[發明專利]太陽能電池及其電極層結構

無效

• 申請號: 201010512930.7
• 申請日: 2010-10-20
• 公開（公告）號: CN102456481A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 吳文蒂
• 申請（專利權）人: 奇菱科技股份有限公司
• 主分類號: H01G9/04
• 分類號: H01G9/04;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/42;H01L51/44
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 何青瓦

【技術領域】

本發明涉及一種電極層及太陽能電池，特別涉及一種多重電極層及具有該多重電極層的太陽能電池。

【背景技術】

太陽能電池是一種利用太陽光將光能轉換為電能的光電半導體元件，通過光照，瞬間就可輸出電壓及電流。太陽能電池發電是一種可再生的綠色發電方式，發電過程中不會產生二氧化碳等有害氣體，可減少對于環境所造成污染。按照其制作材料的不同可分為硅基半導體電池、光敏染料電池、有機材料電池等。

其中，光敏染料太陽能電池(dye?sensitized?solar?cell，簡稱DSSC)和一般光伏特電池不同的是，DSSC之上基板通常是玻璃或透明可彎曲的聚合箔(polymer?foil)。玻璃上有一層透明導電的氧化物如摻雜氟之氧化錫(SnO₂:F，簡稱FTO)或銦錫氧化物(ITO)。在透明導電物上具有一層約10微米厚的孔洞材料，一般為TiO₂粒子(約10～20nm)組成之奈米孔洞薄膜。接著在奈米孔洞薄膜上涂上一層染料如聚吡啶基之釕錯合物(ruthenium?polypyridyl?complex)，即形成所謂的上基板。下基板通常亦是玻璃或透明可彎曲的聚合箔，玻璃上有一層透明導電的氧化物如FTO外，一般為鍍上一層鉑作為電解質反應的催化物(platinum?catalyst)。上下基板之間，則注入含有碘化物之電解質(electrolyte)。雖然目前DSSC的最高轉換效率約12％左右，但是制造過程簡單，所以一般認為DSSC的問市將大幅降低太陽電池的生產成本，同時伴隨的效益亦能降低每度電的電費。

在美國公告之第US?7,094,441號專利中，以溶膠-凝膠法(sol-gel)制備TiO₂電極。上述作法極易殘留烷氧基(alkoxy)于TiO₂電極層中，造成電子不易傳輸。

另一種現有方法先以無機酸根改質TiO₂粒子表面，接著以靜電斥力將改質之TiO₂粒子吸附于基板上。然而上述作法會有多余的無機酸根殘留造成電子不易傳輸，且吸附之TiO₂層與基板之間并無化學鍵結，極易因外力碰撞造成分層、龜裂、甚至剝落的問題。

在美國公開第US2006/0107994號申請案中，以粘著劑(binder)搭配TiO₂粒子，形成漿料后涂布于基板上。接著以高壓去除漿料中的粘著劑。但，此高壓工藝無法應用于大面積之基板。

另一種去除漿料中粘著劑的方法為高溫燒結，但高溫燒結無法應用于熱穩定性較差的軟式基板上。

上述工藝都面臨到一個問題，即無法形成一個能兼具于低溫、常壓工藝、且能制作出大面積、產能好、傳輸效能佳的電極層，特別是作為電化學式太陽能電池之陽極。綜上所述，目前極需新的方法及結構用以形成太陽電池電極，俾利降低工藝時間及成本。

【發明內容】

本發明提供一種電極層結構，包括第一基板；以及第一n型層位于第一基板上，第一n型層包含多個第一金屬氧化物與多個第一n型導電高分子交聯；其中至少部分第一n型導電高分子與第一金屬氧化物之表面之間具有化學鍵結，至少部分第一n型導電高分子與第一基板表面之間具有化學鍵結。

本發明亦提供一種太陽能電池，包括第一基板；第一n型層，第一n型層包含多個第一金屬氧化物與多個第一n型導電高分子交聯，至少部分第一n型導電高分子與第一金屬氧化物之表面之間具有化學鍵結，至少部分第一n型導電高分子與第一基板表面之間具有化學鍵結；第二基板，相對配置于第一基板；以及第一電解質層，電解質層填充于第一基板與第二基板之間。

本發明亦提供另一種太陽能電池，包括第一基板；至少一電極層，電極層包含：第一n型層，第一n型層包含多個第一金屬氧化物與多個第一n型導電高分子交聯，至少部分第一n型導電高分子與第一金屬氧化物之表面之間具有化學鍵結，至少部分第一n型導電高分子與第一基板表面之間具有化學鍵結；第一電解質層位于第一n型層上，且第一電解質層與第一n型層之間具有p-n接面；第一觸媒層，位于第一電解質層上；第二n型層位于第一觸媒層上，第二n型層包含多個第二金屬氧化物與多個第二n型導電高分子交聯，至少部分第二n型導電高分子與第二金屬氧化物之表面之間具有化學鍵結，至少部分第二n型導電高分子與第一觸媒層表面之間具有化學鍵結；第二電解質層位于第二n型層上，且第二電解質層與第二n型層之間具有p-n接面；第二觸媒層，配置于第二電解質層之上；以及第二基板，相對配置于第一基板。

【附圖說明】