-ZnS光陽極的染料敏化太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鈣鈦礦染料敏化太陽能電池技術領域，具體涉及基于T12-ZnS光陽極的染料敏化太陽能電池。
【背景技術】
[0002]近年來，太陽能電池朝著轉化效率高、成本低、工藝簡單、穩定性好、對環境友好的方向發展。而太陽能電池為什么沒有很好的得到利用，其中主要的原因就是成本太高，轉化效率還偏低。然而1991年，瑞士洛桑高等工業學院的Gratzel教授首次將染料敏化納米晶太陽能電池的光電轉化效率突破7%，染料敏化太陽能電池具備工藝簡單、成本低的特點將成為未來的發展潮流；染料敏化太陽能電池的缺點是在反應過程中，由于Ti02導帶中的電子與氧化態染料、I3復合，使外電路中的電子減少，即產生所謂的暗電流。是由于暗反應及其半導體本身復合效應造成器件轉化效率低，且器件不穩定。而基于復合薄膜的Ti02-CdS中CdS會對環境產生污染，不是綠色能源。而ZnO的光生電子分離的幾率相對ZnS減低，復合概率相對較大，不是理想的染料敏化太陽能光陽極材料。然而相對于Ti02-Zn0、T12-CdS復合薄膜光陽極太陽能電池，T12-ZnS的ZnS室溫下激子束縛能40meV，纖鋅礦結構，良好的壓電、載流子傳輸和光催化特性。ZnS光生電子分離的幾率越高，電子-空穴的復合率越小，相應的光催化活性就越強且相對于CdS不會對環境造成污染。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術，提供基于T12-ZnS光陽極的染料敏化太陽能電池，該染料敏化太陽能可以提高轉化效率，工藝簡單，節約成本，使得太陽能電池更加普及化，具體技術方案如下。
[0004]基于T12-ZnS光陽極的染料敏化太陽能電池，結構從下至上依次包括導電玻璃層FT0、光陽極、染料N719、電解質、鉑對電極，其特點是所述光陽極為T12-ZnS多孔復合薄膜。
[0005]進一步優化地，所述T12-ZnS多孔復合薄膜為T12層與ZnS層復合的疊層結構，或由T12材料與ZnS材料混合形成的復合結構，或ZnS層包覆T1 2層的包覆結構。
[0006]進一步優化地，所述T12-ZnS多孔復合薄膜為在表面連續且具有凹凸結構的T12層上覆蓋ZnS層，ZnS層表面也具有與T1jl表面凹凸方向相同的凹凸結構。
[0007]與現有技術相比較，本實用新型的優點如下:
[0008]1.本實用新型采用的是T12-ZnS復合薄膜光陽極結構，ZnS與T12復合，能夠擴展能帶范圍，吸收更多的太陽光，改變T12薄膜中電子的分布，降低載流子在傳導過程中的復合機率，從而提高電子的傳輸效率，同時還可減少暗電流的產生，多孔結構又能很好的與染料接觸，提高與染料的接觸面積，從而提高電池的光電轉換效率。
[0009]2.本實用新型采用的是ZnS與T12復合，ZnS室溫下激子束縛能40meV。纖鋅礦結構。良好的壓電、載流子傳輸和光催化特性。ZnS光生電子分離的幾率越高，電子-空穴的復合率越小，進而能提高染料敏化太陽能電池的轉化效率；同時ZnS無毒無害，是一種綠色材料。
[0010]3.結構設計巧妙，特別是采用非常規的特殊結構，即T12-ZnS多孔復合薄膜為在表面連續且具有凹凸結構的T1Jl上覆蓋ZnS層，ZnS層表面也具有與T1 2層表面凹凸方向相同的凹凸結構，染料中產生的電子由于導帶能級高低從ZnS導帶轉移到T12導帶，空穴從T12價帶轉移到ZnS價帶，電子相比核殼結構能有效分離，且能通過T1 2轉移到外電路中。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1是Ti02/ZnS疊層結構圖；
[0012]圖2是Ti02/ZnS混合結構圖；
[0013]圖3是Ti02/ZnS包覆結構圖；
[0014]圖4是Ti02/ZnS包覆疊層結構圖；
[0015]圖5是Ti02_ZnS復合薄膜載流子轉移圖。
[0016]【具體實施方式】為了更好地理解本實用新型的內容，下面結合附圖對本實用新型作進一步說明，需指出的是以下若有未特別詳細說明的過程，均是本領域技術人員可參照現有技術實現或理解的。
[0017]如圖1，為本實用新型的一種實例示意圖，基于T12-ZnS光陽極的染料敏化太陽能電池，結構從下至上依次包括導電玻璃層FT0、光陽極、染料N719、電解質、鉑對電極，其特點是所述光陽極為T12-ZnS多孔復合薄膜。所述T12-ZnS多孔復合薄膜為T12層與ZnS
層復合的疊層結構。
[0018]如圖2，為本實用新型的另一種實例示意圖，所述T12-ZnS多孔復合薄膜為由T12材料與ZnS材料混合形成的復合結構，圖中符號虛圓為T1Jl 1，符號實圓為ZnS層2。
[0019]如圖3為本實用新型的再另一種實例示意圖，所述T12-ZnS多孔復合薄膜為ZnS層包覆T1Jl的包覆結構(核結構)，圖中小圓為T1Jl I，大圓為ZnS層2。
[0020]如圖4，進一步優化地，所述T12-ZnS多孔復合薄膜為在表面連續且具有凹凸結構的T1Jl上覆蓋ZnS層，ZnS層表面也具有與T1Jl表面凹凸方向相同的凹凸結構。由于核殼結構的復合薄膜具有一定的缺點，即如果當制備的外層ZnS殼的薄膜厚度大于1102核的半徑時，就會導致只有1102核中的空穴轉移到外部ZnS層是有效的，而ZnS層內的電子卻不能有效的迀移到內部T12層上，因此這種結構的復合薄膜不能實現電子迀移到外電路。因此無法產生光電流，本實例提出一種新型的核殼加疊層結構的復合薄膜，結構圖如圖4。制備方法，首先在FTO玻璃上制備一層T12薄膜，然后在Ti02薄膜上制備T1 2iZnS核殼結構。采用新型結構的特點是比表面積大；染料中產生的電子由于導帶能級高低從ZnS導帶轉移到T12導帶，空穴從T12價帶轉移到ZnS價帶，電子相比核殼結構能有效分離，且能通過1102轉移到外電路中，外電路能檢測到電流。
[0021]本實例提出基于T12-ZnS多孔光陽極的新型染料敏化太陽能。該染料敏化太陽能充分利用了 ZnS的優點。ZnS屬于第三代半導體材料，是I1-VI族寬禁帶半導體化合物中禁帶寬度最大的直接帶隙材料，禁帶寬度為3.6eV，室溫下