[發明專利]一種染料敏化太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 200710090561.5
• 申請日: 2007-04-11
• 公開（公告）號: CN101286533A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 劉倩倩;董俊卿;王傳福
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01L31/048
• 分類號: H01L31/048;H01L31/04;H01L31/0203;H01L31/18;H01M14/00;H01G9/20;H01G9/08
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;董占敏

技術領域

本發明是關于一種太陽能電池，尤其是關于一種染料敏化太陽能電池及其制備方法。

背景技術

在電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急的今天，免費潔凈且取之不盡的太陽能倍受世人的注目。太陽能電池這種可以將太陽能直接轉化為電能的裝置成為眾多研究者涉足的領域。硅太陽能電池由美國貝爾實驗室首先研制出來，具有較高的光電轉換效率，因此它成為首先工業化生產的太陽能電池產品。但是，硅太陽能電池的制作工藝復雜、價格昂貴且原材料硅越來越緊缺，制約了其廣泛應用。瑞士洛桑高等工業學院的教授等人在1991年首先提出了染料敏化太陽能電池的概念，這種太陽能電池不需要硅作原料，并且具有成本低、制作工藝簡單、光電轉化率高等優點，它的出現為太陽能電池領域帶來了革命性的變革。

染料敏化太陽能電池主要包括半導體電極、對電極、位于半導體電極和對電極之間的電解質以及封裝材料，半導體電極包括導電底層、形成于該導電底層上的半導體納晶薄膜和形成于該半導體納晶薄膜上的染料層，所述半導體電極和對電極由封裝材料密封形成容納電解質的空間，所述電解質容納在該空間內，所述封裝材料包括邊框膠。染料敏化太陽能電池的工作原理為：當染料分子吸收太陽光時，其電子受激發躍遷至激發態，由于激發態不穩定，電子迅速注入半導體中，而空穴則留在染料中，此時染料分子變為氧化態。電子隨后擴散至導電底層，經外電路轉移至對電極，形成光電流；而氧化態的染料被電解質還原，被氧化的電解質在對電極接受電子還原成基態，從而完成電子的整個傳輸過程。

衡量染料敏化太陽能電池性能好壞的一個重要因素是電池的光電轉換效率。太陽能電池的光電轉換效率通過太陽能電池的電流-電壓曲線得到電池的最佳工作電流和最佳工作電壓，并按照下式(1)計算染料敏化太陽能電池的光電轉換率：

η=PmaxxPin=Vmp×ImpPin×100%---(1)]]>

在式(1)中，η為染料敏化太陽能電池的光電轉換率，％；

P_in為太陽光的入射功率，毫瓦/平方厘米；

I_mp為最佳工作電流，毫安/平方厘米；

V_mp為最佳工作電壓，伏。

然而，由現有技術的染料敏化太陽能電池獲得的電流-電壓曲線非常不平穩，根本無法測出電池的光電轉換率。這種電池根本無法使用，而且即使勉強可以使用，電池的壽命也非常短。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的染料敏化太陽能電池性能差、壽命短的缺點，提供一種電池性能好、壽命長的染料敏化太陽能電池及其制備方法。

本發明提供的染料敏化太陽能電池包括半導體電極、對電極、位于半導體電極和對電極之間的電解質以及封裝材料，所述半導體電極和對電極由封裝材料密封形成容納電解質的空間，所述電解質容納在該空間內，所述封裝材料包括邊框膠，其中，所述封裝材料還包括襯墊料。

本發明提供的染料敏化太陽能電池的制備方法包括將電解質容納于由封裝材料將半導體電極和對電極密封形成的空間內，所述封裝材料包括邊框膠，其中，所述封裝材料還包括襯墊料。

本發明提供的染料敏化太陽能電池由于采用同時包括邊框膠和襯墊料的封裝材料作為封裝材料將半導體電極和對電極密封形成容納電解質的空間，因而能夠獲得電池性能優異的染料敏化太陽能電池，不僅電流-電壓曲線平穩、光電轉換率高，而且電池的壽命大大提高。

本發明提供的染料敏化太陽能電池的制備方法操作簡單，成本低廉，且能夠應用于批量工業化生產。