[发明专利]一种染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种新能源节能技术领域，特别涉及一种染料敏化太阳能电池。

背景技术

作为代替化石燃料的能源，利用了太阳光的太阳能电池受到关注，人们对其进行了各种研究。太阳能电池是一种将光能转换为电能的光电转换装置，由于以太阳光作为能源，所以对地球环境的影响极小，可以得到更广泛的普及。

染料敏化太阳能电池(DSC,dye-sensitizedsolarcell)在过去20年来已经有所发展且以如同光合作用的类似原理而运作。不同于硅太阳能电池，此等电池是运用其可便宜地、对环境无干扰且充裕地制造的染料而从阳光来得到能量。

一种夹层式染料敏化太阳能电池具有经沉积到一个透明导电基板上的一个数微米厚的多孔TiO₂电极层。TiO₂电极包含互连的TiO₂金属氧化物粒子，其通过在TiO₂粒子的表面上吸收染料分子所染色且形成一个工作电极。透明导电基板通常是将一种透明导电氧化物沉积到一个玻璃基板上。透明导电氧化物层适用于作为一个电子集极，其从该工作电极取出光产生的电子。TiO₂电极是与一种电解质以及另一个透明导电基板（即：一个对立(counter)电极）接触。作为敏化染料，使用能够有效地吸收可见光附近的光的物质，例如钌（Ru）络合物等。

作为染料敏化型太阳能电池，由于具有较高的光电转换效率，不需要真空装置等大花销的制造装置，而且能够使用氧化钛等便宜的半导体材料以极高的生产率简单地制造，所以有潜力成为新一代的太阳能电池。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种成本低且光电转化效率高的染料敏化太阳能电池。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，该染料敏化太阳能电池，包括光电极、与光电极对置的对立电极和保持在光电极与对电极之间的导电媒介，所述光电极和对电极通过密封材料相接合，所述对电极远离所述导电媒介的一侧设有光反射层；所述光电极远离所述导电媒介的一侧设有光吸收层；所述光电极包括第一导电层和第一透明基板组成的ITO薄膜；所述对立电极包括第二导电层和第二透明基板组成的ITO薄膜和第三导电层，所述第三导电层置于第二导电层上且远离所述第二透明基板，所述第一导电层与所述第二导电层形成电气接触；所述第三导电层为网格结构；所述第一透明基板的下表面沉积有承载敏化染料的多孔半导体薄膜。

采用上述技术方案，通过在光电极远离导电媒介的一侧设有光吸收层，可以增加光的吸收量，提高进入该染料敏化太阳能电池的光；在对电极远离导电媒介的一侧设有光反射层，可以使透过对电极中第二透明基板的没有被吸收的光反射到回太阳能电池中，从而使该部分光可以再次被吸收和利用，减少了光能的损失，从而提高了光电转换效率，降低了生产成本。

进一步改进在于，所述光反射层的组成材料为银、铝和具有光反射性能的聚合物中的至少一种组成。

进一步改进在于，所述第三导电层采用丝网印刷浆料形成导电网格结构层。

进一步改进在于，所述第一导电层与所述第二导电层均为透明导电薄膜，所述透明导电薄膜为ITO或石墨烯。

进一步改进在于，所述承载有敏化染料的多孔半导体薄膜为二氧化钛薄膜。

进一步改进在于，所述导电媒介为电解质溶液；所述电解质溶液中电解质为氰亚铁酸盐和氰铁酸盐的组合、二茂铁和能够生成Fe(C₅H₅)²⁺离子的化合物的组合、多硫化钠或烷基硫醇和烷基化二硫的组合、碘和碘化锂或碘化钠或碘化咪唑的组合中的一种；所述电解质溶液的溶剂为极性溶剂或离子性溶液中的至少一种；所述极性溶剂为乙腈、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、-丁内酯、吡啶和二甲基乙酰胺中的至少一种。

进一步改进在于，所述导电媒介为铁复合物导电层。

进一步改进在于，所述光吸收层是钙钛矿层。

进一步改进在于，所述第一透明基板与所述第二透明基板为玻璃或石英玻璃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在光电极远离导电媒介的一侧设有光吸收层，可以增加光的吸收量，提高进入该染料敏化太阳能电池的光；在对电极远离导电媒介的一侧设有光反射层，可以使透过对电极中第二透明基板的没有被吸收的光反射到回太阳能电池中，从而使该部分光可以再次被吸收和利用，减少了光能的损失，从而提高了光电转换效率，降低了生产成本；有利于工业上大规模推广应用。