【技术领域】
本发明涉及太阳能电池，具体涉及一种复合薄膜染料敏化太阳能电池及其制作方法。
背景技术：
染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池，与传统的硅太阳能电池相比，由于具有原材料来源广泛、成本低、理论转换效率高等诸多优点，成为新型太阳能电池的瞩目产品。
纳米多孔氧化物薄膜作为半导体层是染料敏化太阳能电池的核心部分。薄膜材料涂覆在导电玻璃上形成电池阳极，染料吸附太阳光，产生电子跃迁，电子转移至薄膜材料，最终导出，由外电路导出形成电流。相关技术中，薄膜材料主要集中于对tio2的研究，同时也包括其它半导体氧化物，如sno2、nio、zno、al2o3、nb2o5等。
然而，相关技术的染料敏化太阳能电池，受制于tio2阳极与其他界面的复合的问题，影响了染料敏化太阳能电池短路光电流isc的提高，也使开路电压voc未能得到有效改善，进而影响其能量转化效率η，这成为染料敏化太阳能电池在应用推广中的瓶颈之一。
因此，有必要提供一种新的工艺解决上述技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种具有高开路电压、光电转化效率提高的复合薄膜染料敏化太阳能电池。
本发明的技术方案是：
一种复合薄膜染料敏化太阳能电池，包括光电极、与所述光电极相对间隔设置的对电极及填充于所述光电极与所述对电极之间的电解液，所述光电极包括导电玻璃、形成于所述导电玻璃且负载有敏化染料的半导体层，所述半导体层包括依次沉积形成的ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层和掺杂tio2薄膜层，且所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层沉积于所述导电玻璃表面，所述掺杂tio2薄膜层掺杂含有sno2。
优选的，所述掺杂tio2薄膜层中，sno2与tio2的重量百分比为0.5％～5％。
优选的，所述掺杂tio2薄膜层的厚度为5-15μm。
优选的，所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层的厚度为0.5-2μm。
优选的，所述敏化染料为n719钌染料或n739黑染料。
优选的，所述电解液为含有0.6mol/l1-丁基-3-甲基咪唑碘盐、0.03mol/l碘、0.5mol/l叔丁基吡啶、0.1mol/l硫氰酸胍、0.05mol/l碘化锂的乙腈溶液。
优选的，所述导电玻璃为fto导电玻璃或ito导电玻璃，所述对电极为铂对电极。
本发明还提供一种复合薄膜染料敏化太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：
步骤s1：提供导电玻璃，在所述导电玻璃上制备形成ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层；
步骤s2：在所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层上制备形成掺杂tio2薄膜层，得到光电极半成品；其中所述掺杂tio2薄膜层掺杂含有sno2；
步骤s3：将步骤s2形成的光电极半成品在敏化染料中浸泡24-48小时，后常温下真空烘干，得到光电极；
步骤s4：提供对电极，并将所述对电极与所述光电极相对间隔设置；
步骤s5：向所述光电极与所述对电极之间注入电解液，形成染料敏化太阳能电池。
优选的，制备形成ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层包括如下步骤：
制备ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末；
将ba(ti0.9sn0.1)o3中无水乙醇充分研磨，并将研磨浆料过滤；
在过滤后的浆液中加入0.5wt％的peg200，充分研磨后，超声波分散备用；
用400目～500目的丝网，在导电玻璃导电面上进行丝网印刷制备ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜，后常温下真空干燥；
升温速率5～10℃/min，300℃-350℃下烧结0.5～1小时，形成厚度为0.5μm～2μm的ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层。
优选的，ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末的制备方法如下：
baco3、tio2和sno2为原料，按照化学计量比将原料称量并装入球磨机中，加入适量的无水乙醇，球磨12h；
球磨后的浆料过滤烘干，并装入石墨模具中在烧结炉中烧结，烧结温度为1000-1100℃，得到ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末。
优选的，制备形成掺杂tio2薄膜层包括如下步骤：
按比例称取纳米tio2、sno2粉末在玛瑙研钵中，加入无水乙醇充分研磨；并将研磨浆料过滤；
在过滤后的浆液中加入0.5wt％的peg200，充分研磨后，超声波分散备用；
用400目～500目的丝网，在所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层上印刷制备掺杂tio2薄膜，常温下真空干燥；
升温速率5～10℃/min，450℃～500℃下烧结1～2小时，形成厚度为5μm～15μm的掺杂tio2薄膜层。
与相关技术相比，本发明提供的复合薄膜染料敏化太阳能电池，有益效果在于：
一、将ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层和掺杂tio2薄膜层复合形成半导体层，通过采用不同半导体窄带的材料复合，提高染料对跃迁电子的收集，同时可避免或减少电子在传输过程中的损耗，从而有效提高光电转换效率。
二、本发明提供的染料敏化太阳能电池，开路电压大于0.8v，光电转换效率大于7.5。
【附图说明】
图1为本发明提供的复合薄膜染料敏化太阳能电池的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将通过具体实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1，为本发明提供的复合薄膜染料敏化太阳能电池的结构示意图。所述复合薄膜染料敏化太阳能电池100包括光电极1、与所述光电极1相对间隔设置的对电极2及填充于所述光电极1与所述对电极2之间的电解液3。
所述光电极1包括导电玻璃11、形成于所述导电玻璃11的半导体层12及负载于所述半导体层12的敏化染料13。
所述导电玻璃11包括玻璃基板111及形成于所述玻璃基板111上的导电层112，所述导电层112为fto导电层或ito导电层，其中fto导电层为掺氟氧化锡导电层，ito导电层为氧化铟锡导电层。
所述半导体层12形成于所述导电层112，其包括ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121和掺杂tio2薄膜层122，其中所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层沉积于所述导电层112。所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121具有更宽的半导体窄带，能使电池具有更高的开路电压voc，其厚度为0.5-2μm，优选为1μm；所述掺杂tio2薄膜层122通过sno2掺杂tio2制备形成，掺杂比例为：sno2与tio2的重量百分比为0.5％～5％。所述掺杂tio2薄膜层的厚度为5-15μm，优选为10μm。通过采用不同半导体窄带的材料复合，提高染料对跃迁电子的收集，同时可避免或减少电子在传输过程中的损耗，从而有效提高光电转换效率
所述敏化染料13附着于所述半导体层12上，将沉积于所述导电玻璃11上的半导体层12浸泡于敏化染料中，真空干燥后使敏化染料13附着于所述半导体层12上。其中敏化染料为n719钌染料或n739黑染料。
所述对电极2为铂对电极，通过在基板上印刷一层铂金属层得到。所述对电极2与所述半导体层12相对间隔设置。
所述电解液3填充于所述半导体层12与所述对电极2之间形成的间隙内，通过泵注入的方式填充得到。其中所述电解液为为含有0.6mol/l1-丁基-3-甲基咪唑碘盐、0.03mol/l碘、0.5mol/l叔丁基吡啶、0.1mol/l硫氰酸胍、0.05mol/l碘化锂的乙腈溶液。
以下通过具体的实施方式描述所述复合薄膜染料敏化太阳能电池的制作工艺。
实施例1
一种复合薄膜染料敏化太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：
步骤s1：在所述导电玻璃11的上形成制备形成所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121；
具体的，包括如下步骤：
步骤s11：制备ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末；
具体的，以baco3、tio2和sno2为原料，按照化学计量比将原料称量并装入球磨机中，加入适量的无水乙醇，球磨12h；球磨后的浆料过滤烘干，并装入石墨模具中在烧结炉中烧结，烧结温度为1000℃，得到ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末；
步骤s12：将ba(ti0.9sn0.1)o3中无水乙醇充分研磨，并将研磨浆料过滤；
步骤s13：在过滤后的浆液中加入0.5wt％的peg200，充分研磨后，超声波分散备用；
步骤s14：用400目的丝网，在所述导电玻璃11导电面上进行丝网印刷制备ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜，后常温下真空干燥；
步骤s15：升温速率5℃/min，350℃下烧结0.5小时，形成厚度为0.5μm的所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121。
步骤s2：在所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121上制备形成掺杂tio2薄膜层122，得到光电极半成品；
具体的，包括如下步骤：
步骤s21：按比例称取纳米tio2、sno2粉末在玛瑙研钵中，加入无水乙醇充分研磨；并将研磨浆料过滤；其中sno2与tio2的重量百分比为0.5％；
步骤s22：在过滤后的浆液中加入0.5wt％的peg200，充分研磨后，超声波分散备用；
步骤s23：用400目de丝网，在所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121上印刷制备掺杂tio2薄膜，常温下真空干燥；
步骤s24：升温速率5℃/min，450℃下烧结1～2小时，形成厚度为5μm的掺杂tio2薄膜层。
步骤s3：将步骤s2形成的光电极半成品在敏化染料中浸泡24-48小时，后常温下真空烘干，得到光电极1；
其中，敏化染料为n739黑染料；
步骤s4：提供对电极2，并将所述对电极2与所述光电极1相对间隔设置；
步骤s5：向所述光电极2与所述对电极1之间注入所述电解液3，使所述电解液3充满两者形成的容纳空间，形成所述复合染料敏化太阳能电池100。
实施例2
一种复合薄膜染料敏化太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：
步骤s1：在所述导电玻璃11的上形成制备形成所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121；
具体的，包括如下步骤：
步骤s11：制备ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末；
具体的，以baco3、tio2和sno2为原料，按照化学计量比将原料称量并装入球磨机中，加入适量的无水乙醇，球磨12h；球磨后的浆料过滤烘干，并装入石墨模具中在烧结炉中烧结，烧结温度为1050℃，得到ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末；
步骤s12：将ba(ti0.9sn0.1)o3中无水乙醇充分研磨，并将研磨浆料过滤；
步骤s13：在过滤后的浆液中加入0.5wt％的peg200，充分研磨后，超声波分散备用；
步骤s14：用500目的丝网，在所述导电玻璃11导电面上进行丝网印刷制备ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜，后常温下真空干燥；
步骤s15：升温速率7℃/min，330℃下烧结1小时，形成厚度为1μm的所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121。
步骤s2：在所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121上制备形成掺杂tio2薄膜层122，得到光电极半成品；
具体的，包括如下步骤：
步骤s21：按比例称取纳米tio2、sno2粉末在玛瑙研钵中，加入无水乙醇充分研磨；并将研磨浆料过滤；其中sno2与tio2的重量百分比为2％；
步骤s22：在过滤后的浆液中加入0.5wt％的peg200，充分研磨后，超声波分散备用；
步骤s23：用500目的丝网，在所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121上印刷制备掺杂tio2薄膜，常温下真空干燥；
步骤s24：升温速率8℃/min，500℃下烧结1～2小时，形成厚度为10μm的掺杂tio2薄膜层。
步骤s3：将步骤s2形成的光电极半成品在敏化染料中浸泡24-48小时，后常温下真空烘干，得到光电极1；
其中，敏化染料为n739黑染料；
步骤s4：提供对电极2，并将所述对电极2与所述光电极1相对间隔设置；
步骤s5：向所述光电极2与所述对电极1之间注入所述电解液3，使所述电解液3充满两者形成的容纳空间，形成所述复合薄膜染料敏化太阳能电池100。
实施例3
一种复合薄膜染料敏化太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：
步骤s1：在所述导电玻璃11的上形成制备形成所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121；
具体的，包括如下步骤：
步骤s11：制备ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末；
具体的，以baco3、tio2和sno2为原料，按照化学计量比将原料称量并装入球磨机中，加入适量的无水乙醇，球磨12h；球磨后的浆料过滤烘干，并装入石墨模具中在烧结炉中烧结，烧结温度为1100℃，得到ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末；
步骤s12：将ba(ti0.9sn0.1)o3中无水乙醇充分研磨，并将研磨浆料过滤；
步骤s13：在过滤后的浆液中加入0.5wt％的peg200，充分研磨后，超声波分散备用；
步骤s14：用400目的丝网，在所述导电玻璃11导电面上进行丝网印刷制备ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜，后常温下真空干燥；
步骤s15：升温速率10℃/min，320℃下烧结1小时，形成厚度为1.5μm的所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121。
步骤s2：在所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121上制备形成掺杂tio2薄膜层122，得到光电极半成品；
具体的，包括如下步骤：
步骤s21：按比例称取纳米tio2、sno2粉末在玛瑙研钵中，加入无水乙醇充分研磨；并将研磨浆料过滤；其中sno2与tio2的重量百分比为2％；
步骤s22：在过滤后的浆液中加入0.5wt％的peg200，充分研磨后，超声波分散备用；
步骤s23：用400目的丝网，在所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121上印刷制备掺杂tio2薄膜，常温下真空干燥；
步骤s24：升温速率10℃/min，480℃下烧结1～2小时，形成厚度为15μm的掺杂tio2薄膜层。
步骤s3：将步骤s2形成的光电极半成品在敏化染料中浸泡24-48小时，后常温下真空烘干，得到光电极1；
其中，敏化染料为n719钌染料；
步骤s4：提供对电极2，并将所述对电极2与所述光电极1相对间隔设置；
步骤s5：向所述光电极2与所述对电极1之间注入所述电解液3，使所述电解液3充满两者形成的容纳空间，形成所述复合薄膜染料敏化太阳能电池100。
实施例4
一种复合薄膜染料敏化太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：
步骤s1：在所述导电玻璃11的上形成制备形成所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121；
具体的，包括如下步骤：
步骤s11：制备ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末；
具体的，以baco3、tio2和sno2为原料，按照化学计量比将原料称量并装入球磨机中，加入适量的无水乙醇，球磨12h；球磨后的浆料过滤烘干，并装入石墨模具中在烧结炉中烧结，烧结温度为1080℃，得到ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末；
步骤s12：将ba(ti0.9sn0.1)o3中无水乙醇充分研磨，并将研磨浆料过滤；
步骤s13：在过滤后的浆液中加入0.5wt％的peg200，充分研磨后，超声波分散备用；
步骤s14：用500目的丝网，在所述导电玻璃11导电面上进行丝网印刷制备ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜，后常温下真空干燥；
步骤s15：升温速率9℃/min，340℃下烧结1小时，形成厚度为1.2μm的所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121。
步骤s2：在所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121上制备形成掺杂tio2薄膜层122，得到光电极半成品；
具体的，包括如下步骤：
步骤s21：按比例称取纳米tio2、sno2粉末在玛瑙研钵中，加入无水乙醇充分研磨；并将研磨浆料过滤；其中sno2与tio2的重量百分比为5％；
步骤s22：在过滤后的浆液中加入0.5wt％的peg200，充分研磨后，超声波分散备用；
步骤s23：用400目的丝网，在所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121上印刷制备掺杂tio2薄膜，常温下真空干燥；
步骤s24：升温速率6℃/min，470℃下烧结1～2小时，形成厚度为12μm的掺杂tio2薄膜层。
步骤s3：将步骤s2形成的光电极半成品在敏化染料中浸泡24-48小时，后常温下真空烘干，得到光电极1；
其中，敏化染料为n719钌染料；
步骤s4：提供对电极2，并将所述对电极2与所述光电极1相对间隔设置；
步骤s5：向所述光电极2与所述对电极1之间注入所述电解液3，使所述电解液3充满两者形成的容纳空间，形成所述复合薄膜染料敏化太阳能电池100。
实施例5
一种复合薄膜染料敏化太阳能电池的制作方法，包括如下步骤：
步骤s1：在所述导电玻璃11的上形成制备形成所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121；
具体的，包括如下步骤：
步骤s11：制备ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末；
具体的，以baco3、tio2和sno2为原料，按照化学计量比将原料称量并装入球磨机中，加入适量的无水乙醇，球磨12h；球磨后的浆料过滤烘干，并装入石墨模具中在烧结炉中烧结，烧结温度为1060℃，得到ba(ti0.9sn0.1)o3纳米粉末；
步骤s12：将ba(ti0.9sn0.1)o3中无水乙醇充分研磨，并将研磨浆料过滤；
步骤s13：在过滤后的浆液中加入0.5wt％的peg200，充分研磨后，超声波分散备用；
步骤s14：用400目的丝网，在所述导电玻璃11导电面上进行丝网印刷制备ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜，后常温下真空干燥；
步骤s15：升温速率7℃/min，320℃下烧结1小时，形成厚度为2μm的所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121。
步骤s2：在所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121上制备形成掺杂tio2薄膜层122，得到光电极半成品；
具体的，包括如下步骤：
步骤s21：按比例称取纳米tio2、sno2粉末在玛瑙研钵中，加入无水乙醇充分研磨；并将研磨浆料过滤；其中sno2与tio2的重量百分比为3％；
步骤s22：在过滤后的浆液中加入0.5wt％的peg200，充分研磨后，超声波分散备用；
步骤s23：用500目的丝网，在所述ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层121上印刷制备掺杂tio2薄膜，常温下真空干燥；
步骤s24：升温速率9℃/min，460℃下烧结1～2小时，形成厚度为8μm的掺杂tio2薄膜层。
步骤s3：将步骤s2形成的光电极半成品在敏化染料中浸泡24-48小时，后常温下真空烘干，得到光电极1；
其中，敏化染料为n719钌染料；
步骤s4：提供对电极2，并将所述对电极2与所述光电极1相对间隔设置；
步骤s5：向所述光电极2与所述对电极1之间注入所述电解液3，使所述电解液3充满两者形成的容纳空间，形成所述复合薄膜染料敏化太阳能电池100。
将按照实施例1-5的制作工艺制备形成的复合染料敏化太阳能电池进行电池性能测试，测试太阳光强度为50mw/cm2，测试结果如下表：
与相关技术相比，本发明提供的复合薄膜染料敏化太阳能电池，有益效果在于：
一、将ba(ti0.9sn0.1)o3薄膜层和掺杂tio2薄膜层复合形成半导体层，通过采用不同半导体窄带的材料复合，提高染料对跃迁电子的收集，同时可避免或减少电子在传输过程中的损耗，从而有效提高光电转换效率。
二、本发明提供的染料敏化太阳能电池，开路电压大于0.8v，光电转换效率大于7.5。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。