CN104576067A - 一种单层钛网染料敏化太阳能电池 - Google Patents

一种单层钛网染料敏化太阳能电池 Download PDF

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徐春花
王镜喆
徐申生
张林光
李炎
侯寒停
苏娟华
陈志强
樊亚楠
段海洋
刘珉
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Abstract

一种单层钛网染料敏化太阳能电池，包括相对设置在腔体内的光阳极和阴极，腔体内充斥I-/I3-型电解质，所述光阳极为单层网状结构，光阳极上生长有二氧化钛纳米管层，二氧化钛纳米管层上吸附有敏化染料。本发明通过将导电玻璃作为阴极并在其导电面上镀金属铂层、非导电面做镜面处理，而且将光阳极做成网状结构，这样不仅使光阳极与阴极相对的表面积增加，从而增大了接受光照的表面积，而且也可以将射进电池内但被反射的光线通过导电玻璃二次反射后再次照射到光阳极上，从而提高光线的利用率，大幅度提高了光电转换率。

Description

一种单层钛网染料敏化太阳能电池
技术领域
本发明涉及到太阳能电池领域，具体的说是一种单层钛网染料敏化太阳能电池。
背景技术
TiO2是一种宽禁带半导体，禁带宽度为3.2ev，在增强光电转化效率方面具有重要的作用，在电子学、光电转化方面，具有很高的研究价值。纳米 TiO2作为一种绿色功能材料，具有一些特殊的性质，如N型半导体、化学与机械稳定性、光催化性、生物活性及低制备成本已成为该领域的研究热点之一，在染料敏化太阳能电池、光催化器件及传感器等方面有着广泛的应用前景。
现有的染料敏化太阳能电池一般采用阴极和光阳极相对设置，两者之间充斥电解质，这种结构的太阳能电池，光阳极与电解质的接触面积小，导致该种类型的太阳能电池的光电转换率很低。
发明内容
为解决现有的染料敏化太阳能电池光电转化率低的问题，本发明提供了一种单层钛网染料敏化太阳能电池，通过对光阳极和电池结构的改进，大大增加了光阳极与电解质的接触面积，从而大幅度提高了光电转换率。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种单层钛网染料敏化太阳能电池，包括相对设置在腔体内的光阳极和阴极，腔体内充斥I-/I3-型电解质，所述光阳极为单层网状结构，光阳极上生长有二氧化钛纳米管层，二氧化钛纳米管层上吸附有敏化染料。
所述阴极为导电玻璃，导电玻璃的导电面上镀有金属铂层，非导电面上镀有银层或铝层。
所述光阳极的材质为工业纯钛。
本发明中，光阳极上生长的二氧化钛纳米管层可以通过钛阳极氧化得到，当然也可以通过其余的方式得到。
本发明所述的敏化染料可以是一种敏化染料，也可以是两种，敏化染料不同种主要是为了响应不同波长的可见光，扩展光响应范围，敏化染料有N719，N3，GD3，Z907等。
本发明中，在导电玻璃的导电面上镀金属铂层和非导电面上镀有银层或铝层做镜面处理，其目的有两个：其一，利用铂的催化作用，增大了电子的传输速率，从而提高光电转换效率，其二，将从光阳极一侧射进的光线通过镜面反射到光阳极上从而提高光线利用率
有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：
1）将导电玻璃作为阴极，并在其导电面上镀设金属铂层和非导电面做镜面处理，这样可以将射进电池内但被反射的光线通过导电玻璃镜面二次反射后再次照射到光阳极上，从而提高光线的利用率；
2）通过将光阳极设置为网状结构，增大了其上生长的二氧化钛纳米管层的表面积，从而与电解质的接触面积和吸附敏化染料的量均增加，进而大幅度提高了光电转换效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明光阳极的结构示意图；
附图标记：1、腔体，2、阴极，3、二氧化钛纳米管层，4、光阳极，5、敏化染料，6、电解质，7、非导电面。
具体实施方式
如图所示，一种单层钛网染料敏化太阳能电池，包括相对设置在腔体1内的光阳极4和阴极2，腔体1内充斥I-/I3-型电解质6，所述光阳极4为单层网状结构，光阳极4上生长有二氧化钛纳米管层3，二氧化钛纳米管层3上吸附有敏化染料5。
以上为本发明的基本实施方式，可以在以上基础上做进一步的改进或限定：
如，所述阴极2为导电玻璃，导电玻璃的导电面上镀有金属铂层，以提高光线的利用率和增大电子的传输速率，非导电面做镜面处理这样可以将射进电池内但未被利用的光线通过导电玻璃的镜面二次反射后再次照射到光阳极上，从而提高光线的利用率；所述阴极2最好是作为腔体1的一个侧壁来设置；
如，所述网状结构的光阳极4的网孔形状为菱形，当然网孔形状也可以为其他的形状，如圆形、多边形等形状；
如，所述光阳极4的材质为工业纯钛，网状光阳极4的厚度为50微米，这样可以使其具有很好的柔韧性以便于制作成可弯曲的太阳能电池，用途广泛携带方便。
本发明中，当光线照射到光阳极4上的敏化染料5时，敏化染料分子跃迁至激发态，处于激发态的染料分子将电子注入到TiO2半导体的导带中，后流入外电路中，处于氧化态的染料被还原态的I-/I3-型电解质还原再生，氧化态的电解质在对电极接受电子后被还原，从而完成一个循环。

Claims (3)

1.一种单层钛网染料敏化太阳能电池，包括相对设置在腔体（1）内的光阳极（4）和阴极（2），腔体（1）内充斥I-/I3-型电解质（6），其特征在于：所述光阳极（4）为单层网状结构，光阳极（4）上生长有二氧化钛纳米管层（3），二氧化钛纳米管层（3）上吸附有敏化染料（5）。
2.根据权利要求1所述的一种单层钛网染料敏化太阳能电池，其特征在于：所述阴极（2）为导电玻璃，导电玻璃的导电面上镀有金属铂层，非导电面（7）上镀有银层或铝层。
3.根据权利要求1所述的一种单层钛网染料敏化太阳能电池，其特征在于：所述光阳极（4）的材质为工业纯钛。
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