论文部分内容阅读
能源问题当前国际上亟待解决的热点问题之一,太阳能电池是解决能源问题的主要技术途径之一。染料敏化太阳能电池(DSSC:Dye-Sensitized Solar Cells)由于其低廉的成本和绿色环保的制造工艺,成为当前太阳能电池技术研究的热点之一。目前,实验室制备的小面积(面积小于1cm2)DSSC的最高光电转化效率虽已接近12％,但是和硅基太阳能电池相比仍然较低,特别是,具有实际应用价值的大面积电池面临着封装技术和转换效率显著降低的技术难题,大大影响了DSSC未来产业化的应用。 本论文针对染料敏化太阳能电池技术发展中面临的瓶颈问题,围绕着提高DSSC光电转换效率和改善大面积电池封装技术和效率的目标,开展了包括优化纳米半导体电极材料结构来提升电池效率以及探讨可行的封装集成方法改善大面积DSSC效率降低难题等方面的研究,以期为实现高效大面积DSSC的产业化封装制造技术提供解决方案。论文所完成的主要工作和取得的成果包括:(1)提出了新型ZnO/TiO2复合薄膜电极结构,并利用溶胶一凝胶法和溅射两种方法制备纳米ZnO薄膜材料与丝网印刷法制备TiO2薄膜方法相结合,制备了ZnO/TiO2复合薄膜电极结构。实验结果显示,在采用ZnO/TiO2纳米复合薄膜电极结构的DSSC样品中,ZnO薄膜对于入射的自然光有着增强透射的作用;同时,ZnO薄膜电极作为阻挡层,可以有效的抑制暗反应的发生。因此在采用ZnO/TiO2纳米复合薄膜电极结构的DSSC中获得了0.88V的开路电压,相比于传统DSSC,开路电压提高了约60mV。 (2)开展高效大面积DSSC封装技术相关的理论分析与实验研究:针大面积DSSC转换效率显著降低的现象,在理论分析大面积DSSC转换效率显著降低效应物理起因的基础上,提出了应用金属网格模组技术,改善大面积DSSC效率,以及封装可靠性和可重复性的技术解决方案。 (3)开展大面积DSSC封装工艺实现技术研究:基于所提出的应用金属网格模组技术改善大面积DSSC性能的技术解决方案,提出并演示了一种可实际应用于高效大面积:DSSC封装的技术的解决方案,用来提高DSSC封装的可靠性、可重复性以及自动化程度。并且基于该方案设计并研制了可实际应用于高效大面积DSSC封装的自动化封装流程以及相应的系统设备,为实现批量化,大面积的DSSC的封装制造奠定基础。