[實用新型]一種柱形染料敏化太陽能電池

有效

• 申請號: 201521106427.6
• 申請日: 2015-12-24
• 公開（公告）號: CN205194526U
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 敖蓓;王飛;湯俏薇
• 申請（專利權）人: 上海博暄能源科技有限公司
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于能源器件領域，涉及一種太陽能電池，具體涉及一種柱形染料敏化太 陽能電池。

背景技術

染料敏化太陽能電池的研究歷史可以追溯到19世紀早期的照相術。1837年，Daguerre 制出了世界上第一張照片。兩年后，FoxTalbot將鹵化銀用于照片制作，但是由于鹵化銀的 禁帶寬度較大，無法響應長波可見光，所以相片質量并沒有得到很大的提高。1883年，德 國光電化學專家Vogel發現有機染料能使鹵化銀乳狀液對更長的波長敏感，這是對染料敏 化效應的最早報導。使用有機染料分子可以擴展鹵化銀照相軟片對可見光的響應范圍到紅 光甚至紅外波段，這使得“全色”寬譜黑白膠片乃至現在的彩色膠片成為可能。1887年， Moser將這種染料敏化效應用到鹵化銀電極上，從而將染料敏化的概念從照相術領域延伸 到光電化學領域。1964年，Namba和Hishiki發現同一種染料對照相術和光電化學都很有 效。這是染料敏化領域的重要事件，只是當時不能確定其機理，即不確定敏化到底是通過 電子的轉移還是通過能量的轉移來實現的。直到20世紀60年代，德國的Tributsch發現了 染料吸附在半導體上并在一定條件下產生電流的機理，才使人們認識到光照下電子從染料 的基態躍遷到激發態后繼而注入半導體的導帶的光電子轉移是造成上述現象的根本原因。 這為光電化學電池的研究奠定了基礎。但是由于當時的光電化學電池采用的是致密半導體 膜，染料只能在膜的表面單層吸附，而單層染料只能吸收很少的太陽光，多層染料又阻礙 了電子的傳輸，因此光電轉換效率很低，達不到應用水平。

1988年，小組用基于Ru的染料敏化粗糙因子為200的多晶二氧化鈦薄膜，用Br₂/Br^-氧化還原電對制備了太陽能電池，在單色光下取得了12％的轉化效率，這在當時是最好的結果了。直到1991年，在O’Regan的啟發下，應用了O’Regan制備的比表面積很大的納米TiO₂顆粒，使電池的效率一舉達到7.1％，取得了染料敏化太陽能電池領域的重大突破。而現有的太陽能電池大多為板式結構，納米半導體材料的表面吸附的電解質量很少，微量的揮發足以導致電池壽命的下降；而且板式太陽能電池受采光方向的影響，影響太陽光的利用率。

發明內容

本實用新型目的是為了克服現有技術的不足而提供一種柱形染料敏化太陽能電池。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種柱形染料敏化太陽能電池，它包 括：

對電極空心柱，所述對電極空心柱的側壁上開設有多個通孔且其側壁外表面形成有鉑 膜，每個所述通孔的軸心線與所述對電極空心柱的軸心線之間形成的夾角為銳角；

光陽極組件，所述光陽極組件包括套設于所述對電極空心柱外且上部與其相密封的殼 體、設置于所述殼體內表面的納米二氧化鈦層以及設置于所述殼體下部且與所述對電極空心 柱底部相密封的底蓋；

電解液，所述電解液填充在所述對電極空心柱和所述光陽極組件內；

所述對電極空心柱內固定有液位傳感器，所述殼體外表面固定有與所述液位傳感器相通 訊的顯示模塊。

優化地，所述通孔的軸心線與所述對電極空心柱的軸心線之間形成的夾角為30～60°。

進一步地，所述殼體外表面還固定有與所述顯示模塊相電連接的供電模塊。

優化地，所述底蓋上安裝有第一密封塞，所述殼體與所述對電極空心柱的密封處設有第 二密封塞。

由于上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點：本實用新型柱形染 料敏化太陽能電池，一方面設置對電極空心柱，并將光陽極組件設置成與其相配合的結構， 這樣能夠提高太陽光的利用率，克服因電解質的揮發對電池性能造成的影響；另一方面通過 將通孔的軸心線與對電極空心柱的軸心線之間形成的夾角設為銳角，這樣能夠確保電解液在 注入過程中液位上升的平穩，保證納米二氧化鈦層吸附染料的均勻性和電池的質量，還能測 定電解液的液位。

附圖說明

附圖1為本實用新型柱形染料敏化太陽能電池的結構示意圖；

其中，1、對電極空心柱；11、通孔；12、液位傳感器；2、光陽極組件；21、殼體；22、 納米二氧化鈦層；23、底蓋；3、顯示模塊；4、供電模塊；5、第二密封塞；6、第一密封塞； 7、電解液。

具體實施方式