專利名稱:一種太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種太陽能電池,特別涉及一種染料敏化太陽能電池電極。
背景技術(shù):
太陽能電池是一種將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。二十世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的染料敏化太陽能電池采用寬禁帶半導(dǎo)體的納米膜,利用納米膜巨大的比表面積,在其表面吸附大量的光敏染料,從而可有效的吸收太陽光。
請參閱圖1,2002年5月22日公開的申請?zhí)枮?1140225的中國發(fā)明專利申請揭示了一種納米晶膜太陽能電池電極及其制備方法。該電極以寬禁帶半導(dǎo)體納米晶膜20為基底,在該基底表面吸附一層金屬離子30,再在金屬離子吸附層上吸附光敏化劑40。
此納米晶膜太陽能電池電極雖可通過金屬離子的表面修飾,提高電極的光電轉(zhuǎn)換性能,但該二氧化鈦納米晶膜通過將寬禁帶半導(dǎo)體膠體涂布于透明導(dǎo)電基片上于200-600℃下燒結(jié)而成,在此過程中,易產(chǎn)生異常堆積,致使染料與二氧化鈦的浸潤性差,導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率下降。
有鑒于此,提供一種染料與半導(dǎo)體材料的浸潤性好、光電轉(zhuǎn)換效率高的太陽能電池及太陽能電池電極實為必要。
發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)的染料敏化太陽能電池中染料與半導(dǎo)體材料的浸潤性差、光電轉(zhuǎn)換效率低的問題,本發(fā)明的第一個目的在于提供一種染料與半導(dǎo)體材料的浸潤性好、光電轉(zhuǎn)換效率高的太陽能電池。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種染料與半導(dǎo)體材料的浸潤性好、光電轉(zhuǎn)換效率高的太陽能電池電極。
為實現(xiàn)本發(fā)明的第一目的,本發(fā)明提供一種太陽能電池,包括一第一電極、一電解質(zhì)和一第二電極,該第一電極包括一導(dǎo)電基片、一半導(dǎo)體材料層及一光敏化劑層,其中半導(dǎo)體材料層形成于導(dǎo)電基片上,包括多個半導(dǎo)體管;光敏化劑層形成于半導(dǎo)體材料層上。
為實現(xiàn)本發(fā)明的第二個目的,本發(fā)明提供一種太陽能電池電極,包括一導(dǎo)電基片、一半導(dǎo)體材料層和一光敏化劑層,其中,半導(dǎo)體材料層形成于導(dǎo)電基片上,包括多個半導(dǎo)體管;光敏化劑層形成于半導(dǎo)體材料層上。
相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明采用半導(dǎo)體管束結(jié)構(gòu),增加染料與半導(dǎo)體材料的間的接觸面積,使染料與半導(dǎo)體材料的浸潤得以加強,從而提高染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池的示意圖;圖2為采用本發(fā)明提供的太陽能電池及電極的示意圖。
具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
請參閱圖2,本發(fā)明提供的太陽能電池100,其包括一光負極2、一電解質(zhì)(圖未示)、一光正極7。其中,電解質(zhì)可為碘/碘化鋰電解質(zhì),光正極7可為一多孔碳電極或鍍有鉑層的導(dǎo)電基片。
本發(fā)明提供的太陽能電池電極即太陽能電池100的光負極2包括導(dǎo)電基片1、多半導(dǎo)體管3、光敏化劑層5。其中,導(dǎo)電基片1可為一透明導(dǎo)電玻璃,本實施例中采用氟摻雜二氧化錫導(dǎo)電玻璃。半導(dǎo)體管3可為納米管或微米管,通過蝕刻或化學(xué)氣相沉積法形成于導(dǎo)電基片1上,管與管之間相互平行,且基本垂直于導(dǎo)電基片1。該半導(dǎo)體管3的高度H可為1-50微米,其材料為寬禁帶半導(dǎo)體材料,如二氧化鈦、氧化鋅等。光敏化劑層5可為一染料層,本實施例采用順式-二硫氰酸根-二(4,4’-二羧酸-2,2’-聯(lián)吡啶)合釕cis-dithiocyanatobis(4,4’-dicarboxy-2,2’-bipyridine)ruthenium(簡稱為N3染料),將其配制成一定濃度的溶液或凝膠,通過浸泡的方式使其吸附于半導(dǎo)體管3上,其中染料粒子可于半導(dǎo)體管3內(nèi)外部均有分布。
在形成光敏化劑層5之前,可于半導(dǎo)體管3上進一步通過沉積或溶膠-凝膠法于半導(dǎo)體管壁上形成一層納米粒子,該納米粒子可為金屬離子或半導(dǎo)體材料的量子點,用以進一步加強染料與半導(dǎo)體管的浸潤。
另外,本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員應(yīng)該明白,染料敏化半導(dǎo)體電極的電流-電位特性取決于染料的氧化還原能級、電解質(zhì)中氧化還原電對的電勢以及半導(dǎo)體的導(dǎo)帶能級。所以,當(dāng)條件改變時,本發(fā)明提供的太陽能電池電極也可為太陽能電池的光正極。
由于本發(fā)明采用半導(dǎo)體管束結(jié)構(gòu),增加染料與半導(dǎo)體材料之間的接觸面積,使染料與半導(dǎo)體材料的浸潤得以加強,從而提高染料敏化太陽能電池電極的光電轉(zhuǎn)化效率。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池,包括一第一電極、一電解質(zhì)和一第二電極,其中該第一電極包括一導(dǎo)電基片、一半導(dǎo)體材料層及一光敏化劑層,半導(dǎo)體材料層形成于導(dǎo)電基片上,光敏化劑層形成于半導(dǎo)體材料層上,其特征在于半導(dǎo)體材料層包括多個半導(dǎo)體管。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池,其特征在于半導(dǎo)體材料層包括二氧化鈦或氧化鋅。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池,其特征在于半導(dǎo)體管通過化學(xué)氣相沉積法或蝕刻形成于導(dǎo)電基片上。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池,其特征在于第一電極進一步包括一層納米粒子,該層納米粒子位于半導(dǎo)體管與光敏化劑層之間,納米粒子為金屬離子或半導(dǎo)體材料的量子點。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池,其特征在于半導(dǎo)體管為半導(dǎo)體納米管或半導(dǎo)體微米管。
6.一種太陽能電池電極,包括一導(dǎo)電基片、一半導(dǎo)體材料層和一光敏化劑層,半導(dǎo)體材料層形成于導(dǎo)電基片上,光敏化劑層形成于半導(dǎo)體材料層上,其特征在于半導(dǎo)體材料層包括多個半導(dǎo)體管。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池電極,其特征在于光敏化劑層通過吸附形成于半導(dǎo)體材料層,光敏化劑層包括一染料層。
8.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池電極,其特征在于半導(dǎo)體材料層包括二氧化鈦或氧化鋅。
9.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池電極,其特征在于太陽能電池電極進一步包括一層納米粒子,該層納米粒子位于半導(dǎo)體管與光敏化劑層之間,該納米粒子為金屬離子或半導(dǎo)體材料的量子點。
10.如權(quán)利要求6所述的太陽能電池電極,其特征在于半導(dǎo)體管為半導(dǎo)體納米管或半導(dǎo)體微米管。
全文摘要
為解決現(xiàn)有技術(shù)的染料敏化太陽能電池中染料與半導(dǎo)體材料的浸潤性差、光電轉(zhuǎn)換效率低的問題,本發(fā)明提供一種太陽能電池,包括一第一電極、一電解質(zhì)和一第二電極,該第一電極包括一導(dǎo)電基片、一半導(dǎo)體材料層及一光敏化劑層,其中半導(dǎo)體材料層形成于導(dǎo)電基片上,包括多個半導(dǎo)體管;光敏化劑層形成于半導(dǎo)體材料層上。本發(fā)明提供一種太陽能電池電極,包括一導(dǎo)電基片、一半導(dǎo)體材料層和一光敏化劑層,其中半導(dǎo)體材料層形成于導(dǎo)電基片上,包括多個半導(dǎo)體管;光敏化劑層形成于半導(dǎo)體材料層上。
文檔編號H01L31/04GK1571169SQ0313991
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月19日
發(fā)明者黃全德, 黃文正 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司