000 nm。
9.权利要求1所述的可双面入光的染料敏化太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤一、光阳极的制备将玻璃基片采用标准半导体工艺清洗，干燥，在玻璃基底上形成敏化的多孔半导体层；二、对电极的制备直接采用金属网作为网络状导电层，直接在其上沉积催化层；或在不导电的网络状基底上沉积导电膜，再在其上沉积催化层；或在透明的基底上用光刻的方法形成网格状光刻胶图案，然后在网格状光刻胶图案上沉积一层导电薄膜，再在其上沉积催化层，最后将光刻胶去掉；三、将敏化好的光阳极和对电极叠加在一起，中间用电解质填充。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在对电极的制备过程中，还包括不能被电解质腐蚀的钝化层的制备，方法为高温灼烧、溅射法或提拉法。
全文摘要
本发明提供一种可双面入光的染料敏化太阳能电池，包括光阳极和对电极，电解质填充在光阳极和对电极的孔隙之间；所述对电极由网格状导电层和附着于网格状导电层之上的催化层组成。所述网格状导电层可以直接由金属网构成，还可以由不导电的网格状基底和沉积于网格状基底上的导电膜构成，也可以由透明实心基底和沉积于基底上的网络状导电膜构成。本发明的优点是太阳光可以从电池的两面入射，提高了太阳光的利用效率；导电层可以显著降低串联电阻，提高填充因子和转换效率；对电极基底材料选材广泛，价格低廉，柔性可弯曲且透明，处理温度选择宽；其它各层制备方法简单，易于实现工业化；具有广泛的应用前景。
文档编号H01G9/04GK102208288SQ20111005437
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者方国家, 曾玮, 王明军 申请人:武汉大学