[实用新型]染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型提供一种染料敏化太阳能电池，包含具有高传导性之复合对电极，其具有多孔隙石墨烯层设置在铂金层之上，以增加电子传递用之孔隙。

背景技术

染料敏化太阳能电池具有环保、制造成本低、不受高温环境影响、具有透明性及能作为可挠性电池之优势，已被广泛应用且系产业上积极发展的一项技术。

染料敏化太阳能电池主要结构包含工作电极、电解质及对电极依序设置在二透明导电基板之间。其中，光敏化剂(或称光染料)系吸附于工作电极上，以吸收光能并转变为电能。而如何能有效增加染料敏化太阳能电池的光电转换效率及稳定性，基板、工作电极、电解质及对电极之材质及结构特性则为决定性的因素。

基本上，工作电极为半导体奈米材料，常见如二氧化钛(TiO₂)、氧化锌(ZnO) 及氧化锡(SnO₂)。由于光敏化剂分布于该半导体奈米材料之中，因此若该半导体奈米材料之表面积若越高，则吸附光的光敏化剂则越多；而若透明导电基板之穿透度越高，入射的光线越多，则可转换的电能则越高。另外，常见对电极之材料包含有碳黑、铂(Pt)及导电高分子，例如PEDOT等材料可选择。

目前，已有将石墨烯用于太阳能电池之技术领域。由于石墨烯为二维的碳材料，原子间相互链接形成蜂巢似的结构，并富含有电子，具有电子特性，可让电子于层内自由迁移，因此具有良好的导电性。而将石墨烯用于染料敏化太阳能电池，便可有效提升光电转换效率。

【实用新型内容】

本实用新型者发现，石墨烯虽已被用于太阳能电池之领域，但石墨烯通常系以直接涂覆于太阳能电池之层间，形成一薄膜层，藉由其本身的孔洞进行电子传输。

然而，本实用新型者发现，若进一步将石墨烯以交迭方式形成于太阳能电池之层间，则不仅能藉由石墨烯本身的孔洞提供更高的反应表面积，提高光电流，更能藉由石墨烯交迭之间的接触点形成完整电子通路，可加速电子传输，进而有效提升光电转换效率。

即，本实用新型提供一种染料敏化太阳能电池，包含：一复合对电极，包含一铂金层以及设置于该铂金层上之多孔隙石墨烯层；一工作电极，其中该多孔隙石墨烯层位于该铂金层与该工作电极之间；以及一电解质，位于该工作电极与该复合对电极之间。

于较佳实施例中，该多孔隙石墨烯层内之孔隙大小为25～500nm。

于较佳实施例中，该复数个石墨烯之中空孔洞大小为之孔洞为1nm～10μm。

于较佳实施例中，其中该工作电极为TiO₂工作电极，或为SnO₂工作电极，或为ZnO工作电极。

于较佳实施例中，其中该多孔隙石墨烯层之厚度为1～50μm。

本实用新型技术方案中，将石墨烯以交迭方式形成于太阳能电池之层间，不仅能藉由石墨烯本身的孔洞提供更高的反应表面积，提高光电流，更能藉由石墨烯交迭之间的接触点形成完整电子通路，可加速电子传输，进而有效提升光电转换效率。

附图说明

图1为本实用新型之染料敏化太阳能电池。

图2为本实用新型之复合对电极。

图3为制备本实用新型所述染料敏化太阳能电池用之复合对电极之方法。

图中：1 复合对电极

3 多孔隙石墨烯层

5 铂金层

7 石墨烯

9 孔隙

11 黏着剂

13 石墨烯浆液

15 导电基板

17 工作电极

19 电解质

具体实施方式

本实用新型提供一种染料敏化太阳能电池，包含：一复合对电极，包含一铂金层以及设置于该铂金层上之多孔隙石墨烯层；一工作电极，其中该多孔隙石墨烯层位于该铂金层与该工作电极之间；以及一电解质，位于该工作电极与该复合对电极之间。如图1所示，二导电基板15之间设有本实用新型之染料敏化太阳能电池，其包含复合对电极1、电解质19及工作电极17；其中，复合对电极 1包含石墨烯层3及铂金层5，且该石墨烯层3系具有多孔隙之特性。