一種柱形染料敏化太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 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】
[0002] 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，F(xiàn)ox Talbot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(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)的。直到20世紀60年代，德國的Tributsch發(fā)現(xiàn)了染料吸 附在半導體上并在一定條件下產(chǎn)生電流的機理，才使人們認識到光照下電子從染料的基態(tài) 躍迀到激發(fā)態(tài)后繼而注入半導體的導帶的光電子轉移是造成上述現(xiàn)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。
[0003] 1988年，Gratzel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/Bf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，GrStzel在0'Regan的啟發(fā)下，應用了0'Regan制備的比表面積很 大的納米Ti0 2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(xiàn)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(fā)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(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足而提供一種柱形染料敏化太陽能電 池。
[0005] 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：
[0006] 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；
[0007] 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(nèi)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；
[0008] 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(nèi)；
[0009] 所述對電極空心柱內(nèi)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。
[0010] 優(yōu)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。。
[0011] 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。
[0012] 優(yōu)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。
[0013] 由于上述技術方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)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(fā)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(wěn)，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】
[0014] 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；
[0015] 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】
[0016] 下面結合附圖所示的實施例對本實用新型作進一步描述。
[0017] 如圖1所示的柱形染料敏化太陽能電池，它主要包括對電極空心柱1、光陽極組件2 和電解液7。
[0018] 其中，對電極空心柱1的側壁上開設有多個通孔11，它的側壁外表面形成有鉑膜 (貴金屬膜，圖中未顯示），每個通孔11的軸心線與對電極空心柱1的軸心線之間形成的夾角 為銳角（即每個通孔11傾斜向上設置）。光陽極組件2包括套設于對電極空心柱1外且上部與 其相密封的殼體21、設置于殼體21內(nèi)表面的納米二氧化鈦層22以及設置于殼體21下部且與 對電極空心柱1底部相密封的底蓋23。電解液7填充在對電極空心柱1和光陽極組件2內(nèi)。對 電極空心柱1內(nèi)固定有液位傳感器12,殼體21外表面固定有與液位傳感器12相通訊的顯示 模塊3，用于顯示染料敏化太陽能電池內(nèi)電解液的高度。
[0019] 在本實施例中，通孔11的軸心線與對電極空心柱1的軸心線之間形成的夾角為30 ~60°，這樣電解液在注入過程中液位上升平穩(wěn)，避免了其可能受到的對電極空心柱1側壁 的阻礙而在形成紊流，影響納米二氧化鈦層22吸附電解液。殼體21外表面還固定有與顯示 模塊3相電連接的供電模塊4。底蓋23上安裝有第一密封塞6,殼體21與對電極空心柱1的密 封處設有第二密封塞5，這樣可以從第二密封塞5處向電池內(nèi)諸如電解液，而通過第二密封 塞5處將電解液排出，從而調(diào)節(jié)其內(nèi)部電解液的量。
[0020]上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術 的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。 凡根據(jù)本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之 內(nèi)。
【主權項】
1. 一種柱形染料敏化太陽能電池，其特征在于，它包括： 對電極空心柱（1)，所述對電極空心柱（1)的側壁上開設有多個通孔（11)且其側壁外表 面形成有鉑膜，每個所述通孔（11)的軸心線與所述對電極空心柱（1)的軸心線之間形成的 夾角為銳角； 光陽極組件（2)，所述光陽極組件（2)包括套設于所述對電極空心柱（1)外且上部與其 相密封的殼體(21)、設置于所述殼體(21)內(nèi)表面的納米二氧化鈦層(22)以及設置于所述殼 體(21)下部且與所述對電極空心柱(1)底部相密封的底蓋(23); 電解液(7)，所述電解液(7)填充在所述對電極空心柱（1)和所述光陽極組件(2)內(nèi)； 所述對電極空心柱（1)內(nèi)固定有液位傳感器（12)，所述殼體(21)外表面固定有與所述 液位傳感器(12)相通訊的顯示模塊(3)。2. 根據(jù)權利要求1所述的柱形染料敏化太陽能電池，其特征在于:所述通孔（11)的軸心 線與所述對電極空心柱(1)的軸心線之間形成的夾角為30~60°。3. 根據(jù)權利要求1所述的柱形染料敏化太陽能電池，其特征在于:所述殼體(21)外表面 還固定有與所述顯示模塊(3)相電連接的供電模塊(4)。4. 根據(jù)權利要求1所述的柱形染料敏化太陽能電池，其特征在于:所述底蓋(23)上安裝 有第一密封塞(6)，所述殼體(21)與所述對電極空心柱(1)的密封處設有第二密封塞(5)。
【專利摘要】本實用新型涉及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(nèi)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(nèi)。這樣能夠提高太陽光的利用率，確保電解液在注入過程中液位上升的平穩(wěn)，保證納米二氧化鈦層吸附染料的均勻性和電池的質量。
【IPC分類】H01G9/20
【公開號】CN205194526
【申請?zhí)枴緾N201521106427
【發(fā)明人】敖蓓, 王飛, 湯俏薇
【申請人】上海博暄能源科技有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年12月24日