CN201478130U - 一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构 - Google Patents

一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构 Download PDF

Info

Publication number
CN201478130U
CN201478130U CN200920148040.5U CN200920148040U CN201478130U CN 201478130 U CN201478130 U CN 201478130U CN 200920148040 U CN200920148040 U CN 200920148040U CN 201478130 U CN201478130 U CN 201478130U
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
titanium dioxide
solar cell
film solar
sensitized film
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200920148040.5U
Other languages
English (en)
Inventor
孙四通
于庆先
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
QINGDAO UNIVERSITY SUNBEST TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
Qingdao University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao University of Science and Technology filed Critical Qingdao University of Science and Technology
Priority to CN200920148040.5U priority Critical patent/CN201478130U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201478130U publication Critical patent/CN201478130U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20Light-sensitive devices
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Landscapes

  • Hybrid Cells (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构。该结构包括能量输入层、梳状电极、透明导电层、固体电介质层、光子吸收层、金属导电层和密封保护层。本结构在固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池结构中设计了纳米氧化锌管阵列,解决了二氧化钛染料敏化多相节的制备难题,可有效提高太阳光的吸收率。采用微波等离子体-离子轰击方法,制备固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池所需的各种薄膜,膜的缺陷少,而且能够充分接触,可大幅度提高太阳能电池的光电转化率。

Description

一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能电池的新结构,尤指一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构。
背景技术
太阳能是取之不尽、用之不息的清洁、可再生能源之一。太阳能电池是太阳能利用的重要形式,但是目前太阳能电池的成本较高,发电成本是普通上网电价格的10倍。薄膜太阳能电池在降低成本方面比晶体太阳能电池更具优势:薄膜化可极大的节约昂贵的半导体材料,薄膜电池的材料制备和电池同时形成,制备工艺大幅度简化。
目前,薄膜太阳能电池的研究主要集中在多晶硅、非晶硅、铜铟硒、碲化镉薄膜太阳能电池上,但是非晶硅最然制作成本低,但是稳定性差,光衰很大;多晶硅所需膜较厚,不利于成本的降低;碲化镉有毒,污染化境;铜铟硒制作工艺复杂,分步操作,制备温度高(550以上),质量难以保证。二氧化钛、氧化锌作为半导体用于太阳能电池,具有无毒,原料来源广泛,成本低,制备工艺简单等特点,理论光电转化率高的特点;但是目前制备出的太阳能电池光电转化效率一直偏低,主要原因是薄膜的制备方法及手段不完善,太阳能电池的结构设计不完备。
发明内容
本实用新型的目的旨在提供一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池新结构。本实用新型在固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池结构中设计了纳米氧化锌管阵列,解决了二氧化钛染料敏化多相节的制备难题,可有效提高太阳光的吸收率。采用微波等离子体-离子轰击方法,制备固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池所需的各种薄膜,膜的缺陷少,而且能够充分接触,可大幅度提高太阳能电池的光电转化率。
本实用新型的其技术方案是:一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构,其包括一个能量输入层、一个梳状电极、一个透明导电层、一个固体电介质层、一个光子吸收层、一个金属导电层和一个密封保护层;所述能量输入层包含有超白玻璃,在所述超白玻璃上设置纳米氧化锌管阵列;
所述固体电介质层是p型半导体;
所述纳米氧化锌管阵列表面呈锯齿状;
所述光子吸收层包括敏化层与多孔二氧化钛和致密二氧化钛层。
本实用新型的基本原理是染料吸收太阳光时,电子从基态越迁到激发态。由于只有单层染料分子吸附在半导体纳米晶表面,几乎所有染料激发态上的电子都可以有效地注人到半导体导带中,而空穴则留在染料中,处于氧化态的染料分子通过空穴传输层得到电子(或者说染料分子中的空穴注入空穴传输层,并最终到达金属电极)而得到还原。电子随后扩散至导带基底,经外带路转移至对电极。氧化钛的染料被还原态的电解质还原,氧化态的电解质在对电极接受电子被还原,从而完成电子的整个输运过程。在整个过程中各种物质表观上没有发生变化,而光能转化为电能。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。
图1为本实用新型的固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池结构示意图。
图2为本实用新型的固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池结构的能量输入层示意图。
图3为本实用新型的固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池结构的光子吸收层示意图。
图中,1.太阳光,2.能量输入层,3.梳状电极,4.透明导电层,5.固体电介质层,6.光子吸收层,7.金属导电层,8.密封保护层,9.超白玻璃层,10.防反射层,11.敏化层与多孔二氧化钛,12.致密二氧化钛层
具体实施方式
参阅图1所示,本实用新型的新结构包括能量输入层2、梳状电极3、透明导电层4、固体电介质层5、光子吸收层6、金属导电层7和密封保护层8。在太阳光1照射到能量输入层2后,用微波等离子体或磁控溅射法在能量输入层2沉积防眩晕物质(包括SiNx、SnO2、TiO2、SiO2、ITO、MgF2等),起到防反射作用,同时用微波等离子体法或磁控溅射法沉积高导电率金属(包括铜、钨、铝等)作为梳状电极3并沉积透明导电层(包括TiNO、ITO、ZAO等),要求致密,这样才有好的导电率和透光率。达到一定厚度后,调整工艺,用微波等离子体法、磁控溅射法或溶胶-凝胶法生长纳米ZAO管阵列,或用离子轰击ZAO膜形成粗糙的表面。用微波等离子体或磁控溅射法沉积离子导电层,如CuI、CuSCN、NiO形成固体电介质层4,沉积在ZAO纳米管的表面,形成粗糙的表面结构。用微波等离子体或磁控溅射法沉积法沉积敏化层(包括FeS2、CdS、CdSe、PbS等),自然形成多孔的结构并形成光子吸收层6。金属导电层7收集来自二氧化钛的光电子,并与梳状电极组成回路。刷涂或喷涂金属导电层7,引线焊接并用环氧树脂密封保护,形成密封保护层8,最终形成太阳能电池。
参阅图2所示,能量输入层2包括超白玻璃层9和防反射层10。超白玻璃层9设计了纳米氧化锌管阵列,能使阳光照在超白玻璃材料上,由于超白玻璃对太阳光1有高的透过率(大于94%),从而保证了太阳光1的高透过,同时也起到保护膜层的功效。超白玻璃内表面呈锯齿状,可使透过的太阳光1多次反射,可大大提高光子吸收层6对太阳光1的吸收。防反射层10的作用是减少平整光滑的表面对光线的反射,使95%以上的太阳光1能够进入下一层。
参阅图3所示,光子吸收层6包括敏化层与多孔二氧化钛11和致密二氧化钛层12。敏化层与多孔二氧化钛11与敏化剂紧密混合,起到吸收光子的作用。由于0.95eV的禁带宽度只有0.95eV,可吸收1310nm的红外光,因此对于电池来讲,可利用的光是全部的可见光。多孔的二氧化钛与敏化剂接触的面积比平面接触大得多(1000多倍),因此这种结构具有充分的场所吸收入射的太阳光。致密二氧化钛层12避免了金属导电层7和固体电介质层5直接接触而造成短路。因为,固体电介质可能深入多空二氧化钛的孔内,从而与金属导电层7接触。同时,也防止金属导电层7向多空二氧化钛中扩散,污染敏化层,造成敏化层中毒。
本实用新型提供操作简单,易于实现的一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池新结构。

Claims (3)

1.一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构,其包括一个能量输入层、一个梳状电极、一个透明导电层、一个固体电介质层、一个光子吸收层、一个金属导电层和一个密封保护层;其特征在于:所述能量输入层包含有超白玻璃,在所述超白玻璃上设置纳米氧化锌管阵列;所述固体电介质层是p型半导体。
2.根据权利要求1所述的固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构,其特征是:所述纳米氧化锌管阵列表面呈锯齿状。
3.根据权利要求1所述的固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构,其特征是:所述光子吸收层包括敏化层与多孔二氧化钛和致密二氧化钛层。
CN200920148040.5U 2009-04-08 2009-04-08 一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构 Expired - Fee Related CN201478130U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200920148040.5U CN201478130U (zh) 2009-04-08 2009-04-08 一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200920148040.5U CN201478130U (zh) 2009-04-08 2009-04-08 一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201478130U true CN201478130U (zh) 2010-05-19

Family

ID=42414390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200920148040.5U Expired - Fee Related CN201478130U (zh) 2009-04-08 2009-04-08 一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201478130U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012150529A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 Basf Se Photovoltaic element with increased long-term stability

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012150529A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 Basf Se Photovoltaic element with increased long-term stability
CN103636022A (zh) * 2011-05-02 2014-03-12 巴斯夫欧洲公司 具有提高的长期稳定性的光伏元件

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cheng et al. Perovskite/Si tandem solar cells: Fundamentals, advances, challenges, and novel applications
Lal et al. Optics and light trapping for tandem solar cells on silicon
CN207320169U (zh) 一种渐变带隙的钙钛矿电池
US20150096609A1 (en) Method of making photovoltaic device having high quantum efficiency
CN203481251U (zh) 一种薄膜太阳能电池
CN106784040A (zh) 一种cigs基薄膜太阳能电池及其制备方法
Islam et al. Recent progress and future prospects for light management of all‐perovskite tandem solar cells
CN102244111B (zh) 一种薄膜太阳能电池
CN106847941B (zh) 一种碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法
CN108172640A (zh) 一种双面发电的碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法
Kumar et al. Recent progress in materials and device design for semitransparent photovoltaic technologies
CN219628267U (zh) 一种太阳能叠层电池、电池组件和光伏系统
CN107039554A (zh) 一种碲化镉薄膜太阳能电池和制备方法
CN201478130U (zh) 一种固体二氧化钛染料敏化薄膜太阳能电池的新结构
JP2008277422A (ja) 積層型光電変換装置
CN206460967U (zh) 一种碲化镉薄膜太阳能电池
CN106409961B (zh) 一种n-Si/CdSSe叠层太阳电池及其制备方法
CN115799375A (zh) 无ito电极的钙钛矿/硅异质结两端串联太阳能电池及其制备方法
CN103050554B (zh) 太阳能集热发电一体化薄膜及其构成的发电集热热水器
CN110600271B (zh) 一种染料敏化太阳能电池组件及其制备方法和应用
CN106252434A (zh) 一种染料敏化铜铟镓硒叠层发电玻璃及其制备方法
CN101246930A (zh) 薄膜太阳能电池的超白反射层
CN114068750A (zh) 钙钛矿/硅异质结双面叠层太阳能电池及其制备方法和太阳能系统
CN206098411U (zh) 一种染料敏化铜铟镓硒叠层发电玻璃
CN215220756U (zh) 一种介观钙钛矿太阳能电池

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: QINGDAO UNIVERSITY SUNBEST TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: QINGDAO TECHNOLOGY UNIVERSITY

Effective date: 20120531

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 266034 QINGDAO, SHANDONG PROVINCE TO: 266042 QINGDAO, SHANDONG PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20120531

Address after: 302 B block 102, Zhoukou Road, Sifang District, Shandong, Qingdao 266042, China

Patentee after: Qingdao University Sunbest Technology Co., Ltd.

Address before: 266034 No. 53, Zhengzhou Road, Sifang District, Shandong, Qingdao

Patentee before: Qingdao University of Science & Technology

DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Qingdao University Sunbest Technology Co., Ltd.

Document name: Notification of Termination of Patent Right

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100519

Termination date: 20150408

EXPY Termination of patent right or utility model