本實(shí)用新型涉及太陽能電池領(lǐng)域，具體為一種太陽能電池結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

自Michael Gr?tzel等的研究成果于1991年發(fā)表在自然雜志上以來，染料敏化太陽能電池（DSSC）的研究工作受到越來越多的關(guān)注。

DSSC為了提高其光電轉(zhuǎn)化效率，故而一般采用液態(tài)電解質(zhì)作為氧化還原對(duì)載體，但是液態(tài)電解質(zhì)對(duì)于封裝的要求很高。由于液態(tài)電解質(zhì)含有易揮發(fā)的溶劑以及DSSC在其在工作狀態(tài)下受熱升溫會(huì)加劇電解質(zhì)的揮發(fā)速度，最終導(dǎo)致電池失效。如何克服這一難點(diǎn)，對(duì)于延長(zhǎng)DSSC壽命及提高穩(wěn)定性尤為重要。

DSSC的泄露一般來自于兩點(diǎn)，一是封裝材料的性能，要求封裝材料不僅能夠隔絕水氧條件，也能耐腐蝕，二是電解質(zhì)灌注口封裝困難帶來的泄露。所以為提高DSSC壽命及提高穩(wěn)定性一般從選型優(yōu)異的封裝材料或優(yōu)化DDSC設(shè)計(jì)尺寸開始?，F(xiàn)在普遍的一種大面積DSSC設(shè)計(jì)方案為采用平行網(wǎng)格型DSSC，通過絲網(wǎng)印刷在兩電極基底上制作Ag柵，用來輔助收集電荷，但各平行光陽極之間相互獨(dú)立，導(dǎo)致電解質(zhì)灌注口較多，易于泄露。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種太陽能電池結(jié)構(gòu)，在保證常規(guī)導(dǎo)電Ag柵輔助收集電子的同時(shí)，將各平行子模塊連通，減少電解質(zhì)灌注孔的數(shù)量，降低電解質(zhì)的揮發(fā)、泄露，提高染料敏化太陽能電池的壽命及其穩(wěn)定性，為染料敏化太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。

為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的采用如下技術(shù)方案：一種太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括位置相對(duì)應(yīng)的光陽極和對(duì)電極，其特征在于：光陽極由第一導(dǎo)電基底、光陽極半導(dǎo)體納米層以及穿插于光陽極半導(dǎo)體納米層兩側(cè)的第一導(dǎo)電Ag柵層組成，光陽極半導(dǎo)體納米層為若干條平行的光陽極半導(dǎo)體納米層模塊相互連通形成；對(duì)電極印刷有第二導(dǎo)電Ag柵層，第一導(dǎo)電Ag柵層和第二導(dǎo)電Ag柵層互為鏡像設(shè)置。位置相對(duì)應(yīng)是指光陽極和對(duì)電極可完全堆疊。

光陽極半導(dǎo)體納米層為若干條平行的光陽極半導(dǎo)體納米層模塊在各模塊端部相互連通形成，光陽極半導(dǎo)體納米層為連續(xù)型Z型結(jié)構(gòu)。所述的光陽極半導(dǎo)體納米層為敏化后TiO₂或ZnO。

所述的對(duì)電極由第二導(dǎo)電基底、印刷于第二導(dǎo)電基底的對(duì)電極貴金屬層和所述的第二導(dǎo)電Ag柵層組成，對(duì)電極貴金屬層和第二導(dǎo)電Ag柵層不相互堆疊。

所述的第一導(dǎo)電Ag柵層由穿插在光陽極半導(dǎo)體納米層內(nèi)側(cè)匯集電子的的副柵線及穿插在光陽極半導(dǎo)體納米層外側(cè)匯集電子的主柵線組成，內(nèi)側(cè)是指若干條平行的光陽極半導(dǎo)體納米層模塊之間。

所述的光陽極半導(dǎo)體納米層和對(duì)電極貴金屬層之間（即第一導(dǎo)電基底和第二導(dǎo)電基底之間）設(shè)有電解質(zhì)層，所述的第二導(dǎo)電基底留有電解質(zhì)灌注孔。

封裝層為熱壓膜，位于第一導(dǎo)電基底和第二導(dǎo)電基底之間，且封裝有第一導(dǎo)電Ag柵層和第二導(dǎo)電Ag柵層。

通過封口層封住電解質(zhì)灌注孔。所述封口層材料包括相互堆疊的UV膠層和透明普通玻璃層；所述的電解質(zhì)層為液體電解質(zhì)層；所述的第一導(dǎo)電基底和第二導(dǎo)電基底為透明導(dǎo)電玻璃。所述的電解質(zhì)灌注孔數(shù)量至少為1個(gè)，其為真空灌注孔。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果是：現(xiàn)在普遍的一種大面積DSSC設(shè)計(jì)方案為采用平行網(wǎng)格型DSSC，通過絲網(wǎng)印刷在兩電極基底上制作Ag柵，用來輔助收集電荷。本發(fā)明通過優(yōu)化光陽極結(jié)構(gòu)及配套的光陽極、對(duì)電極Ag柵結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)減少電解質(zhì)灌注孔的數(shù)量，降低電解質(zhì)的揮發(fā)、泄露，有益于提高染料敏化太陽能電池的壽命及穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型一種太陽能電池光陽極的半導(dǎo)體納米材料層結(jié)構(gòu)；

圖3為本實(shí)用新型一種太陽能電池光陽極的導(dǎo)電Ag柵層結(jié)構(gòu)；

圖4為本實(shí)用新型一種太陽能電池對(duì)電極的導(dǎo)電Ag柵層結(jié)構(gòu)；

圖5為本實(shí)用新型一種太陽能電池對(duì)電極的貴金屬材料層結(jié)構(gòu)；

圖6為本實(shí)用新型一種太陽能電池的光陽極半導(dǎo)體納米層及導(dǎo)電Ag柵層疊層；

其中，1第一導(dǎo)電基底，2第一導(dǎo)電Ag柵層，3光陽極半導(dǎo)體納米層，4電解質(zhì)層，5對(duì)電極貴金屬層，6第二導(dǎo)電Ag柵層，7第二導(dǎo)電基底，8封裝層，9副柵線，10主柵線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的描述。

根據(jù)圖1-6，一種太陽能電池結(jié)構(gòu)，包括位置相對(duì)應(yīng)的光陽極和對(duì)電極，光陽極由第一導(dǎo)電基底1、光陽極半導(dǎo)體納米層3（即光陽極膜層）以及穿插于光陽極半導(dǎo)體納米層兩側(cè)的第一導(dǎo)電Ag柵層2組成，光陽極半導(dǎo)體納米層為若干條平行的光陽極半導(dǎo)體納米層模塊（即圖6中橫向的一條納米層即為1個(gè)模塊，模塊材料為半導(dǎo)體納米層）相互連通形成，連通的方式例如：第一條和第二條在兩者的右端相連，第二條和第三條在兩者的左端相連，依次類推；對(duì)電極印刷有第二導(dǎo)電Ag柵層6，第一導(dǎo)電Ag柵層和第二導(dǎo)電Ag柵層互為鏡像設(shè)置。

光陽極半導(dǎo)體納米層為若干條平行的光陽極半導(dǎo)體納米層模塊在各模塊端部相互連通形成，光陽極半導(dǎo)體納米層整體為連續(xù)型Z型結(jié)構(gòu)（圖6）。所述的光陽極半導(dǎo)體納米層為敏化后TiO₂或ZnO。所述的對(duì)電極由第二導(dǎo)電基底7、印刷于第二導(dǎo)電基底的對(duì)電極貴金屬層5和所述的第二導(dǎo)電Ag柵層6組成；對(duì)電極貴金屬層和第二導(dǎo)電Ag柵層不相互堆疊，且兩者均印刷于第二導(dǎo)電基底上，不含有第二導(dǎo)電Ag柵層的位置即為對(duì)電極貴金屬層。

所述的第一導(dǎo)電Ag柵層由穿插在光陽極半導(dǎo)體納米層內(nèi)側(cè)匯集電子的的副柵線9及穿插在光陽極半導(dǎo)體納米層外側(cè)匯集電子的主柵線10組成，內(nèi)側(cè)是指若干條平行的光陽極半導(dǎo)體納米層模塊之間。

封裝層8為熱壓膜，用于保護(hù)銀柵不被電介質(zhì)腐蝕，位于第一導(dǎo)電基底和第二導(dǎo)電基底之間，且上下兩端分別封裝有第一導(dǎo)電Ag柵層和第二導(dǎo)電Ag柵層。封裝層不與貴金屬層、光陽極半導(dǎo)體納米層相互堆疊，封裝層的高度大于貴金屬層、光陽極半導(dǎo)體納米層的高度之和，因此，光陽極和對(duì)電極壓合在一起后，光陽極和對(duì)電極之間（即第一導(dǎo)電基底和第二導(dǎo)電基底之間）形成空腔，通過第二導(dǎo)電基底的真空灌注孔灌入電解質(zhì)以形成電解質(zhì)層。

所述的光陽極半導(dǎo)體納米層和對(duì)電極貴金屬層之間（即光陽極和對(duì)電極之間）設(shè)有電解質(zhì)層4，所述的第二導(dǎo)電基底留有電解質(zhì)灌注孔。通過封口層封住電解質(zhì)灌注孔。所述封口層材料為UV膠和透明普通玻璃，先在灌注孔處灌注UV膠，然后壓合上玻璃層；所述的電解質(zhì)層為液體電解質(zhì)層；所述的第一導(dǎo)電基底和第二導(dǎo)電基底為透明導(dǎo)電玻璃。所述的電解質(zhì)灌注孔數(shù)量至少為1個(gè)，其為真空灌注孔。

制備時(shí)，按照上述圖2-6設(shè)計(jì)絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版的尺寸，并定制絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版以滿足印刷工藝。

在透明導(dǎo)電基底（即透明導(dǎo)電玻璃）上制備光陽極及對(duì)電極材料層，本實(shí)用新型實(shí)施方案對(duì)于透明導(dǎo)電基底沒有特殊限制，只要具有透光和導(dǎo)電性即可。導(dǎo)電基底包括市場(chǎng)上的ITO、FTO玻璃，不同玻璃的電阻率不盡相同，對(duì)電池的光電轉(zhuǎn)換效率可能影響。

對(duì)一片導(dǎo)電基底進(jìn)行TiCl₄水解處理，目的是在TiO₂多孔膜上形成致密的阻擋層薄膜，抑制光生電子與電解質(zhì)中的氧化劑復(fù)合，可提高染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率。本步驟為優(yōu)選，非必需。

根據(jù)設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體層網(wǎng)版，在導(dǎo)電基底上多次印刷、燒結(jié)制備TiO₂半導(dǎo)體納米材料層，光陽極半導(dǎo)體納米層的厚度在10um左右，厚度0.1~50um有可能改善電池光電轉(zhuǎn)化效率。

在光陽極導(dǎo)電基底上按設(shè)計(jì)的光陽極Ag柵尺寸印刷低溫銀漿并燒結(jié)用以制備導(dǎo)電Ag柵，導(dǎo)電Ag柵和半導(dǎo)體納米層為平行層。將制備得到的光陽極浸泡在敏化劑染料溶液中對(duì)半導(dǎo)體納米層材料進(jìn)行敏化，其為現(xiàn)有技術(shù)，得到的結(jié)構(gòu)為敏化后半導(dǎo)體納米層，該結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)。

另一導(dǎo)電基底在對(duì)應(yīng)光陽極納米層位置處預(yù)留一電解質(zhì)灌注孔，根據(jù)設(shè)計(jì)的貴金屬層網(wǎng)版，在另一片導(dǎo)電基底上絲網(wǎng)印刷貴金屬層材料層，一般為Pt，并燒結(jié)。在對(duì)電極導(dǎo)電基底上按設(shè)計(jì)的對(duì)電極Ag柵尺寸印刷低溫銀漿并燒結(jié)用以制備導(dǎo)電Ag柵。將制備的光陽極同對(duì)電極按對(duì)應(yīng)要求對(duì)應(yīng)放置，并在兩電極間置入裁切好的對(duì)應(yīng)尺寸的熱封膜，并熱壓封裝。熱封膜一般為Surlyn膜或Bynel膜。通過對(duì)電極預(yù)留的電解質(zhì)灌注孔，通過抽真空的方式將電解質(zhì)注入電池內(nèi)部，一般來說電解質(zhì)主要成分為I^-/I^-₃氧化還原對(duì)。采用UV膠及普通玻璃片，進(jìn)行紫外固化，封裝電解液灌注孔。

以上為本實(shí)用新型太陽能電池制備過程，通過減少電解質(zhì)灌注孔的數(shù)量，降低電解質(zhì)的揮發(fā)、泄露，可有效提升染料敏化太陽能電池的壽命及穩(wěn)定性。本專利重點(diǎn)從設(shè)計(jì)一種新型的DSSC結(jié)構(gòu)，將各條光陽極相互連通，并通過絲網(wǎng)印刷在兩電極基底上制作特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Ag柵以減少電解質(zhì)灌注孔數(shù)量，通過優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)，可將電解質(zhì)灌注孔數(shù)量最少降低為1個(gè)，以此達(dá)到提升DSSC壽命及其穩(wěn)定性的目的。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本實(shí)用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。