[發(fā)明專利]具有電子傳輸層的染料敏化太陽能電池電極

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910047061.2
• 申請日: 2009-03-05
• 公開（公告）號: CN101521118A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志勇;王艷芳;戴劍青;王曉祺;蔡傳兵;周文謙
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: H01G9/04
• 分類號: H01G9/04;H01M4/00;H01L51/44
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能電池電極，尤其涉及一種具有電子傳輸層的染料敏化太陽能電池電極。

背景技術(shù)

能源一直是人們所關(guān)注的問題。礦物燃料資源的逐漸耗盡以及對環(huán)境的帶來不良的影響，促使人們尋找開發(fā)新能源。占地球總能量99％以上的太陽能，具有取之不盡，沒有污染等優(yōu)點，因而成為新能源開發(fā)的重點研究領(lǐng)域。

太陽能利用是可再生能源發(fā)展的重要組成部分，是二十一世紀(jì)具有經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)。其中，太陽能的利用之一——光伏發(fā)電是國際上公認(rèn)的綜合治理能源缺乏與環(huán)境污染的最有效途徑之一。面對社會對清潔能源的巨大需求和未來的發(fā)展趨勢，大力發(fā)展適合我國國情的光伏事業(yè)已迫在眉睫。發(fā)展低成本薄膜太陽電池的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成為當(dāng)前國際光伏界的首選。根據(jù)我國的基本國情，為實現(xiàn)太陽能電池服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)的未來目標(biāo)，國家科技部將降低太陽電池成本和實現(xiàn)太陽電池的薄膜化確定為我國發(fā)展太陽電池的主要方向。

染料敏化半導(dǎo)體薄膜太陽電池，由于其廉價的材料和制造成本以及穩(wěn)定的性能等優(yōu)勢，越來越成為國際上研究的熱點。染料敏化太陽能電池的工作原理是，在太陽光的輻照下，吸附在半導(dǎo)體表面的染料吸收太陽光的能量，染料受光激發(fā)由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的電子不穩(wěn)定，激發(fā)態(tài)染料分子將電子注入到半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中，還原性的電解質(zhì)還原此時處于氧化態(tài)的染料使染料再生，導(dǎo)帶中的電子在納米晶網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)胶蠼佑|面后流入外電路中，最終到達(dá)鉑電極，還原氧化態(tài)的電解質(zhì)，這就完成了電子的整個傳輸過程。

染料敏化太陽能電池近期在我國發(fā)展較快，在大面積電池的制作和染料光敏化劑研制上，獲得了實質(zhì)性的進(jìn)展。制約染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的一個重要因素是光電壓過低。光電壓過低主要是由于電極表面存在的電荷復(fù)合造成的。在電子的整個傳輸過程中，因為納米晶半導(dǎo)體中缺少空間電荷層，同時，存在大量的表面態(tài)，導(dǎo)帶中的電子很容易被表面態(tài)陷阱俘獲，故而大大的增加了與氧化態(tài)電解質(zhì)復(fù)合的幾率。因而使得染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率受到很大程度的限制及影響。

針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本案設(shè)計人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗，積極研究改良，于是有了本發(fā)明具有電子傳輸層的染料敏化太陽能電池電極的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種可以減小電子復(fù)合并提高光電轉(zhuǎn)換效率的具有電子傳輸層的染料敏化太陽能電池電極。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：所述具有電子傳輸層的染料敏化太陽能電池電極包括具有呈面向設(shè)置的第一電極和第二電極、位于第一電極和第二電極之間的染料敏化劑、電解質(zhì)。第一電極由第一導(dǎo)電玻璃電極和形成于第一導(dǎo)電玻璃電極且面向第二電極一側(cè)的鉑電極層構(gòu)成，上述第二電極包括第二導(dǎo)電玻璃電極、形成于第二導(dǎo)電玻璃電極且面向第一電極一側(cè)的多孔納米晶氧化物層。其中，在第二電極的納米晶氧化物層的面向第一電極一側(cè)形成網(wǎng)狀電子傳輸層，且所述網(wǎng)狀電子傳輸層與第二導(dǎo)電玻璃電極電連接。

上述的具有電子傳輸層的染料敏化太陽能電池電極的網(wǎng)狀電子傳輸層進(jìn)一步包括由導(dǎo)電金屬形成的導(dǎo)電絲網(wǎng)及包覆于導(dǎo)電絲網(wǎng)外側(cè)的納米晶氧化物膜。其中，上述導(dǎo)電金屬優(yōu)選的是Ti。

同時，上述的具有電子傳輸層的染料敏化太陽能電池電極的網(wǎng)狀電子傳輸層也可以為進(jìn)一步包括由多孔金屬膜形成的導(dǎo)電層及包覆于導(dǎo)電層外側(cè)的納米晶氧化物膜。其中，上述多孔金屬膜是多孔Ti膜。

上述多孔納米晶氧化層包含TiO2、ZnO、SnO2、Nb2O5、SrTiO3的一種或幾種。

上述多孔納米晶氧化膜包含TiO2、ZnO、SnO2、Nb2O5、SrTiO3的一種或幾種。