一种染料敏化太阳电池复合对电极及其制备方法
【专利摘要】本发明的一种染料敏化太阳电池复合对电极及其制备方法，属于太阳能电池的【技术领域】。复合对电极的结构是以导电玻璃为基底(1)，在基底(1)上有氧化锑锡材料的多孔膜结构的支撑层(2)，在支撑层(2)的表面有聚3,4-乙撑二氧噻吩材料的导电聚合物膜(3)。制备有配置氧化锑锡浆料、制备支撑层2和气相沉积制得复合对电极的过程。本发明的原料避免了铂电极昂贵的价格，并以高导电性和高催化活性可替代铂对电极，具有经济优势；氧化锑锡多孔膜和多孔聚3,4-乙撑二氧噻吩复合对电极的制备过程简单，操作简易，适于大规模生产。
【专利说明】一种染料敏化太阳电池复合对电极及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能利用的【技术领域】，涉及一种新型染料敏化太阳电池多孔PEDOT复合对电极及其制备方法。
【背景技术】
[0002]长久以来，染料敏化太阳电池对电极主要是钼电极，其优点是导电性好，催化活性高。但由于钼属于稀有金属，价格昂贵，故而一直制约着染料敏化太阳电池的实际应用。目前，研究工作者们正寻找着可以代替钼电极的新材料，其中导电聚合物PEDOT以其良好的成膜性、催化活性和导电性成为对电极的理想材料。制备PEDOT的方法主要是氧化聚合和电化学聚合。氧化聚合的不足是得到的产物不易分离，通常有其它的掺杂物。电化学聚合的不足是操作复杂，并且受到基底导电性的影响，导电性不好会导致成膜不均匀，不易大面积使用。此外，由于PEDOT性能主要受自身活性区域的影响，因而提高它的比表面积是提高PEDOT对电极性能的关键因素。目前有研究者Wu利用掺杂炭黑的方法以提高PEDOT的活性区域，从而实现染料敏化太阳电池效率达到7.01%【参考文献1:Low cost poly (3, 4-ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate/carbon black counter electrode fordye-sensitized solar cells.Electrochimica Acta2012, 67，113-118.】。也有研究者LEE利用掺杂多壁碳纳米管的方法提高PEDOT的活性区域，从而实现染料敏化太阳电池效率达到 8.08 %【参考文献 2:Effects of mesoscopic poly (3, 4-ethylenedioxythiophene)films as counter electrodes for dye-sensitized solar cells.Thin Sol idFilms2010, 518，1716-1721.】。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服PEDOT对电极活性区域小以及不能大规模使用的缺点，给出一种合理的结构和合成方法，既能提高PEDOT对电极的活性，进一步提高染料敏化太阳电池的性能，又给未来大规模生产提出一种方法。
[0004]一种染料敏化太阳电池多孔PEDOT复合对电极制备方法，以导电玻璃为基底、氧化锑锡(ATO)纳米颗粒和聚3，4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)顺序成膜。其结构是:ΑΤ0支撑层具有多孔结构，PEDOT膜采用气相沉积的方式制备，以保持ATO多孔结构形貌。
[0005]本发明的目的通过以下具体的技术方案来实现。
[0006]—种染料敏化太阳电池复合对电极，以导电玻璃为基底I，其特征在于，在基底I上有氧化锑锡(ATO)材料的多孔膜结构的支撑层2，在支撑层2的表面有导电聚合物膜3，构成多孔结构的染料敏化太阳电池复合对电极；所述的导电聚合物膜3，是聚3，4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)膜。
[0007]聚3，4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)的结构如下。
[0008]
【权利要求】
1.一种染料敏化太阳电池复合对电极，以导电玻璃为基底(1)，其特征在于，在基底(I)上有氧化锑锡材料的多孔膜结构的支撑层(2)，在支撑层(2)的表面有导电聚合物膜(3)，构成多孔结构的染料敏化太阳电池复合对电极；所述的导电聚合物膜(3)，是聚3，4-乙撑二氧噻吩膜。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳电池复合对电极，其特征在于，所述的支撑层⑵，厚度为500?600纳米。
3.根据权利要求1或2所述的染料敏化太阳电池复合对电极，其特征在于，所述的导电玻璃，是掺杂氟的SnO2透明导电玻璃或氧化铟锡透明导电玻璃。
4.一种权利要求1的染料敏化太阳电池复合对电极的制备方法，有配置氧化锑锡浆料、制备支撑层(2)和气相沉积制得复合对电极的过程； 所述的配置氧化锑锡浆料，是将氧化锑锡纳米导电粉、松油醇、乙基纤维素、月桂酸和乙醇按质量比为1:6:0.3:0.1:15混合均匀，得到氧化锑锡浆料；所述的制备支撑层(2)，是将氧化锑锡浆料在导电玻璃的基底(I)上旋涂、刮涂或印刷成膜；经450?500°C烧结20?30分钟，形成氧化锑锡材料的多孔膜结构的支撑层(2); 所述的气相沉积制得复合对电极，是将2，5- 二溴-3，4-乙撑二氧噻吩单体与烧结好氧化锑锡多孔膜支撑层(2)的基底(I) 一同放入容器，通入氮气作为保护气或者抽真空，再密封容器；对整个体系加热，在50?70°C下持续3?24小时，由2，5- 二溴-3，4-乙撑二氧噻吩单体在支撑层(2)上聚合成聚3，4-乙撑二氧噻吩多孔膜；最终得到多孔结构的复合聚3,4-乙撑二氧噻吩对电极。
5.根据权利要求4所述的染料敏化太阳电池复合对电极的制备方法，其特征在于，在配置氧化锑锡浆料时，混合后进行机械或手工研磨。
6.根据权利要求4或5所述的染料敏化太阳电池复合对电极的制备方法，其特征在于，在制备支撑层(2)时，所述的旋涂，是在2000转/分钟的转速下旋涂30秒钟。
【文档编号】H01G9/20GK103971937SQ201410188971
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】刘喜哲, 夏祥 申请人:吉林大学