柔性铂对电极的SEM图(a), (b)和 EDS 图(c)
自1991年O’Regan和Grätzel发明染料敏化太阳能电池(DSSC)以来, 因为其成本低、制作工艺简易等优点, 受到了广泛的关注和研究, 经过多年的发展, 其光电转化效率已高达 12%. 一般来说, DSSC包括染料敏化的多孔纳米晶TiO2薄膜光阳极、电解质和铂对电极.其中, 染料敏化的多孔纳米晶TiO2薄膜光阳极的衬底大多数是导电玻璃, 为了克服玻璃衬底质量重、易破碎等缺点, 研究和发展柔性衬底(如金属箔片和聚合物等)的太阳能电池是非常必要的. 柔性染料敏化太阳能电池具有可弯曲、重量轻、挠性好、抗冲击、成本低、可进行各种形状或表面设计等优点, 可采用成卷连续生产、快速涂布等技术, 便于大面积生产, 降低生产成本, 具有更强的竞争力, 成为近年DSSC研究的新热点.
铂对电极的作用是将外电路电子转移给电解质中的I3-/I-氧化还原电对, 并对其产生催化作用.因此, 研究和制备具有较好的化学稳定性和较高的催化性能的铂对电极是非常重要的. 到目前为此, 在柔性衬底上制备铂对电极的方法主要有溅射法、电化学沉积法和化学还原法.Ikegami等人采用真空溅射法在ITO-PEN衬底上制备一层Pt/Ti, 制备的柔性电池光电转换效率达到4.31%; Grätzel将Pt电沉积在ITO-PEN衬底上组装的电池光电转换效率达到7.2%;Kang等人, Park等人和Chen等人采用化学还原法制备铂对电极, 他们将H2PtCl6·6H2O异丙醇溶液涂在导电塑料衬底上, 并用NaBH4还原Pt4+, 获得了较好的效果. Sun等人采用乙烯乙二醇还原H2PtCl6·6H2O于180℃制备了铂对电极.热分解H2PtCl6的异丙醇溶液是一种广泛用于制备高效铂对电极的方法, 因为该法制备的铂对电极稳定, 并对氧化还原电对 I 3/I具有较高的电子转移能力和催化性能. 但是这种方法制备铂对电极需要400℃的高温处理, 因而导致在塑料衬底上制备时无法适用.
考虑到铂的优越性, 华侨大学材料物理化学研究所吴季怀等人采用真空热分解法在柔性ITO/PEN衬底上120℃制备高效透明柔性铂对电极, 获得的铂对电极在柔性染料敏化太阳能电池中显示出较好的化学稳定性、良好的透光性及对I3-/I-有较高的催化性能. 与染料敏化的 TiO2/Ti光阳极组装的柔性染料敏化太阳能电池在100 mWcm-2模拟太阳光照下, 光电转换效率达到5.14%. 相比较于其他制备铂对电极的方法, 真空热分解法适用于低温在柔性聚合物衬底上制备铂对电极.