[發明專利]一種染料敏化太陽能電池并聯組件及其制備方法

無效

• 申請號: 200910041296.0
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101615514A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 虞旺
• 申請（專利權）人: 虞旺
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01M14/00;H01L51/42;H01L51/48
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技術領域

本發明涉及太陽能電池技術，特別是涉及一種染料敏化太陽能電池并聯組件及其制備方法。

背景技術

染料敏化太陽能電池成本低廉、制備工藝簡單、環保，被認為是硅太陽能電池最有力的競爭者。染料敏化太陽能電池主要由光陽極、對電極和電解質層組成。光陽極與對電極相對設置，電解質層被設置在光陽極與對電極之間。對電極包括導電基底和催化劑層，催化劑層被制備在導電基底上。光陽極包括導電基底、半導體層以及染料，半導體層被制備在導電基底的導電面上，半導體層吸附有染料。

導電基板一般為包覆了摻氧化銦錫(ITO)或摻氟氧化錫(FTO)等透明導電膜的玻璃基板或其他柔性導電材料，但是，ITO和FTO的電阻率為10^-4～10^-3Ω·cm左右，是銀、銅等金屬電阻率的100倍左右。因此，市售的透明導電基底具有較高的電阻值，在用于染料敏化太陽能電池時，特別是大面積染料敏化太陽能電池組件時，光電轉換效率明顯下降。雖然可以考慮通過提高透明導電層(ITO或FTO等)的厚度來降低透明導電基底的電阻。但是導電層厚度的增大會導致其對光的吸收率增大，同樣會降低染料敏化太陽能電池的光電轉換效率。

為了解決這一問題，目前常用的方法是在導電基底設置金屬或其它高電導率材料作為柵極，并通過大量的金屬柵極將大面積電池分割為若干長條狀單電池，減少電子在導電膜中傳輸的距離，提高電池的性能，如圖1所示，圖1是現有的染料敏化太陽能電池并聯組件的結構的剖面圖，其金屬柵電極2所用材料通常為銀、銅、鎳等金屬，并通過印刷或電鍍的方法進行制備。但是，必須在金屬柵電極2的表面設置另外一層保護層4，以防止電解質層5的電解液對金屬柵電極2的腐蝕，同時起封裝作用。但該方法具有以下問題：

透明導電基底1上制備的大量金屬柵電極2和保護層4阻擋了光線的入射，大大減低了透明電極窗體的光利用率。目前大面積染料敏化太陽能電池組件的有效面積比為60-80％。因此，目前大面積染料敏化太陽能電池組件的效率還遠遠低于小面積電池的效率。提高大面積染料敏化太陽能電池組件的效率，是染料敏化太陽能電池產業化的關鍵。

發明內容

本發明的目的正是針對現有技術存在的技術缺陷，提出一種染料敏化太陽能電池并聯組件及其制備方法，有效的減小了導電基底的電阻并且增大了電池組件的有效面積比(有效面積比指的是半導體層在透明導電基底上所占據的面積百分比)，從而大大提高了染料敏化太陽能電池并聯組件的光電轉換效率。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明的第一特征在于提供一種染料敏化太陽能電池并聯組件，包括光陽極、對電極、電解質層，其光陽極包括透明導電基底、金屬柵電極以及致密半導體層，透明導電基底上設置有金屬柵電極，金屬柵電極上制備有致密半導體層，其致密半導體層覆蓋于透明導電基底和金屬柵電極之上，致密半導體層上還包覆有納米多孔半導體層，納米多孔半導體層上吸附有染料，其致密半導體層以及納米多孔半導體層可以為同一種半導體或不同種半導體，所述的對電極包括導電基底、催化劑鉑層，其催化劑鉑層制備于導電基底上，光陽極與對電極相對設置，電解質層設置于光陽極和對電極的中間位置，透明導電基底可以是透明導電玻璃或透明玻璃或透明導電塑料或透明塑料，金屬柵電極為金、銀、銅、鋁、肽、鋅、錫、鐵、鉑中的一種或多種金屬的合金，其金屬柵電極可以是條紋狀或者是網格狀，優選網格狀，致密半導體層厚度為1-1000nm，優選11-150nm，半導體為氧化肽、氧化鋅、氧化錫、氧化鎢、氧化鈮中的一種或多種半導體的復合物。

本發明的第二特征在于提供一種染料敏化太陽能電池并聯組件的制造方法，主要包括以下步驟：

a、采用肽板作為對電極的導電基底，將催化劑鉑層通過熱解法或印刷法制備于肽板上；

b、在透明導電基底上涂布金屬柵電極，以提高電池足見的有效接觸面積比；

c、在涂布有金屬柵電極的透明導電基底上制備至少一層的致密半導體層，其致密半導體層將金屬柵電極以及透明導電基底覆蓋住，使得金屬柵電極免受電解質層的侵蝕，亦避免了電解質層的離子直接接觸到透明導電基底，減小電池暗電流的發生；

d、通過印刷法或刮涂法或噴霧熱分解法或旋涂法在致密半導體層上涂制染料制備納米多孔半導體層，其納米多孔半導體層為一整體且連續的膜。

本發明進一步的技術措施是，所述的致密半導體層可通過濺射法或蒸鍍法或噴霧熱解法制備而成，所述的金屬柵電極可通過濺射法或蒸鍍法或澆注法或澆鑄法制備而成。

本發明與現有技術相比，具有以下顯著的進步和突出的特點：