[發明專利]一種疊層式染料敏化太陽能電池

無效

• 申請號: 200710158630.1
• 申請日: 2007-11-27
• 公開（公告）號: CN101170138A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 馬廷麗;苗青青
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01G9/20;H01M14/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于綠色可再生能源技術領域。涉及一種新型疊層式染料敏化太陽能電池。

背景技術

目前硅太陽能電池及半導體化合物太陽能電池技術雖然比較成熟，但是因為制備工藝復雜，價格昂貴，無法得到大量普及。最近和傳統硅太陽能電池及半導體化合物太陽能電池原理上完全不同，一種新型的染料敏化太陽能電池被發表(自然，353卷，737頁，1991年(Nature，Vol.353，737，1991))。自發表以來由于該太陽能電池理論光電轉換效率高，制備工藝簡單，費用低，因此受到全世界的關注，被認為是能夠取代硅太陽能電池的下一代太陽能電池。但是目前實際的光電轉換效率還只有11％，要實現染料敏化太陽能電池的產業化，還需要提高太陽能電池的光電變換效率。

盡管國內外許多小組多年來在染料敏化太陽能電池的高效率化方面做了大量的工作，但是迄今為止，對光電轉換效率的大幅度提高，效果不顯著。特別是用受到染料吸收光譜的限制，難與太陽的發射光譜相匹配。需要采用光譜響應范圍具有互補性質的染料配合使用，相互彌補各自吸收光譜不夠寬的缺點。疊層式太陽能電池雖已有報道，但是采用的是染料敏化太陽電池與硅電池或是染料敏化太陽電池與半導體電池(CIGS)進行疊層復合或p-n型結合。這些技術雖然提高了效率，卻大大增加了太陽電池的制作成本和制備工藝的復雜性，不利于這一新型太陽能電池的產業化生產和普及。

現在常規的染料敏化納米晶太陽能電池使用的電極基板是導電玻璃，其成本占整體太陽電池成本的60％以上。并且做成組件之后，有整體太陽能組件重量重，不宜彎曲，無法造型等缺點。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種制備工藝簡單，效率高，成本低的疊層式染料敏化太陽能電池。

為達到上述目的，本發明的技術方案是采用在可見光區和在近紅外區域有較強吸收的兩種染料分別吸附在兩個半導體薄膜電極上，兩個半導體薄膜電極和白金或碳對電極及含有碘化合物的電解質分別制作太陽能電池，然后組裝成疊層式染料敏化太陽能電池，來解決常規的太陽能電池吸收光電轉換效率低，太陽能光譜不夠寬的問題。這一技術手法不但能夠提高太陽能電池的全光譜吸收和染料的吸附量，而且還能大幅度提高太陽電池的光電流和開路電壓，有效地提高太陽電池的光電轉換效率。

本發明的效果益處是利用本發明提供的技術可制造高效低成本的太陽能電池。利用染料敏化來吸收可見光，制作工藝簡單且價格低廉，解決了硅電池及硅鍺半導體電池制備工藝復雜，價格昂貴的問題。另外，根據需要采用透明柔性的高分子聚合物薄膜或塑料薄膜等基板材料代替導電玻璃制造柔性輕量的染料敏化太陽能電池，解決玻璃基板太陽能電池組件重量重，不宜彎曲，無法造型的問題；同時用不同顏色的染料制造多彩的染料敏化太陽能電池，能制造出迄今未有的新型太陽能電池，開拓太陽能電池的新市場。同時這一高效低成本的太陽能電池不但用于太陽能發電，也可用于光伏法及光電復合系統光解水制氫的效率，提高制備氫能的效率，降低成本。

附圖說明

附圖是疊層式染料敏化太陽能電池的示意圖。其中包括頂部的太陽能電池1和底部的太陽能電池2。太陽能電池1和2分別由半導體光陽極、對電極及位于兩電極之間的電解質組成。其中半導體光陽極由基板，導電膜，半導體薄膜和染料所組成。對電極由基板和導電膜及催化層組成。電解質中包括起氧化還原作用的化合物和電解液。

圖中：1是頂部太陽能電池，2是底部太陽能電池。其中101和108及201和208為基板，102和107及202和207為基板上的導電膜，103和203為半導體薄膜，104和204為在半導體薄膜表面和內部吸附的光敏化染料；105和205為電解質；106和206為對電極上的催化劑層。

具體實施方式

下面結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式。

附圖是本發明實施例的染料敏化太陽能電池，其中包括頂部的太陽能電池1和底部的太陽能電池2。兩個太陽能電池分別由半導體光陽極、對電極及位于兩電極之間的電解液組成。