[發(fā)明專利]染料敏化太陽能電池及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010277964.2
• 申請(qǐng)日: 2010-09-08
• 公開（公告）號(hào): CN102013324A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳昇勛;金棋容;樸成基;朱性壎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 樂金顯示有限公司
• 主分類號(hào): H01G9/004
• 分類號(hào): H01G9/004;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 丁香蘭;龐東成

本申請(qǐng)要求于2009年9月8日遞交的韓國專利申請(qǐng)10-2009-0084619號(hào)的優(yōu)先權(quán)，因此將其全部內(nèi)容以參考方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及染料敏化太陽能電池。更具體而言，本公開涉及高效率染料敏化太陽能電池及其制造方法。

背景技術(shù)

為了尋找化石燃料的替代品以解決緊迫的能源危機(jī)，正在進(jìn)行各種研究。特別是，為了代替將在今后幾十年內(nèi)耗盡的石油資源，研究人員致力于如何利用例如風(fēng)能、原子能和太陽能等天然資源。

與其它潛在的替代品不同，太陽能電池是生態(tài)友好的，利用無限的太陽能。因此，自從在1983年開發(fā)出Si太陽能電池，特別是由于最近的能源危機(jī)，太陽能電池得到廣泛接受。

然而，由于作為原料的硅的需求和供應(yīng)問題導(dǎo)致的激烈的國際競爭，硅太陽能電池的生產(chǎn)成本較高。為了解決此問題，國內(nèi)或國外許多研究機(jī)構(gòu)提出了自救方案。然而要實(shí)際實(shí)現(xiàn)這些方案，仍然存在困難。解決嚴(yán)重的能源危機(jī)的一個(gè)替代性方案是染料敏化太陽能電池；自從由瑞士EPFL的Micheal?Graetzel博士牽頭的研究組在1991年開發(fā)出染料敏化太陽能電池以來，學(xué)術(shù)界對(duì)其非常關(guān)注并且許多研究機(jī)構(gòu)針對(duì)染料敏化太陽能電池開展了研究。

與基于硅的太陽能電池不同，染料敏化太陽能電池是光電化學(xué)(opto-electrochemical)太陽能電池，其主要成分包括能夠通過吸收可見光而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的感光染料分子以及傳輸所生成的電子的過渡金屬氧化物。利用鈦氧化物納米顆粒的染料敏化太陽能電池在此前的染料敏化太陽能電池的研究工作中被視為典型的研究成果。

染料敏化太陽能電池的制造成本低于傳統(tǒng)的硅太陽能電池。此外，由于染料敏化太陽能電池的透明的電極，染料敏化太陽能電池可以用作建筑物或玻璃房外墻的窗。然而，由于光電轉(zhuǎn)換的效率較低，需要更多的研究。

太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率與由吸收日光產(chǎn)生的電子數(shù)目成比例。因此，為了增加效率，需要通過增加由鈦氧化物納米顆粒吸附的染料的量來增加產(chǎn)生的電子數(shù)目，增加日光的吸收，和防止所產(chǎn)生的受激電子通過電子空穴重組而湮滅。

為了增加單位面積的染料吸附率，需要制造納米級(jí)的氧化物半導(dǎo)體的顆粒。為此，已開發(fā)出增加鉑電極的反射率以促進(jìn)日光吸收的制造方法或?qū)㈩w粒與由氧化物半導(dǎo)體制成的光散射材料相混合的方法。

然而，之前的方法顯出了對(duì)提高光電轉(zhuǎn)換效率的限制。因此，十分需要開發(fā)增強(qiáng)效率的新技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的染料敏化太陽能電池的一個(gè)方案包括：包含第一電極的第一基板、位于所述第一基板上的光吸收層、和位于所述光吸收層上并包含第二電極的第二基板，所述光吸收層包括位于接近所述第二電極的區(qū)域的第一散射層。

附圖說明

在本文中包含附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，其被并入本說明書并構(gòu)成本說明書一部分，所述附圖圖示了本發(fā)明的實(shí)施方式，并與本文一起用于說明本發(fā)明的原理。

圖1圖示了本發(fā)明第一實(shí)施方式的染料敏化太陽能電池；

圖2A～圖2C圖示了組成用于本發(fā)明第一實(shí)施方式的染料敏化太陽能電池的制造方法的各個(gè)工序的截面圖；

圖3圖示了本發(fā)明第二實(shí)施方式的染料敏化太陽能電池；

圖4A～圖4D圖示了組成用于制造本發(fā)明第二實(shí)施方式的染料敏化太陽能電池的方法的各個(gè)工序的截面圖；

圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明比較例制造的染料敏化太陽能電池；和

圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式和比較例制造的染料敏化太陽能電池的電流-電壓曲線。

具體實(shí)施方式

下面將詳細(xì)地參考本發(fā)明的具體實(shí)施方式，其實(shí)例在附圖中圖示。

圖1圖示了本發(fā)明第一實(shí)施方式的染料敏化太陽能電池。

參考圖1，本發(fā)明第一實(shí)施方式的染料敏化太陽能電池100包括：包含第一電極120的第一基板110、位于第一基板110上的光吸收層130、和位于光吸收層130上并包含第二電極140的第二基板150，光吸收層130包括位于接近第二電極140的區(qū)域的第一散射層135。

染料敏化太陽能電池100具有夾層結(jié)構(gòu)，其中第一電極120和第二電極140彼此面對(duì)地結(jié)合在一起。更具體而言，第一電極120位于第一基板110上，并且第二電極140面對(duì)第一電極120，第二電極140位于直接面對(duì)第一電極120的第二基板150上。

在第一電極120和第二電極140之間，可以放置光吸收層130，該光吸收層130包含半導(dǎo)體顆粒131、吸附于半導(dǎo)體顆粒131中的染料132以及電解質(zhì)133。