[發(fā)明專利]染料敏化太陽(yáng)能電池及其工作電極結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610089645.2
• 申請(qǐng)日: 2006-07-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101101929A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒德春;范興;簡(jiǎn)蓉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/0224
• 分類號(hào): H01L31/0224;H01L31/04;H01L51/44;H01L51/42;H01G9/20;H01M14/00
• 代理公司: 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 賈曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于染料敏化太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，是一種染料敏化太陽(yáng)能電池工作電極結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

染料敏化太陽(yáng)能電池主要由工作電極、電解質(zhì)層和對(duì)電極構(gòu)成；其中電解質(zhì)層可以是固體，也可以是液體。工作電極包括導(dǎo)電基板、半導(dǎo)體材料多孔膜和敏化染料，導(dǎo)電基板通常是涂有透明導(dǎo)電層的玻璃基板，或者是涂有透明導(dǎo)電層的透明塑料薄膜，如ITO-PET、ITO-PEN薄膜等。使用透明電極的目的就在于在保證導(dǎo)電性的前提下讓太陽(yáng)光能夠進(jìn)入電池內(nèi)部被染料吸收。

一般，為了減小電池的內(nèi)阻，透明電極的導(dǎo)電性越高越好，但是，透明電極的導(dǎo)電性越高，其透光率就越差，這種矛盾至今沒(méi)有得到很好的解決。

而且，在制作工作電極時(shí)，一般需要在400℃-500℃的高溫下進(jìn)行燒結(jié)處理，但是高的燒結(jié)溫度會(huì)降低透明電極的導(dǎo)電性，甚至?xí)共ＡЩ遄冃巍榱丝朔@個(gè)問(wèn)題，可以采取改變透明導(dǎo)電薄膜的組成，或者加上各種保護(hù)膜的方法，但是實(shí)踐證明其效果都是十分有限的。

此外，在需要制備具有柔韌性的電池時(shí)，不得不選擇ITO-PET、ITO-PEN等導(dǎo)電塑料基底，對(duì)于這種情形，其燒結(jié)溫度一般不能高于200℃，達(dá)不到對(duì)半導(dǎo)體多孔膜的最佳處理溫度，這樣為制備高性能的染料敏化太陽(yáng)能電池帶來(lái)更大的困難。

再有，無(wú)論是具有透明導(dǎo)電層的玻璃基板，還是具有透明導(dǎo)電層的塑料基板，它在染料敏化太陽(yáng)能電池中占有的成本比重都是很高的，為染料敏化太陽(yáng)能電池的實(shí)用化帶來(lái)困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有染料敏化太陽(yáng)能電池所存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有高導(dǎo)電性的，耐高溫的，且具有柔韌性的低成本染料敏化太陽(yáng)能電池。

本發(fā)明的上述目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種染料敏化太陽(yáng)能電池工作電極結(jié)構(gòu)，包括多孔導(dǎo)電性基體和敏化半導(dǎo)體材料層，敏化半導(dǎo)體層為由大小各異的半導(dǎo)體粒子構(gòu)成的多孔結(jié)構(gòu)，它附著在導(dǎo)電性基體表面上，并填充在導(dǎo)電性基體的孔內(nèi)。

多孔導(dǎo)電性基體可為有機(jī)導(dǎo)電材料或金屬制成。

多孔導(dǎo)電性基體可由非導(dǎo)電性多孔基體和導(dǎo)電性材料層組成，導(dǎo)電性材料層涂敷在非導(dǎo)電性多孔基體上。

在多孔導(dǎo)電性基體上可增加涂敷一層致密半導(dǎo)體材料層。

多孔導(dǎo)電性基體可為金屬絲網(wǎng)。網(wǎng)格的孔徑不大于0.5mm。

一種染料敏化太陽(yáng)能電池，包括：工作電極、電解質(zhì)層和對(duì)電極，工作電極包括：多孔導(dǎo)電性基體和敏化半導(dǎo)體層，敏化半導(dǎo)體層為由大小各異的半導(dǎo)體粒子構(gòu)成的多孔結(jié)構(gòu)，它附著在導(dǎo)電性基體表面上，并填充在導(dǎo)電性基體的孔內(nèi)。

多孔導(dǎo)電性基體的厚度可不大于0.3mm

敏化半導(dǎo)體材料顆粒附著在導(dǎo)電性基體上的厚度可為1微米-100微米。

本發(fā)明的技術(shù)效果：

染料敏化太陽(yáng)能電池的工作電極包括一多孔結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性基體，敏化半導(dǎo)體層附著在導(dǎo)電性基體表面，并填充在導(dǎo)電性基體的孔內(nèi)，由于多孔結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性基體具有耐高溫、高導(dǎo)電性，且具有柔韌性的特點(diǎn)，本發(fā)明可極大提高電極導(dǎo)電性，降低電池成本，并改善電池的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明染料敏化太陽(yáng)能電池工作電極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是將圖1從A-A處刨開(kāi)后的斷面圖；

圖3是將圖1從B-B處刨開(kāi)后的斷面圖；

其中1-網(wǎng)絡(luò)狀導(dǎo)電基體，2-敏化半導(dǎo)體層。

具體實(shí)施方式

下面介紹本發(fā)明的一具體實(shí)施實(shí)例；如圖1所示，采用金屬絲線直徑為25微米，目數(shù)約為500目的不銹鋼絲網(wǎng)為多孔導(dǎo)電基體；該不銹鋼絲網(wǎng)的最大厚度為57微米，編制孔的大小約為28×28微米²；用于制備工作電極的絲網(wǎng)的有效面積為1cm²，工作電極的具體制備過(guò)程如下：