全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法；通過(guò)在導(dǎo)電玻璃上絲網(wǎng)印刷TiO2漿料，經(jīng)燒結(jié)、退火處理后，形成光陽(yáng)極的TiO2層；將玻璃粉混合松油醇、乙基纖維素制成的漿料，絲網(wǎng)印刷在TiO2層的四周，燒結(jié)，形成絕緣層，繼續(xù)在含染料的乙醇溶液里浸泡，形成染料層；在染料層上絲網(wǎng)印刷由凝膠劑、造孔劑和液態(tài)電解質(zhì)配制而成的漿料，加熱，形成準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)層；將由碳黑漿料絲網(wǎng)印刷在準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)層上，揮發(fā)成膜，形成對(duì)電極。本發(fā)明提出的使用絲網(wǎng)印刷技術(shù)完成所有步驟來(lái)制造DSSC的新方法，簡(jiǎn)單、易行并具有極低的成本，適于大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及染料敏化太陽(yáng)能電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種全絲網(wǎng)印刷制作染料敏 化電池（DSSC)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC)，以其原材料豐富、成本低、無(wú)毒、相對(duì)簡(jiǎn)單的制作工 藝等優(yōu)點(diǎn)，吸引了學(xué)界、工業(yè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。它的工作機(jī)制和數(shù)學(xué)模型就從那時(shí)起被深入 研究，包括電子注入、擴(kuò)散和復(fù)合機(jī)制，和整個(gè)太陽(yáng)能電池的物理模型。GrStzel采用了多 孔二氧化鈦薄膜，大大增加了電極的比表面積和吸附染料的能力，經(jīng)帶有羧基的聯(lián)吡啶釕 類染料敏化后，單一波長(zhǎng)最大吸光效率能達(dá)到98%以上，染料敏化太陽(yáng)能電池研究的深度 和廣度就此取得了突破性進(jìn)展。
[0003] 目前基于二氧化鈦薄膜的小面積染料敏化電池的光電效率已經(jīng)達(dá)到13%。但就 DSSC大面積的效率、穩(wěn)定性、技術(shù)水平看，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、規(guī)?；?，還存在著光電轉(zhuǎn)換效率不 高、長(zhǎng)期不穩(wěn)定性、工藝復(fù)雜等問(wèn)題。
[0004]目前，TiO2是染料敏化太陽(yáng)能電池中應(yīng)用最廣泛的光陽(yáng)極材料，此外其他寬禁帶 氧化物半導(dǎo)體材料如Zn0、Sn02、Nb205等也在研究中，但以TiO2的綜合性能最佳。由于TiO2 來(lái)源豐富價(jià)格低廉、無(wú)毒無(wú)害易于吸附染料而成為染料敏化電池中首選材料。TiO2薄膜的 孔隙率、比表面積、顆粒尺寸、晶型、結(jié)晶度等將直接影響到染料敏化太陽(yáng)能電池的染料吸 附、導(dǎo)電性能、吸光效率、光散射性能，從而影響染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。TiO2 層必須有盡可能大的比表面積以便吸附更多的染料分子以提高染料對(duì)光的吸收提升短路 電流。同時(shí)大的比表面積增加了電子復(fù)合幾率，暗電流增大。這兩者是一對(duì)矛盾體，需要通 過(guò)工藝優(yōu)化來(lái)達(dá)到最佳性能。
[0005] 納米二氧化鈦薄膜的制備方法一般包括物理法和化學(xué)法兩大類。物理法主要包括 濺射法，蒸發(fā)冷凝法和分子束外延法等。染料敏化太陽(yáng)能電池研究中常用的制備納米薄膜 的方法主要是化學(xué)法，常見(jiàn)的化學(xué)方法有溶膠-凝膠法（Sol-Gel法）、前驅(qū)物結(jié)晶體升華成 膜法、電沉積法、化學(xué)氣相沉積法、液相沉積法以及水熱法等，根據(jù)反應(yīng)物不同的存在形式 又可分為氣相法、固相法和液相法。氣相法可以控制產(chǎn)物的粒子尺寸和形狀；固相法是通過(guò) 熱分解反應(yīng)、粉末反應(yīng)等方法來(lái)制備納米薄膜。目前染料敏化太陽(yáng)能電池制備中采用最多 的方法是液相法，其中包括溶劑蒸發(fā)法、沉淀法和溶膠一凝膠法等。
[0006] 二氧化鈦光陽(yáng)極的制備在染料敏化太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)中是一個(gè)非常關(guān)鍵的步驟， 二氧化鈦的形貌和性質(zhì)將直接關(guān)系到電池的光電轉(zhuǎn)換效率。目前常用的溶膠-凝膠法在一 定溫度下恒溫一段時(shí)間并且同時(shí)添加硝酸或醋酸抑制二氧化鈦的生長(zhǎng)，然后至于反應(yīng)釜中 水熱反應(yīng)。該過(guò)程需要較長(zhǎng)時(shí)間的解膠，之后進(jìn)行水熱反應(yīng)，占用了大量時(shí)間，且條件不容 易控制，最終產(chǎn)物的性能不佳，影響染料敏化太陽(yáng)能電池的應(yīng)用。
[0007] 影響染料敏化太陽(yáng)能電池光轉(zhuǎn)換效率的因素有很多，除上述的光陽(yáng)極外，還有對(duì) 電極、染料敏化劑、氧化還原電解質(zhì)的制備以及電池的封裝等。傳統(tǒng)的DSSC中，在光陽(yáng)極和 對(duì)電極之間使用液體電解質(zhì)，但它的密封和電解液注入的仍是個(gè)挑戰(zhàn)。通常，沙林膜，一種 熱熔性密封膜，被用作裝配電池的密封材料。在導(dǎo)電玻璃上鉆兩個(gè)或更多個(gè)孔，將液態(tài)電解 質(zhì)填充到電池里并通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂和對(duì)電極密封在一起。特別是隨著面積的增大和模塊數(shù)量 的增加，這個(gè)問(wèn)題變得更為復(fù)雜。
[0008] 為克服液態(tài)電解質(zhì)易漏液和固態(tài)電解質(zhì)光電轉(zhuǎn)換效率低下等不足之處，人們便提 出準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)這一折中方案。準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)是指通過(guò)物理或化學(xué)的方法將液態(tài)電解質(zhì)液 滴束縛在凝膠劑形成的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中固化所得到的凝膠態(tài)電解質(zhì)，故通常也被稱為凝膠 電解質(zhì)。準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)既具有與液體電解質(zhì)相似的離子遷移速率又克服了液體電解質(zhì)的不 足防止液體電解質(zhì)的泄漏，降低有機(jī)溶劑的蒸汽壓，減緩有機(jī)溶劑的揮發(fā)，從而提高染料敏 化太陽(yáng)電池的使用壽命，故得到了很廣泛的研究。準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)中通常使用的凝膠劑有有 機(jī)小分子凝膠劑、高分子聚合物凝膠劑和納米顆粒凝膠劑等。
[0009] 對(duì)電極又稱光陰極。在光陽(yáng)極r將氧化態(tài)的染料分子還原，自身轉(zhuǎn)變?yōu)镮，，I疒離 子通過(guò)擴(kuò)散遷移到光陰極，與光陰極上的電子結(jié)合還原為r再擴(kuò)散到光陽(yáng)極參與反應(yīng)，完 成循環(huán)。i37i_的再生速率對(duì)光電池的性能有顯著影響，所以對(duì)電極在染料敏化電池中除了 作為電陰極需要有良好的電子傳導(dǎo)能力以外，另一個(gè)重要的作用是催化作用，要求對(duì)電極 材料有盡可能高的催化活性，加速i37i_離子的轉(zhuǎn)換速率提升敏化電池的光電轉(zhuǎn)換性能。常 用的基底材料并不具備上述性能，實(shí)驗(yàn)表明，單純的氟化導(dǎo)電玻璃作為對(duì)電極的光電池的 性能非常低下（填充因子和光電轉(zhuǎn)換效率分別僅為6%和〇. 02% )，因此必須對(duì)基底材料表 面進(jìn)行修飾，在導(dǎo)電玻璃表面形成一層催化層。
[0010]Pt是目前催化效率最高的材料，實(shí)驗(yàn)中，常使用鍍鉬的透明導(dǎo)電玻璃作為對(duì)電極。 當(dāng)光電池采用入射光從光陽(yáng)極入射的方式時(shí)，光亮的Pt層還可以作為反射層，提升光電轉(zhuǎn) 換效率。但是由于Pt資源有限價(jià)格昂貴不利于大規(guī)模推廣使用，研究者們正努力尋找其它 合適的材料來(lái)替代Pt。碳材料由于來(lái)源豐富成本低廉、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、催化活性高而備受青 睞而成為研究的熱點(diǎn)，具有很好的發(fā)展前景。目前報(bào)道較多的用作對(duì)電極的碳基材料的形 態(tài)主要有石墨、碳黑、碳納米管、活性碳等。碳納米管和導(dǎo)電高聚物與導(dǎo)電的玻璃的粘附力 較弱，不利于光電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。由于碳材料的催化中心位于材料的邊界上，因此結(jié)晶度 低、比表面積大的碳黑材料比高度有序的碳材料如石墨、碳納米管有更高的催化活性。
[0011] 本發(fā)明利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)，而不是其他復(fù)雜的過(guò)程，來(lái)制造DSSC。絲網(wǎng)印刷技術(shù)是 很容易實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)，并且不要求任何昂貴的生產(chǎn)設(shè)備。用玻璃粉配制漿料經(jīng)過(guò)絲網(wǎng)印刷 再燒結(jié)來(lái)替代沙林膜；在染料層上絲網(wǎng)印刷由凝膠劑、造孔劑和液態(tài)電解質(zhì)配制而成的漿 料，加熱，形成準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)層；將由碳黑漿料絲網(wǎng)印刷在準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)層上，揮發(fā)成膜，形 成對(duì)電極。此外，對(duì)電極僅僅是碳黑通過(guò)絲網(wǎng)印刷在電解質(zhì)上而不需要另一塊導(dǎo)電玻璃，這 將在相當(dāng)程度上降低成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種全絲網(wǎng)印刷制作染料 敏化電池（DSSC)的方法。
[0013] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0014] 本發(fā)明涉及一種全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法，所述方法包括如下步驟：
[0015]A、在導(dǎo)電玻璃上絲網(wǎng)印刷TiO2漿料，經(jīng)450°C?600°C燒結(jié)、退火處理后，形成光 陽(yáng)極的TiO2層；
[0016] B、將玻璃粉混合松油醇、乙基纖維素制成的漿料，絲網(wǎng)印刷在所述TiO2層的四周， 在450°C?600°C條件下燒結(jié)，形成絕緣層；
[0017]C、在含染料的乙醇溶液里浸泡16?24小時(shí)，形成染料層；
[0018]D、在染料層上絲網(wǎng)印刷由凝膠劑、造孔劑和液態(tài)電解質(zhì)配制而成的漿料，40°C? 80°C加熱，形成準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)層；
[0019]E、將由碳黑漿料絲網(wǎng)印刷在準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)層上，揮發(fā)成膜，形成對(duì)電極。
[0020] 優(yōu)選的，步驟A中，所述TiO2漿料為購(gòu)置的商業(yè)P25Ti02粉末直接配置成的漿料。
[0021] 優(yōu)選的，步驟A中，所述燒結(jié)、退火后還包括TiCl4處理的步驟，具體為將具有光陽(yáng) 極的TiO2層的導(dǎo)電玻璃在60°C?90°C的條件下在0. 2M?IM的TiCl4溶液中浸漬30min? 90min，然后在 450°C?600°C燒結(jié) 30min?90min。
[0022] 優(yōu)選的，所述燒結(jié)時(shí)間為30min?90min;所述燒結(jié)、退火次數(shù)為1?3次，每次退 火后均進(jìn)行TiCl4處理。
[0023] 優(yōu)選的，步驟B中，所述漿料中玻璃粉、乙基纖維素的用量為3 : 1?10 : 1，然后 用適量松油醇溶解。
[0024]優(yōu)選的，步驟B中，所述燒結(jié)時(shí)間為15min?60min。
[0025] 優(yōu)選的，步驟C中，所述染料選自ClOl染料、C106染料、D5染料、NI染料、N3染料、 N719染料、Z4染料、黑染料、天然染料（如葉綠素、花青素、姜黃色素、類黃酮）中的一種或 幾種。
[0026] 優(yōu)選的，所述染料為N719染料，所述含染料的乙醇溶液中染料的濃度為0.ImM? ImM0
[0027] 優(yōu)選的，步驟D中，所述染料中凝膠劑和造孔劑的質(zhì)量比為3 : 1?1 : 2,液態(tài)電 解質(zhì)的用量（質(zhì)量）和凝膠劑相同。
[0028] 優(yōu)選的，所述液態(tài)電解質(zhì)的成分選自廠//『氧化還原對(duì)、Br7Br2氧化還原電對(duì)、 SeCNY(SeCN)2、SCNY(SCN) 2 氧化還原電對(duì)、Bipyridylcobalt(II/III)氧化還原電對(duì)中的 一種。
[0029] 優(yōu)選的，所述凝膠劑為含0.lg/ml?0.2g/ml的聚丙烯酸樹(shù)脂的乙醇溶液，所述造 孔劑為甲苯。
[0030] 優(yōu)選的，所述液態(tài)電解質(zhì)為：每IOml甲氧基丙腈中，溶解0. 12g碘、0.67g碘化鋰、 1.345g1，3-二甲基咪唑碘鹽、0.8ml4-叔丁基吡啶配制形成所述液態(tài)電解質(zhì)。
[0031] 優(yōu)選的，步驟D中，所述加熱時(shí)間為3min?lOmin。
[0032] 優(yōu)選的，步驟E中，步驟E中，所述碳黑漿料由碳黑、乙酸戊酯、乙酸乙酯、聚乙烯醇 縮丁醛、乙基纖維素、氟化石墨配制而成；每2g碳黑，對(duì)應(yīng)的其余組分的用量為：15ml乙酸 戊酯、5ml乙酸乙酯、0. 35g聚乙烯醇縮丁醛、I. 3g乙基纖維素和0. 3g氟化石墨。
[0033] 優(yōu)選的，所述碳黑漿料的制備包括：將所述乙酸戊酯和乙酸乙酯混合成溶劑，再將 所述聚乙烯醇縮丁醛和乙基纖維素溶在溶劑里增加粘稠度；待完全溶解后，將所述碳黑和 氟化石墨加入，攪拌6小時(shí)?24小時(shí)。
[0034] 優(yōu)選的，所述方法還包括：在對(duì)電極上絲網(wǎng)印刷一層導(dǎo)電銅漿，作為電池的引出電 極。
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0036] 本發(fā)明提出了使用絲網(wǎng)印刷技術(shù)完成所有步驟來(lái)制造DSSC的新方法，使得方法 簡(jiǎn)單、易行并具有極低的成本，適于大規(guī)模生產(chǎn)。玻璃粉經(jīng)過(guò)調(diào)配做成漿料，可以用來(lái)絲網(wǎng) 印刷制備電池的絕緣層。聚丙烯酸樹(shù)脂（現(xiàn)已被廣泛用作涂敷材料、膠囊外殼）被采納為 凝膠材料，在加入少量的甲苯作為造孔劑后，聚丙烯酸樹(shù)脂可以容易地形成三維網(wǎng)絡(luò)和運(yùn) 作良好的凝膠從而可以絲網(wǎng)印刷制備準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)。乙酸乙酯和乙酸戊酯被選擇作為碳黑 漿料的溶劑，所述溶劑不溶解聚丙烯酸樹(shù)脂使得碳黑漿料可以絲網(wǎng)印刷在準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)上 做成對(duì)電極；此外，所述溶劑是揮發(fā)性的，并且可以在室溫下無(wú)需任何加熱過(guò)程除去。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037] 通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明專利的其它特 征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0038] 圖1為全絲網(wǎng)印刷制作DSSC工藝流程圖；
[0039] 圖2為染料敏化太陽(yáng)能電池的J-V曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041] 實(shí)施例1
[0042] 本實(shí)施例涉及一種新型制作染料敏化電池（DSSC)的方法，其特征在于幾乎所有 的步驟都能夠通過(guò)絲網(wǎng)印刷來(lái)完成，而無(wú)需其他復(fù)雜的設(shè)備和工藝，因而能夠降低制作成 本。其工藝步驟以及工藝流程圖如圖1所示，具體制備步驟如下：
[0043] 步驟1 :在FTO玻璃（氟化導(dǎo)電玻璃）上通過(guò)3次"絲網(wǎng)印刷TiO2漿料一燒結(jié)一 退火"以形成光陽(yáng)極的TiO2層（馬弗爐燒結(jié)溫度是450°C，時(shí)間是30分鐘，隨爐冷卻。該燒 結(jié)溫度可以為450°C?600°C中任意值，燒結(jié)時(shí)間可以為30min?90min中任意值）。
[0044] 此處，最終得到的TiO2光陽(yáng)極可以用TiCl4處理，以得到更高的光電轉(zhuǎn)化效率。處 理的具體步驟是：取150ml去離子水，用保鮮膜扎緊瓶口放入低溫恒溫槽中-6°C保持30min 后取出。用2ml注射器取I. 8ml四氯化鈦溶液，逐滴加入冰凍后的去離子水中，不停攪拌得 到0. 5mol/L的TiCl4溶液。把已經(jīng)退火的含有二氧化鈦半導(dǎo)體薄膜的導(dǎo)電玻璃垂直放入 盛有TiCl4溶液的燒杯中，將燒杯放入恒溫磁力攪拌器，加熱到65°C，保溫30min后取出導(dǎo) 電玻璃用去離子水沖洗干凈。將上述所得帶有二氧化鈦半導(dǎo)體薄膜的導(dǎo)電玻璃再次放入馬 弗爐中，加熱到450°C，燒結(jié)30min，關(guān)閉馬弗爐電源，使導(dǎo)電玻璃隨爐冷卻。
[0045] 其中，TiCl4溶液的濃度不限于0. 5mol/L，可取0. 2M?IM中的任意值。具有光陽(yáng) 極的TiO2層的導(dǎo)電玻璃在TiCl4溶液中的浸漬溫度可以為60°C?90°C中任意值，浸漬時(shí)間 可以為30min?90min中任意值。浸漬后的導(dǎo)電玻璃在馬弗爐中的燒結(jié)溫度可以為450°C? 600°C中任意值，燒結(jié)時(shí)間可以為30min?90min中任意值。
[0046] 步驟2:將IOg玻璃粉（熔點(diǎn)380°C)混合I. 2g乙基纖維素溶解在15ml松油醇里 制作的漿料通過(guò)絲網(wǎng)印刷技術(shù)用第二個(gè)版印刷在TiO2層的四周，并在450°C條件下燒結(jié)以 形成絕緣層。為確保絕緣可靠，印刷、燒結(jié)、退火過(guò)程再重復(fù)一遍；然后在〇. 3mM的N719染 料的乙醇溶液里浸泡16?24小時(shí)。
[0047] 此處，染料可以不限定是N719染料，也可以是N3染料、Z4染料、Nl染料、C106染 料，甚至可以是天然染料，如葉綠素、花青素、姜黃素，但是現(xiàn)階段N719染料的效率比較高。 N719染料的乙醇溶液的濃度也不限于0.3mM，可以為選自0.ImM?ImM中的任意值。上述 漿料中玻璃粉、乙基纖維素的用量比可以為10 : 1?3 : 1中任意值，然后用適量松油醇 溶解玻璃粉、乙基纖維素。上述燒結(jié)溫度可以為450°C?600°C中任意值；燒結(jié)時(shí)間可以為 15min?60min中任意值。
[0048] 步驟3:通過(guò)選擇特殊的凝膠劑以及造孔劑，然后加入液態(tài)電解質(zhì)。具體步驟是： 將Iml乙醇放在一個(gè)燒杯里，再在燒杯里放入0. 14g聚丙烯酸樹(shù)脂，用保鮮膜封上燒杯，力口 熱到70°C，直到聚丙烯酸樹(shù)脂完全溶解。取Iml液態(tài)電解質(zhì)加入燒杯，攪拌。再加入0. 6g 甲苯，再攪拌。然后把所得漿料用第三個(gè)版印刷在染料層（具體為TiO2層不含絕緣層的部 分對(duì)應(yīng)的染料層）上，加熱到40°C(該加熱時(shí)間可以為40°C?80°C中任意值）保持4分 鐘來(lái)制備準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)層。（凝膠劑是聚丙烯酸樹(shù)脂溶解在乙醇里，造孔劑是甲苯，液態(tài)電 解質(zhì)的成分是：〇. 12g碘、0. 67g碘化鋰、1.345g1，3_二甲基咪唑碘鹽、0. 8ml4-叔丁基吡 甲氧基丙腈的混合物。
[0049] 此處，液態(tài)電解質(zhì)的成分也不僅限基于廣//:7氧化還原對(duì)，還可以是Br7Br2氧化 還原電對(duì)、SeCPf/(SeCN) 2、SCPf/(SCN)2 氧化還原電對(duì)、Bipyridylcobalt(II/III)氧化還 原電對(duì)。染料中凝膠劑和造孔劑的質(zhì)量比可以為3 : 1?1 : 2中任意值，所述液態(tài)電解 質(zhì)的質(zhì)量和凝膠劑相同。凝膠劑（聚丙烯酸樹(shù)脂的乙醇溶液）中聚丙烯酸樹(shù)脂的濃度可以 為0?lg/ml?0? 2g/ml中任意值。
[0050] 步驟4:用制作好的碳黑漿料（成分：碳黑、乙酸戊酯、乙酸乙酯、聚乙烯醇縮丁醛、 乙基纖維素、氟化石墨）用第四個(gè)版絲網(wǎng)印刷在整個(gè)準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)層上，這種漿料能在常 溫下幾分鐘內(nèi)揮發(fā)成膜，形成對(duì)電極。此過(guò)程重復(fù)5次。
[0051] 漿料配置的具體步驟是：先將15ml乙酸戊酯和5ml乙酸乙酯混合成溶劑，再將 0. 35g聚乙烯醇縮丁醛和I. 3g乙基纖維素溶在溶劑里增加粘稠度。上述物質(zhì)完全溶解后， 將2g碳黑和0. 3g氟化石墨加入混和楽料，并用磁力攪拌器攪拌12個(gè)小時(shí)。
[0052] 步驟5 :在對(duì)電極之上絲網(wǎng)印刷一層導(dǎo)電銅楽，作為電池的引出電極。
[0053] 用加了AMI. 5G濾光片的500W的氙燈作為光源來(lái)模擬一個(gè)太陽(yáng)（lOOmW/cm2)的光 強(qiáng)度。用CHI660D電化學(xué)工作站測(cè)量了太陽(yáng)能電池的光電流密度-電壓特性，作為評(píng)價(jià)該 技術(shù)的指標(biāo)。在DSSC的有效面積為0. 36平方厘米（6mmX6mm正方形）的情況下，從圖2可 以看出開(kāi)路電壓為〇? 66V、短路電流為I. 39mA(電流密度J= 3. 86mA/cm2)，填充系數(shù)（FF) 經(jīng)計(jì)算為0. 42。因此，所得到的轉(zhuǎn)換效率為1. 08%，考慮到這只是未經(jīng)優(yōu)化的結(jié)果和使用 該方法成本之低廉（傳統(tǒng)每片12_X18mm鍍鉬的氟化導(dǎo)電玻璃價(jià)格大約為20元人民幣， 而用碳黑楽料做成相應(yīng)面積的對(duì)電極成本不到〇. 2元；傳統(tǒng)每片7_X7mm的熱封膜價(jià)格2 元人民幣，而用玻璃粉混和乙基纖維素制備的漿料通過(guò)絲網(wǎng)印刷制備出的絕緣層成本不到 0. 1元），該轉(zhuǎn)換效率還是讓人滿意的。
[0054] 以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影 響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
L 一種全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： A、 在導(dǎo)電玻璃上絲網(wǎng)印刷Ti02漿料，經(jīng)燒結(jié)、退火處理后，形成光陽(yáng)極的Ti02層；所述 燒結(jié)溫度為450°C?600°C ; B、 將玻璃粉混合松油醇、乙基纖維素制成的漿料，絲網(wǎng)印刷在所述1102層的四周，在 450°C?600°C條件下燒結(jié)，形成絕緣層； C、 在含染料的乙醇溶液里浸泡16?24小時(shí)，形成染料層； D、 在染料層上絲網(wǎng)印刷由凝膠劑、造孔劑和液態(tài)電解質(zhì)配制而成的漿料，40°C?80°C 加熱，形成準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)層； E、 將由碳黑漿料絲網(wǎng)印刷在準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)層上，揮發(fā)成膜，形成對(duì)電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法，其特征在于，步驟A 中，所述燒結(jié)、退火后還包括TiCl4處理的步驟，具體為將具有光陽(yáng)極的Ti02層的導(dǎo)電玻璃 在60°C?90°C的條件下在0. 2M?1M的TiCl4溶液中浸漬30min?90min，然后在450°C? 60(TC燒結(jié) 30min ?90min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法，其特征在于，步驟B 中，所述漿料中玻璃粉、乙基纖維素的質(zhì)量比為3 : 1?10 : 1;所述燒結(jié)時(shí)間為15min? 60min〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法，其特征在于，步驟C 中，所述染料選自C101染料、C106染料、D5染料、N1染料、N3染料、N719染料、Z4染料、黑 染料、天然染料中的一種或幾種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法，其特征在于，所述染 料為N719染料，所述含染料的乙醇溶液中N719染料的濃度為0. ImM?ImM。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法，其特征在于，步驟D 中，所述染料中凝膠劑和造孔劑的質(zhì)量比為3 : 1?1 : 2,所述液態(tài)電解質(zhì)的質(zhì)量和凝膠 齊U相同。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法，其特征在于，所述凝 膠劑為含〇. lg/ml?0. 2g/ml的聚丙烯酸樹(shù)脂的乙醇溶液；所述造孔劑為甲苯。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法，其特征在于，所述液 態(tài)電解質(zhì)為：每l〇ml甲氧基丙腈中，溶解0. 12g碘、0.67g碘化鋰、1.345g 1，3_二甲基咪唑 碘鹽、0. 8ml 4-叔丁基吡啶配制形成所述液態(tài)電解質(zhì)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法，其特征在于，步驟E 中，所述碳黑漿料由碳黑、乙酸戊酯、乙酸乙酯、聚乙烯醇縮丁醛、乙基纖維素、氟化石墨配 制而成；每2g碳黑，對(duì)應(yīng)15ml乙酸戊酯、5ml乙酸乙酯、0. 35g聚乙烯醇縮丁醛、1. 3g乙基 纖維素和〇.3g氟化石墨。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的全絲網(wǎng)印刷制作染料敏化電池的方法，其特征在于，所述碳 黑漿料的制備包括：將所述乙酸戊酯和乙酸乙酯混合成溶劑，再將所述聚乙烯醇縮丁醛和 乙基纖維素溶在溶劑里增加粘稠度；待完全溶解后，將所述碳黑和氟化石墨加入，攪拌6小 時(shí)?24小時(shí)。
【文檔編號(hào)】H01G9/042GK104332319SQ201410606019
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】黃其煜, 干雨稠 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)