[實用新型]一種柔性染料敏化太陽能電池

有效

• 申請號: 201220199994.0
• 申請日: 2012-05-07
• 公開（公告）號: CN202650846U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 黃素梅;張衡;李志強
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術領域

????本實用新型屬于太陽能電池領域，具體涉及一種柔性染料敏化太陽能電池。

背景技術

在石油，煤炭等不可再生能源消耗巨大的今天，各個國家都在大力開發低污染，可再生的清潔能源。可再生清潔能源如太陽能，風能，水能等幾種能源，而風能一般在荒漠以及海邊才有可用之地，水能也受地理條件影響。太陽能普照大地，沒有地域限制，無須運輸，可直接利用，必然會作為未來清潔能源的重要組成部分。

太陽能電池作為吸收太陽能的重要器件，各國科學家已經對此研究了百年之久。從晶體硅太陽能電池到各種薄膜太陽能電池，如非晶硅太陽能電池、碲化鎘太陽能電池、銅銦鎵硒太陽能電池、砷化鎵太陽能電池、染料敏化太陽能電池等。其中染料敏化太陽能電池就像電池中的明星，在于其廉價的原材料、能耗少、工藝簡單、性能穩定等優點。

自1991年瑞士洛桑高等工業學院Gr?tzel教授在《Nature》雜志上發表了第一篇染料敏化太陽能電池的文章以來，這種多孔狀薄膜太陽能電池吸引了各國科學家的目光，經過2O多年發展迅速，臺灣科學家使得小面積電池的效率達到了13.1%的記錄，已經接近了實用化水平。

現有技術的傳統染料敏化太陽能電池基于FTO導電玻璃，采用FTO（F/SnO₂）玻璃基底作為光陽極和對電極，FTO玻璃制備條件復雜，價格昂貴，占到整個電池成本50%以上，且不易運輸與保存。

實用新型內容

本實用新型的目的在于，針對現有染料敏化太陽能電池的不足，為有效合理地解決了傳統染料敏化太陽能電池的上述缺點，提出了一種新型的便攜式柔性染料敏化太陽能電池，采用金屬作為導電基底，利用在金屬基底上制備光陽極，有效簡約了工藝，金屬耗材少，降低了成本，性能穩定，實用且回收方便，使得柔性金屬基底染料敏化太陽能電池市場競爭力大大增強，有利于大規模工業化生產的應用。

本實用新型提供一種柔性染料敏化太陽能電池，包括柔性金屬基底；設置在所述柔性金屬基底上的納米氧化物薄膜層；附著在所述納米氧化物薄膜層上的染料層；在所述柔性金屬基底、納米氧化物薄膜層以及染料層之外圍設置的熱封裝材料層；填充在所述染料層和所述熱封裝材料層之間的電解質；以及設置在所述熱封裝材料層上的柔性透明導電塑料基底。

其中，所述柔性金屬基底為鋁箔層、鈦箔層、不銹鋼層、或鎢鋼層等。

其中，所述多納米氧化物薄膜層為附著在所述柔性金屬基底上的寬禁帶氧化物半導體漿料經燒結形成的互聯狀薄膜層。多孔狀納米氧化物薄膜為TiO₂薄膜、ZnO薄膜等其它寬禁帶半導體氧化物。

其中，所述染料層包括人工合成染料或天然染料。染料包括合成染料N719(二-四丁銨-雙(異硫氰基)雙(2,2'-聯吡啶-4,4'-二羧基)釕（II）)、N3（二(四丁基銨)?順式-雙(異硫氰基)雙(2,2'-聯吡啶-4,4'-二羧酸)釕(II)）或天然染料卟啉，花菁素，類胡蘿卜素等。

其中，所述熱封裝材料層包括低熔點玻璃粉、熱熔膠或紫外固化環氧樹脂膠體等材料。所述熱封裝材料層設置于金屬基底光陽極與透明塑料導電對電極之間。

其中，所述電解質層包括液態電解質。所述液態電解質含有I₃^-/I^-或Co²⁺/Co^3+?、叔丁基吡啶（TBP）、N-甲基苯并咪唑（NMBI）。

其中，所述柔性透明導電塑料基底為表面附有透明氧化銦導電層的聚酯塑料基底，包括ITO-PET（氧化銦-聚對苯二甲酸乙二醇酯）或者ITO-PEN（氧化銦-聚萘二甲酸乙二醇酯。

其中，所述柔性透明導電塑料基底上設置有小孔，用于注射電解質。

其中，所述柔性金屬基底作為金屬基底光陽極，所述柔性透明導電塑料基底作為透明塑料導電對電極，透明塑料導電對電極采用磁控濺射、電泳或絲網印刷得到具有催化效果的鉑層電極。?

本實用新型的有益效果包括，用質輕、導電性能優良的薄層金屬和導電塑料基底取代傳統的昂貴FTO導電玻璃，有效地降低了電池的生產成本。同時，金屬基底經過化學處理后，耐腐蝕性大大增強，表面粗糙度增大，能反射部分入射光以及增大了比表面積，能附著更多的寬禁帶半導體氧化物。傳統FTO封裝時打孔需要小心，玻璃很容易碎，且鉆頭消耗大，而本實用新型中質輕、便于制取的透明導電塑料，只需用尖銳物即可打孔，并可以制成各種裝飾，且可彎折，易保存和運輸，與光陽極組裝成電池后能夠放在各種實用場合，可作為提供手機、筆記本電腦等輕便型電子產品的供電源。