一種染料敏化太陽能電池的制作方法
【專利摘要】一種染料敏化太陽能電池，包括：至少第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元，第一光電轉(zhuǎn)換單元進一步包括第一光陽極和第一對電極，第二光電轉(zhuǎn)換單元進一步包括第二光陽極和第二對電極，第一光陽極與第二對電極通過分別設(shè)置在第一光陽極上的第一電導(dǎo)線和設(shè)置在第二對電極上的第二導(dǎo)電線電連接，以形成串聯(lián)電路，串聯(lián)電路之第一電導(dǎo)線和第二電導(dǎo)線呈上下層疊設(shè)置，且層疊處的橫向長度小于第一電導(dǎo)線或第二電導(dǎo)線的其中之一長度較大者。本發(fā)明染料敏化太陽能電池在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中極大的減少了導(dǎo)電線之材料的用料，增長電解質(zhì)溶液的擴散路徑，減少金屬柵被腐蝕的幾率，延長電池壽命。
【專利說明】一種染料敏化太陽能電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種染料敏化太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池是將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種裝置，它以光生伏特效應(yīng)為基礎(chǔ)。早在1839年，法國電化學家Becquerel第一次在化學反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)了光伏效應(yīng)，以涂有氧化銅或鹵化銀的金屬電極浸入稀電解質(zhì)溶液中，在光照的條件下產(chǎn)生了電流。1873年，SmithW在固態(tài)硒(Se)的系統(tǒng)中也觀察到了光伏效應(yīng)。1876年，Adams W G和Day R E隨后開發(fā)出了 Se/CuO光電池。有關(guān)硅光電池的報道出現(xiàn)在1941年，最早問世的太陽能電池是單晶硅太陽能電池。1954年，貝爾實驗室Chapin等人首次制成娃基的p_n結(jié)太陽能電池，并開發(fā)出效率為6%的單晶娃光電池。在過去的20年里，單晶娃太陽能電池效率有了很大提聞，新南威爾士大學Martin A Green研究小組研制的單晶硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率高達24.7%，基本接近硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的理論極限值29%。與其它太陽能電池相比，單晶硅太陽能電池具有高效率、工作穩(wěn)定、工藝成熟等優(yōu)點。但是，由于晶硅材料的緊缺和價格上漲，光伏發(fā)電的生產(chǎn)成本居高不下，一直維持在3美元每峰瓦($3/Wp)，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到嚴重制約，而且硅基太陽能電池的制造工藝，包括硅片切割、真空鍍膜，不僅工藝復(fù)雜，而且高能耗，與國家“低碳”政策相悖。
[0003]類似于非晶硅(a-Si)、銅銦鎵硒(CIGS)、碲化鎘(CdTe)等基于薄膜技術(shù)的太陽能電池被定義為第二代太陽能電池。它們成為光伏產(chǎn)業(yè)的另一新生力量，在2006?2007年，第二代薄膜太陽能電池產(chǎn)品成倍增長。第二代薄膜太陽能電池簡化生產(chǎn)工藝，有效地將生產(chǎn)成本控制在每峰瓦I美元($1/Wp)。但是，碲化鎘太陽能電池由于使用毒性物質(zhì)和天然儲量有限元素，無法全面長期應(yīng)用于提供人類能源之用，發(fā)展受限。
[0004]染料敏化太陽電池(DSCs)被認為是介于第二代與第三代太陽能電池之間的一種技術(shù)。DSCs作為一種應(yīng)用納米尺度特性的器件，具有相當?shù)臐摿Τ蔀榈谌柲茈姵厣a(chǎn)技術(shù)。但是，單片的染料敏化太陽電池(DSCs)提供的電壓有限。為了增加染料敏化太陽電池(DSCs)的電壓輸出，通常地，采用大面積的DSCs設(shè)計，即增大DSCs的有效面積，以提供更多的電子輸出。顯然地，作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員，容易理解地，簡單的增大DSCs的有效面積，勢必增大板面電阻，并增強電子復(fù)合，對DSCs的輸出特性帶來不利影響。
[0005]故針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本案設(shè)計人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗，積極研究改良，于是有了本發(fā)明一種染料敏化太陽能電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)中，所述的單片染料敏化太陽能電池的輸出電壓有限，且常規(guī)的大面積DSCs設(shè)計方法，不僅增大板面電阻，而且增強電子復(fù)合，對DSCs的輸出特性帶來不利影響等缺陷提供一種染料敏化太陽能電池。
[0007]為實現(xiàn)本發(fā)明之目的，本發(fā)明提供一種染料敏化太陽能電池，所述染料敏化太陽能電池包括:至少第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元，所述第一光電轉(zhuǎn)換單元進一步包括呈面向設(shè)置的第一光陽極和第一對電極，所述第二光電轉(zhuǎn)換單元進一步包括呈面向設(shè)置的第二光陽極和第二對電極，所述第一光電轉(zhuǎn)換單兀之第一光陽極與所述第二光電轉(zhuǎn)換單元之第二對電極通過分別設(shè)置在所述第一光陽極上的第一電導(dǎo)線和設(shè)置在所述第二對電極上的第二導(dǎo)電線電連接，以形成所述串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路之第一電導(dǎo)線和所述第二電導(dǎo)線呈上下層疊設(shè)置，且所述第一電導(dǎo)線和所述第二電導(dǎo)線之層疊處的橫向長度小于所述第一電導(dǎo)線或所述第二電導(dǎo)線的其中之一長度較大者。
[0008]可選地，所述光電轉(zhuǎn)換單元為固態(tài)染料敏化太陽能電池、液態(tài)染料敏化太陽能電池，或者準固態(tài)染料敏化太陽能電池的其中之一。
[0009]可選地，所述染料敏化太陽能電池之串聯(lián)電路進一步包括分別設(shè)置在所述第一電導(dǎo)線和所述第二電導(dǎo)線之外圍的鈍化層。
[0010]可選地，所述電導(dǎo)線為由金、銀、銅、錫、銦或者導(dǎo)電漿料材質(zhì)的其中之一形成。
[0011]可選地，所述導(dǎo)電層為由氧化錫、氧化銦、氧化銦錫、石墨的其中之一材質(zhì)所形成。
[0012]可選地，所述鈍化層由塑料、混合膠、牙醫(yī)黏貼劑、Surlyn膜的其中之一材質(zhì)形成。
[0013]可選地，所述光電轉(zhuǎn)換單元為液態(tài)染料敏化太陽能電池。
[0014]可選地，所述光電轉(zhuǎn)換單元包括:第一光陽極和第一對電極，所述第一光陽極和所述第一對電極呈面向設(shè)置，所述第一光陽極進一步包括第一玻璃基底、設(shè)置在所述第一玻璃基底上的第一導(dǎo)電層和第一電導(dǎo)線，以及涂覆形成在所述第一導(dǎo)電層上的多孔納米晶半導(dǎo)體氧化物，所述第一對電極進一步包括第二玻璃基底、淀積在所述第二玻璃基底上的第二導(dǎo)電層和第三電導(dǎo)線，以及設(shè)置在所述第二導(dǎo)電層上的催化層；熱封膜，所述熱封膜設(shè)置在所述第一光陽極和所述第一對電極之間，并圍閉形成所述電解質(zhì)溶液收容空間；電解質(zhì)溶液，所述電解質(zhì)溶液收容在所述電解質(zhì)溶液收容空間內(nèi)；染料敏化劑，所述染料敏化劑吸附在所述納米晶半導(dǎo)體氧化物上。
[0015]綜上所述，本發(fā)明染料敏化太陽能電池通過所述串聯(lián)電路將至少第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元電連接，且所述串聯(lián)電路之第一電導(dǎo)線和所述第二電導(dǎo)線呈上下層疊設(shè)置，且所述第一電導(dǎo)線和所述第二電導(dǎo)線之層疊處的長度小于所述第一電導(dǎo)線或所述第二電導(dǎo)線的其中之一長度較大者，故在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中極大的減少了導(dǎo)電線之材料的用料，并通過在所述導(dǎo)線外圍設(shè)置鈍化層，增長電解質(zhì)的擴散路徑，減少金屬柵被腐蝕的幾率，延長電池壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1所示為本發(fā)明染料敏化太陽能電池之立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2 (a)所示為本發(fā)明染料敏化太陽能電池之光電轉(zhuǎn)換單元的串聯(lián)電路俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2 (b)所示為本發(fā)明染料敏化太陽能電池之光電轉(zhuǎn)換單元的串聯(lián)電路側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3所示為本發(fā)明染料敏化太陽能電池之光電轉(zhuǎn)換單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實施方式】[0020]為詳細說明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達成目的及功效，下面將結(jié)合實施例并配合附圖予以詳細說明。
[0021]請參閱圖1、圖2 (a)?圖2 (b)，圖1所示為本發(fā)明染料敏化太陽能電池之立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 (a)所示為本發(fā)明染料敏化太陽能電池之光電轉(zhuǎn)換單元的串聯(lián)電路俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 (b)所示為本發(fā)明染料敏化太陽能電池之光電轉(zhuǎn)換單元的串聯(lián)電路側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。所述染料敏化太陽能電池I包括:至少第一光電轉(zhuǎn)換單元11和第二光電轉(zhuǎn)換單元12，所述第一光電轉(zhuǎn)換單元11進一步包括呈面向設(shè)置的第一光陽極Ila和第一對電極11b，所述第二光電轉(zhuǎn)換單元12進一步包括呈面向設(shè)置的第二光陽極12a和第二對電極12b，所述第一光電轉(zhuǎn)換單元11之第一光陽極Ila與所述第二光電轉(zhuǎn)換單元12之第二對電極12b通過分別設(shè)置在所述第一光陽極Ila上的第一電導(dǎo)線Ilc和設(shè)置在所述第二對電極12b上的第二導(dǎo)電線12c電連接，以形成所述第一串聯(lián)電路13，所述第一串聯(lián)電路13之第一電導(dǎo)線Ilc和所述第二電導(dǎo)線12c呈上下層疊設(shè)置，且所述第一電導(dǎo)線Ilc和所述第二電導(dǎo)線12c之層疊處的橫向長度小于所述第一電導(dǎo)線Ilc或所述第二電導(dǎo)線12c的其中之一長度較大者。
[0022]其中，所述第一電導(dǎo)線Ilc和所述第二電導(dǎo)線12c之層疊處的橫向長度可根據(jù)工藝需要或電氣特征進行設(shè)置。非限制性的列舉，例如，所述第一電導(dǎo)線Ilc和所述第二電導(dǎo)線12c之層疊處的橫向長度為所述第一電導(dǎo)線Ilc或所述第二電導(dǎo)線12c的其中之一長度較大者的1/3?1/2。
[0023]請參閱圖3，并結(jié)合參閱圖1，圖3所示為本發(fā)明染料敏化太陽能電池之光電轉(zhuǎn)換單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖。在本發(fā)明中，所述光電轉(zhuǎn)換單元具有相同的結(jié)構(gòu)。所述光電轉(zhuǎn)換單元非限制性的包括固態(tài)染料敏化太陽能電池、液態(tài)染料敏化太陽能電池，或者準固態(tài)染料敏化太陽能電池的其中之一。故，在本發(fā)明中，不煩以所述第一光電轉(zhuǎn)換單元11為液態(tài)染料敏化太陽能電池，且所述光電轉(zhuǎn)換單元包括第一光電轉(zhuǎn)換單元11和第二光電轉(zhuǎn)換單元12為例進行闡述，在本實施例中所涉及的染料敏化太陽能電池之結(jié)構(gòu)、材料、數(shù)量等不應(yīng)視為對本技術(shù)方案的限制，相同之處不予贅述。
[0024]所述第一光電轉(zhuǎn)換單兀11包括:第一光陽極Ila和第一對電極Ilb,所述第一光陽極Ila和所述第一對電極Ilb呈面向設(shè)置，所述第一光陽極Ila進一步包括第一玻璃基底111a、設(shè)置在所述第一玻璃基底Illa上的第一導(dǎo)電層112a和第一電導(dǎo)線11c，以及涂覆形成在所述第一導(dǎo)電層112a上的多孔納米晶半導(dǎo)體氧化物113a，所述第一對電極IIb進一步包括第二玻璃基底111b、淀積在所述第二玻璃基底Illb上的第二導(dǎo)電層112b和第三電導(dǎo)線lld，以及設(shè)置在所述第二導(dǎo)電層112b上的催化層113b ;熱封膜lie，所述熱封膜lie設(shè)置在所述第一光陽極Ila和所述第一對電極Ilb之間，并圍閉形成所述電解質(zhì)溶液收容空間Ilf ;電解質(zhì)溶液Hg，所述電解質(zhì)溶液Ilg收容在所述電解質(zhì)溶液收容空間Ilf內(nèi)；染料敏化劑Ilh,所述染料敏化劑Ilh吸附在所述納米晶半導(dǎo)體氧化物113a上。
[0025]請繼續(xù)參閱圖1，作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，可根據(jù)電壓設(shè)計之需，將包括至少第一光電轉(zhuǎn)換單元11和第二光電轉(zhuǎn)換單元12通過所述第一串聯(lián)電路13進行電連接。非限制性的列舉，所述染料敏化太陽能電池I進一步包括通過第一串聯(lián)電路13電連接的第一光電轉(zhuǎn)換單元11和第二光電轉(zhuǎn)換單元12，以及通過第二串聯(lián)電路14電連接的第二光電轉(zhuǎn)換單元12和第三光電轉(zhuǎn)換單元15。與所述第一串聯(lián)電路13類似，所述第二串聯(lián)電路14通過分別設(shè)置在所述第二光陽極12a上的第四電導(dǎo)線12d和設(shè)置在所述第三對電極15a上的第五導(dǎo)電線15b電連接而形成。所述第一串聯(lián)電路13之第一電導(dǎo)線Ilc和所述第二電導(dǎo)線12c呈上下層疊設(shè)置，且所述第一電導(dǎo)線I Ic和所述第二電導(dǎo)線12c之層疊處的橫向長度小于所述第一電導(dǎo)線Ilc或所述第二電導(dǎo)線12c的其中之一長度較大者，所述第二串聯(lián)電路14之第四電導(dǎo)線12d和所述第五電導(dǎo)線15b呈上下層疊設(shè)置，且所述第四電導(dǎo)線12d和所述第五電導(dǎo)線15b之層疊處的橫向長度小于所述第四電導(dǎo)線12d和所述第五電導(dǎo)線15b的其中之一長度較大者。
[0026]作為優(yōu)選的實施方式，所述染料敏化太陽能電池I之第一串聯(lián)電路13和第二串聯(lián)電路14進一步包括分別設(shè)置在所述第一電導(dǎo)線Ilc和所述第二電導(dǎo)線12c，以及所述第四電導(dǎo)線12d和所述第五電導(dǎo)線15b之外圍的鈍化層16。所述鈍化層16用以防止所述電導(dǎo)線受外界環(huán)境之侵蝕，并可增長電解質(zhì)溶液Hg的擴散路徑。所述電導(dǎo)線包括但不限于由金、銀、銅、錫、銦或者導(dǎo)電漿料材質(zhì)的其中之一形成。所述導(dǎo)電層包括但不限于由氧化錫、氧化銦、氧化銦錫、石墨的其中之一材質(zhì)所形成。所述鈍化層包括但不限于由塑料、混合膠、牙醫(yī)黏貼劑、Surlyn膜的其中之一形成。
[0027]綜上所述，本發(fā)明染料敏化太陽能電池通過所述串聯(lián)電路將至少第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元電連接，且所述串聯(lián)電路之第一電導(dǎo)線和所述第二電導(dǎo)線呈上下層疊設(shè)置，且所述第一電導(dǎo)線和所述第二電導(dǎo)線之層疊處的長度小于所述第一電導(dǎo)線或所述第二電導(dǎo)線的其中之一長度較大者，故在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中極大的減少了導(dǎo)電線之材料的用料，并通過在所述導(dǎo)線外圍設(shè)置鈍化層，增長電解質(zhì)的擴散路徑，減少金屬柵被腐蝕的幾率，延長電池壽命。
[0028]本領(lǐng)域技術(shù)人員均應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可對本發(fā)明進行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權(quán)利要求書及等同物的保護范圍內(nèi)時，認為本發(fā)明涵蓋這些修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述染料敏化太陽能電池包括:至少第一光電轉(zhuǎn)換單元和第二光電轉(zhuǎn)換單元，所述第一光電轉(zhuǎn)換單元進一步包括呈面向設(shè)置的第一光陽極和第一對電極，所述第二光電轉(zhuǎn)換單元進一步包括呈面向設(shè)置的第二光陽極和第二對電極，所述第一光電轉(zhuǎn)換單兀之第一光陽極與所述第二光電轉(zhuǎn)換單兀之第二對電極通過分別設(shè)置在所述第一光陽極上的第一電導(dǎo)線和設(shè)置在所述第二對電極上的第二導(dǎo)電線電連接，以形成所述串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路之第一電導(dǎo)線和所述第二電導(dǎo)線呈上下層疊設(shè)置，且所述第一電導(dǎo)線和所述第二電導(dǎo)線之層疊處的橫向長度小于所述第一電導(dǎo)線或所述第二電導(dǎo)線的其中之一長度較大者。
2.如權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換單元為固態(tài)染料敏化太陽能電池、液態(tài)染料敏化太陽能電池，或者準固態(tài)染料敏化太陽能電池的其中之一 O
3.如權(quán)利要求2所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述染料敏化太陽能電池之串聯(lián)電路進一步包括分別設(shè)置在所述第一電導(dǎo)線和所述第二電導(dǎo)線之外圍的鈍化層。
4.如權(quán)利要求2所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述電導(dǎo)線為由金、銀、銅、錫、銦或者導(dǎo)電漿料材質(zhì)的其中之一形成。
5.如權(quán)利要求2所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述導(dǎo)電層為由氧化錫、氧化銦、氧化銦錫、石墨的其中之一材質(zhì)所形成。
6.如權(quán)利要求2所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述鈍化層由塑料、混合膠、牙醫(yī)黏貼劑、Surlyn膜的其中之一材質(zhì)形成。
7.如權(quán)利要求2?6所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換單元為液態(tài)染料敏化太陽能電池。
8.如權(quán)利要求7所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換單元包括: 第一光陽極和第一對電極，所述第一光陽極和所述第一對電極呈面向設(shè)置，所述第一光陽極進一步包括第一玻璃基底、設(shè)置在所述第一玻璃基底上的第一導(dǎo)電層和第一電導(dǎo)線，以及涂覆形成在所述第一導(dǎo)電層上的多孔納米晶半導(dǎo)體氧化物，所述第一對電極進一步包括第二玻璃基底、淀積在所述第二玻璃基底上的第二導(dǎo)電層和第三電導(dǎo)線，以及設(shè)置在所述第二導(dǎo)電層上的催化層；熱封膜，所述熱封膜設(shè)置在所述第一光陽極和所述第一對電極之間，并圍閉形成所述電解質(zhì)溶液收容空間；電解質(zhì)溶液，所述電解質(zhì)溶液收容在所述電解質(zhì)溶液收容空間內(nèi)；染料敏化劑，所述染料敏化劑吸附在所述納米晶半導(dǎo)體氧化物上。
【文檔編號】H01G9/20GK103578783SQ201310330697
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】翁韜, 鐘志勇 申請人:營口奧匹維特新能源科技有限公司