CN102509631A - 制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，包括以下步骤：1）将不锈钢基板置于酸洗液中进行酸洗处理；2）将酸洗后的不锈钢基板置于钝化液中进行钝化处理；3）在钝化后的不锈钢基板表面镀上铂；4）以镀铂的不锈钢基板为对电极，与光阳极和电解质一起组装成染料敏化太阳能电池。本发明先对不锈钢基板进行酸洗钝化处理，然后再高温烧结镀铂用作染料敏化太阳能电池的对电极，钝化后在不锈钢表面形成一层稳定的氧化膜，这层氧化膜有效减缓了高温镀铂过程中不锈钢基板的氧化腐蚀，同时在封装成电池后阻碍含碘电解液对不锈钢基板的腐蚀，进而减少了腐蚀产物对电解液的污染，有效提高了不锈钢基底染料敏化太阳能电池的长期稳定性。

Description

制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法。
背景技术
低廉的制作成本，简单的制备工艺使得染料敏化太阳能电池（DSSC）自问世起便受到世人的广泛关注。染料敏化太阳能电池通常由工作电极（通常为染料敏化半导体氧化物膜聚集在有透明导电膜的玻璃板上）、电解质(含有氧化还原对, 通常为I3- /I-电对)和对电极(通常为铂电极)组成，与传统太阳能电池的最大区别在于光的吸收和光生载流子的传输由不同的物质完成。
基板是染料敏化电池正常运行必不可少的组件之一。对基板的一般要求是耐蚀性好，成本低等，玻璃是最常用的基板，但玻璃存在质脆易碎的问题，限制了DSSC的应用。近年来人们把目光转向了金属、高聚物等，并做了大量的研究，其中，金属基板由于具有很好的导电性，电阻较小，在电子传输过程中有利于电子的传输等优点而备受青睐，然而金属基板在含碘电解液中的耐蚀性差成为制约其发展的一大障碍。
目前，有研究人员以不同金属作为基板进行了研究，发现不锈钢、钛（合金）等都是不错的选择，若从性能上考虑，钛在含I3- /I-电对电解液中的耐蚀性优于不锈钢，但不锈钢是目前可以作为基板材料的最便宜的金属，且以不锈钢为对电极基板制作电池的初始光电转换率和玻璃相当，但其长期稳定性和玻璃基电池仍然相去甚远。
韩国的Kang等在解决这一难题的时候是先在不锈钢基板上沉积一薄层绝缘层，然后再沉积一层透明导电氧化物，虽然获得了较好的性能，但是这样增加了电池的制作成本，并且也没有发挥不锈钢基板导电性能较好的优点。台湾的Chih-Ming Chen等采取低温化学镀技术在不锈钢和镍板上沉积铂，从而在很大程度上避免了高温烧结对基板造成的氧化腐蚀，降低了串联电阻和对极电荷转移电阻，获得了较好的初始性能，但是化学镀铂增加了制作成本，而且在改善电池稳定性方面作用不大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，能有效减缓高温镀铂过程中不锈钢基板的氧化腐蚀，同时在封装成电池后阻碍含碘电解液对不锈钢基板的腐蚀，提高不锈钢基底染料敏化太阳能电池的长期稳定性。
本发明的制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，包括以下步骤：
1）将不锈钢基板置于酸洗液中进行酸洗处理；
2）将酸洗后的不锈钢基板置于钝化液中进行钝化处理；
3）在钝化后的不锈钢基板表面镀上铂；
4）以镀铂的不锈钢基板为对电极，与光阳极和电解质一起组装成染料敏化太阳能电池。
进一步，所述步骤1）的具体方法为：在常温下，将不锈钢基板置于酸洗液中酸洗8~10min，所述酸洗液为以质量分数计含16.7%HNO3 和 2%HF的混合水溶液。
进一步，所述步骤2）的具体方法为：在60℃~65℃水浴条件下，将酸洗后的不锈钢基板置于钝化液中保温15~20min，所述钝化液为以质量分数计含38%HNO3 的水溶液或以质量分数计含7.5% HNO3 和4% K2Cr2O7的混合水溶液。
进一步，所述步骤3）的具体方法为：在常温下，将浓度为10mmol/L的氯铂酸的异丙醇溶液均匀滴镀到钝化后的不锈钢基板表面，然后将不锈钢基板在385℃下烧结15分钟。
进一步，所述步骤4）中，所述光阳极为染料敏化二氧化钛TCO玻璃。
进一步，所述步骤1）前，还包括以下前处理步骤：
1a）打磨不锈钢基板；
1b）对不锈钢基板进行脱脂清洗。
进一步，所述步骤1b）的具体方法为：将不锈钢基板置于60℃~70℃的除油液中保温25~30min，然后将不锈钢基板取出用清水清洗，所述除油液为以质量分数计含2%NaOH 和0.3% OP-10的混合水溶液。
进一步，所述步骤2）和步骤3）之间，还包括以下中和处理步骤：
3a）在常温下，将不锈钢基板置于以质量分数计含1%NaOH的水溶液中1min，然后将不锈钢基板取出用清水清洗。
本发明的有益效果在于：本发明先对不锈钢基板进行酸洗钝化处理，然后再高温烧结镀铂用作染料敏化太阳能电池的对电极，钝化后在不锈钢表面形成一层稳定的氧化膜，这层氧化膜有效减缓了高温镀铂过程中不锈钢基板的氧化腐蚀，同时在封装成电池后阻碍含碘电解液对不锈钢基板的腐蚀，进而减少了腐蚀产物对电解液的污染，有效提高了不锈钢基底染料敏化太阳能电池的长期稳定性。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为染料敏化太阳能电池的结构示意图；
图2为染料敏化太阳能电池的光电转换效率随时间的变化图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
本实施例的制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，包括以下步骤：
1a）打磨不锈钢基板：将不锈钢基板切成20×20mm的方块，在1200号砂纸上打磨，以去除毛刺、氧化皮、锈蚀等，提高平整度；
1b）对不锈钢基板进行脱脂清洗：将不锈钢基板置于65℃的除油液中保温30min，然后将不锈钢基板取出用清水清洗，所述除油液为以质量分数计含2%NaOH 和0.3% OP-10的混合水溶液；其中，OP-10是一种乳化剂，是含有10个乙氧基的辛烷基酚聚氧乙烯醚，又称烷基酚聚氧乙烯醚，属于非离子型表面活性剂；
1）将不锈钢基板置于酸洗液中进行酸洗处理：在常温下，将不锈钢基板置于酸洗液中酸洗8min，所述酸洗液为以质量分数计含16.7%HNO3 和 2%HF的混合水溶液；
2）将酸洗后的不锈钢基板置于钝化液中进行钝化处理：在62℃水浴条件下，将酸洗后的不锈钢基板置于钝化液中保温20min，所述钝化液为以质量分数计含38%HNO3 的水溶液；
3a）中和处理：在常温下，将不锈钢基板置于以质量分数计含1%NaOH的水溶液中1min，然后将不锈钢基板取出用清水清洗；
3）在钝化后的不锈钢基板表面镀上铂：在常温下，将浓度为10mmol/L的氯铂酸的异丙醇溶液均匀滴镀到钝化后的不锈钢基板表面，然后将不锈钢基板在385℃下烧结15分钟；
4）电池组装：以镀铂的不锈钢基板为对电极，与光阳极和电解质一起组装成染料敏化太阳能电池；所述光阳极为染料敏化二氧化钛TCO玻璃（TCO玻璃，即透明导电氧化物镀膜玻璃，是在平板玻璃表面通过物理或者化学镀膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜，主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料），所得的染料敏化太阳能电池的结构如图1所示。
实施例2
本实施例的制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，包括以下步骤：
1a）打磨不锈钢基板：将不锈钢基板切成20×20mm的方块，在1200号砂纸上打磨，以去除毛刺、氧化皮、锈蚀等，提高平整度；
1b）对不锈钢基板进行脱脂清洗：将不锈钢基板置于65℃的除油液中保温30min，然后将不锈钢基板取出用清水清洗，所述除油液为以质量分数计含2%NaOH 和0.3% OP-10的混合水溶液；
1）将不锈钢基板置于酸洗液中进行酸洗处理：在常温下，将不锈钢基板置于酸洗液中酸洗8min，所述酸洗液为以质量分数计含16.7%HNO3 和 2%HF的混合水溶液；
2）将酸洗后的不锈钢基板置于钝化液中进行钝化处理：在62℃水浴条件下，将酸洗后的不锈钢基板置于钝化液中保温18min，所述钝化液为以质量分数计含7.5% HNO3 和4% K2Cr2O7的混合水溶液；
3a）中和处理：在常温下，将不锈钢基板置于以质量分数计含1%NaOH的水溶液中1min，然后将不锈钢基板取出用清水清洗；
3）在钝化后的不锈钢基板表面镀上铂：在常温下，将浓度为10mmol/L的氯铂酸的异丙醇溶液均匀滴镀到钝化后的不锈钢基板表面，然后将不锈钢基板在385℃下烧结15分钟；
4）电池组装：以镀铂的不锈钢基板为对电极，与光阳极和电解质一起组装成染料敏化太阳能电池，所述光阳极为染料敏化二氧化钛TCO玻璃，所得的染料敏化太阳能电池的结构如图1所示。
图2是分别以未钝化和钝化不锈钢为对电极基板的染料敏化太阳能电池的光电转换效率随时间的衰退情况，从图中可知，以钝化不锈钢为对电极基板的染料敏化太阳能电池的稳定性周期大幅度提高。由此可见，本发明先对不锈钢基板进行酸洗钝化处理，然后再高温烧结镀铂用作染料敏化太阳能电池的对电极，钝化后在不锈钢表面形成一层稳定的氧化膜，这层氧化膜有效减缓了高温镀铂过程中不锈钢基板的氧化腐蚀，同时在封装成电池后阻碍含碘电解液对不锈钢基板的腐蚀，进而减少了腐蚀产物对电解液的污染，有效提高了不锈钢基底染料敏化太阳能电池的长期稳定性。
本发明中，对于表面条件较好的不锈钢基板，可以省略打磨和脱脂清洗等前处理步骤；中和处理步骤是为了调节不锈钢基板表面PH值，也可以省略；酸洗处理的具体方法、钝化处理的具体方法以及镀铂的具体方法等并不局限于上述实施例，其它类似的方法也适用于本发明；光阳极的基底并不局限于TCO玻璃，也可以采用其它透明导电基底，光阳极的半导体氧化物膜也不局限于二氧化钛，还可以采用其它半导体氧化物。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将不锈钢基板置于酸洗液中进行酸洗处理；
2）将酸洗后的不锈钢基板置于钝化液中进行钝化处理；
3）在钝化后的不锈钢基板表面镀上铂；
4）以镀铂的不锈钢基板为对电极，与光阳极和电解质一起组装成染料敏化太阳能电池。
2. 根据权利要求1所述的制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，其特征在于：所述步骤1）的具体方法为：在常温下，将不锈钢基板置于酸洗液中酸洗8~10min，所述酸洗液为以质量分数计含16.7%HNO3 和 2%HF的混合水溶液。
3.根据权利要求1所述的制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，其特征在于：所述步骤2）的具体方法为：在60℃~65℃水浴条件下，将酸洗后的不锈钢基板置于钝化液中保温15~20min，所述钝化液为以质量分数计含38%HNO3 的水溶液或以质量分数计含7.5% HNO3 和4% K2Cr2O7的混合水溶液。
4.根据权利要求1所述的制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，其特征在于：所述步骤3）的具体方法为：在常温下，将浓度为10mmol/L的氯铂酸的异丙醇溶液均匀滴镀到钝化后的不锈钢基板表面，然后将不锈钢基板在385℃下烧结15分钟。
5.根据权利要求1所述的制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，其特征在于：所述步骤4）中，所述光阳极为染料敏化二氧化钛TCO玻璃。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，其特征在于：所述步骤1）前，还包括以下前处理步骤：
1a）打磨不锈钢基板；
1b）对不锈钢基板进行脱脂清洗。
7.根据权利要求6所述的制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，其特征在于：所述步骤1b）的具体方法为：将不锈钢基板置于60℃~70℃的除油液中保温25~30min，然后将不锈钢基板取出用清水清洗，所述除油液为以质量分数计含2%NaOH 和0.3% OP-10的混合水溶液。
8. 根据权利要求1至5任意一项所述的制作不锈钢基底染料敏化太阳能电池的方法，其特征在于：所述步骤2）和步骤3）之间，还包括以下中和处理步骤：
3a）在常温下，将不锈钢基板置于以质量分数计含1%NaOH的水溶液中1min，然后将不锈钢基板取出用清水清洗。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103093963A (zh) * 2013-01-28 2013-05-08 北京大学 一种柔性轻便可双面加光的染料敏化太阳能电池
CN107843543A (zh) * 2016-08-04 2018-03-27 罗伯特·博世有限公司 电能存储单元的至少部分导电外壳内腐蚀检测方法和设备
CN109904323A (zh) * 2019-03-15 2019-06-18 上海黎元新能源科技有限公司 一种钙钛矿太阳能电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1326012A (zh) * 2000-05-29 2001-12-12 北京科技大学 不锈钢表面钝化成膜技术
CN101447341A (zh) * 2008-12-30 2009-06-03 南京航空航天大学 以不锈钢为基底的柔性染料敏化太阳能电池及其制备方法
CN101527205A (zh) * 2009-01-16 2009-09-09 重庆大学 基于不锈钢基体的染料敏化太阳能电池保护方法及电池
WO2011093253A1 (ja) * 2010-01-28 2011-08-04 日本カーリット株式会社 色素増感太陽電池用電解液およびこれを利用した色素増感太陽電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1326012A (zh) * 2000-05-29 2001-12-12 北京科技大学 不锈钢表面钝化成膜技术
CN101447341A (zh) * 2008-12-30 2009-06-03 南京航空航天大学 以不锈钢为基底的柔性染料敏化太阳能电池及其制备方法
CN101527205A (zh) * 2009-01-16 2009-09-09 重庆大学 基于不锈钢基体的染料敏化太阳能电池保护方法及电池
WO2011093253A1 (ja) * 2010-01-28 2011-08-04 日本カーリット株式会社 色素増感太陽電池用電解液およびこれを利用した色素増感太陽電池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余存烨: "不锈钢设备及零部件酸洗钝化技术", 《清洗世界》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103093963A (zh) * 2013-01-28 2013-05-08 北京大学 一种柔性轻便可双面加光的染料敏化太阳能电池
CN107843543A (zh) * 2016-08-04 2018-03-27 罗伯特·博世有限公司 电能存储单元的至少部分导电外壳内腐蚀检测方法和设备
CN107843543B (zh) * 2016-08-04 2021-11-26 罗伯特·博世有限公司 电能存储单元的至少部分导电外壳内腐蚀检测方法和设备
CN109904323A (zh) * 2019-03-15 2019-06-18 上海黎元新能源科技有限公司 一种钙钛矿太阳能电池

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