本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種多型染料敏化太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。只要被光照到，瞬間就可輸出電壓及電流。

太陽能電池與其說是科技發(fā)展的產(chǎn)物，不如說是市場(chǎng)需求催化的產(chǎn)物。地球上的石油、煤炭等不可資源頻頻告急，隨之能源問題成為了國家、民族乃至整個(gè)世界的重大問題，探尋可再生資源成為了必然的新方向。目前科學(xué)工作者們的目光大都集中在光能和風(fēng)能上，其中光能穩(wěn)定性強(qiáng)、持續(xù)性高，似乎得到的寵愛更高一些。短短幾十年的時(shí)間，天陽能電池已經(jīng)發(fā)展成為了一個(gè)成熟的產(chǎn)業(yè)，其中以光電效應(yīng)工作的太陽能電池占據(jù)主流。

染料敏化太陽能電池是將色素附著在活化層上，然后通過電解質(zhì)形成電流。染料敏化太陽能電池制造成本較低，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。在制造染料敏化太陽能電池過程中，敏化染料的優(yōu)劣起著至關(guān)重要的作用。現(xiàn)如今，常用到的敏化染料主要是N19染料，但是其結(jié)構(gòu)中的配位鍵強(qiáng)度弱，使得太陽能電池本身穩(wěn)定性差、效率低、壽命短，太陽能電池的轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求。另外，雖然說太陽能電池利用的光能是可再生資源，但是在前期太陽能電池生產(chǎn)和安裝的過程是一個(gè)很耗資本的過程，如何最大限度的提高太陽能電池的穩(wěn)定性，增加其使用時(shí)間，使其利益最大化也變成了一個(gè)極其重要的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的的缺陷，提供一種多型染料敏化太陽能電池及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所采用的技術(shù)方案為：

一種多型染料敏化太陽能電池，包括基板、生長在所述的基板的上端間隔排布的多個(gè)被染料敏化的半導(dǎo)體層以及覆蓋在所述所述的半導(dǎo)體層上端的覆蓋層；相鄰的所述的半導(dǎo)體層間設(shè)有電解質(zhì)層；所述的基板的下端設(shè)有負(fù)電極；所述的覆蓋層的上端設(shè)有多個(gè)正電極；所述的染料為噁二唑、蒽醌、三芳胺或者卟啉中的一種或者多種混合。

所述的基板的材質(zhì)為透明玻璃或石英，且為N型多晶硅基板；所述基板上設(shè)置有防反射層；所述的半導(dǎo)體層的材質(zhì)為二氧化硅；所述覆蓋層材質(zhì)為石墨烯；所述電解質(zhì)層材料透明且絕緣；所述電極為金屬電極。

所述的半導(dǎo)體層的厚度為200nm-10μm。

所述覆蓋層的厚度為250-350nm。

所述電解質(zhì)層材料為2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴或聚噻吩中的一種。

本發(fā)明還包括一種制備多型染料敏化太陽能電池的方法，步驟如下:1)所述半導(dǎo)體層在染料溶液中浸泡敏化；2)在所述基板上生長多個(gè)間隔排布的半導(dǎo)體層；3)在所述半導(dǎo)體層上旋涂電解質(zhì)形成電解質(zhì)層；4)在所述的半導(dǎo)體層上端濺射生長覆蓋層；5)對(duì)所述基板和覆蓋層進(jìn)行層壓；6)鋪設(shè)正電極和負(fù)電極形成太陽能電池；7)對(duì)步驟6)上述生產(chǎn)出的太陽能電池進(jìn)行毛邊處理；8)對(duì)步驟7)處理后的太陽能電池進(jìn)行高壓測(cè)試。

步驟1)中半導(dǎo)體層在染料溶液中浸泡的時(shí)間至少為20min。

完成步驟(2)后，冷卻至45℃以下進(jìn)行步驟(3)的操作。

步驟(5)中采用低壓法進(jìn)行層壓，壓力的范圍為1.2-1.4MPa。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供了一種多型染料敏化太陽能電池，以噁二唑、蒽醌、三芳胺或者卟啉為染料對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn)行敏化，得到的太陽能電池穩(wěn)定性高且轉(zhuǎn)換效率高。

在其制備工藝中首先將活化層，即半導(dǎo)體層單獨(dú)進(jìn)行染料敏化操作，防止了敏化染料對(duì)基板造成污染，減少了使用過程中電子的復(fù)合并有效的加快了電子的收集速度，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明在制備方法中還增加了層壓步驟，通過加壓的方式將覆蓋層、半導(dǎo)體層和基板貼合，進(jìn)一步增加了太陽能電池本體的穩(wěn)定性和安全性，優(yōu)選的，在制備方法中對(duì)壓層時(shí)的壓力進(jìn)行了限定，保證了太陽能本體的整體的完整性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明多型染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明多型染料敏化太陽能電池的俯視圖；

圖3為本發(fā)明多型染料敏化太陽能電池的仰視圖；

圖4為本發(fā)明多型染料敏化太陽能電池的剖視圖；

圖5為本發(fā)明多型染料敏化太陽能電池電流-電壓曲線圖；

圖中：1為基板，2為半導(dǎo)體層，3為電解質(zhì)，4為覆蓋層，5為正電極，6為負(fù)電極。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1，如圖1-4所示提供一種多型染料敏化太陽能電池，包括基板1、生長在所述的基板的上端間隔排布的多個(gè)被染料敏化的半導(dǎo)體層2以及覆蓋在所述所述的半導(dǎo)體層上端的覆蓋層4；相鄰的所述的半導(dǎo)體層間設(shè)有電解質(zhì)層3；所述的基板的下端設(shè)有負(fù)電極6；所述的覆蓋層的上端設(shè)有多個(gè)正電極4；本實(shí)施例中為4個(gè)，所述的染料為噁二唑，噁二唑具有良好的熱氧化穩(wěn)定性；所述半導(dǎo)體層2為二氧化硅，所述半導(dǎo)體層2的敏化染料為噁二唑；所述半導(dǎo)體層2為二氧化硅，所述半導(dǎo)體層2的厚度為800nm；所述基板1為透明玻璃，且為n型多晶硅基板，所述基板1上設(shè)置有防反射層；所述覆蓋層4為石墨烯，所述覆蓋層4的厚度為250nm；所述電解質(zhì)3材料透明且絕緣，所述電解質(zhì)為2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴。所述電極為金屬銀電極，依據(jù)制備多型染料敏化太陽能電池的方法獲得染料敏化太陽能電池M-1，其所測(cè)得的J-V曲線如圖5所示。

實(shí)施例2：

實(shí)施例2與實(shí)施例1的多型染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別僅在于，

所述半導(dǎo)體層2的敏化染料為噁二唑和蒽醌，且質(zhì)量濃度比為7:3，混合后的染料具有強(qiáng)烈的不燃性，所述半導(dǎo)體層2的厚度為1μm；所述基板1為透明玻璃，且為n型多晶硅基板，所述覆蓋層4的厚度為350nm；所述電解質(zhì)層3為聚噻吩；所述電極為金屬銀電極，依據(jù)制備多型染料敏化太陽能電池的方法獲得染料敏化太陽能電池M-2，其所測(cè)得的J-V曲線如圖5所示。

實(shí)施例3：

實(shí)施例3與實(shí)施例1的多型染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別僅在于，

所述半導(dǎo)體層2的敏化染料為噁二唑和三芳胺，質(zhì)量濃度比為8.5:1.5，混合熔點(diǎn)高于500攝氏度，所述半導(dǎo)體層2的厚度為800nm；所述基板1為石英，且為n型多晶硅基板；依據(jù)制備多型染料敏化太陽能電池的方法獲得染料敏化太陽能電池M-3，其所測(cè)得的J-V曲線如圖5所示。

實(shí)施例4：

實(shí)施例3與實(shí)施例1的多型染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別僅在于，

所述半導(dǎo)體層2的敏化染料為噁二唑、蒽醌和卟啉，質(zhì)量濃度比為6.3:1.8:1.9，所述半導(dǎo)體層2的厚度為10μm；所述基板1為透明玻璃，且為n型多晶硅基板；所述覆蓋層4的厚度為300nm；所述電解質(zhì)3為2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴；所述電極為金屬銀電極，依據(jù)制備多型染料敏化太陽能電池的方法獲得染料敏化太陽能電池M-4，其所測(cè)得的J-V曲線如圖5所示。

實(shí)施例5：

實(shí)施例5與實(shí)施例1的多型染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別僅在于，所述半導(dǎo)體層2的敏化染料為噁二唑、三芳胺和卟啉，質(zhì)量濃度比為5:2:3，所述半導(dǎo)體層2的厚度為200nm；所述覆蓋層4的厚度為250nm；所述電解質(zhì)3材料透明且絕緣，所述電解質(zhì)3為2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴；所述電極為金屬銀電極，依據(jù)制備多型染料敏化太陽能電池的方法獲得染料敏化太陽能電池M-5，其所測(cè)得的J-V曲線如圖5所示。

制備實(shí)施例1-5所述的多型染料敏化太陽能電池的方法，均采用步驟如下，

1)所述半導(dǎo)體層2在染料溶液中浸泡敏化至少20min，優(yōu)選的為20-30min；

2)在所述基板1上生長半導(dǎo)體層2；

3)冷卻至45℃后，在所述半導(dǎo)體層2上旋涂電解質(zhì)3；

4)在所述半導(dǎo)體層2和電解質(zhì)3上濺射生長覆蓋層4；

5)對(duì)所述基板1和覆蓋層4進(jìn)行層壓，壓力為1.2MPa-1.4MPa；

6)鋪設(shè)正電極5和負(fù)電極6；

7)對(duì)上述生產(chǎn)出的太陽能電池進(jìn)行毛邊處理；

8)對(duì)上述處理后的太陽能電池進(jìn)行高壓測(cè)試。

上述技術(shù)方案中未提到的具體方案細(xì)節(jié)，沒有特別要求，均按照現(xiàn)有技術(shù)中成熟的操作進(jìn)行。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。