CN1157052A - 电化学光生伏打电池 - Google Patents
电化学光生伏打电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1157052A CN1157052A CN 95194887 CN95194887A CN1157052A CN 1157052 A CN1157052 A CN 1157052A CN 95194887 CN95194887 CN 95194887 CN 95194887 A CN95194887 A CN 95194887A CN 1157052 A CN1157052 A CN 1157052A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- cell
- barrier
- plate
- oxide semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000006424 Flood reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims 1
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 abstract description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 33
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000002165 photosensitisation Effects 0.000 description 3
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 3
- 102000004310 Ion Channels Human genes 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000005329 float glass Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000009963 fulling Methods 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
- H01G9/2031—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
为了提供一种更有效的电化学光生伏打电池，其中充满在工作电极板之间间隙的电解质已被消除，逆电极板由直接沉积在工作电极的多孔金属氧化物半导体层上面的电催化剂材料的第一层代替。任意导电材料的第二层，作为电流集电体，沉积在由电催化剂材料构成的第一层的上面。
Description
本发明涉及一种光生伏打电池，它是根据再生光电化学过程的原理而设计的。
从例如国际专利申请WO91/16719已知这种光生伏打电池。此文献示出了包括第一电极的再生光电化学电池，第一电极由作为基底的玻璃构成，玻璃板涂覆有导电可透光层，导电可透光层上沉积一薄层金属氧化物半导体，例如高表面积二氧化钛。金属氧化物层设有单分子层感光染料，吸收可见光。通过将电子引入氧化物导带，染料与氧化物结合。
第二电极，所谓的“逆电极”，包括涂覆导电可透光层的玻璃板，另外还可涂覆电激活催化剂。上述电极相互面对并且在它们之间的间隙充满包含氧化还原电偶的电解质。催化剂的作用是使电子从逆电极到电解质的转移容易进行。
在上述结构中，至少一个电导层是可透明的，这样光才能达到电池内部。
我们假设光通过逆电极进入电池。然后光被上述染料吸收，并且染料将电子转移到半导体氧化物的导带。在染料中产生的“空洞”由在氧化还原过程中由电解质贡献的电子所“充满”。在外电路中连接负载，使产生的电流循环。此工作原理从例如上述文献已知。
逆电极由充满电解质的间隙与工作电极隔开的这种两板式设置的不利是，当进行内部电连接配置时，大规模生产特别复杂。
而且，充满电解质的间隙表示由于离子通道长度的电阻，这样电池的阻抗相对地高。
由于通常用在电池中的浮法玻璃板有不均匀厚度和在表面上波状变形的实际情况，在两板之间，特别是对大电池，很难实现均匀且狭窄的间隙。
另一困难在于当工作电极板涂覆一层高微孔金属氧化物半导体时，出现不均匀表面。在金属氧化物半导体层的上表面和逆电极板之间的间隙也因此而不均匀。
本发明的一个目的是提供一种电化学光生伏打电池，其中，充满在工作电极板和逆电极板之间间隙的电解质已被取消。由于低的内部阻抗，这将给出一更有效的电池。
本发明的另一目的是完全取消呈第二板形式的逆电极，显然使电池更易制造。对玻璃板而言不存在对准的问题，同样表面的电池将更轻等。
在本发明光生伏打电池中，由直接沉积在工作电极上的多孔金属氧化物半导体层上面的电催化剂材料的第一层来代替逆电极板来实现本发的上述目的。任意导电材料的第二层用作电流集电体，沉积在由电催化剂材料构成的第一层上面。
由于根据本发明电池的这种设计，电催化剂材料的沉积层将紧密接触多孔金属氧化物半导体层的上表面，因此排除了在工作电极板和逆电极板之间充满电解质的间隙。工作过程必须的电解质现在仅以浸渍半导体材料存在。离子通道将因此最小化并仅由多孔金属氧化物半导体层的厚度给定。
本发明的另一优点是在呈例如弯曲玻璃板形式的弯曲基底上能简单制造光生伏打电池，而未限制曲度。因为电催化剂紧贴多孔金属氧化物半导体层的表面，多孔金属氧化物半导体层也跟随支承玻璃的形状，在通常由玻璃制成。支承金属氧化物半导体的工作电极板和逆电极之间实际上不存在任何需要的匹配。
本发明的附加目的是提供在如不平表面的不均匀表面上制造光电化学电池的方法。
图1示意表示现有技术的光电化学电池。
图2表示本发明的光电化学电池。
为了更清楚地示出和强调在现有技术和本发明光电电池之间的差别，现有技术电池的例子如图1所示。
再生光电化学电池包括由作为基底的玻璃板1构成的第一电极，玻璃板1涂覆有导电可透光层2，在导电可透光层2上沉积例如高表面积二氧化钛的金属氧化物半导体的薄层6。应该注意在图中不同尺寸之间的相对尺寸关系并不精确，它们是为增加图的清晰度而选择的。
金属氧化物层6设有吸收在可见光部分内的光的感光染料单分子层。此技术由现有技术已知。通过将电子引入氧化物导带，染料与氧化物结合。
第二电极，所谓的“逆电极”，包括涂覆导电可透光层7的玻璃板8，另外还可涂覆电激活催化剂3。上述电极相互面对并且在它们之间的间隙充满包含氧化还原电偶的电解质4。催化剂3的作用是使从逆电极到电解质4的电子转移容易。
在上述结构中，导电层2，7的至少一个必须是透明的，以便光能达到电池内部。
上面已描述了现有技术电池的运行。
如上所述，采用例如弯曲玻璃片作基底，在基底上一层一层构成整个光电化学电池的创造性原理是可能的。然而，为简便起见，本发明电池在图2表示成平面结构。
本发明电池的工作电极具有同现有技术电池中的对应电极相似的结构。相同标记用于对应部份。
在本发明电池中逆电极由电催化剂层3和(较优选地)电流集电层7构成。这些层直接沉积在半导体层6的上面，半导体层6本身沉积在涂覆有导电可透光层2的板1上正如现有技术电池中半导体层最好被感光染料5浸渍。
电解质4充满金属氧化物半导体晶粒之间的容隙，并由毛细管作用保持。
板1可能是玻璃或其它合适材料，由于涂覆半导体层的处理，材料应该耐热。
导电层2例如包括渗杂氧化锡的氟或掺氧化锡的氧化铟，而且半导体层包括氧化钛或其它宽带半导体材料，典型地是由现有方法沉积的金属氧化物。
Claims (7)
1.一种再生电化学光生伏打电池，包括第一和第二电极，第一电极包括作为基底的板(1)，板(1)涂覆有导电层(2)，半导体材料层(6)涂敷在所述导电层(2)上，电解质(4)浸渍所述半导体材料层(6)，其特征在于电激活催化剂(3)直接沉积在所述半导体层(6)的上表面，催化剂层作为所述第二电极。
2.如权利要求1的光生伏打电池，其特征在于板(1)是玻璃板。
3.如权利要求1或2的光生伏打电池，其特征在于导电层(2)是透光的。
4.如权利要求1至3中的任何一个的光生伏打电池，其特征在于层(6)是多孔、大表面积金属氧化物半导体。
5.如权利要求4的光生伏打电池，其特征在于金属氧化物半导体包括二氧化钛。
6.如权利要求1至5中的任何一个的光生伏打电池，其特征在于导电层(7)沉积在所述电激活催化剂(3)的上表面上并构成电流集电体。
7.如权利要求6的光生伏打电池，其特征在于导电层(7)是透光的。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH9402940-2 | 1994-09-02 | ||
| SE9402940A SE9402940D0 (sv) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | Electrochemical photovoltaic cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1157052A true CN1157052A (zh) | 1997-08-13 |
Family
ID=20395118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 95194887 Pending CN1157052A (zh) | 1994-09-02 | 1995-09-03 | 电化学光生伏打电池 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0796498B1 (zh) |
| JP (1) | JPH10505192A (zh) |
| CN (1) | CN1157052A (zh) |
| AU (1) | AU3520795A (zh) |
| BR (1) | BR9508658A (zh) |
| DE (1) | DE69510224D1 (zh) |
| SE (1) | SE9402940D0 (zh) |
| WO (1) | WO1996008022A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1969350B (zh) * | 2004-06-15 | 2010-06-16 | 戴索有限公司 | 完全利用表面区域的光伏模组 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPO816097A0 (en) | 1997-07-22 | 1997-08-14 | Sustainable Technologies Australia Limited | Combined electrochromic and photovoltaic smart window devices and methods |
| KR100492039B1 (ko) * | 1999-12-27 | 2005-05-31 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 태양전지 및 태양전지 유닛 |
| WO2002005354A1 (fr) * | 2000-07-06 | 2002-01-17 | Mitsubishi Chemical Corporation | Element de conversion photo-electrique solide, son procede de production, pile solaire pourvue d'un tel element de conversion photo-electrique solide, et dispositif d'alimentation en courant |
| DE202008001599U1 (de) | 2008-02-04 | 2008-06-26 | Knöchel, Arndt, Prof. Dr. | Elektrolytische Zusammensetzung für eine Farbstoffsolarzelle |
| CN102265453B (zh) | 2008-10-29 | 2014-10-01 | 富士胶片株式会社 | 色素、使用其的光电转换元件、光电化学电池、及色素的制造方法 |
| JP5620081B2 (ja) | 2009-09-28 | 2014-11-05 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子の製造方法 |
| JP5524557B2 (ja) | 2009-09-28 | 2014-06-18 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子の製造方法、光電変換素子、および光電気化学電池 |
| WO2011118581A1 (ja) | 2010-03-24 | 2011-09-29 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子の製造方法、光電変換素子及び光電気化学電池 |
| JP5756772B2 (ja) | 2011-03-30 | 2015-07-29 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子及び光電気化学電池 |
| JP5245001B2 (ja) | 2011-09-29 | 2013-07-24 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子、光電気化学電池およびこれに用いる金属錯体色素 |
| US11189432B2 (en) | 2016-10-24 | 2021-11-30 | Indian Institute Of Technology, Guwahati | Microfluidic electrical energy harvester |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU650878B2 (en) * | 1990-04-17 | 1994-07-07 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne | Photovoltaic cells |
-
1994
- 1994-09-02 SE SE9402940A patent/SE9402940D0/xx unknown
-
1995
- 1995-09-03 WO PCT/EP1995/003459 patent/WO1996008022A1/en active IP Right Grant
- 1995-09-03 BR BR9508658A patent/BR9508658A/pt not_active Application Discontinuation
- 1995-09-03 JP JP8509194A patent/JPH10505192A/ja not_active Ceased
- 1995-09-03 CN CN 95194887 patent/CN1157052A/zh active Pending
- 1995-09-03 DE DE69510224T patent/DE69510224D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-03 EP EP95931977A patent/EP0796498B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-03 AU AU35207/95A patent/AU3520795A/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1969350B (zh) * | 2004-06-15 | 2010-06-16 | 戴索有限公司 | 完全利用表面区域的光伏模组 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0796498B1 (en) | 1999-06-09 |
| AU3520795A (en) | 1996-03-27 |
| DE69510224D1 (de) | 1999-07-15 |
| BR9508658A (pt) | 1997-08-12 |
| SE9402940D0 (sv) | 1994-09-02 |
| EP0796498A1 (en) | 1997-09-24 |
| JPH10505192A (ja) | 1998-05-19 |
| WO1996008022A1 (en) | 1996-03-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9530572B2 (en) | Solar cell device | |
| US9704653B2 (en) | Photovoltaic cell | |
| EP0858669B1 (en) | A battery of photovoltaic cells and process for manufacturing the same | |
| EP1183698B1 (en) | Methods to implement interconnects in multi-cell regenerative photovoltaic photoelectrochemical devices | |
| EP1659599A2 (en) | Counter electrode for dye sensitizing solar cell, and dye sensitzing solar cell having same | |
| JPH11514787A (ja) | 光起電力セル電池及びその製造方法 | |
| CN1157052A (zh) | 电化学光生伏打电池 | |
| US8586861B2 (en) | Solar cell device | |
| EP1753000A2 (en) | Photoelectrode substrate of dye sensitizing solar cell, and method for producing same | |
| AU2009250946B2 (en) | Photovoltaic cell | |
| US8002960B2 (en) | Method for electrolytic engineering of nano-particulate layers | |
| JP2003123855A (ja) | 光電変換素子用光電極 | |
| JP4850440B2 (ja) | 太陽電池モジュールおよびその製造方法 | |
| WO1998005084A1 (en) | Photoelectrochemical cell | |
| CN2390280Y (zh) | 内联叠层非晶硅光电池 | |
| JP2011505062A (ja) | 大面積色素電池、及びその生産方法 | |
| AU761370B2 (en) | Methods to implement interconnects in multi-cell regenerative photovoltaic photoelectrochemical devices | |
| DE102006048408A1 (de) | Solarzelle | |
| WO2013050373A1 (en) | Dye-sensitised solar cell module, component for a dye sensitised solar cell module and method of manufacturing the same | |
| CN115453792A (zh) | 一种横向结构电控调光膜单元及其制备方法 | |
| CN2330069Y (zh) | 一种外联非晶硅光电池 | |
| AU2004298829B2 (en) | Method for electrolytic engineering of nano-particulate layers | |
| WO2012081045A1 (en) | Electric and mechanical interconnection system of photoelectrochemical cells modules | |
| WO2009053979A2 (en) | Monolithic dye cell assembly having reduced ion migration in intercell seals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C01 | Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993) |