[实用新型]一种新型染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型染料敏化太阳能电池。

背景技术

随着全球性能源危机日益严重，人们迫切希望可以找到一种可持续发展的清洁能源。太阳能作为一种取之不尽的天然能源，日益受到世界各国的关注。染料敏化太阳能电池与传统硅太阳能电池相比，成本低廉，制作简单，受到全世界的广泛关注，被认为是最有前途的下一代太阳能电池。但是目前染料敏化太阳能电池的实际光电转换效率只有11％，离产业化的要求还有一定差距。

尽管多年来国内外许多小组在提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率方面做了大量工作，但是效果并不显著。其中一个重要原因是由于染料的吸收光谱很难与太阳的发射光谱相匹配，因此整体电池体系的太阳能利用效率不高所致。如现在人们普遍认可的用于染料敏化太阳能电池的染料N719钌染料，其吸收光谱主要集中在400～600nm的可见光区，而太阳光中除含44％的可见光外，还含有3％的紫外线和53％的红外线，显然太阳光中的大部分能量都没有得到有效利用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光电转换效率高的新型染料敏化太阳能电池。

一种新型染料敏化太阳能电池，包括依次叠加的光阳极基板、半导体多孔薄膜、染料、电解质和对电极，其特别之处在于：其中在对电极外侧还设有一层20-100nm厚的由上转换材料构成的信号增强层，从而将波长较长的红外光转换为波长短的可见光。

其中上转换材料采用稀土离子掺杂的氟化合物、硫化合物、卤化合物或氧化物材料体系。

其中上转换材料为Ho³⁺：BaY₂F₈、Pr³⁺:K₂YF₅、Pr³⁺/Yb³⁺-Ga₂O₃:La₂S₃、Er³⁺:Cs₃Lu₂Br₉、Yb³⁺:Cs₃R₂X₉或Sm³⁺:Y₃Al₅O₁₂。

本实用新型的有益效果是：上转换材料信号增强层可吸收太阳光中的红外部分，并在可见光区发光，进而被电池中的染料吸收，提高了太阳能的利用率，使电池的光电性能得到改善。

附图说明

图1为本实用新型的带有上转换材料信号增强层的染料敏化太阳能电池结构图，图中：1、光阳极基板；2、半导体多孔薄膜；3、染料；4、电解质；5、对电极；6、信号增强层。

具体实施方式

图1是本实用新型的电池结构，其中包括光阳极基板、对电极和两电极之间的染料和电解质，以及位于对电极外侧的信号增强层。具体是包括依次叠加的光阳极基板、半导体多孔薄膜、染料、电解质和对电极，其中在对电极外侧还设有一层20-100nm厚的由上转换材料构成的信号增强层，从而将波长较长的红外光转换为波长短的可见光。

其中上转换材料采用稀土离子掺杂的氟化合物、硫化合物、卤化合物或氧化物材料体系，具体为Ho³⁺：BaY₂F₈、Pr³⁺:K₂YF₅、Pr³⁺/Yb³⁺-Ga₂O₃:La₂S₃、Er³⁺:Cs₃Lu₂Br₉、Yb³⁺:Cs₃R₂X₉或Sm³⁺:Y₃Al₅O₁₂。