[發(fā)明專利]染料敏化太陽能電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110462935.8
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102983004B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金元中;金相學(xué);宋美蓮;張容準(zhǔn);金容九;宋仁雨;李芝容;李起春
• 申請（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動車株式會社
• 主分類號: H01G9/04
• 分類號: H01G9/04;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/44
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11322
• 代理人: 龍淳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種包含有網(wǎng)式金屬線的染料敏化太陽能電池。

背景技術(shù)

近來，隨著對生態(tài)友好型能源的興趣的增長，已經(jīng)對諸如太陽能電池之類的光電轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行了積極研究。在這些光電轉(zhuǎn)換元件當(dāng)中有染料敏化太陽能電池(DSSC)，其適用于包括建筑工業(yè)和汽車工業(yè)在內(nèi)的各種工業(yè)領(lǐng)域。

如圖8所示，典型的單元染料敏化太陽能電池包括工作電極、對電極、以及填充在工作電極和對電極之間的電解質(zhì)170。工作電極和對電極堆疊在一起并且通過粘接材料160相互粘接。

工作電極包括透明導(dǎo)電層110、氧化物半導(dǎo)體厚膜120、金屬電極130以及金屬電極保護(hù)層140。例如氟摻雜氧化錫(FTO)透明導(dǎo)電層可以用作透明導(dǎo)電層110。透明導(dǎo)電層110涂覆在透明基板100的表面上，使得光電子能夠流過透明導(dǎo)電層110。氧化物半導(dǎo)體厚膜120由多孔納米顆粒形成。染料分子被吸附在氧化物半導(dǎo)體厚膜120上。染料分子用于吸收光并發(fā)射電子。發(fā)射的電子被移動到外部電極。金屬電極130形成為金屬網(wǎng)格結(jié)構(gòu)并且充當(dāng)集電極(collector electrode)。金屬電極保護(hù)層140(例如玻璃粉)通過防止金屬電極130的腐蝕來保護(hù)金屬電極130。

對電極包括透明導(dǎo)電層110、金屬電極130、金屬電極保護(hù)層140、以及催化電極150。對電極的透明導(dǎo)電層110、金屬電極130和金屬電極保護(hù)層140具有與工作電極相同或相似的結(jié)構(gòu)。催化電極150包含諸如鉑之類的催化劑。電解質(zhì)170會在染料敏化太陽能電池工作期間被氧化。對電極用于在氧化發(fā)生的情況下適當(dāng)?shù)販p少電解質(zhì)170。

如果染料敏化太陽能電池具有一定尺寸或更大尺寸，則染料敏化太陽能電池的效率可能會由于透明導(dǎo)電層110相對高的電阻而下降。設(shè)置金屬電極130來使效率的降低最小化。同時，如果金屬電極130的面積較大，則其效率可以被較少地降低，但是氧化物半導(dǎo)體厚膜120(光電極膜)的有效面積可能會被減少，從而降低染料敏化太陽能電池的總輸出。

本背景技術(shù)部分中公開的上述信息只是為了增強對本發(fā)明的背景的理解，并且因此可能包含不構(gòu)成在該國對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容

在一個方面中，本發(fā)明提供了一種染料敏化太陽能電池，包括：工作電極，其包括涂覆在透明基板的表面上的透明導(dǎo)電層，吸收光并發(fā)射電子的染料所吸附到的氧化物半導(dǎo)體厚膜，和充當(dāng)集電極的金屬電極；以及對電極，其包括涂覆在透明基板的表面上的透明導(dǎo)電層，充當(dāng)集電極的金屬電極，和催化電極；其中金屬線以等間隔形成在透明基板的內(nèi)表面上或者工作電極的透明導(dǎo)電層的內(nèi)表面上，并且金屬線導(dǎo)電地連接至集電極。

在示例性實施例中，以等間隔形成在工作電極的透明導(dǎo)電層的內(nèi)表面上的金屬電極由形成在透明導(dǎo)電層的表面上的氧化物半導(dǎo)體厚膜覆蓋，并且以等間隔形成在對電極的透明導(dǎo)電層的內(nèi)表面上的金屬電極由催化電極覆蓋。

在另一示例性實施例中，工作電極的金屬電極和對電極的金屬電極嵌入并布置在透明基板的內(nèi)表面中。

在又一示例性實施例中，工作電極的金屬電極和對電極的金屬電極嵌入并布置在透明導(dǎo)電層的內(nèi)表面中。

特別地，金屬線形成以下結(jié)構(gòu)中的一種結(jié)構(gòu)：金屬線沿縱向或橫向以等間隔呈直線布置的結(jié)構(gòu)，金屬線傾斜地以等間隔呈直線布置的結(jié)構(gòu)，金屬線沿縱向和橫向交叉的網(wǎng)式結(jié)構(gòu)，金屬線沿縱向呈直線布置并且沿橫向傾斜地布置的網(wǎng)式結(jié)構(gòu)，以及金屬線彼此傾斜地交叉的網(wǎng)式結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，金屬線被布置成具有0.001至2000微米的寬度，保持0.001至20000微米的間隔，并且具有0.001至20微米的高度。

更優(yōu)選地，金屬線被布置成具有0.001至1000微米的寬度，保持0.01至10000微米的間隔，并且具有0.001至10微米的高度。

根據(jù)本發(fā)明，可以通過利用諸如絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、凹版涂覆、棒式涂覆和噴涂之類的公知涂覆方法把包含金屬的諸如墨水或漿料之類的液體涂覆在透明導(dǎo)電層的表面上來形成各金屬線。可選地，可以通過濺射，通過直接貼附具有特定形狀的固體金屬線，或者通過用于形成金屬線的任何方法，來形成各金屬線。

根據(jù)本發(fā)明的染料敏化太陽能電池具有有利效果。例如，光電極(photo electrode)的有效面積可以得到增大，同時染料敏化太陽能電池的透明度不會降低。染料敏化太陽能電池可以采用更簡單的步驟和更低的成本來制造。

附圖說明