本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能電池，具體涉及一種染料敏化太陽(yáng)能電池。

背景技術(shù)：

目前，由于燃燒化石能源帶來的一系列污染問題，人們迫切地渴求一種綠色能源的出現(xiàn)，所以新能源越來越受人們青睞，而太陽(yáng)能電池也逐漸成為人們研究的重點(diǎn)對(duì)象，其中染料敏化太陽(yáng)能電池(DSCs)尤為受到人們的重視。染料敏化太陽(yáng)能電池主要是模仿光合作用的原理制作出的一種新型太陽(yáng)能電池，它工作的原理是，當(dāng)光照時(shí)，光陽(yáng)極上的染料分子吸收太陽(yáng)光能后，其中的電子變?yōu)榧ぐl(fā)狀態(tài)，激發(fā)態(tài)的電子進(jìn)入緊鄰的金屬氧化物薄膜層，隨后進(jìn)入導(dǎo)電膜，再通過外部電線把電子輸送到對(duì)電極，最后進(jìn)入電解質(zhì)，染料中失去的電子則通過金屬氧化物從電解質(zhì)中得到補(bǔ)償，使染料回到初始狀態(tài)而形成電子回路，這樣就產(chǎn)生了光電流。

DSCs與傳統(tǒng)的太陽(yáng)電池相比有以下一些優(yōu)勢(shì)：

(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；

(2)制備電池耗能較少，能源回收周期短；

(3)生產(chǎn)成本較低，僅為硅太陽(yáng)能電池的1/5～1/10；

(4)生產(chǎn)過程中無毒無污染。

但是，目前的薄膜太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化率不高、整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)采用液態(tài)有機(jī)小分子化合物溶劑，其沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，流動(dòng)性大，會(huì)造成給電極腐蝕、電解液泄露、壽命短等一系列問題；并且重新注射電解液時(shí)，必須整體拆開，操作復(fù)雜，電池的壽命低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本實(shí)用新型的目的是提供一種染料敏化太陽(yáng)能電池，從而得到的染料敏化太陽(yáng)能電池，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，不易腐蝕，提高了光電利用效率。

本實(shí)用新型提供一種染料敏化太陽(yáng)能電池，包括依次設(shè)置的染料敏化光陽(yáng)極結(jié)構(gòu)、對(duì)電極和透光玻璃，所述染料敏化光陽(yáng)極結(jié)構(gòu)包括光陽(yáng)極，所述光陽(yáng)極上設(shè)有絕緣膜，所述絕緣膜上設(shè)有第一開口，所述第一開口沿所述光陽(yáng)極的對(duì)光區(qū)的周邊設(shè)置，所述對(duì)電極上穿設(shè)有第二開口，所述第二開口與第一開口對(duì)應(yīng)設(shè)置，且所述對(duì)光區(qū)、第一開口、第二開口與所述透光玻璃圍成用于填充電解液的空腔；所述透光玻璃上還穿設(shè)有與第二開口相連通的通孔，所述通孔的截面成螺旋形，所述通孔的第一端口設(shè)于所述第二開口的周邊，所述通孔的第二端口設(shè)于透光玻璃上，所述第二端口上設(shè)有與其相開合的密封部。

優(yōu)選地，所述透光玻璃上還設(shè)有凹槽，所述凹槽沿所述通孔的第二端口的周向設(shè)置，該凹槽的設(shè)置，防止電解液溢流在整個(gè)透光玻璃上造成污染，影響其透光性，從而影響電池的整體光電轉(zhuǎn)換效果。

優(yōu)選地，所述密封部為單向密封部，從而能夠防止電解液注射的過程中逆流，造成腐蝕。

優(yōu)選地，所通孔的頂部的直徑小于所述通孔的底部的直徑，且所述通孔的直徑為2～4mm；頂部的直徑小于所述通孔的底部的直徑，成錐形的設(shè)置能夠防止電解液溢出；且在通孔設(shè)計(jì)下，改變了電解液的注射方式，減少了使用中對(duì)電池結(jié)構(gòu)的損壞，延長(zhǎng)了電池壽命。

優(yōu)選地，所述透光玻璃上均勻設(shè)有多個(gè)凸起，該凸起的設(shè)置能夠提高整個(gè)透光玻璃的光電接觸面積，從而提高光電轉(zhuǎn)換效率。

優(yōu)選地，所述透光玻璃上還設(shè)有防紫外線層，防紫外線層的設(shè)計(jì)能夠防止紫外線對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池的劣化，提高染料敏化太陽(yáng)能電池耐久性，延長(zhǎng)染料敏化太陽(yáng)能電池的使用壽命，利于染料敏化太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

優(yōu)選地，所述光陽(yáng)極為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述光陽(yáng)極上設(shè)有二氧化鈦納米微管層，網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)增大了二氧化鈦納米微管層的表面積，從而與電解質(zhì)的接觸面積和吸附染料敏化層的量均增加，體高了光電轉(zhuǎn)換效率。

優(yōu)選地，所述光陽(yáng)極和所述絕緣膜間還設(shè)有染料敏化層，所述染料敏化層成正弦或余弦波分布，染料敏化層成波形的設(shè)置，在使用時(shí)易吸收太陽(yáng)光形成電勢(shì)。

優(yōu)選地，所述對(duì)光區(qū)為方形或圓形，且設(shè)于所述光陽(yáng)極的中心，這樣的布置，能夠形成較高的電動(dòng)勢(shì)，最大地利用光陽(yáng)極面積提高輸出功率。

優(yōu)選地，所述電解液為0.1mol/L的Na₂SO₄溶液。

優(yōu)選地，所述染料敏化層由染料敏化劑制成，所述染料敏化劑選取天然植物桑葚為原料，經(jīng)無污染的提取過程制得，具有良好的敏化效果，提高了光電轉(zhuǎn)化效率。

優(yōu)選地，對(duì)電極是契合對(duì)光的中心經(jīng)切割的鉑片，具有較高的理論電動(dòng)勢(shì)。

本實(shí)用新型的染料敏化太陽(yáng)能電池，通過特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)置，降低電極與電路間的接觸電阻，提高電極的光電轉(zhuǎn)化效率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可減少背光式電池對(duì)光能的無效吸收，提高光電轉(zhuǎn)化效率；簡(jiǎn)化了電池結(jié)構(gòu)，降低電池成本；對(duì)電極上與第二開口相連同的通孔的設(shè)置，方便了電解液的注射，并且在需注射電解液時(shí)，不用移開整個(gè)電池結(jié)構(gòu)，使用方便，操作簡(jiǎn)單，可延長(zhǎng)太陽(yáng)能電池的使用壽命，且通孔成螺旋形，能夠減少電解液的注射過程生產(chǎn)生的沖力，起到緩沖的作用，延長(zhǎng)該電池的使用壽命；而且通孔設(shè)在第二開口的周邊上，即對(duì)光區(qū)邊界不會(huì)在電解液注射過程中損壞電池；加設(shè)可開合的密封部防止電解液溢出損壞電池，從而進(jìn)一步延長(zhǎng)電池的使用壽命；此外，絕緣膜的設(shè)置避免對(duì)電極和光陽(yáng)極直接接觸發(fā)生短路，提高光電轉(zhuǎn)換效率；通孔成螺旋形設(shè)置，能夠減少電解液注射的過程中產(chǎn)生的阻力，進(jìn)一步防止損壞電池結(jié)構(gòu)。

附圖說明

以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施方案，其中：

圖1為本實(shí)用新型的染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的染料敏化太陽(yáng)能電池中的透光玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：

1.光電極，2.對(duì)電極，3.透光玻璃，301.凹槽，302.凸起，4.絕緣膜，5.第一開口，6.對(duì)光區(qū)，7.通孔，701.密封部，8.第二開口，9.電解液。

具體實(shí)施方式

以下以具體實(shí)施例的方式，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的染料敏化太陽(yáng)能電池，包括依次設(shè)置的染料敏化光陽(yáng)極結(jié)構(gòu)、對(duì)電極2和透光玻璃3，染料敏化光陽(yáng)極結(jié)構(gòu)包括光陽(yáng)極1，光陽(yáng)極1上設(shè)有絕緣膜4，絕緣膜4上設(shè)有第一開口5，開口沿光陽(yáng)極1的對(duì)光區(qū)6的周邊設(shè)置，對(duì)電極2上穿設(shè)有第二開口8，第二開口8與第一開口5對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述對(duì)光區(qū)6、第一開口5、第二開口8與透光玻璃3圍成用于填充電解液9的空腔；透光玻璃1上還穿設(shè)有與第二開口8相連通的通孔7，通孔7的截面成螺旋形，通孔7的第一端口設(shè)于第二開口8的周邊，通孔7的第二端口設(shè)于透光玻璃1上，第二端口上設(shè)有與其相開合的密封部701。具體實(shí)施時(shí)，通孔7的頂部的直徑小于通孔7的底部的直徑，且通孔7的直徑為2～4mm；頂部的直徑小于底部的直徑，成錐形的設(shè)置能夠防止電解液溢出；且在通孔設(shè)計(jì)下，改變了電解液的注射方式，減少了使用中對(duì)電池結(jié)構(gòu)的損壞，延長(zhǎng)了電池壽命。

上述實(shí)施例中，如圖2所示，透光玻璃3上還設(shè)有凹槽301，凹槽301沿通孔7的第二端口的周向設(shè)置，該凹槽301的設(shè)置，防止電解液溢流在整個(gè)透光玻璃上造成污染，影響其透光性，從而影響電池的整體光電轉(zhuǎn)換效果。

上述實(shí)施例中，第二開口8的直徑小于等于第一開口的直徑5。

上述實(shí)施例中，透光玻璃3上均勻設(shè)有多個(gè)凸起302，該凸起302的設(shè)置能夠提高整個(gè)透光玻璃3的光電接觸面積，從而提高光電轉(zhuǎn)換效率。

上述實(shí)施例中，密封部701為單向密封部，從而能夠防止電解液注射的過程中逆流，造成腐蝕。

上述實(shí)施例中，透光玻璃3上還設(shè)有防紫外線層，防紫外線層的設(shè)計(jì)能夠防止紫外線對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池的劣化，提高染料敏化太陽(yáng)能電池耐久性，延長(zhǎng)染料敏化太陽(yáng)能電池的使用壽命，利于染料敏化太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

上述實(shí)施例中，光陽(yáng)極1為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，光陽(yáng)極1上設(shè)有二氧化鈦納米微管層，網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)增大了二氧化鈦納米微管層的表面積，從而與電解質(zhì)的接觸面積和吸附染料敏化層的量均增加，體高了光電轉(zhuǎn)換效率。

上述實(shí)施例中，光陽(yáng)極1和絕緣膜4間還設(shè)有染料敏化層，染料敏化層成正弦或余弦波分布，染料敏化層成波形的設(shè)置，在使用時(shí)易吸收太陽(yáng)光形成電勢(shì)。

上述實(shí)施例中，對(duì)光區(qū)6為方形或圓形，且設(shè)于光陽(yáng)極1的中心，這樣的布置，能夠形成較高的電動(dòng)勢(shì)，最大地利用光陽(yáng)極面積提高輸出功率。

上述實(shí)施例中，電解液為0.1mol/L的Na₂SO₄溶液。

上述實(shí)施例中，染料敏化層由染料敏化劑制成，染料敏化劑選取天然植物桑葚為原料，經(jīng)無污染的提取過程制得，具有良好的敏化效果，提高了光電轉(zhuǎn)化效率。

上述實(shí)施例中，對(duì)電極2是契合對(duì)光的中心經(jīng)切割的鉑片，具有較高的理論電動(dòng)勢(shì)。

綜上，本實(shí)用新型實(shí)施例的染料敏化太陽(yáng)能電池，特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)置，降低電極與電路間的接觸電阻，提高電極的光電轉(zhuǎn)化效率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可減少背光式電池對(duì)光能的無效吸收，提高光電轉(zhuǎn)化效率；簡(jiǎn)化了電池結(jié)構(gòu)，降低電池成本；對(duì)電極上與第二開口8相連同的通孔7的設(shè)置，方便了電解液的注射，并且在需注射電解液時(shí)，不用移開整個(gè)電池結(jié)構(gòu)，使用方便，操作簡(jiǎn)單，可延長(zhǎng)太陽(yáng)能電池的使用壽命，且通孔成螺旋形，能夠減少電解液的注射過程生產(chǎn)生的沖力，起到緩沖的作用，延長(zhǎng)該電池的使用壽命，通孔7設(shè)在第二開口8的周邊上，即對(duì)光區(qū)邊界不會(huì)在電解液注射過程中損壞電池；加設(shè)可開合密封部701防止電解液溢出損壞電池，從而進(jìn)一步延長(zhǎng)電池的使用壽命；此外，絕緣膜4的設(shè)置避免對(duì)電極2和光陽(yáng)極1直接接觸發(fā)生短路，提高光電轉(zhuǎn)換效率。

實(shí)施例1

光陽(yáng)極層的制備：對(duì)切割好(激光切割)的1mm厚、6*7cm的Ti片用去離子水清洗后，放入無水乙醇中除油，約5min后，用去離子水清洗；烘干后，進(jìn)行超聲波清洗，20min；清洗完畢，烘干，將Ti片放入配置好的拋光液(氫氟酸：硝酸：水＝1：4：5)中，拋光10S；完成后用大量去離子水沖洗，然后烘干；在配好的0.25％氟化氨、0.75％水(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的乙二醇電解液中，以25V直流穩(wěn)定電壓，氧化80min；完成后，送入馬弗爐中，450℃下退火2h，冷卻后即得到二氧化鈦薄膜(即二氧化鈦納米管層)。

用不會(huì)破壞二氧化鈦薄膜的紙如濾紙，剪成對(duì)光區(qū)域形狀(對(duì)光區(qū)域?yàn)?*4cm的正方形)并鋪在導(dǎo)電薄膜上，然后無縫地敷上隔離膠帶，敷好后，將對(duì)光區(qū)域的紙用小刀或裁紙刀劃下。

敏化劑的提?。簩⑾磧舻纳］厮槠?0℃下干燥，待水分完全蒸發(fā)后，研磨至粉，取一定質(zhì)量的粉末，用無水乙醇，在超聲0.5h，40℃恒溫磁力攪拌1h提取，經(jīng)濃縮即為天然染料。

敏化：將敷上樹脂膠帶的導(dǎo)電薄膜浸入桑葚染料提取劑中，使二氧化鈦導(dǎo)電薄膜吸附染料分子，浸泡24h后將Ti片取出，即獲得光陽(yáng)極。

對(duì)電極的制備：將1mm厚、6*6cm的Pt片用激光把對(duì)光區(qū)域切出，獲得對(duì)電極。

透光玻璃的制備：在導(dǎo)電玻璃上特定位置激光打孔，如圖1-2所示，孔徑2mm。

電解液的制備：電解液選用0.1mol/L硫酸鈉溶液，透光性好，導(dǎo)電性好，且腐蝕性很小。

電池組裝：按圖1所示，從上至下依次為透光玻璃、對(duì)電極和光陽(yáng)極，將電池按順序疊好，在銜接處用粘性好的密封材料進(jìn)行密封。最后待結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，通過孔進(jìn)行電解液的注射。注射完畢后，將孔口封住即可。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。