[發明專利]光電極結構及其制造方法和染料敏化太陽能電池

無效

• 申請號: 201210174731.9
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102810405A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 申炳哲;李知爰;金昶昱;樸度映
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01G9/048
• 分類號: H01G9/048;H01G9/20
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 劉燦強

本申請要求于2011年5月30日在韓國知識產權局提交的第10-2011-0051661號韓國專利申請的優先權和權益，該申請的全部內容通過引用被包含于此。

技術領域

本發明的一個或更多個實施例涉及形成光電極結構的方法。

背景技術

通常，染料敏化太陽能電池包括光電極、對電極和電解質。通過使光敏染料和具有寬帶隙能的金屬氧化物納米顆粒吸附到透明導電基底來制備光電極。通過用鉑涂覆透明基底來制備對電極。

在染料敏化太陽能電池中，光敏染料吸收入射到電池上的太陽光并且因該光而轉換成激發態，從而將電子發送到金屬氧化物的導帶。傳導的電子向光電極的透明導電基底移動，并流到外部電路中，以傳輸電能。能態降低了與傳輸的電能對應的量的電子向對電極移動。然后，數量與已經移動到金屬氧化物的電子的數量相等的電子從電解質溶液被提供給光敏染料，因此，光敏染料回到初始態。在這點上，電解質因氧化還原反應而從對電極接收電子，并將電子傳輸到光敏染料。

光電極包括光吸收層和光散射層，光吸收層包含涂覆有染料的金屬氧化物納米顆粒，光散射層將未被光吸收層吸收的光發送回光吸收層。因為光散射層另外地散射未被吸收的光，所以可提高光電轉換效率。然而，光散射層通常包含具有大約200nm至大約500nm的較大顆粒尺寸的金屬氧化物顆粒，這些顆粒僅具有光散射能力，而不將產生的光電子傳輸到透明導電基底。

因此，需要開發光電子(當太陽光入射在電池上時由染料產生所述光電子)向電極的透明導電基底順暢地移動以提高染料敏化太陽能電池的能量轉換效率的系統。

發明內容

根據本發明的一個或更多個實施例，一種制造光電極結構的方法引起光散射并提供用于產生的光電子的傳輸通路，從而增大了光電流密度并增強了光散射層與光陽極基底的粘合強度。

根據本發明的一個或更多個實施例，一種制造光電極結構的方法包括：在光陽極基底上設置包括納米線的光散射層；并將無機粘結劑溶液施加到光散射層，以將光散射層固定在光陽極基底上。

根據本發明的一個或更多個實施例，一種光電極結構包括：光陽極基底；以及光散射層，設置在光陽極基底上并包括納米線，其中，光散射層通過無機粘結劑固定在光陽極基底上。

附圖說明

當結合附圖考慮時，這些和/或其他方面將被更好地理解，在附圖中：

圖1是根據本發明實施例制備的光電極結構的示意性剖視圖；

圖2和圖3是根據示例1制造的染料敏化太陽能電池的光散射層的表面以不同的放大率拍攝的掃描電子顯微(SEM)圖像；

圖4是在示例4中制造的光電極結構的TiO₂納米線的微觀結構的SEM圖像(a)和光電極結構的剖視微觀結構的SEM圖像(b)；

圖5是在示例4中制造的光電極結構的TiO₂納米線和光吸收層的界面的微觀結構的SEM圖像(a)和該界面傾斜時的微觀結構的SEM圖像(b)；

圖6是將根據示例1以及對比例1和對比例2制造的染料敏化太陽能電池的光電流和電壓進行比較的圖；以及

圖7是將根據示例1以及對比例1和對比例2制造的染料敏化太陽能電池的入射光子-電流效率(IPCE)進行比較的圖。

具體實施方式

在下面的整個描述和附圖中，同樣的標記表示同樣的元件。此外，雖然參照特定的示例性實施例并參照附圖描述了本發明，但是本發明不限于這里描述和說明的特定實施例。

根據本發明的實施例，制造光電極結構的方法包括下述步驟：在光陽極基底上設置包括納米線的光散射層；并將無機粘結劑溶液施加到光散射層，以將光散射層固定在光陽極基底上。

根據本發明的實施例，光陽極基底可包括透光導電基底和設置在透光導電基底上的光吸收層，其中，光吸收層包括吸附有染料的納米顆粒。

透光導電基底可以是例如涂覆有導電膜的透明基底。用于形成導電膜的材料的非限制性示例可以是氧化銦錫(ITO)、氟摻雜的氧化錫(FTO)、銻摻雜的氧化錫(ATO)、氧化銦鋅(IZO)、鋁摻雜的氧化鋅(AZO)、鎵摻雜的氧化鋅(GZO)、SnO₂、In₂O₃、ZnO和導電雜質摻雜的TiO₂。例如，用于形成導電膜的材料可以是本領域中使用的各種透明導電氧化物中的任一種?？梢酝ㄟ^沉積這些氧化物中的至少一種來形成導電膜。