[發明專利]一種染料敏化太陽能電池的電極結構

在審

• 申請號: 201710962538.4
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107658137A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 湯寶田
• 申請（專利權）人: 南通金陽太陽能科技有限公司
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于染料敏化太陽能電池技術領域，具體涉及一種染料敏化太陽能電池的電極結構，尤其是一種大面積染料敏化太陽能電池電極的結構。

背景技術

染料敏化太陽能電池，由于其結構簡單、成本低廉且光電轉換效率較高而受到關注。現有技術的染料敏化太陽能電池模塊一般包括以下幾個主要部分：吸附了光敏染料的納米多孔半導體薄膜和透明導電底板組成的第一電極、與之相對且間隔開的含催化層的第二電極、兩電極之間填充的電解質、以及密封材料。兩電極中至少包含一個透明電極以保證電池對光的吸收，通常使用透明導電性底板為導電玻璃或柔性透明導電部件。電解質材料通常為含有碘電對的有機溶液。

目前，商品化的透明導電性底板，一般為包覆了摻錫氧化銦(ITO)或摻氟氧化錫(FTO)等透明導電部件的玻璃底板或其它柔性透明材料，ITO或FTO層具有良好的耐腐蝕性，可以通過濺射法或化學氣相沉積法(CVD)進行制備。但是，ITO或FTO的電阻率為10^-4-10^-3Ω·cm左右，是銀、銅等金屬電阻率的100倍左右。因此，市售的透明導電基底具有較高的電阻值，在用于某些光電轉換器件(如染料敏化太陽能電池)時，特別是大面積的電池器件的時候，光電轉換效率下降明顯。可以考慮通過提高透明導電層(ITO或FTO等)的厚度來降低透明導電底板的電阻。但是，導電層厚度的增大會導致其對光的吸收率增大，同樣會降低太陽能電池的光電轉換效率。

為了降低染料敏化太陽能電池用導電底板的電阻，目前通常采用的方法是在導電底板上設置高導電性的柵電極，所使用的材質一般為銀。例如中國發明專利ZL200410014455.5和ZL200410014456.X，通過柵電極將若干單電池分割開來，分別制備了大面積內部串聯和內部并聯電池。同樣的方法在ReproducibleManufacturingofDye-SensitizedSolarCellsonaSemi-automatedBaseline(M.等，Prog.Photovolt：Res.Appl，2003年，11卷，207-220頁)也有報道。

發明內容

本發明提出了一種新的電極結構，使用該結構的大面積染料敏化太陽能電池不但有效降低了導電底板的電阻，而且提高了電池的有效面積，從而可以更有效地提高這類光電轉換器件的光電轉換效果。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種染料敏化太陽能電池的電極結構，包括覆蓋有導電部件的可視底板，底板上設置帶孔半導體膜或催化劑組件，所述帶孔半導體膜(如二氧化鈦)浸漬有光敏染料，底板上還設置有高導電組件，其特征是，所述高導電組件將帶孔半導體膜或催化劑組件分割成塊，塊與塊相連接，呈環狀。

優選的是：所述帶孔半導體膜或催化劑組件被高導電組件分割成塊，呈“S”形環狀。

為了避免柵電極相互接觸而導致電池短路或者被電解液腐蝕，所述高導電組件上依次覆蓋有絕緣組件、隔斷組件。或者所述高導電組件上僅覆蓋有密封層。

利用本發明的電極結構，制備的電池模塊結構如下：

一種染料敏化太陽能電池模塊，包括第一電極、第二電極，第一電極和第二電極相對間隔設置，周邊密封形成封閉的腔體，在所述腔體中填充有電解質，第一電極工作區域一側設置帶孔半導體膜，所述帶孔半導體膜浸漬有光敏染料，第二電極工作區域一側設置催化劑組件；其特征是，所述第一電極和第二電極上包括高導電組件，將帶孔半導體膜或催化劑組件分割成塊，塊與塊相接，呈環狀；所述封閉腔體相互連通。

將本發明電池模塊進行串并聯，可以得到大規模串/并聯染料敏化太陽能電池。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1)在同樣密封條件下，本發明的電極結構提高了電池的有效面積，可以改善電池的放電性能。

2)本發明的電極結構的電池模塊，電解液灌注可以一次完成，有效地解決多個單電池分別灌注電解液帶來的生產效率問題。

具體實施方式

實施例1：電極結構

一種染料敏化太陽能電池的電極結構，包括覆蓋有導電部件的可視底板11，底板11上設置納米二氧化鈦膜或催化劑組件13，底板11上還設置有高導電組件12，高導電組件12將納米二氧化鈦膜或催化劑組件13分割成塊，塊與塊相連接，呈“S”形環狀。

實施例2：電池模塊的結構

本實施例是由實施例1的一對電極構成的電池模塊。