一種染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的方法及設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的方法及設備，適合各種溶劑的光陽極染料敏化劑吸附，將需吸附染料敏化劑的光陽極浸于染料溶液中，通過染料溶液的流動及對其加熱、加壓、超聲等方法實現(xiàn)染料敏化劑在光陽極納米多孔薄膜內的快速均勻吸附。本發(fā)明能夠解決光陽極染料敏化劑吸附時間長的問題；染料溶液濃度一致，保證了染料敏化太陽電池性能的均一性；便于染料敏化太陽電池大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】一種染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的方法及設備【技術領域】[0001]本發(fā)明涉及一種染料敏化太陽電池光陽極快速均勻吸附染料敏化劑的方法，尤其 涉及一種染料敏化太陽電池光陽極快速均勻吸附染料敏化劑的專用染料浸泡機?！颈尘凹夹g】[0002]自1991年染料敏化太陽電池取得突出進展，立即得到國際上廣泛關注和重視。染 料敏化太陽電池主要由納米半導體薄膜、染料光敏化劑、電解質和對電極組成。由于染料敏 化劑需要吸附在納米半導體薄膜上從而形成光陽極吸收太陽光，所以其在納米半導體薄膜 上的快速均勻吸附是一個重要問題。一般染料敏化太陽電池中光陽極染料敏化劑的吸附需 要十幾個小時且在納米半導體薄膜上的吸附不均勻，只適用于實驗室小面積染料敏化太陽 電池中應用，不適合大面積染料敏化太陽電池中染料敏化劑的快速均勻吸附。就此我們研 發(fā)出一種利用對染料敏化劑溶液加熱、加壓并使其流動從而加速染料敏化劑在納米半導體 薄膜內快速吸附的方法，以解決現(xiàn)有問題。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明提供一種針對上述問題的一種利用對染料敏化劑溶液加熱、加壓、超聲并 使其流動從而加速染料敏化劑在納米半導體薄膜內快速吸附的方法及設備，以解決現(xiàn)有問題。[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有問題提供如下方案:一種染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的方法，其特征在于:a)將準備好的染料敏化太陽電池光陽極放置在染料浸泡機的浸泡室內，浸泡室內的染 料溶液應覆蓋光陽極；b)蓋上染料浸泡室的密封蓋，確保浸泡室完全密封，再對染料浸泡室進行充壓縮空氣 處理，提高浸泡室內部氣壓，同時通過熱傳導對染料溶液進行加熱，通過超聲裝置對染料溶 液進行超聲處理；c)最后通過循環(huán)流動裝置實現(xiàn)浸泡室內染料溶液循環(huán)流動，使染料溶液的濃度更加均 勻，從而加速染料敏化劑在光陽極多孔薄膜內的快速均勻吸附。[0005]一種用于染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的設備，其特征在于:包括有侵 泡機設備，所述浸泡機設備是由浸泡室、加熱室、超聲裝置、加壓裝置及染料溶液循環(huán)裝置 組成，所述浸泡室內部設有溫度探頭，所述浸泡室頂部有密封槽，密封槽內有密封圈，浸泡 室上方設有密封蓋，侵泡室內置有染料溶液，所述浸泡室側面設有加熱室，所述加熱室外部 設有隔熱層，所述浸泡室底部設有超聲裝置，所述浸泡室側面頂部和底部設有管道，其與染 料溶液循環(huán)裝置連接形成回路，浸泡室側面頂部另設有管道與加壓裝置相連接。[0006]所述浸泡室是由厚度I毫米到2厘米的不銹鋼或鈦或其他合金材料構成。[0007]所述浸泡室密封采用硅膠密封圈或者其他高分子密封圈。[0008]所述加熱室可以是油加熱，也可以是電加熱，加熱溫度O 1:到100 °C可調。[0009]所述的隔熱層材料是無機絕熱材料或有機絕熱材料或金屬絕熱材料。[0010]所述的染料溶液循環(huán)裝置由蠕動泵或隔膜泵或自吸泵和硅膠管組成，染料溶液流 速O升/分鐘到100升/分鐘可調。[0011]所述的超聲裝置包括有超聲換能器，超聲換能器均勻分布于浸泡室底部，超聲功 率O瓦到5000瓦可調。[0012]本發(fā)明的原理是:本發(fā)明采用電絕緣及熱絕緣材料固定的密封浸泡室加熱、加壓、超聲染料敏化劑溶液， 并通過使其流動，控制溫度、壓強、染料溶液流速完成染料敏化太陽電池染料敏化劑在納米 半導體薄膜內的快速均勻吸附。[0013]本發(fā)明的優(yōu)點是:1、本發(fā)明能夠解決光陽極染料敏化劑吸附時間長的問題。[0014]2、染料溶液濃度一致，保證了染料敏化太陽電池性能的均一性。[0015]3、便于染料敏化太陽電池大規(guī)模生產(chǎn)。【專利附圖】
【附圖說明】[0016]圖1為本發(fā)明染料浸泡機結構示意圖。[0017]圖中標號:I一浸泡室 2—密封蓋 3—密封圈4一溶液循環(huán)頂部娃膠管5—溶液循環(huán)底部娃 膠管6—壓縮空氣管道7—加熱室8—隔熱層9一超聲裝置10—染料溶液循環(huán)裝置 11一加壓裝置12—染料溶液13—光陽極?！揪唧w實施方式】[0018]如圖1，一種用于染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的設備，包括有侵泡機設 備，，浸泡機設備是由浸泡室1、加熱室7、超聲裝置9、加壓裝置11及染料溶液循環(huán)裝置10 組成，浸泡室I內部設有溫度探頭，浸泡室I頂部有密封槽，密封槽內有密封圈3,浸泡室I 上方設有密封蓋2，侵泡室I內置有染料溶液12，浸泡室I側面設有加熱室7，加熱室7外部 設有隔熱層8，所述浸泡室I底部設有超聲裝置9，所述浸泡室I側面頂部和底部設有管道， 分別為溶液循環(huán)頂部硅膠管4、溶液循環(huán)底部硅膠管5，其與染料溶液循環(huán)裝10連接形成回 路，浸泡室I側面頂部另設有壓縮空氣管道6與加壓裝置11相連接。[0019]浸泡室I是由厚度I毫米到2厘米的不銹鋼或鈦或其他合金材料構成。[0020]浸泡室I密封采用硅膠密封圈或者其他高分子密封圈。[0021]加熱室7可以是油加熱，也可以是電加熱，加熱溫度O 1:到100 °C可調。[0022]隔熱層8材料是無機絕熱材料或有機絕熱材料或金屬絕熱材料。[0023]染料溶液循環(huán)裝置10由蠕動泵或隔膜泵或自吸泵和硅膠管組成，染料溶液流速O 升/分鐘到100升/分鐘可調。[0024]超聲裝置9包括有超聲換能器，超聲換能器均勻分布于浸泡室底部，超聲功率O瓦 到5000瓦可調。[0025]實施例1:參見圖1，打開染料浸泡機的加熱室7的加熱裝置，使浸泡室內染料溶液維持40°C溫度，將裝有光陽極13的儲料架放入浸泡室1，染料溶液12完全覆蓋光陽極13，蓋上密封蓋
2。打開加壓裝置11的壓縮空氣閥門，保持浸泡室I內0.1 MPa大氣壓。打開超聲裝置9，超聲功率維持200 W。打開染料溶液循環(huán)裝置10，染料溶液流速為10 L/min。維持上述操作半小時后關閉染料溶液循環(huán)裝置10，關閉超聲裝置9及壓縮空氣閥門，打開密封蓋2，取出儲料架，將下ー批儲料架放入浸泡室I進行光陽極染料敏化劑吸附操作。
[0026]對25塊吸附有染料敏化劑的光陽極進行解吸附試驗，染料吸附量均在1.0X 10_8mol ? u m—1 ? cm_2—1.05 X 10_8mol ? u m—1 ? cm_2。
[0027]實施例2:
參見圖1，常溫下將裝有光陽極13的儲料架放入浸泡室1，染料溶液12完全覆蓋光陽極13，蓋上密封蓋2。打開加壓裝置11的壓縮空氣閥門，保持浸泡室I內0.1 MPa大氣壓。維持上述操作半小時后關閉壓縮空氣閥門，打開密封蓋2，取出儲料架。
[0028]對25塊吸附有染料敏化劑的光陽極進行解吸附試驗，染料吸附量最低為
0.12 X 10 8mol ? Um1 ? cm 2,最高為 0.2 X 10 8mol ? urn1 ? cm 2?
[0029]實施例3:
參見圖1，打開染料浸泡機的加熱室7的加熱裝置，使浸泡室I內染料溶液維持40°C溫度，將裝有光陽極13的儲料架放入浸泡室1，染料溶液12完全覆蓋光陽極13，蓋上密封蓋
2。打開加壓裝置11 的壓縮空氣閥門，保持浸泡室內0.1 MPa大氣壓。維持上述操作半小時后關閉加熱裝置及壓縮空氣閥門，打開密封蓋2，取出儲料架。
[0030]對25塊吸附有染料敏化劑的光陽極進行解吸附試驗，染料吸附量最低為
0.32 X 10 8mol ? Um1 ? cm 2,最高為 0.46 X 10 8mol ? urn1 ? cm 2?
【權利要求】
1.ー種染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的方法，其特征在于: a)將準備好的染料敏化太陽電池光陽極放置在染料浸泡機的浸泡室內，浸泡室內的染料溶液應覆蓋光陽極； b)蓋上染料浸泡室的密封蓋，確保浸泡室完全密封，再對染料浸泡室進行充壓縮空氣處理，提高浸泡室內部氣壓，同時通過熱傳導對染料溶液進行加熱，通過超聲裝置對染料溶液進行超聲處理； c)最后通過循環(huán)流動裝置實現(xiàn)浸泡室內染料溶液循環(huán)流動，使染料溶液的濃度更加均勻，從而加速染料敏化劑在光陽極多孔薄膜內的快速均勻吸附。
2.ー種根據(jù)權利要求1所述用于染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的設備，其特征在于:包括有侵泡機設備，所述浸泡機設備是由浸泡室、加熱室、超聲裝置、加壓裝置及染料溶液循環(huán)裝置組成，所述浸泡室內部設有溫度探頭，所述浸泡室頂部有密封槽，密封槽內有密封圈，浸泡室上方設有密封蓋，侵泡室內置有染料溶液，所述浸泡室側面設有加熱室，所述加熱室外部設有隔熱層，所述浸泡室底部設有超聲裝置，所述浸泡室側面頂部和底部設有管道，其與染料溶液循環(huán)裝置連接形成回路，浸泡室側面頂部另設有管道與加壓裝置相連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的設備，其特征在于:所述浸泡室是由厚度I毫米到2厘米的不銹鋼或鈦或其他合金材料構成。
4.根據(jù)權利要求2所述的用于染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的設備，其特征在于:所述浸泡室密封采用硅膠密封圈或者其他高分子密封圏。
5.根據(jù)權利要求2所述的用于染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的設備，其特征在干:所述加熱室可以是油加熱，也可以是電加熱，加熱溫度Oで到100で可調。
6.根據(jù)權利要求2所述的用于染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的設備，其特征在于:所述的隔熱層材料是無機絕熱材料或有機絕熱材料或金屬絕熱材料。
7.根據(jù)權利要求2所述的用于染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的設備，其特征在干:所述的染料溶液循環(huán)裝置由蠕動泵或隔膜泵或自吸泵和硅膠管組成，染料溶液流速0升/分鐘到100升/分鐘可調。
8.根據(jù)權利要求2所述的用于染料敏化太陽電池光陽極快速均勻敏化的設備，其特征在于:所述的超聲裝置包括有超聲換能器，超聲換能器均勻分布于浸泡室底部，超聲功率0瓦到5000瓦可調。
【文檔編號】H01G9/20GK103606464SQ201310518867
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月26日 優(yōu)先權日:2013年10月26日
【發(fā)明者】陳雙宏, 黃陽, 翁堅, 戴松元 申請人:皖江新興產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展中心