[发明专利]染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域：

本发明涉及一种太阳能电池，具体的说，是涉及一种具有新型对电极结构的染料敏化太阳能电池。

背景技术

染料敏化纳米薄膜太阳电池是1991年由瑞士联邦理工学院教授提出的一种全新的光化学太阳电池，它通常由染料敏化光阳极、含有I^-/I3^-氧化还原电对的电解质溶液以及对电极构成。具有成本较低，制备工艺简单，较好的环境相容性，有着很好的应用前景。目前研究主要集中于染料敏化剂分子的设计与合成、电子在纳米二氧化钛(TiO₂)多孔膜内的传输特性和理论模型研究，以及准固态和固态电解质的研制等，关于染料敏化纳米薄膜太阳电池对电极的研究则相对较少。

由于导电衬底的透明性，使得一部分光从染料敏化电池中透过而不能被有效的吸收利用，这就白白浪费了很多太阳光的能量。通过在染料敏化光阳极的背面增加具有高反射率的金红石晶型的TiO₂和在薄膜中掺人少量的大颗粒TiO₂来增加光的传播路径，可以增加电池在长波范围的光吸收。但背反射层厚度的增加会阻碍电解质在纳米多孔薄膜中的传输，如果掺杂大颗粒过量还会影响染料在二氧化钛的吸咐量。通过在对电极上镀一层较厚的铂金膜，形成一层铂镜也具有光反射作用，但由于铂是贵金属，成本较高，因此不适于广泛推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种低成本的新型对电极染料敏化太阳能电池，通过光反射，进一步增加光在电池中的传播路径，可以增加敏化电池对光的吸收，从而实现提高太阳电池的光电转换效率的目的。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种染料敏化太阳能电池，包括由导电衬底组成的对电极，所述对电极的外侧具有光反射层。

所述导电衬底为FTO导电玻璃或ITO-PET或ITO-PEN。

所述对电极的内侧具有铂层。

所述光反射层是银层或铝层。

所述光反射层的厚度是10～200nm。

所述光反射层由溅射或蒸镀或电化学镀的方法制备。

一种染料敏化太阳能电池的制备方法，包括：

(1)在清洗干净的导电衬底上，获得具有光反射层的对电极。

(2)将二氧化钛阳极浸渍于染料中，得到染料敏化光阳极。

(3)将对电极和染料敏化光阳极组装，注入电解质，得到具有光反射

层对电极结构的染料敏化电池。

采用本发明的技术方案，染料敏化太阳能电池的对电极的外侧带有光反射层，使对电极具有很好的光反射性能，将未能吸收的太阳光线重新反射到电池中，可以充分利用未吸收的太阳光线，实现提高光电转化效率的目的。

附图说明

图1是本发明的具有光反射层的染料敏化太阳能电池的结构示意图；

图2是现有技术中不具有光反射层的染料敏化太阳能电池的工作原理图；

图3是本发明的具有光反射层的染料敏化太阳能电池的工作原理图。

具体实施方式：

下面根据图1至图3，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

如图1所示，本发明的染料敏化太阳能电池，工作电极包括光阳极1和对电极3，光阳极1包括宽禁带半导体染料敏化二氧化钛薄膜4。对电极由导电衬底7，透明导电层6、外侧光反射层8、内侧具有催化作用的铂层5组成。导电衬底7可以为柔性的ITO-PET(铟锡氧化物-聚对苯二甲酸乙二酯)，ITO-PEN(铟锡氧化物-聚萘二甲酸乙二醇酯)，或者是刚性的掺氟二氧化锡导电玻璃(FTO导电玻璃)等。光反射层8处于透明导电衬底的外侧，透明导电衬底7的内侧为具有高效催化效率的铂层5。吸附了染料的宽禁带半导体二氧化钛的表面，加入电解质2，与含有光反射层的镀铂对电极3组成三明治结构，形成一个夹心形状，通过热熔胶膜进行封装成本发明的染料敏化太阳能电池。

本发明中，宽禁带二氧化钛膜采用纳米二氧化钛膜，通过丝网印刷等技术手段获得。染料为含钌的N719，N3，Z907，黑染料；或者为不含钌的染料，如酞菁类，吲哚类，卟啉类染料。电解质2可以为半固态或液体电解质。用Surlyn1702胶带做成Spacer，把Spacer放在染料敏化光阳极和对电极之间，使上下两片电极形成一个空间，加热到120℃，通过加热把两个电极粘到一块，实现经过染料敏化的二氧化钛光阳极和Pt对电极的封装。