[實(shí)用新型]一種網(wǎng)狀染料敏化太陽能電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320647927.5
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN203521181U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐春花;王鏡喆;尤玉飛;王俊鵬;張夢蘭;李香利;徐申生;曹津;王濤然;侯寒停;程博文;韓林格
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號: H01G9/048
• 分類號: H01G9/048;H01G9/042;H01G9/20
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及到太陽能電池領(lǐng)域，具體的說是一種網(wǎng)狀染料敏化太陽能電池。

背景技術(shù)

TiO₂是一種寬禁帶半導(dǎo)體，禁帶寬度為3.2ev，在增強(qiáng)光電轉(zhuǎn)化效率方面具有重要的作用，在電子學(xué)、光電轉(zhuǎn)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(zhì)，如N型半導(dǎo)體、化學(xué)與機(jī)械穩(wěn)定性、光催化性、生物活性及低制備成本已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)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(yīng)用前景。

現(xiàn)有的染料敏化太陽能電池一般采用陰極和光陽極相對設(shè)置，兩者之間充斥電解質(zhì)，這種結(jié)構(gòu)的太陽能電池，光陽極與電解質(zhì)的接觸面積小，導(dǎo)致該種類型的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率很低。

實(shí)用新型內(nèi)容

為解決現(xiàn)有的染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率低的問題，本實(shí)用新型提供了一種網(wǎng)狀染料敏化太陽能電池，通過對光陽極和電池結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，大大增加了光陽極與電解質(zhì)的接觸面積，從而大幅度提高了光電轉(zhuǎn)換率。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：一種網(wǎng)狀染料敏化太陽能電池，包括相對設(shè)置在腔體內(nèi)的光陽極和陰極，腔體內(nèi)充斥I^-/I^3-型電解質(zhì)，所述光陽極為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)上附著有二氧化鈦納米顆粒層，二氧化鈦納米顆粒層上吸附有敏化染料。

所述陰極為導(dǎo)電玻璃，導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電面上鍍有金屬鉑層，非導(dǎo)電面上鍍有鋁層或銀層。

所述光陽極的材質(zhì)為不銹鋼、鈦、鋅或黃銅。

本實(shí)用新型中，所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)光陽極可以是單層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或者多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)疊加而成，但是，在多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)疊加時相鄰層的網(wǎng)孔不能重合。

本實(shí)用新型所述的敏化染料可以是一種敏化染料，也可以是兩種，敏化染料不同種主要是為了響應(yīng)不同波長的可見光，擴(kuò)展光響應(yīng)范圍，敏化染料有N719，N3，GD3，Z907等。

本實(shí)用新型中，在導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電面上鍍金屬鉑層和非導(dǎo)電面上鍍有鋁層或銀層（即做鏡面處理），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(zhuǎn)換效率，其二，將從光陽極一側(cè)射進(jìn)的多余的光線通過鏡面反射到光陽極上從而提高光線利用率。

有益效果：本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）將導(dǎo)電玻璃作為陰極，并在其導(dǎo)電面上鍍設(shè)金屬鉑層和非導(dǎo)電面鍍鋁層或銀層做鏡面處理，這樣可以將射進(jìn)電池內(nèi)但被反射的光線通過導(dǎo)電玻璃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(shè)置為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增大了其上附著的二氧化鈦納米顆粒的表面積，從而與電解質(zhì)的接觸面積和吸附敏化染料的量均增加，進(jìn)而大幅度提高了光電轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型光陽極的一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記：1、腔體，2、陰極，3、二氧化鈦納米顆粒層，4、光陽極，5、敏化染料，6、電解質(zhì)，7、非導(dǎo)電面。

具體實(shí)施方式

如圖所示，一種網(wǎng)狀染料敏化太陽能電池，包括相對設(shè)置在腔體1內(nèi)的光陽極4和陰極2，腔體1內(nèi)充斥I^-/I^3-型電解質(zhì)6，所述光陽極4為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，光陽極4上附著有二氧化鈦納米顆粒層3，二氧化鈦納米顆粒層3上吸附有敏化染料5。

以上為本實(shí)用新型的基本實(shí)施方式，可以在以上基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)或限定：

如，所述陰極2為導(dǎo)電玻璃，導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電面上鍍有金屬鉑層和非導(dǎo)電面鍍銀層或鋁層做鏡面處理，以提高光線的利用率和增大電子的傳輸速率；所述陰極2最好是作為腔體1的一個側(cè)壁來設(shè)置，或者是將陰極2的形狀設(shè)置為環(huán)形從而構(gòu)成腔體1的側(cè)壁，光陽極4設(shè)置在陰極2的中心位置；

如，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的光陽極4的網(wǎng)孔形狀為菱形，當(dāng)然網(wǎng)孔形狀也可以為其他的形狀，如圓形、多邊形等形狀；

如，所述光陽極4的材質(zhì)為不銹鋼、鈦、鋅或黃銅，優(yōu)選的材質(zhì)為鈦，網(wǎng)狀光陽極4的厚度為50微米，這樣可以使其具有很好的柔韌性以便于制作成可彎曲的太陽能電池，用途廣泛攜帶方便。

本實(shí)用新型中，當(dāng)光線照射到光陽極4上的敏化染料5時，敏化染料分子躍遷至激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的染料分子將電子注入到TiO₂半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中，后流入外電路中，處于氧化態(tài)的染料被還原態(tài)的I^-/I^3-型電解質(zhì)還原再生，氧化態(tài)的電解質(zhì)在對電極接受電子后被還原，從而完成一個循環(huán)。