專利名稱：太陽電池結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽電池結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種用于染料敏化太陽電池中能有效增加入射光量及防止電池短路的太陽電池結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來由于能源使用過度，各國政府紛紛提倡節(jié)能減碳的政策，而各種節(jié)能減碳的政策中，又以開發(fā)環(huán)保的太陽能最受到重視。因此，現(xiàn)今業(yè)界的技術(shù)研發(fā)重點也多集中在可利用太陽能產(chǎn)生電能的太陽電池結(jié)構(gòu)上。圖1繪示一種利用染料敏化原理以背照的方式產(chǎn)生電能的太陽電池結(jié)構(gòu)1，其主要的工作原理是利用由透光導(dǎo)電基板12透射入的光線來激發(fā)工作電極層11吸附的光敏染料分子以發(fā)出電子，而被激發(fā)出的電子則可形成工作電流并經(jīng)由導(dǎo)電基板10傳輸至相關(guān)的外部組件上，借此達到將光能轉(zhuǎn)換為電能的功效。然而，如圖1所示的太陽電池結(jié)構(gòu)1多存有轉(zhuǎn)換效率偏低的問題，其原因是因為光線在入射至工作電極層11前，必須先通過位于工作電極層11與透光導(dǎo)電基板12間的容置空間13，然而，充填于容置空間13中的電解質(zhì)，會將部分的光線(例如波長介于400-500nm 間的光線)予以吸收，因而減少了可入射至工作電極層11上的光線總量。由于光電轉(zhuǎn)換的效率直接取決于可入射至工作電極層11上的光線總量，因此在部份的光線已被電解質(zhì)吸收的前提下，太陽電池結(jié)構(gòu)1的光電轉(zhuǎn)換效率必然不甚理想。除此之外，太陽電池結(jié)構(gòu)1還存有容易發(fā)生短路的缺點，例如，當(dāng)導(dǎo)電基板10與透光導(dǎo)電基板12以可彎折的軟性材質(zhì)制成時，工作電極層11則很容易因過度彎曲而不慎接觸到鍍于透光導(dǎo)電基板12上的導(dǎo)電層(未圖示)，進而導(dǎo)致短路現(xiàn)象的產(chǎn)生。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種光線于入射的過程中能有效避免被電解質(zhì)中的氧化/還原對吸收的太陽電池結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種能防止兩極接觸造成電池發(fā)生短路的太陽電池結(jié)構(gòu)。為了達到上述目的及其它目的，本發(fā)明提供一種太陽電池結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)電基板，具有承載面，該承載面的表面設(shè)置有工作電極層；透光導(dǎo)電基板，相對于該導(dǎo)電基板的該承載面設(shè)置，用以供光線透射與催化電解質(zhì)中的氧化/還原對，該承載面及該透光導(dǎo)電基板間形成容置空間，該容置空間充填有電解質(zhì)；以及導(dǎo)光通道層，設(shè)置于該容置空間中，且介于該工作電極層及該透光導(dǎo)電基板間，用以供由該透光導(dǎo)電基板透射進入的光線作為行進通道，進而以不經(jīng)由該容置空間中的電解質(zhì)的方式入射至該工作電極層，以令該工作電極層產(chǎn)生工作電流并將其傳遞至該導(dǎo)電基板。其中，該導(dǎo)電基板為鈦板、不銹鋼板、鎳板、或鋁板，且形成為片狀結(jié)構(gòu)、具有孔洞的片狀結(jié)構(gòu)、或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
其中，該透光導(dǎo)電基板的表面鍍有導(dǎo)電層，且該導(dǎo)電層為白金、碳、導(dǎo)電高分子，或前述材料的混合。其中，該工作電極層為以二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫或前述材料的混合，且更包含光敏染料分子所制成者。其中，該導(dǎo)光通道層的光線折射系數(shù)，趨近于或等于該電解質(zhì)所包含的溶劑的光線折射系數(shù)。其中，該導(dǎo)光通道層的材料包含二氧化硅顆粒、二氧化硅柱體、二氧化鋯顆粒、二氧化鋯柱體，或前述材料的混合。其中，該透光導(dǎo)電基板、該導(dǎo)光通道層、該工作電極層及該導(dǎo)電基板形成為對應(yīng)的管狀結(jié)構(gòu)，且該形成為管狀結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電基板的管徑大于該形成為管狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電基板的管徑。其中，該透光導(dǎo)電基板、該導(dǎo)光通道層、該工作電極層及該導(dǎo)電基板形成為對應(yīng)的管狀結(jié)構(gòu)，且該形成為管狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電基板的管徑大于該形成為管狀結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電基板的管徑。此外，本發(fā)明還提供一種太陽電池結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)電基板，其具有第一承載面及第二承載面，其中，該第一承載面的表面設(shè)置有第一工作電極層，該第二承載面的表面設(shè)置有第二工作電極層；第一透光導(dǎo)電基板，相對于該導(dǎo)電基板的第一承載面而設(shè)置，用以供光線透射，該第一承載面及該第一透光導(dǎo)電基板間形成第一容置空間，該第一容置空間充填有電解質(zhì)；第二透光導(dǎo)電基板，相對于該導(dǎo)電基板的第二承載面而設(shè)置，用以供光線透射，而該第二承載面及該第二透光導(dǎo)電基板間形成第二容置空間，該第二容置空間充填有電解質(zhì)； 第一導(dǎo)光通道層，設(shè)置于該第一容置空間中，且介于該第一工作電極層及該第一透光導(dǎo)電基板間，用以供由該第一透光導(dǎo)電基板透射進入的光線作為行進通道，進而以不經(jīng)由該第一容置空間中的電解質(zhì)的方式入射至該第一工作電極層，以令該第一工作電極層產(chǎn)生工作電流并將其傳遞至該導(dǎo)電基板；以及第二導(dǎo)光通道層，設(shè)置于該第二容置空間中，且介于該第二工作電極層及該第二透光導(dǎo)電基板間，用以供由該第二透光導(dǎo)電基板透射進入的光線作為行進通道，進而以不經(jīng)由該第二容置空間中的電解質(zhì)的方式入射至該第二工作電極層，以令該第二工作電極層產(chǎn)生工作電流并將其傳遞至該導(dǎo)電基板。其中，該導(dǎo)電基板為鈦板、不銹鋼板、鎳板、或鋁板，且形成為片狀結(jié)構(gòu)、具有孔洞的片狀結(jié)構(gòu)、或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其中，該第一及第二透光導(dǎo)電基板的表面鍍有導(dǎo)電層，且該導(dǎo)電層為白金、碳、導(dǎo)電高分子，或前述材料的混合。其中，該第一及第二工作電極層為以二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫或前述材料的混合，且更包含光敏染料分子所制成者。其中，該第一及第二導(dǎo)光通道層的光線折射系數(shù)，分別趨近于或等于該第一及第二容置空間中的電解質(zhì)所包含的溶劑的光線折射系數(shù)。其中，該第一及第二導(dǎo)光通道層的材料包含二氧化硅顆粒、二氧化硅柱體、二氧化鋯顆粒、二氧化鋯柱體，或前述材料的混合。其中，該第一及第二透光導(dǎo)電基板、該第一及第二導(dǎo)光通道層、該第一及第二工作電極層，以及該導(dǎo)電基板形成為對應(yīng)的管狀結(jié)構(gòu)，且該形成為管狀結(jié)構(gòu)的第一透光導(dǎo)電基
5板的管徑大于該形成為管狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電基板的管徑，該形成為管狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電基板的管徑大于該形成為管狀結(jié)構(gòu)的第二透光導(dǎo)電基板的管徑。據(jù)此，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的太陽電池結(jié)構(gòu)由于具有設(shè)置于工作電極層及透光導(dǎo)電基板間的導(dǎo)光通道層，所以由透光導(dǎo)電基板透射入的光線可以該導(dǎo)光通道層作為行進通道，進而以不經(jīng)由電解質(zhì)的方式入射至工作電極層上，避免了因部份光線先行被電解質(zhì)吸收而導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率偏低的問題。其次，由于本發(fā)明的導(dǎo)光通道層還可避免工作電極層及透光導(dǎo)電基板的對電極不慎發(fā)生接觸，故還具有避免電池發(fā)生短路的功效。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的太陽電池結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖2A為本發(fā)明太陽電池結(jié)構(gòu)的第一實施例的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖2B為圖2A的太陽電池結(jié)構(gòu)形成為管狀結(jié)構(gòu)的一立體示意圖；圖2C為圖2B的太陽電池結(jié)構(gòu)的應(yīng)用配置圖；圖2D為圖2A的太陽電池結(jié)構(gòu)形成為管狀結(jié)構(gòu)的另一立體示意圖；圖3A為本發(fā)明太陽電池結(jié)構(gòu)的第二實施例的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖;3B為圖3A的太陽電池結(jié)構(gòu)形成為管狀結(jié)構(gòu)的立體示意圖；以及圖4為本發(fā)明太陽電池結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有太陽電池結(jié)構(gòu)的入射光光電轉(zhuǎn)換效率及光線波長關(guān)系的實驗結(jié)果圖。其中，附圖標(biāo)記1、2、2，、2”、3、3，太陽電池結(jié)構(gòu)10、2O、3O 導(dǎo)電基板20a 承載面11、21:工作電極層12、22:透光導(dǎo)電基板13,23 容置空間24 導(dǎo)光通道層30a:第一承載面30b 第二承載面31a:第一工作電極層31b:第二工作電極層32a:第一透光導(dǎo)電基板32b:第二透光導(dǎo)電基板33a 第一容置空間33b 第二容置空間34a 第一導(dǎo)光通道層34b 第二導(dǎo)光通道層4:光線反射裝置40 反射材料層
5 光線散射層L1、L2:曲線
具體實施例方式以下是通過特定的具體實施型態(tài)說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明也可通過其它不同的具體實施型態(tài)加以施行或應(yīng)用。請參閱圖2A，為本發(fā)明的太陽電池結(jié)構(gòu)2的剖面結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，太陽電池結(jié)構(gòu)2形成平板狀，且包括導(dǎo)電基板20、工作電極層21、透光導(dǎo)電基板22、容置空間23、及導(dǎo)光通道層24。導(dǎo)電基板20具有承載面20a，該承載面20a的表面設(shè)置有工作電極層21，于本實施例中，導(dǎo)電基板20可為鈦板、不銹鋼板、鎳板、或鋁板，且選擇性地形成片狀結(jié)構(gòu)、具有孔洞的片狀結(jié)構(gòu)、或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。而工作電極層21可為二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、二氧化錫(SnO2)或前述材料的混合材料所制成的納米結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)除了可形成為如本圖所示的納米粒子狀結(jié)構(gòu)外，也可一部分或全部形成為納米條狀結(jié)構(gòu)(未圖標(biāo))。其次，工作電極層21 更可吸附有用以提供激發(fā)電子的光敏染料分子，例如釕、鋨、鐵、鉞、鉬或鋅的金屬錯合物； 或是不含金屬的有機化合物，例如花青素或葉綠素。透光導(dǎo)電基板22，相對于導(dǎo)電基板20的承載面20a而設(shè)置，也即，設(shè)置于導(dǎo)電基板 20承載有工作電極層21的一側(cè)，用以供光線從外部透射，而透光導(dǎo)電基板22面向工作電極層21的表面更可鍍有以白金(Pt)、碳(carbon)、導(dǎo)電高分子，或白金、碳、與導(dǎo)電高分子的混合材料所制成的導(dǎo)電層(未圖示)，且承載面20a及透光導(dǎo)電基板22間形成充填有電解質(zhì)(未圖示)的容置空間23，其中，該電解質(zhì)包含了例如為1_/13_、Br7Br3\ Co2+/Co3+的氧化/還原對。導(dǎo)光通道層M設(shè)置于容置空間23中，且介于工作電極層21及透光導(dǎo)電基板 22間，用以供由透光導(dǎo)電基板22透射進入的光線作為行進通道，進而使該光線以不經(jīng)由容置空間23中的電解質(zhì)的方式直接入射至工作電極層21上，且大量減少光線與電解質(zhì)的接觸機會，以令工作電極層21有效率地產(chǎn)生工作電流并將其傳遞至導(dǎo)電基板20。該導(dǎo)光通道層的材料的光線折射系數(shù)，趨近于或等于該電解質(zhì)所包含的溶劑的光線折射系數(shù)，例如當(dāng)電解質(zhì)的溶劑為乙腈(acetonitrile，光線折射率系數(shù)1.34)、3_甲氧基丙腈 (3-methoxypropionitrile，光線折射率系數(shù) 1.40)、γ-丁內(nèi)酯(γ-butyrolactone，光線折射率系數(shù)為1.43)、或碳酸丙烯酯(propylene carbonate，光線折射率系數(shù)1. 42)時， 該導(dǎo)光通道層的材料可為光線折射率系數(shù)相近者，例如二氧化硅(SiO2，光線折射率系數(shù) 1.46)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA，光線折射率系數(shù)1. 49)、或二氧化鋯( ，光線折射率系數(shù)1. 93)，于本實施例中，導(dǎo)光通道層M的材料包含二氧化硅 (SiO2)、二氧化鋯(ZrO2)、或其混合材料所制成的納米結(jié)構(gòu)，且具有透明與絕緣的物理特性， 而其結(jié)構(gòu)除了可形成為如本圖所示的納米粒子狀結(jié)構(gòu)外，也可一部或全部形成為納米條狀結(jié)構(gòu)(未圖標(biāo))，也即，導(dǎo)光通道層M的材料可包含二氧化硅(SiO2)顆粒、二氧化硅柱體、 二氧化鋯(ZrO2)顆粒、二氧化鋯柱體，或前述材料的混合。具體而言，由于本實施例的太陽電池結(jié)構(gòu)2較圖1所示的太陽電池結(jié)構(gòu)1增設(shè)了透明的導(dǎo)光通道層對，所以可提供由透光導(dǎo)電基板22透射進入容置空間23的光線作為行進通道，令該光線以不與容置空間23中的電解質(zhì)接觸的形式直接入射至工作電極層21上， 避免了現(xiàn)有技術(shù)中部份光線會被電解質(zhì)中的氧化/還原對吸收掉的缺失，進而有效地增加了入射至工作電極層21的光線總量，進一步提高光電轉(zhuǎn)換的效率。值得一提的是，導(dǎo)光通道層M的光線折射系數(shù)，可設(shè)計為趨近于或等于容置空間23內(nèi)的電解質(zhì)中所包含的溶劑的光線折射系數(shù)，借此，可使光線能更順利地入射至工作電極層21上，避免因光線折射系數(shù)差異過大而導(dǎo)致入射光線產(chǎn)生折射或散射。再者，由于導(dǎo)光通道層M具有絕緣特性，所以可將導(dǎo)光通道層對視為介于工作電極層21與透光導(dǎo)電基板22上的對電極(未圖示)間的電性隔離層，降低工作電極層21與透光導(dǎo)電基板22上的導(dǎo)電層(未圖示)誤觸的機會，換言之，即便將太陽電池結(jié)構(gòu)2設(shè)計成具可繞性的軟性平板結(jié)構(gòu)，也不會令電池的兩極得以接觸，進而避免了因兩極接觸而導(dǎo)致電池發(fā)生短路的缺失。需補充的是，導(dǎo)電基板20、工作電極層21、透光導(dǎo)電基板22、容置空間23、及導(dǎo)光通道層對，可隨著設(shè)計者的需求形成為圓柱形的管狀結(jié)構(gòu)，以構(gòu)成如圖2B所示的太陽電池結(jié)構(gòu)2’。于圖2B所示的太陽電池結(jié)構(gòu)2’中，透光導(dǎo)電基板22的管徑，依序大于導(dǎo)光通道層24、工作電極層21、導(dǎo)電基板20的管徑。當(dāng)然，太陽電池結(jié)構(gòu)2’也可隨著不同的使用需求而設(shè)計為三角形、方形或多角形的管狀結(jié)構(gòu)。實際實施時，太陽電池結(jié)構(gòu)2’的透光導(dǎo)電基板22外圍，還可套設(shè)有光線反射裝置 4，如圖2C所示，而光線反射裝置4面對透光導(dǎo)電基板22的表面鋪設(shè)有反射材料層40，借此，可將環(huán)境中的光線反射至透光導(dǎo)電基板22，以增加可透射過透光導(dǎo)電基板22的光線總量。于一實施態(tài)樣中，光線反射裝置4形成為中心角度例如為45度的圓錐體，而太陽電池結(jié)構(gòu)2’則設(shè)置于光線反射裝置4的內(nèi)中心線(未圖示)上，以達到較佳的反射效率。另外，導(dǎo)電基板20、工作電極層21、透光導(dǎo)電基板22、容置空間23、及導(dǎo)光通道層 24，也可隨著設(shè)計者的需求，形成為如圖2D所示的太陽電池結(jié)構(gòu)2”。太陽電池結(jié)構(gòu)2”與太陽電池結(jié)構(gòu)2’的差別在于，太陽電池結(jié)構(gòu)2”的透光導(dǎo)電基板22的管徑，依序小于導(dǎo)光通道層24、工作電極層21、及導(dǎo)電基板20的管徑，也即，太陽電池結(jié)構(gòu)2”的管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)外部的設(shè)置順序與太陽電池結(jié)構(gòu)2’相反。其次，太陽電池結(jié)構(gòu)2”的透光導(dǎo)電基板22的管芯區(qū)域中(即管狀結(jié)構(gòu)中間的空心區(qū)域)，復(fù)可設(shè)置有例如為光纖的光線散射層5，借此，光線可由光線散射層5來提供并透射過透光導(dǎo)電基板22。當(dāng)然，太陽電池結(jié)構(gòu)2”也可隨著不同的需求設(shè)計為三角形、方形或多角形的管狀結(jié)構(gòu)。而光線散射層5也可隨著設(shè)置環(huán)境的改變而予以調(diào)整，例如，若光線含量于太陽電池結(jié)構(gòu)2”的設(shè)置環(huán)境中相當(dāng)充足，則可一部或全部移除掉光線散射層5。第一實施例步驟1.制備工作電極配制二氧化鈦漿料，以網(wǎng)印方式制備二氧化鈦電極層(厚度18微米)、圖案化銀線及保護銀線的玻璃膠至透明導(dǎo)電基板(FTO/glass)后，送入高溫爐于500°C進行燒結(jié)30分鐘。步驟2.配制二氧化硅(SiO2)漿料，以網(wǎng)印方式將二氧化硅制備于步驟1的二氧化鈦電極層上，二氧化硅厚度約10微米，作為導(dǎo)光通道層。步驟3.將步驟1與步驟2中所制備好的工作電極，放進入高溫爐中以500oC進行燒結(jié)30分鐘。步驟4.制備對電極以網(wǎng)印方式制備白金對電極、圖案化銀線及保護銀線的玻璃膠至透明導(dǎo)電基板(FTO/glass)后，送入高溫爐于500°C進行燒結(jié)30分鐘。步驟5.將步驟3中的電極浸泡于3 X 10_4M的N719染料溶液中，于室溫下浸泡M 小時后，以丙酮清洗后靜置風(fēng)干。步驟6.將步驟4中的對電極與步驟5已吸附染料且配置有導(dǎo)光通道層的工作電極以熱塑型塑料進行對組粘合，并將含有1-/13_作為氧化/還原電子對且溶于乙腈 (acetonitrile)的電解液注入兩電極間并封裝后，進行入射光光電轉(zhuǎn)換效率(incident photon-to-electron conversion efficiency, IPCE)測試。第二實施例請參閱圖3A，其繪示本發(fā)明的太陽電池結(jié)構(gòu)的另一實施例的剖面結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，太陽電池結(jié)構(gòu)3包括導(dǎo)電基板30、設(shè)置于導(dǎo)電基板30的第一承載面30a上的第一工作電極層31a、設(shè)置于導(dǎo)電基板30的第二承載面30b上的第二工作電極層31b、設(shè)置于導(dǎo)電基板30承載有第一工作電極層31a的一側(cè)的第一透光導(dǎo)電基板32a、設(shè)置于導(dǎo)電基板30承載有第二工作電極層31b的一側(cè)的第二透光導(dǎo)電基板32b、形成于第一承載面30a及第一透光導(dǎo)電基板32a間且充填有電解質(zhì)(未圖示)的第一容置空間33a、形成于第二承載面30b 及第二透光導(dǎo)電基板32b間且充填有電解質(zhì)(未圖示)的第二容置空間33b、設(shè)置于第一容置空間33a中且位于第一工作電極層31a及第一透光導(dǎo)電基板32a間的第一導(dǎo)光通道層 34a、以及設(shè)置于第二容置空間3 中且位于第二工作電極層31b及第二透光導(dǎo)電基板32b 間的第二導(dǎo)光通道層34b。在此先提出說明的是，太陽電池結(jié)構(gòu)3與前述第一實施例的太陽電池結(jié)構(gòu)2的主要差別，在于太陽電池結(jié)構(gòu)3于導(dǎo)電基板30的兩側(cè)都設(shè)置了工作電極層、導(dǎo)光通道層、容置空間、及透光導(dǎo)電基板，也即為雙面電池結(jié)構(gòu)，而太陽電池結(jié)構(gòu)2則為單面電池結(jié)構(gòu)。于本實施例中，由于光線可同時從位于導(dǎo)電基板30兩側(cè)的第一透光導(dǎo)電基板32a 及第二透光導(dǎo)電基板32b予以透射，故于理想的實施狀態(tài)下，太陽電池結(jié)構(gòu)3所產(chǎn)生的工作電流量，可至少為太陽電池結(jié)構(gòu)2所產(chǎn)生的工作電流量的兩倍。值得注意的是，導(dǎo)電基板30、第一工作電極層31a、第二工作電極層31b、第一透光導(dǎo)電基板32a、第二透光導(dǎo)電基板32b、第一容置空間33a、第二容置空間33b、第一導(dǎo)光通道層34a、及第二導(dǎo)光通道層34b，也可形成為管狀結(jié)構(gòu)，以構(gòu)成如圖:3B所示的太陽電池結(jié)構(gòu) 3’，其中，第一透光導(dǎo)電基板32a的管徑可依序大于第一導(dǎo)光通道層34a、第一工作電極層 31a、導(dǎo)電基板30、第二工作電極層31b、第二導(dǎo)光通道層34b、及第二透光導(dǎo)電基板32b的管徑。當(dāng)然，太陽電池結(jié)構(gòu)3’的第二透光導(dǎo)電基板32b的管芯區(qū)域中，也可選擇性地設(shè)置光線散射層5。再者，太陽電池結(jié)構(gòu)3’也可選擇性地設(shè)置于如前述實施例的光線反射裝置4 的內(nèi)中心在線，以通過光線反射裝置4的反射材料層40增加可透射過透光導(dǎo)電基板3 的光線總量。最后，請參閱圖4，其繪示本發(fā)明的太陽電池結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的太陽電池結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換效率及光線波長關(guān)系的實驗結(jié)果圖，于本圖式中，曲線Ll是依據(jù)本發(fā)明的太陽電池結(jié)構(gòu)的實驗結(jié)果予以繪制，而曲線L2則依據(jù)現(xiàn)有不具有導(dǎo)光通道層的太陽電池結(jié)構(gòu)的實驗結(jié)果予以繪制。相較之下即可清楚地得知，于相同光線波長下，本發(fā)明的太陽電池結(jié)構(gòu)的入射光光電轉(zhuǎn)換效率(incidentphoton-to-electron conversion efficiency, IPCE)，明顯地高于現(xiàn)有的太陽電池結(jié)構(gòu)，故本發(fā)明確實提供了實質(zhì)的技術(shù)增益。綜上所述，由于本發(fā)明的太陽電池結(jié)構(gòu)具有設(shè)置于工作電極層及透光導(dǎo)電基板間的導(dǎo)光通道層，所以由透光導(dǎo)電基板透射入的光線可以該導(dǎo)光通道層作為行進通道，進而以不經(jīng)由電解質(zhì)的方式入射至工作電極層上，避免因部份光線先行被電解質(zhì)吸收而降低光電轉(zhuǎn)換效率的問題。另外，本發(fā)明具有的導(dǎo)光通道層更可進一步避免電池發(fā)生短路的情形。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括導(dǎo)電基板，具有承載面，該承載面的表面設(shè)置有工作電極層；透光導(dǎo)電基板，相對于該導(dǎo)電基板的該承載面而設(shè)置，用以供光線透射，其中，該承載面及該透光導(dǎo)電基板間形成容置空間，該容置空間充填有電解質(zhì)；以及導(dǎo)光通道層，設(shè)置于該容置空間中，且介于該工作電極層及該透光導(dǎo)電基板間，作為經(jīng)由該透光導(dǎo)電基板透射進入的光線的行進通道，以令該光線到達該工作電極層而產(chǎn)生工作電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該導(dǎo)電基板為鈦板、不銹鋼板、 鎳板、或鋁板，且形成為片狀結(jié)構(gòu)、具有孔洞的片狀結(jié)構(gòu)、或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該透光導(dǎo)電基板的表面鍍有導(dǎo)電層，且該導(dǎo)電層為白金、碳、導(dǎo)電高分子，或前述材料的混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該工作電極層為以二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫或前述材料的混合，且更包含光敏染料分子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該導(dǎo)光通道層的光線折射系數(shù)， 趨近于或等于該電解質(zhì)所包含的溶劑的光線折射系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該導(dǎo)光通道層的材料包含二氧化硅顆粒、二氧化硅柱體、二氧化鋯顆粒、二氧化鋯柱體，或前述材料的混合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該透光導(dǎo)電基板、該導(dǎo)光通道層、該工作電極層及該導(dǎo)電基板形成為對應(yīng)的管狀結(jié)構(gòu)，且該形成為管狀結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電基板的管徑大于該形成為管狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電基板的管徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該透光導(dǎo)電基板、該導(dǎo)光通道層、該工作電極層及該導(dǎo)電基板形成為對應(yīng)的管狀結(jié)構(gòu)，且該形成為管狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電基板的管徑大于該形成為管狀結(jié)構(gòu)的透光導(dǎo)電基板的管徑。
9.一種太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括導(dǎo)電基板，具有第一承載面及第二承載面，其中，該第一承載面的表面設(shè)置有第一工作電極層，該第二承載面的表面設(shè)置有第二工作電極層；第一透光導(dǎo)電基板，相對于該導(dǎo)電基板的第一承載面設(shè)置，用以供光線透射，其中，該第一承載面及該第一透光導(dǎo)電基板間形成第一容置空間，該第一容置空間充填有電解質(zhì)；第二透光導(dǎo)電基板，相對于該導(dǎo)電基板的第二承載面而設(shè)置，用以供光線透射，其中， 該第二承載面及該第二透光導(dǎo)電基板間形成第二容置空間，該第二容置空間充填有電解質(zhì)；第一導(dǎo)光通道層，設(shè)置于該第一容置空間中，且介于該第一工作電極層及該第一透光導(dǎo)電基板間，作為經(jīng)由該第一透光導(dǎo)電基板透射進入的光線的行進通道，以使該光線到達該第一工作電極層而產(chǎn)生工作電流；以及第二導(dǎo)光通道層，設(shè)置于該第二容置空間中，且介于該第二工作電極層及該第二透光導(dǎo)電基板間，作為經(jīng)由該第二透光導(dǎo)電基板透射進入的光線的行進通道，以使該光線到達該第二工作電極層而產(chǎn)生工作電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該導(dǎo)電基板為鈦板、不銹鋼板、 鎳板、或鋁板，且形成為片狀結(jié)構(gòu)、具有孔洞的片狀結(jié)構(gòu)、或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一及第二透光導(dǎo)電基板的表面鍍有導(dǎo)電層，且該導(dǎo)電層為白金、碳、導(dǎo)電高分子，或前述材料的混合。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一及第二工作電極層為以二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫或前述材料的混合，且更包含光敏染料分子。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一及第二導(dǎo)光通道層的光線折射系數(shù)，分別趨近于或等于該第一及第二容置空間中的電解質(zhì)所包含的溶劑的光線折射系數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一及第二導(dǎo)光通道層的材料包含二氧化硅顆粒、二氧化硅柱體、二氧化鋯顆粒、二氧化鋯柱體，或前述材料的混合。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一及第二透光導(dǎo)電基板、 該第一及第二導(dǎo)光通道層、該第一及第二工作電極層，以及該導(dǎo)電基板形成為對應(yīng)的管狀結(jié)構(gòu)，且該形成為管狀結(jié)構(gòu)的第一透光導(dǎo)電基板的管徑大于該形成為管狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電基板的管徑，該形成為管狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電基板的管徑大于該形成為管狀結(jié)構(gòu)的第二透光導(dǎo)電基板的管徑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽電池結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)電基板、透光導(dǎo)電基板、容置空間、工作電極層及導(dǎo)光通道層，其中，該導(dǎo)電基板與透光導(dǎo)電基板間形成充填有電解質(zhì)的該容置空間。該工作電極層位于該容置空間中并設(shè)置于該導(dǎo)電基板的承載面。該導(dǎo)光通道層設(shè)置于該工作電極層及該透光導(dǎo)電基板間，以作為經(jīng)由該透光導(dǎo)電基板透射進入的光線的行進通道，以使該光線到達該工作電極層以產(chǎn)生工作電流。本發(fā)明的太陽電池結(jié)構(gòu)避免了因部份光線先行被電解質(zhì)吸收而導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率偏低的問題。其次，由于本發(fā)明的導(dǎo)光通道層還可避免工作電極層及透光導(dǎo)電基板的對電極不慎發(fā)生接觸，故還具有避免電池發(fā)生短路的功效。
文檔編號H01L51/42GK102456480SQ201010522938
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者李佳樺, 李坤穆, 洪詮雅, 邱偉豪 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院