專利名稱：一種染料敏化太陽能電池的電極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于染料敏化太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種染料敏化太陽能電池的電 極結(jié)構(gòu)，尤其是一種大面積染料敏化太陽能電池電極的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
染料敏化太陽能電池，由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉且光電轉(zhuǎn)換效率較高而受到關(guān)注?，F(xiàn) 有技術(shù)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(dǎo)體薄膜和透明導(dǎo)電基板組成的第一電極、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(zhì)、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(dǎo)電性基板為導(dǎo)電玻璃或柔性透明'導(dǎo)電膜。電解質(zhì)材料通常為含有碘電 對的有機溶液。
目前，商品化的透明導(dǎo)電性基板， 一般為包覆了摻錫氧化銦(ITO)或摻氟氧化錫(FTO) 等透明導(dǎo)電膜的玻璃基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(xué)氣相沉積法(CVD)進(jìn)行制備。但是，ITO或FTO的電阻率為104-10—3 Q-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(dǎo)電基底具有較高的電阻值， 在用于某些光電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換效率下降明顯?？梢钥紤]通過提高透明導(dǎo)電層(ITO或FTO等)的厚度來降低透明 導(dǎo)電基板的電阻。但是，導(dǎo)電層厚度的增大會導(dǎo)致其對光的吸收率增大，同樣會降低太陽能 電池的光電轉(zhuǎn)換效率。 .
為了降低染料敏化太陽能電池用導(dǎo)電基板的電阻，目前通常采用的方法是在導(dǎo)電基板上 設(shè)置高導(dǎo)電性的柵電極，所使用的材質(zhì)一般為銀。例如中國發(fā)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(nèi)部串聯(lián)和內(nèi)部 并聯(lián)電池。同樣的方、法在Reproducible Manufacturing of Dye-Sensitized Solar Cells on a Semi-automated Baseline (M. Spath等，Prog. Photovolt: Res. Appl， 2003年，11巻，207—220 頁)也有報道。

實用新型內(nèi)容
本實用新型提出了一種新的電極結(jié)構(gòu)，使用該結(jié)構(gòu)的大面積染料敏化太陽能電池不但有 效降低了導(dǎo)電基板的電阻，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(zhuǎn)換器件的光電轉(zhuǎn)換效果。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案-
一種染料敏化太陽能電池的電極結(jié)構(gòu)，包括覆蓋有導(dǎo)電膜的透明基板，基板上設(shè)置納米 多孔半導(dǎo)體膜或催化劑層，所述納米多孔半導(dǎo)體膜(如二氧化鈦)浸漬有光敏染料，基板上 還設(shè)置有高導(dǎo)電性柵電極，其特征是，所述高導(dǎo)電性柵電極將納米多孔半導(dǎo)體膜或催化劑層 分割成塊，塊與塊相連接，呈迂回結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的是所述納米多孔半導(dǎo)體膜或催化劑層被高導(dǎo)電性柵電極分割成塊，呈"S"形迂 回結(jié)構(gòu)。
為了避免柵電極相互接觸而導(dǎo)致電池短路或者被電解液腐蝕，所述高導(dǎo)電性柵電極上依 次覆蓋有絕緣層、密封層。或者所述高導(dǎo)電性柵電極上僅覆蓋有密封層。
利用本實用新型的電極結(jié)構(gòu)，制備的電池模塊結(jié)構(gòu)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(shè)置，周邊密封形成封閉的腔體，在所述腔體中填充有電解質(zhì)，第一電極工作區(qū)域一側(cè)設(shè) 置納米多孔半導(dǎo)體膜，所述納米多孔半導(dǎo)體膜浸漬有光敏染料，第二電極工作區(qū)域一側(cè)設(shè)置 催化劑層；其特征是，所述第一電極和第二電極上包括高導(dǎo)電性柵電極，將納米多孔半導(dǎo)體 膜或催化劑層分割成塊，塊與塊相接，呈迂回結(jié)構(gòu)；所述封閉腔體相互連通。
將本實用新型電池模塊進(jìn)行串并聯(lián)，可以得到大規(guī)模串/并聯(lián)染料敏化太陽能電池。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于
1) 在同樣密封條件下，本實用新型的電極結(jié)構(gòu)提高了電池的有效面積，可以改善電池 的放電性能；
2) 本實用新型的電極結(jié)構(gòu)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(chǎn)效率問題。 ■


圖1是實施例1的電極俯視示意圖； 圖2為圖1的A向剖面圖； 圖3是實施例2的俯視示意圖； 圖4是圖3的A向剖面圖； 圖5為實施例3的電極俯視示意圖。
具體實施方式
實施例1:電極結(jié)構(gòu)
如圖1和2所示， 一種染料敏化太陽能電池的電極結(jié)構(gòu)，包括覆蓋有導(dǎo)電膜的透明基板 11，基板11上設(shè)置納米二氧諱鈦膜或催化劑層13，基板11上還設(shè)置有高導(dǎo)電性柵電極12， 如圖1所示，高導(dǎo)電性柵電極12將納米二氧化鈦膜或催化劑層13分割成塊，塊與塊相連接， 呈"S"形迂回結(jié)構(gòu)。
實施例2:電池模塊的結(jié)構(gòu)
本實施例是由實施例1的一對電極構(gòu)成的電池模塊。
如圖3、 4所示，染料敏化太陽能電池模塊，包括第一電極和第二電極，分別制備在透明 導(dǎo)電基板21上，第一電極上制備有"S"型結(jié)構(gòu)的納米二氧化鈦膜層23用于吸附光敏染料， 第二電極制備有"S"型結(jié)構(gòu)的催化層26;分別在第一電極和第二電極的相應(yīng)位置制備上柵 電極25、絕緣層27和密封材料層22，并將第一電極和第二電極封合在一起后，通過預(yù)留在 適當(dāng)位置的小孔將電解液24灌入并密封，在裸露的柵電極接線點24處將電極引出。
在滿足絕緣和密封要求的情況下，也可以僅在其中一個電極上設(shè)置絕緣層和密封材料層， 另一電極僅設(shè)置柵電極層，在封合的時候，設(shè)置在其中一個電極上的密封材料層同時將另一 電極的柵電極層保護(hù)起來。
實施例3:大規(guī)模串并聯(lián)染料敏化太陽能電池
如圖5所示，電池的基本結(jié)構(gòu)和實施例2相同，通過多個單電池之間通過串聯(lián)或并聯(lián)的 方式形成電氣連接。
本實用新型上述的實施例是對本發(fā)祖的說明，而不能限制本發(fā)明，在與本發(fā)明權(quán)利要求 書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變和組合，都應(yīng)認(rèn)為是在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種染料敏化太陽能電池的電極結(jié)構(gòu)，包括覆蓋有導(dǎo)電膜的透明基板，基板上設(shè)置納米多孔半導(dǎo)體膜或催化劑層，所述納米多孔半導(dǎo)體膜浸漬有光敏染料，基板上還設(shè)置有高導(dǎo)電性柵電極，其特征是，所述高導(dǎo)電性柵電極將納米多孔半導(dǎo)體膜或催化劑層分割成塊，塊與塊相連接，呈迂回結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的染料敏化太陽能電池的電極結(jié)構(gòu)，其特征是，所述納米多孔半 導(dǎo)體膜或催化劑層被高導(dǎo)電性柵電極分割成塊，呈"S"形迂回結(jié)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的染料敏化太陽能電池的電極結(jié)構(gòu)，其特征是，所述高導(dǎo)電性柵 電極上依次覆蓋有絕緣層、密封層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的染料敏化太陽能電池的電極結(jié)構(gòu)，其特征是，所述高導(dǎo)電性柵 電極上僅覆蓋有密封層。
5、 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(shè)置，周邊密封形成封閉的腔體，在所述腔體中填充有電解質(zhì)，第一電極工作區(qū)域一側(cè) 設(shè)置納米多孔半導(dǎo)體膜，所述納米多孔半導(dǎo)體膜浸漬有光敏染料，第二電極工作區(qū)域一側(cè)設(shè) 置催化劑層；其特征是，所述第一電極和第二電極上包括高導(dǎo)電性柵電極，將納米多孔半導(dǎo) 體膜或催化劑層分割成塊，塊與塊相接，呈迂回結(jié)構(gòu)；所述封閉腔體相互連通。
6、 一種大規(guī)模串/并聯(lián)染料敏化太陽能電池，其特征是，由權(quán)利要求5所述的染料敏化 太陽能電池模塊串/并聯(lián)組成。
專利摘要本實用新型涉及染料敏化太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種染料敏化太陽能電池的電極結(jié)構(gòu)，包括覆蓋有導(dǎo)電膜的透明基板，基板上設(shè)置納米多孔半導(dǎo)體膜或催化劑層，所述納米多孔半導(dǎo)體膜浸漬有光敏染料，基板上還設(shè)置有高導(dǎo)電性柵電極，其特征是，所述高導(dǎo)電性柵電極將納米多孔半導(dǎo)體膜或催化劑層分割成塊，塊與塊相連接，呈迂回結(jié)構(gòu)。本實用新型的結(jié)構(gòu)提高了電池的有效面積，并且簡化了制備電池步驟，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號H01G9/20GK201302932SQ20082023170
公開日2009年9月2日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者楊希川, 陳瑞奎 申請人:大連七色光太陽能科技開發(fā)有限公司