[發(fā)明專利]染料敏化太陽(yáng)能電池

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010603597.0
• 申請(qǐng)日: 2010-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102074361A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞益庭;張暴洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波天明電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01G9/008
• 分類號(hào): H01G9/008;H01G9/048;H01G9/20;H01G9/26;H01M14/00;H01L51/42
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務(wù)所 33228
• 代理人: 代忠炯

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種染料敏化太陽(yáng)能電池。

背景技術(shù)：

隨著地球環(huán)境的日益惡化，人們迫切需要多種清潔能源來(lái)代替原有的高碳能源，而太陽(yáng)能是取之不盡的清潔能源，因此，太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)和利用得到人們的日益重視。而染料敏化太陽(yáng)能電池就是其中的一種新型太陽(yáng)能電池，其基本構(gòu)成是：包括附有第一導(dǎo)電膜的第一玻璃基板和附有第二導(dǎo)電膜的第二玻璃基板、金屬氧化物和染料、電解質(zhì)溶液和密封膠，所述第一玻璃基板的第一導(dǎo)電膜上設(shè)置有吸附了染料的納米結(jié)晶金屬氧化物薄膜層，作為光陽(yáng)極(也稱正極)，所述第二玻璃基板的第二導(dǎo)電膜表面上涂有導(dǎo)電材料，作為對(duì)電極(也稱負(fù)極)，光陽(yáng)極和對(duì)電極之間注入氧化-還原電解質(zhì)溶液并用密封膠密封形成太陽(yáng)能電池。

其工作原理是，當(dāng)光照時(shí)，光陽(yáng)極上的染料分子吸收太陽(yáng)光能后，其中的電子變?yōu)榧ぐl(fā)狀態(tài)，激發(fā)態(tài)的電子進(jìn)入緊鄰的金屬氧化物薄膜層，隨后進(jìn)入導(dǎo)電膜，再通過(guò)外部電線把電子輸送到對(duì)電極，最后進(jìn)入電解質(zhì)，染料中失去的電子則通過(guò)金屬氧化物從電解質(zhì)中得到補(bǔ)償，使染料回到初始狀態(tài)而形成電子回路，這樣就產(chǎn)生了光電流。

與傳統(tǒng)的多晶硅太陽(yáng)能電池相比，染料敏化太陽(yáng)能電池可以以環(huán)保的方式及相對(duì)低的生產(chǎn)成本被人們?nèi)找嬷匾暋Ｄ壳埃玖厦艋?yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率較低，其中的一個(gè)缺陷是：由于染料分子光照時(shí)產(chǎn)生的電子在納米結(jié)晶金屬氧化物薄膜層中能擴(kuò)散的距離短，大量的電子到達(dá)外部導(dǎo)線前已復(fù)合在薄膜層內(nèi)，無(wú)法為外部回路提供光電子，因此，單塊大面積的染料敏化太陽(yáng)能電池，其發(fā)電效率也非常低下，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。近期出現(xiàn)一種將多個(gè)染料敏化太陽(yáng)能電池通過(guò)導(dǎo)電帶相互電連接集成的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，不利于大批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明能提供一種成本較低、效率較高、利于大批量生產(chǎn)的集成的染料敏化太陽(yáng)能電池。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種集成的染料敏化太陽(yáng)能電池，它包括表面附有第一導(dǎo)電膜的第一玻璃基板和表面附有第二導(dǎo)電膜的第二玻璃基板，所述第一玻璃基板表面的第一導(dǎo)電膜上設(shè)置有吸附了染料的納米結(jié)晶金屬氧化物薄膜層，作為光陽(yáng)極，所述第二玻璃基板表面的第二導(dǎo)電膜上涂有導(dǎo)電材料，作為對(duì)電極，在光陽(yáng)極和對(duì)電極之間金屬氧化物薄膜層的四周用密封材料密封形成封閉空間，在所述的封閉空間中注入電解質(zhì)溶液，所述第一玻璃基板上的導(dǎo)電膜相互隔斷成多個(gè)相互絕緣的單元區(qū)域，所述每個(gè)單元區(qū)域?qū)щ娔さ谋砻嫔暇O(shè)有導(dǎo)電通道，所述第一玻璃基板的側(cè)面覆有第一側(cè)面金屬膜，所述的導(dǎo)電通道與第一側(cè)面金屬膜電連接，所述第二玻璃基板的側(cè)面覆有第二側(cè)面金屬膜，所述第二側(cè)面金屬膜與第二玻璃基板表面上的導(dǎo)電材料電連接。

采用以上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明染料敏化太陽(yáng)能電池與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一、本發(fā)明把同一玻璃基板面上的導(dǎo)電膜設(shè)置成多組相互隔斷的單元區(qū)域，每一個(gè)單元區(qū)域能制成一個(gè)小電池，這樣，一塊玻璃基板制成的電池其內(nèi)部就包含有多個(gè)單元小電池，能制成容量較大的集成的電池，適合大批量生產(chǎn)。

第二、每個(gè)單元區(qū)域的導(dǎo)電膜邊緣的表面上均設(shè)有導(dǎo)電通道，并與側(cè)面的金屬膜電連接，能有效地縮短染料分子中產(chǎn)生的光電子需要擴(kuò)散的距離，能使得更多的電子通過(guò)導(dǎo)電通道轉(zhuǎn)移到電池外部的側(cè)面金屬膜上，提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率。

第三、本發(fā)明染料太陽(yáng)能電池在接外部導(dǎo)線時(shí)，可直接把外部導(dǎo)線牢固地焊接在側(cè)面的金屬膜上而形成外部回路，連接方便，有利于降低生產(chǎn)成本。

第四，本發(fā)明染料太陽(yáng)能電池采用在側(cè)面的金屬膜上焊接外部導(dǎo)線，能最大限度的提高基板表面導(dǎo)電膜的利用率，同時(shí)可避免因把導(dǎo)線焊接在基板表面上而引起的電池的不易密封的問(wèn)題。

所述第一玻璃基板表面上的導(dǎo)電通道還覆有保護(hù)層。涂有保護(hù)層，能防止電解質(zhì)溶液對(duì)導(dǎo)電通道進(jìn)行侵蝕，可靠性更高。

所述導(dǎo)電通道設(shè)置在單元區(qū)域的邊緣并與單元區(qū)域的導(dǎo)電膜接觸。將導(dǎo)電通道設(shè)置在單元區(qū)域的邊緣，就可以直接在導(dǎo)電通道的表面上設(shè)置保護(hù)層，而不會(huì)影響到與之相鄰的單元區(qū)域，也不會(huì)影響到單元區(qū)域內(nèi)的金屬氧化物薄膜層的加工，簡(jiǎn)單方便。

所述導(dǎo)電通道為銀漿印刷形成的表面金屬膜。銀漿印刷并高溫?zé)Y(jié)形成導(dǎo)電通道，導(dǎo)電通道采用銀漿印刷更加方便、效果更好。

所述第一玻璃基板的相對(duì)兩個(gè)側(cè)面均覆有第一側(cè)面金屬膜，所述第二玻璃基板的相對(duì)兩個(gè)側(cè)面均覆有第二側(cè)面金屬膜。當(dāng)電池的第一玻璃基板上有較多的單元區(qū)域時(shí)，可從玻璃基板兩側(cè)的金屬膜上與單元區(qū)域?qū)崿F(xiàn)電連接，簡(jiǎn)化外部導(dǎo)線的連接方式。

所述第一玻璃基板上導(dǎo)電通道與第一側(cè)面金屬膜連接的邊棱設(shè)置倒角。設(shè)置倒角使導(dǎo)電通道與第一側(cè)面金屬膜連接更加牢靠，不易損壞。