[發明專利]一種雙網疊加染料敏化太陽能電池

有效

• 申請號: 201310494105.2
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103515107A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 王鏡喆;徐春花;劉玉亮;尤玉飛;王俊鵬;徐申生;侯寒停;王濤然;李炎;任鳳章
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明涉及到太陽能電池領域，具體的說是一種雙網疊加染料敏化太陽能電池。

背景技術

TiO₂是一種寬禁帶半導體，禁帶寬度為3.2ev，在增強光電轉化效率方面具有重要的作用，在電子學、光電轉化方面，具有很高的研究價值。納米?TiO₂作為一種綠色功能材料，具有一些特殊的性質，如N型半導體、化學與機械穩定性、光催化性、生物活性及低制備成本已成為該領域的研究熱點之一，在染料敏化太陽能電池、光催化器件及傳感器等方面有著廣泛的應用前景。

現有的染料敏化太陽能電池一般采用陰極和光陽極相對設置，兩者之間充斥電解質，這種結構的太陽能電池，光陽極與電解質的接觸面積小，導致該種類型的太陽能電池的光電轉換率很低。

發明內容

為解決現有的染料敏化太陽能電池光電轉化率低的問題，本發明提供了一種雙網疊加染料敏化太陽能電池，通過對光陽極和電池結構的改進，大大增加了光陽極與電解質的接觸面積，從而大幅度提高了光電轉換率。

本發明為解決上述技術問題采用的技術方案為：一種雙網疊加染料敏化太陽能電池，包括腔體、光陽極和腔體內的I^-/I^3-型電解質，所述腔體為導電玻璃圍成的空腔，該空腔的兩端通過密封膜密封，光陽極設置在空腔的中心位置，所述光陽極為雙層網狀結構疊加而成，且兩層網狀結構為相對轉動大于0°、小于180°的角度后的疊加，光陽極上生長有二氧化鈦納米管層，二氧化鈦納米管層上吸附有敏化染料。

所述導電玻璃的導電面上鍍有金屬鉑層，非陽光入射端導電玻璃的非導電面上鍍銀層或鋁層。

所述網狀結構的光陽極的網孔形狀為菱形，且兩層網狀結構相對轉動90°后疊加構成光陽極。

所述光陽極的材質為工業純鈦、鋅或黃銅。

本發明中，光陽極上生長的二氧化鈦納米管層可以通過鈦陽極氧化得到。

本發明所述的敏化染料可以每層網各用一種敏化染料，也可以是每層網上用兩種敏化染料，敏化染料不同種主要是為了響應不同波長的可見光，擴展光響應范圍，敏化染料有N719，N3，GD3，Z907等可供選用。

本發明中，在導電玻璃的導電面上鍍金屬鉑層，非陽光入射端導電玻璃的非導電面上鍍銀層或鋁層做鏡面處理，其目的有兩個：其一，利用鉑的催化作用，增大了電子的傳輸速率，從而提高光電轉換效率，其二，將射進電池內但被反射的光線通過導電玻璃鏡面二次反射后再次照射到光陽極上，從而提高光線的利用率

有益效果：本發明與現有技術相比具有以下優點：

1）將導電玻璃作為陰極，并將光陽極放置于導電玻璃構成的空腔內，這樣不僅使光陽極與陰極相對的表面積增加，從而增大了接受光照的表面積，而且也可以將射進電池內但被反射的光線通過導電玻璃鏡面二次反射后再次照射到光陽極上，從而提高光線的利用率；

2）通過將光陽極設置為雙層網狀結構，增大了其上生長的二氧化鈦納米管層的表面積，從而與電解質的接觸面積和吸附敏化染料的量均增加，進而大幅度提高了光電轉換效率。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明光陽極的結構示意圖；

附圖標記：1、腔體，2、導電玻璃，3、密封膜，4、二氧化鈦納米管層，5、光陽極，6、敏化染料，7、電解質，8、非導電面。

具體實施方式

如圖所示，一種雙網疊加染料敏化太陽能電池，包括腔體1、光陽極5和腔體1內的I^-/I^3-型電解質7，所述腔體1為導電玻璃2圍成的空腔，該空腔的兩端通過密封膜3密封，光陽極5設置在空腔的中心位置，所述光陽極5為雙層網狀結構疊加而成，且兩層網狀結構為相對轉動大于0°、小于180°的角度后的疊加，光陽極5上生長有二氧化鈦納米管層4，二氧化鈦納米管層4上吸附有敏化染料6。

以上為本發明的基本實施方式，可以在以上基礎上做進一步的改進或限定：

如，在所述導電玻璃2的導電面上鍍有金屬鉑層，以提高光線的利用率和增大電子的傳輸速率；非陽光入射端導電玻璃的非導電面8上鍍銀層或鋁層做鏡面處理，可以將射進電池內但被反射的光線通過導電玻璃鏡面二次反射后再次照射到光陽極上，從而提高光線的利用率；

如，所述網狀結構的光陽極5的網孔形狀為菱形，且兩層網狀結構相對轉動90°后疊加構成光陽極5；當然網孔形狀也可以為其他的形狀，如圓形、多邊形等形狀，只要兩者不完全重合即可；