一种双染料共敏太阳能电池的制作方法

本发明涉及一种太阳能电池，更具体地，涉及一种双染料共敏太阳能电池。

背景技术：

染料敏化系统是染料敏化太阳能电池的重要组成部分，染料敏化系统是以低成本的纳米二氧化钛和光敏材料为主要原料，以太阳光为激发条件，进行光电转换的一种能量转换装置，因为某些光敏材料吸附在二氧化钛上时，对太阳光的光电转换率较高，如钙钛矿，n3染料，所以染料敏化被广泛应用于太阳能电池等光能转换装置上。染料敏化系统的制备一般是用二氧化钛吸附光敏材料，或者烧结固化。目前有研究表明，n3、钙钛矿共同吸附在二氧化钛上时，太阳能电池的光电转换较高，但是由于钙钛矿的水解性，此系统极不稳定，极大地限制了染料敏化的应用范围。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种染料敏化系统稳定、光电转换性能好的的双染料共敏太阳能电池。

技术方案：本发明所述一种双染料共敏太阳能电池，包括参比电极、工作电极、电解质溶液和对电极，双染料系统附着在工作电极上，参比电极、工作电极、对电极置于电解质溶液中，工作电极由导电基体、附着在导电基体上的双染料系统和连接在双染料系统上的紫铜构成，双染料系统包括n3染料、3·4·9·10-四羧酸酐染料和二氧化钛。

其中，工作电极中二氧化钛涂覆在导电基体上，n3染料与3·4·9·10-四羧酸酐染料混合后附着在二氧化钛上，二氧化钛为纳米颗粒，n3染料浓度为0.8～0.12mmol/l，3·4·9·10-四羧酸酐染料浓度为0.8～0.12mmol/l；

其中，工作电极中二氧化钛涂覆在导电基体上，n3染料先附着在二氧化钛上，所述二氧化钛为纳米颗粒，烧结后将3·4·9·10-四羧酸酐染料附着在n3染料上，n3染料浓度为0.8～0.12mmol/l，3·4·9·10-四羧酸酐染料浓度为0.8～0.12mmol/l；

其中，工作电极中二氧化钛涂覆在导电基体上，3·4·9·10-四羧酸酐染料先附着在二氧化钛上，所述二氧化钛为纳米颗粒，烧结后涂覆将n3染料附着在3·4·9·10-四羧酸酐染料上，n3染料浓度为0.8～0.12mmol/l，3·4·9·10-四羧酸酐染料浓度为0.8～0.12mmol/l；

其中，工作电极中双染料系统外附着一层钙钛矿；导电基体为导电玻璃fto；参比电极为氯化银电极；对电极为铂电极；电解质溶液是浓度为0.8～0.12mol/l的硫酸钠溶液。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、光电转换性能好，在自然光光照下光电流高达1.46×10^-5a/cm²，比单纯使用n3染料的钙钛矿体系太阳能电池的光电流高一个数量级；2、系统稳定，产生的光电流稳定性好。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例2的结构示意图；

图3是实施例3的结构示意图；

图4是实施例1的光电流曲线图；

图5是实施例2的光电流曲线图；

图6是实施例3的光电流曲线图；

图7是实施例4的光电流曲线图；

图8是对比例的光电流曲线图。

具体实施方式

实施例1

取尺寸为1cm×1.3cm的导电玻璃fto，将tio2p25-20nm型纳米二氧化钛8涂抹在导电玻璃fto的导电面，自然晾干并在450℃下烧结2h降温后待用；

分别称取0.0141gn3染料6和0.0078g3·4·9·10-四羧酸酐染料7，放入同一个烧杯中，用20mldmso溶液溶解，配制成0.1mmol/l的n3染料和3·4·9·10-四羧酸酐染料的双染料混合溶液；将处理好的导电玻璃fto放入双染料混合溶液中，浸泡吸附24小时后，取出，用无水乙醇洗涤，晾干；

取0.4610g碘化铅pbi2、0.1580g甲胺氢碘酸盐，放入烧杯，用20mldmso溶液溶解，配制成0.1mol/l钙钛矿溶液，再用移液器吸取钙钛矿溶液，滴至导电玻璃fto上的n3染料-3·4·9·10-四羧酸酐混合染料层上，在100℃下加热30分钟，使钙钛矿9固化在吸附染料的导电玻璃fto上，并在导电面上连接紫铜，即得如图1所示的由导电基体、附着在导电基体上的双染料系统3和连接在双染料系统3上的紫铜构成的工作电极2；

然后将铂片作为对电极5，氯化银作为参比电极1，将三电极放入电化学工作站中，以0.1mol/l的硫酸钠水溶液作为电解质溶液4，构成如图1所示的太阳能电池结构，利用自然光照射工作电极测试其光电性能。

实施例2

取尺寸为1cm×1.3cm的导电玻璃fto，将tio2p25-20nm型纳米二氧化钛8涂抹在导电玻璃fto的导电面，自然晾干并在450℃下烧结2h降温后待用；

分别称取0.0141gn3染料6和0.0078g3·4·9·10-四羧酸酐7，用20mldmso溶液溶解，配制成0.1mmol/l的n3染料溶液和3·4·9·10-四羧酸酐染料溶液；将处理好的导电玻璃fto放入n3染料6溶液中，浸泡吸附24小时后，取出，再放入3·4·9·10-四羧酸酐染料7溶液中，吸附浸泡24小时，取出，用无水乙醇洗涤，晾干；

取0.4610g碘化铅pbi2、0.1580g甲胺氢碘酸盐，放入烧杯，用20mldmso溶液溶解，配制成0.1mol/l钙钛矿溶液，再用移液器吸取钙钛矿溶液，滴至导电玻璃fto上的n3染料-3·4·9·10-四羧酸酐混合染料层上，在100℃下加热30分钟，使钙钛矿9固化在吸附染料的导电玻璃fto上，并在导电面上连接紫铜，即得如图2所示的由导电基体、附着在导电基体上的双染料系统3和连接在双染料系统3上的紫铜构成的工作电极2；

然后将铂片作为对电极5，氯化银作为参比电极1，将三电极放入电化学工作站中，以0.1mol/l的硫酸钠水溶液作为电解质溶液4，构成如图2所示的太阳能电池结构，利用自然光照射工作电极测试其光电性能。

实施例3

取尺寸为1cm×1.3cm的导电玻璃fto，将tio2p25-20nm型纳米二氧化钛8涂抹在导电玻璃fto的导电面，自然晾干并在450℃下烧结2h降温后待用；

分别称取0.0141gn3染料6和0.0078g3·4·9·10-四羧酸酐染料7，用20mldmso溶液溶解，配制成0.1mmol/l的n3染料溶液和3·4·9·10-四羧酸酐溶液；将处理好的导电玻璃fto放入3·4·9·10-四羧酸酐溶液中，浸泡吸附24小时后，取出，再放入n3溶液中，吸附浸泡24小时，取出，用无水乙醇洗涤，晾干；

取0.4610g碘化铅pbi2、0.1580g甲胺氢碘酸盐，放入烧杯，用20mldmso溶液溶解，配制成0.1mol/l钙钛矿溶液，再用移液器吸取钙钛矿溶液，滴至导电玻璃fto上的n3染料-3·4·9·10-四羧酸酐混合染料层上，在100℃下加热30分钟，使钙钛矿9固化在吸附染料的导电玻璃fto上，并在导电面上连接紫铜，即得如图3所示的由导电基体、附着在导电基体上的双染料系统3和连接在双染料系统3上的紫铜构成的工作电极2；

然后将铂片作为对电极5，氯化银作为参比电极1，将三电极放入电化学工作站中，以0.1mol/l的硫酸钠水溶液作为电解质溶液4，构成如图3所示的太阳能电池结构，利用自然光照射工作电极测试其光电性能。

实施例4

取尺寸为1cm×1.3cm的导电玻璃fto，将tio2p25-20nm型纳米二氧化钛涂抹在导电玻璃fto的导电面，自然晾干并在450℃下烧结2h降温后待用；

分别称取0.0141gn3染料和0.0078g3·4·9·10-四羧酸酐，放入同一个烧杯中，用20mldmso溶液溶解，配制成0.1mmol/l的n3染料和3·4·9·10-四羧酸酐的双染料混合溶液；将处理好的导电玻璃fto放入双染料混合溶液中，浸泡吸附24小时后，取出，用无水乙醇洗涤，晾干，在导电面上连接紫铜，即得由导电基体、附着在导电基体上的双染料系统和连接在双染料系统上的紫铜构成的工作电极；

然后将铂片作为对电极，氯化银作为参比电极，将三电极放入电化学工作站中，以0.1mol/l的硫酸钠水溶液作为电解质溶液，构成太阳能电池结构，利用自然光照射工作电极测试其光电性能。

对比例

取尺寸为1cm×1.3cm的导电玻璃fto，将tio2p25-20nm型纳米二氧化钛涂抹在导电玻璃fto的导电面，自然晾干并在450℃下烧结2h降温后待用；

分别称取0.0141gn3染料，用20mldmso溶液溶解，配制成0.1mmol/l的n3染料溶液；将处理好的导电玻璃fto放入n3溶液中，浸泡吸附24小时后，取出，用无水乙醇洗涤，晾干；

取0.4610g碘化铅pbi2、0.1580g甲胺氢碘酸盐，放入烧杯，用20mldmso溶液溶解，配制成0.1mol/l钙钛矿溶液，再用移液器吸取钙钛矿溶液，滴至导电玻璃fto上的n3染料层上，在100℃下加热30分钟，使钙钛矿固化在吸附染料的导电玻璃fto上，并在导电面上连接紫铜，即得工作电极；

然后将铂片作为对电极，氯化银作为参比电极，将三电极放入电化学工作站中，以0.1mol/l的硫酸钠水溶液作为电解质溶液，构成太阳能电池结构，利用自然光照射工作电极测试其光电性能。

实施例1～4和对比例的光电流如表1所示：

表1实施例1～4和对比例光电流比对

由图4～图8可以看出，实施例1的光电转换性能极好，其每平方厘米激发的光电流达到10^-5a量级，但随时间增长光电流会有下降。实施例2的光电流较小。实施例3的光电流较稳定，但数值较小，实施例4的光电流也较小。对比例是性能较好的n3染料加钙钛矿体系，虽然其光电流大于实施例2、3、4，小于实施例1，但实施例1～4光电流稳定性都好于对比例。

在相同的自然光光照条件下，系统的光电流越大，其光电转换性能就越好，由此可见，实施例1的双染料混合加钙钛矿体系的光电转换性能要大于其他实施例。