CN1571169A - 一种太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

为解决现有技术的染料敏化太阳能电池中染料与半导体材料的浸润性差、光电转换效率低的问题，本发明提供一种太阳能电池，包括一第一电极、一电解质和一第二电极，该第一电极包括一导电基片、一半导体材料层及一光敏化剂层，其中：半导体材料层形成于导电基片上，包括多个半导体管；光敏化剂层形成于半导体材料层上。本发明提供一种太阳能电池电极，包括一导电基片、一半导体材料层和一光敏化剂层，其中：半导体材料层形成于导电基片上，包括多个半导体管；光敏化剂层形成于半导体材料层上。

Description

一种太阳能电池
【技术领域】
本发明涉及一种太阳能电池，特别涉及一种染料敏化太阳能电池电极。
【背景技术】
太阳能电池是一种将太阳能直接转化为电能的装置。二十世纪九十年代发展起来的染料敏化太阳能电池采用宽禁带半导体的纳米膜，利用纳米膜巨大的比表面积，在其表面吸附大量的光敏染料，从而可有效的吸收太阳光。
请参阅图1，2002年5月22日公开的申请号为01140225的中国发明专利申请揭示了一种纳米晶膜太阳能电池电极及其制备方法。该电极以宽禁带半导体纳米晶膜20为基底，在该基底表面吸附一层金属离子30，再在金属离子吸附层上吸附光敏化剂40。
此纳米晶膜太阳能电池电极虽可通过金属离子的表面修饰，提高电极的光电转换性能，但该二氧化钛纳米晶膜通过将宽禁带半导体胶体涂布于透明导电基片上于200-600℃下烧结而成，在此过程中，易产生异常堆积，致使染料与二氧化钛的浸润性差，导致光电转换效率下降。
有鉴于此，提供一种染料与半导体材料的浸润性好、光电转换效率高的太阳能电池及太阳能电池电极实为必要。
【发明内容】
为解决现有技术的染料敏化太阳能电池中染料与半导体材料的浸润性差、光电转换效率低的问题，本发明的第一个目的在于提供一种染料与半导体材料的浸润性好、光电转换效率高的太阳能电池。
本发明的第二目的在于提供一种染料与半导体材料的浸润性好、光电转换效率高的太阳能电池电极。
为实现本发明的第一目的，本发明提供一种太阳能电池，包括一第一电极、一电解质和一第二电极，该第一电极包括一导电基片、一半导体材料层及一光敏化剂层，其中：半导体材料层形成于导电基片上，包括多个半导体管；光敏化剂层形成于半导体材料层上。
为实现本发明的第二个目的，本发明提供一种太阳能电池电极，包括一导电基片、一半导体材料层和一光敏化剂层，其中，半导体材料层形成于导电基片上，包括多个半导体管；光敏化剂层形成于半导体材料层上。
相对于现有技术，本发明采用半导体管束结构，增加染料与半导体材料的间的接触面积，使染料与半导体材料的浸润得以加强，从而提高染料敏化太阳能电池的光电转化效率。
【附图说明】
图1为现有技术中太阳能电池的示意图；
图2为采用本发明提供的太阳能电池及电极的示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图2，本发明提供的太阳能电池100，其包括：一光负极2、一电解质(图未示)、一光正极7。其中，电解质可为碘/碘化锂电解质，光正极7可为一多孔碳电极或镀有铂层的导电基片。
本发明提供的太阳能电池电极即太阳能电池100的光负极2包括：导电基片1、多半导体管3、光敏化剂层5。其中，导电基片1可为一透明导电玻璃，本实施例中采用氟掺杂二氧化锡导电玻璃。半导体管3可为纳米管或微米管，通过蚀刻或化学气相沉积法形成于导电基片1上，管与管之间相互平行，且基本垂直于导电基片1。该半导体管3的高度H可为1-50微米，其材料为宽禁带半导体材料，如二氧化钛、氧化锌等。光敏化剂层5可为一染料层，本实施例采用顺式-二硫氰酸根-二(4，4’-二羧酸-2，2’-联吡啶)合钌cis-dithiocyanatobis(4，4’-dicarboxy-2，2’-bipyridine)ruthenium(简称为N3染料)，将其配制成一定浓度的溶液或凝胶，通过浸泡的方式使其吸附于半导体管3上，其中染料粒子可于半导体管3内外部均有分布。
在形成光敏化剂层5之前，可于半导体管3上进一步通过沉积或溶胶-凝胶法于半导体管壁上形成一层纳米粒子，该纳米粒子可为金属离子或半导体材料的量子点，用以进一步加强染料与半导体管的浸润。
另外，本领域所属技术人员应该明白，染料敏化半导体电极的电流-电位特性取决于染料的氧化还原能级、电解质中氧化还原电对的电势以及半导体的导带能级。所以，当条件改变时，本发明提供的太阳能电池电极也可为太阳能电池的光正极。
由于本发明采用半导体管束结构，增加染料与半导体材料之间的接触面积，使染料与半导体材料的浸润得以加强，从而提高染料敏化太阳能电池电极的光电转化效率。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，包括一第一电极、一电解质和一第二电极，其中该第一电极包括一导电基片、一半导体材料层及一光敏化剂层，半导体材料层形成于导电基片上，光敏化剂层形成于半导体材料层上，其特征在于半导体材料层包括多个半导体管。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于半导体材料层包括二氧化钛或氧化锌。
3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于半导体管通过化学气相沉积法或蚀刻形成于导电基片上。
4.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：第一电极进一步包括一层纳米粒子，该层纳米粒子位于半导体管与光敏化剂层之间，纳米粒子为金属离子或半导体材料的量子点。
5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于半导体管为半导体纳米管或半导体微米管。
6.一种太阳能电池电极，包括一导电基片、一半导体材料层和一光敏化剂层，半导体材料层形成于导电基片上，光敏化剂层形成于半导体材料层上，其特征在于半导体材料层包括多个半导体管。
7.如权利要求6所述的太阳能电池电极，其特征在于：光敏化剂层通过吸附形成于半导体材料层，光敏化剂层包括一染料层。
8.如权利要求6所述的太阳能电池电极，其特征在于半导体材料层包括二氧化钛或氧化锌。
9.如权利要求6所述的太阳能电池电极，其特征在于：太阳能电池电极进一步包括一层纳米粒子，该层纳米粒子位于半导体管与光敏化剂层之间，该纳米粒子为金属离子或半导体材料的量子点。
10.如权利要求6所述的太阳能电池电极，其特征在于半导体管为半导体纳米管或半导体微米管。
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