丝网印刷法是一种被广泛应用又适合于大规模制备太阳能电池的工艺,最初是由Kalyana-sundaram等将其引入该领域的。其过程是利用丝网印刷技术制备纳米级TiO2胶体膜,使胶体溶液在刮板的作用下通过网孔均匀地沉积在ITO基体上,形成纳米级TiO2颗粒制备的薄膜。Tsoukleris等采用二丁基钛酸酯作为粘结剂,采用丝网印刷法制得的纳米级TiO2颗粒制备薄膜,其在波长为470和500 nm单色光照射下得到了光电转换效率达到52%的染料敏化电池。溶胶的特性对丝网印刷制备得到的TiO2多孔电极的性能会产生重要的影响,C.S.Karthikeyan等比较了三种不同粉末作为浆料,即采用商业P25粉末、胶体微波处理法(CMP)的TiO2粉末和Freiburg(FMF)研究中心采用溶胶-凝胶法制备的TiO2粉末,采用丝网印刷方法得到的TiO2薄膜的性能。结果表明,采用不同粉末所得到的TiO2薄膜其表面形貌、气孔结构和大小均有明显区别。通常来说,TiO2薄膜的比表面积越大,其制得的电池具有相对较好的光电转换效率;但是孔体积也会严重影响光电转换效率,具有较大比表面积和较低孔体积的CMP薄膜其光电转换效率仅为FMF薄膜的1/3。戴松元等将Ti(OC4H9)4经乙酸预处理,然后迅速加入水中水解,在搅拌的条件下加入硝酸处理,得到半透明溶胶,经高压釜加热处理,得到TiO2溶胶。将此溶胶经真空除水,加入高分子表面活性剂,得到的粘稠胶体用丝网印刷到导电玻璃上得到TiO2溶胶膜,在空气中450℃烧结30 min,最后得到纳米级TiO2的多孔膜。对溶胶凝胶法制备工艺中化学前驱体pH值的处理和高压釜热处理温度做了研究,结果表明,在酸性条件下(pH = 1 .0)的光电转化效率(η= 5 . 95%)低于碱性条件(η=6 .93%),同时开路电压和闭路电流以及填充因子也有略微的差别。陈增等采用异丙氧醇钛为前驱物,水解后生成TiO2聚集体,再经过胶溶过程分散成均匀的TiO2颗粒,经高压釜水热后得到纳米级TiO2的胶体溶液。采用乙基纤维素粘稠剂用丝网印刷方法制备得到表面粗糙度较大的TiO2薄膜,其相应太阳能电池光电转换效率为5.27%。M. Gratzel等采用水热法合成TiO2胶体,用丝网印刷法在导电玻璃表面制备出了氧化钛薄膜,先将所得薄膜在室温下放置6 min,再在125℃下保温6 min,最终得到适合作为电极的多孔纳米薄膜。薄膜的平均孔径为18. 3 nm,比表面积为79.7 m2·g-1,粗糙度因子为138μm-1。采用该薄膜作为电极得到了目前效率最高的染料敏化电池(光电转换效率达10.3%)。

丝网印刷法