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染料敏化太阳能电池(Dye Sensitized Solar Cell,DSSC)因为较高的光电转换效率、对环境友好、简单的封装工艺和低廉的成本,得到业界的关注与广泛的研究热潮。改进DSSC器件结构与封装工艺,进一步提高大面积DSSC性能,已经成为了未来DSSC技术产业化应用的关键性问题。本文围绕着DSSC光阳极结构的改进和新型大面积DSSC封装工艺研发两方面展开了研究工作。 第一,系统分析了具有不同光阳极的DSSC的性能,主要从材料和结构入手,材料包括TiO2,ZnO,SnO2,Nb2O5以及一些三元氧化物如SrTiO3和Zn2SnO4等纳米半导体,结构主要包含纳米颗粒、纳米线、纳米管以及core-shell等结构。针对DSSC性能的提升,我们进行了DSSC光阳极结构的改进,就目前研究和应用最广泛TiO2纳米颗粒薄膜电极进行优化。采用多层丝网印刷的方法制备出了具有不同薄膜厚度光阳极,通过一定的封装技术和测试技术,研究它们的性能对比,综合考虑DSSC的开路电压、短路电流、光电转换效率等因素,最后得出DSSC光阳极TiO2纳米晶薄膜最佳厚度为12μm左右,此时的电池性能最优。在电极薄膜厚度优化的基础上,为了进一步提升DSSC的性能,我们引入了具有最佳散射效果的200nm大颗粒TiO2作为散射层,厚度为3Um,增加了光子在多孔薄膜光阳极中的传播路径,提高了对光子的捕获效率,DSSC的短路电流提高了25%,光电转化效率也提升了13.1%。 第二,为了推进DSSC的产业化进程,我们针对目前大面积DSSC并联模组技术的研究,提出了一种新型的大面积DSSC封装工艺,并成功研制出具有自动化功能的封装设备。此封装工艺采用该设备,实现了自动点胶、自动滴液及CCD摄像检测等功能,使得DSSC上下电极能够准确贴合,避免了有效面积的减小。最后又针对目前我们的封装工艺设备,提出在UV胶中加入间隔物Spacer,实现了上下电极间厚度控制的目标;将内部的上、下吸附单元的移动设计为外部触屏装置控制,进一步提升了封装工艺的自动化程度。