本发明涉及太阳能电池，具体涉及染料敏化太阳能电池(dsscs)，尤其涉及一种木质素衍生物改性光阳极、对电极和电解液的制备方法和组装的太阳能电池。
背景技术：
1、染料敏化太阳能电池(dsscs)选用电极材料为生物质材料，成本低廉，电极材料十分易获取。由于其低廉的成本和无毒的特性在第三代太阳能电池中备受关注。
2、第一方面，目前报道的传统光阳极、对电极和电解液组装dsscs仍存在结构精细调控不佳、光电转化效率待提高等问题。第二方面，木质素衍生物通过碳化制备电极材料的方式虽然降低了木质素来源和提取方法对电化学性能的影响，但有着产率低、消耗能量大、未充分利用丰富的含氧官能团等问题。第三方面，dsscs使用到的光阳极、对电极和电解液材料大多为纳米材料。纳米颗粒之间的距离极短，颗粒之间的范德华力远大于其自身重力，因此它们倾向于相互吸引而团聚，形成纳米聚集体，导致dsscs的导电性能和电催化性能降低。
技术实现思路
1、针对上述问题以及为了更好的发挥光阳极、对电极和电解液的性能，本发明使用木质素衍生物对光阳极、对电极和电解液进行改性，并组装形成太阳能电池。木质素衍生物作为表面活性剂可以降低纳米聚集体的生成；同时，使用木质素衍生物作为添加剂可以更好的发挥其本身的氧化还原性和赝电容性等优点；除此之外，木质素衍生物有着调控微观结构的作用，可以增大光阳极和对电极的比表面积，提高dsscs的光电转化效率。
2、为实现本发明的目的和其他优点，本发明提供了一种碱木质素(al)改性二氧化钛(p25)光阳极的制备方法，包括：
3、s1、碱木质素(al)溶解在乙醇中，超声搅拌后得到木质素/乙醇混合溶液，离心后取上清液，获得木质素/乙醇溶液；
4、s2、纳米二氧化钛(p25)、乙基纤维素、α-松油醇溶解在s1中制备的木质素/乙醇溶液中，超声搅拌12h后得到光阳极材料，记为al/p25浆料，所述碱木质素(al)与乙基纤维素和二氧化钛(p25)的质量比为1：200：400。
5、具体的，碱木质素(al)存在多种来源，分别为麦草(al1)、针叶林和阔叶林混合(al2)、美国松树(al3)，优选的为麦草(al1)。
6、具体的，二氧化钛(p25)使用25纳米粒径的锐钛矿二氧化钛(p25)。
7、优选地，每12ml乙醇溶液加入3mg碱木质素(al1)，所述乙基纤维素和二氧化钛(p25)的质量比为1：2，命名为光阳极al1-3。(实施例6)
8、优选地，每12ml乙醇溶液加入4mg碱木质素(al1)，所述乙基纤维素和二氧化钛(p25)的质量比为1：2，命名为光阳极al1-4。(实施例8)
9、本发明提供的一种木质素磺酸钠(sl)改性pedot对电极的制备方法，包括：
10、s1、edot(3,4-乙烯二氧噻吩)溶解在去离子水中，超声搅拌后得到edot水溶液，每0.1m的edot需要50ml去离子水；
11、s2、木质素磺酸钠溶解在edot水溶液中，超声搅拌30min后得到作为电沉积溶液的sl/edot水溶液；
12、s3、使用sl/edot作为电沉积溶液，pt作为对电极，fto导电基底作为工作电极，ag/agcl作为参比电极，在3.4ma的电流下恒流电沉积制备sl/pedot对电极。
13、优选的，s2中的木质素磺酸钠来源于针叶林和阔叶林混合。
14、优选地，所述edot和木质素磺酸钠的质量比为1：1.5，恒流电沉积持续30s，命名为对电极sl1.5-30s。(实施例1)
15、优选地，所述edot和木质素磺酸钠的质量比为1：1.5，恒流电沉积持续15s，命名为对电极sl1.5-15s。(实施例2)
16、优选地，所述edot和木质素磺酸钠的质量比为1：2，恒流电沉积持续30s，命名为对电极sl2-30s。(实施例5)
17、本发明提供的一种木质素衍生物改性碘电解液的制备方法，包括：
18、s1、木质素衍生物溶解在乙腈中，超声离心后取上清液，得到木质素衍生物/乙腈溶液；
19、s2、戊腈、1-甲基-3-丙基碘化咪唑鎓(pmii)、硫酸氰胍、碘(i2)、4-叔丁基吡啶溶解在s1中制备的木质素/乙腈溶液中，超声搅拌30min后得到al电解液，记为al/i电解液，所述乙腈和戊腈的体积比为85：15wt％，碘、硫酸氰胍、4-叔丁基吡啶、1-甲基-3-丙基碘化咪唑鎓的质量比为42：80：450：1000。
20、具体的，s1中木质素衍生物包括：碱木质素(al)、木质素磺酸钠(sl)、脱碱木质素(dl)，均来源于美国松树。优选地，为碱木质素(al)。
21、优选地，每10ml乙腈加入3mg al，命名为al-3电解液。(实施例11)
22、优选地，每10ml乙腈加入2mg al，命名为al-2电解液。(实施例12)
23、优选地，每10ml乙腈加入4mg al，命名为al-4电解液。(实施例13)
24、本发明提供的一种染料敏化太阳能电池，包括：由上述制备方法制得碱木质素(al)改性二氧化钛(p25)光阳极或木质素磺酸钠(sl)改性pedot对电极或木质素衍生物改性碘电解液中任一种或多种组装得到。
25、本发明提供的一种染料敏化太阳能电池，包括：导电基板、光阳极、染料敏化剂、电解液、对电极；其中，光阳极、对电极和电解液为下述任一组合：
26、a：未改性二氧化钛光阳极、对电极sl1.5-30s、未改性碘电解液；(实施例1)或
27、b：未改性二氧化钛光阳极、对电极sl1.5-15s、未改性碘电解液；(实施例2)或
28、c：未改性二氧化钛光阳极、对电极sl2-30s、未改性碘电解液；(实施例5)或
29、d：光阳极al1-3、未改性pt对电极、未改性碘电解液；(实施例6)或
30、e：光阳极al1-4、未改性pt对电极、未改性碘电解液；(实施例8)或
31、f：未改性二氧化钛光阳极、未改性pt对电极、al-3电解液；(实施例11)或
32、g：未改性二氧化钛光阳极、未改性pt对电极、al-2电解液；(实施例12)或
33、h：未改性二氧化钛光阳极、未改性pt对电极、al-4电解液；(实施例13)或。
34、i：光阳极al1-3、未改性pt对电极、al-3电解液。
35、本发明至少包括以下有益效果：
36、1、本发明使用具有稳定化学结构和氧化还原性的木质素衍生物作为添加剂，通过简易的方式加入dsscs的光阳极、对电极和电解液中进行改性。在充分利用木质素衍生物含氧官能团丰富、氧化还原性良好等优点的同时，使用木质素衍生物调控光阳极、对电极和电解液内部的分子作用力，形成更有利于dsscs光电转化过程的具有低团聚和高比表面积的定向排列结构。其中，木质素衍生物不仅起到减少团聚的作用，而且通过与晶体或离子建立相互作用力的方式引导内部二氧化钛(tio2)晶体、pedot晶体和i-离子发生更有利于光电转化的行为。本发明在扩大生物质材料的应用领域，为木质素衍生物在太阳能电池领域的发展提供一种有效应用。
37、2、本发明的木质素衍生物作为生物质超分子本身有着众多含氧官能团，如酚羟基等。碱木质素(al)的含氧官能团常在催化剂中充当活性位点，提高光阳极、对电极和电解液的氧化还原能力。碱木质素(al)充当模板改性tio2纳米颗粒的研究作为纳米材料模板的碱木质素(al)可以很好的优化tio2的固有结构。碱木质素(al)可以减少tio2晶体之间的相互作用力，降低tio2的团聚作用。sl作为一种有机添加剂，具有一定的表面活性水平，可以控制晶核形成和生长，同时提高pedot的过电势，形成具有小尺寸、高比表面积、低陷阱密度的pedot沉积层。sl本身可以增强氧化还原性和赝电容，可以在不改变pedot晶体结构的前提下增加pedot电极的导电性和电催化活性。碱木质素(al)作为添加剂，可以为电解液提供大体积阳离子，将电解液中的i-和i3-吸附在光阳极附近，增强电子传输动力和染料敏化太阳能电池的开路电压(voc)。本发明进一步通过选择合适的光阳极、对电极和电解液组合，从而发挥染料敏化太阳能电池的性能，提高光电转换效率。
38、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
1.一种碱木质素改性二氧化钛光阳极的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的碱木质素改性二氧化钛光阳极的制备方法，其特征在于，碱木质素来源于麦草；二氧化钛使用25纳米粒径的锐钛矿二氧化钛。
3.如权利要求2所述的碱木质素改性二氧化钛光阳极的制备方法，其特征在于，每12ml乙醇溶液加入3mg碱木质素，制得的碱木质素改性二氧化钛光阳极命名为光阳极al1-3；
4.一种木质素磺酸钠改性对电极的制备方法，其特征在于，包括：
5.如权利要求4所述的木质素磺酸钠改性对电极的制备方法，其特征在于，所述3,4-乙烯二氧噻吩和木质素磺酸钠的质量比为1：1.5，恒流电沉积持续30s，制得木质素磺酸钠改性对电极命名为对电极sl1.5-30s；
6.一种木质素衍生物改性碘电解液的制备方法，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的木质素衍生物改性碘电解液的制备方法，其特征在于，s1中木质素衍生物为碱木质素。
8.如权利要求7所述的木质素衍生物改性碘电解液的制备方法，其特征在于，每10ml乙腈加入3mg碱木质素，命名为al-3电解液；
9.一种染料敏化太阳能电池，其特征在于，由权利要求3所述制备方法制得碱木质素改性二氧化钛光阳极、权利要求5所述制备方法制得的木质素磺酸钠改性对电极、权利要求8所述的木质素衍生物改性碘电解液中任一种或多种组装得到。
10.如权利要求9所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，包括：光阳极、染料敏化剂、电解液、对电极；其中，光阳极、对电极和电解液为下述任一组合：
