CN201708038U - 染料敏化太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种染料敏化太阳能电池，其包括由废旧电池的石墨制成的光阴极、位于所述光阴极上的电解质层、以及位于所述电解质层上的且通过主要由藻类材料制成的复合天然染料共敏化剂浸泡加工形成的光阳极。通过回收利用废旧电池的锌皮和石墨，加工形成光阳极和光阴极，避免了材料浪费，减少环境污染，具有很好的经济效益和社会效益。通过利用对环境污染严重的藻类进行加工，制作染料敏化剂，从而探索了藻类的新用途，为解决藻类污染提出了新的思路，由此该染料敏化太阳能电池投资少、成本低、制作工艺相对简单、使用寿命长，性能稳定，在生产、制作和使用过程中没有任何污染和毒害作用，其具有巨大的市场前景及推广普及价值。

Description

染料敏化太阳能电池
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池，更具体地说，涉及一种染料敏化太阳能电池。
背景技术
太阳能是一种取之不尽，用之不竭，无污染的天然绿色能源，将会成为未来能源的主导。目前，市面上流通的硅太阳能电池，存在能耗大，污染严重，能源回收周期长，价格高等很多缺点。另外，目前的染料敏化太阳能电池也存在转化率低，还不能实现实用化的缺点。
在日常生活中，使用过的废旧干电池，一直没有得到很好的回收利用，造成了浪费，环境的污染也日益严重。因此，需要开发一种利用废旧电池回收的材料来设计制作太阳能电池技术。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的硅太阳能电池，存在能耗大，污染严重，能源回收周期长，价格高等很多缺陷，以及目前的染料敏化太阳能电池也存在转化率低，还不能实现实用化的缺陷，提供一种染料敏化太阳能电池。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种染料敏化太阳能电池，其包括由废旧电池的石墨制成的光阴极、位于所述光阴极上的电解质层、以及位于所述电解质层上的且通过主要由藻类材料制成的复合天然染料共敏化剂浸泡加工形成的光阳极。
在本实用新型所述的染料敏化太阳能电池中，所述光阴极包括由废旧电池的石墨制成的石墨层和位于所述石墨层上的导电玻璃。
在本实用新型所述的染料敏化太阳能电池中，所述光阳极包括导电玻璃和位于所述导电玻璃上的由废旧电池的锌皮制成的纳米氧化锌膜。
实施本实用新型的染料敏化太阳能电池，具有以下有益效果：通过回收利用废旧电池的锌皮和石墨，加工形成光阳极和光阴极，避免了材料浪费，减少环境污染，具有很好的经济效益和社会效益。通过利用对环境污染严重的藻类进行加工，制作染料敏化剂，从而探索了藻类的新用途，为解决藻类污染提出了新的思路，由此该染料敏化太阳能电池投资少、成本低、制作工艺相对简单、使用寿命长，性能稳定，在生产、制作和使用过程中没有任何污染和毒害作用，其具有巨大的市场前景及推广普及价值。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型染料敏化太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，在本实用新型的染料敏化太阳能电池中，其从上到下依次包括纳米氧化锌膜1、导电玻璃2、电解质层3、导电玻璃4和石墨层5；其中，纳米氧化锌膜1和导电玻璃2构成光阳极，导电玻璃4和石墨层5构成光阴极。
对于光阳极的具体制作方法为：首先将普通的废旧电池，例如锌锰电池拆开，取出里面的锌筒。其次，称取2g的锌，加入到100mL的1mol/L醋酸溶液中，制得醋酸锌溶液。接着，加入2mL的聚乙二醇-400(PEG-400)为改性剂，再加入氨水，制得沉淀物，加入20mL的乙醇，恒温60摄氏度，加热搅拌0.5小时，再加入一定量的氨水，得到无色透明的Zn(OH)2溶胶。然后，将经过真空干燥的Zn(OH)2凝胶置于马弗炉中，在600℃下锻烧两个小时后，就可以得到白色的纳米氧化锌粉体。接着，可使用AFM(原子力显微镜)观测纳米氧化锌粉体，可以得到颗粒长度在70nm左右的纳米氧化锌粉体。最后，将制得的纳米氧化锌粉体用pH＝3的乙酸研磨成浆状，涂在导电玻璃2的导电面上，然后在马弗炉中450℃烧结30分钟形成纳米氧化锌膜1，作为光阳极基板。
对于复合天然染料共敏化剂的具体制作方法：首先，取一些樟树叶，用豆浆机磨碎，加入一定量的无水乙醇，得到绿色的樟树叶汁，含叶绿素a、叶绿素b、芳樟醇、樟脑、黄樟油素等有机物质。其次，用醋酸铜进行处理得到铜代叶绿素。接着，取一些蓝藻、红藻过滤后加无水乙醇，磨碎，得到藻类色素。然后，取黑莓，挤出其液汁，该液汁里面含酞青等色素。最后，将几种含有不同色素的有机物质，进行浓缩，得到复合天然染料共敏化剂。
将得到的光阳极基板进行敏化：将光阳极基板放入复合天然染料共敏化剂中浸泡12小时，然后用无水乙醇将浸泡后的光阳极基板洗净，晾干，就得到光阳极。
对于光阴极的具体制作方法为：首先，取一块与光阳极同样大小的导电玻璃4，在导电玻璃4的导电面上用废旧电池中回收的石墨碳棒涂敷得到石墨层5，接着进行烧结，然后用无水乙醇清洗，并晾干，得到光阴极。
将涂有纳米氧化锌膜1的光阳极朝上，并将光阴极的石墨层朝下，用夹子夹住，用胶头滴管取含I-/I3-的电解质，滴在导电玻璃上，利用毛细现象，让电解质充满光阳极和光阴极之间，形成电解质层3。
在具体制作过程中，通过控制锌皮的量与醋酸的浓度反应，制得0.5～1mol/L的醋酸锌溶液，然后用氨水，聚乙二醇-400、乙醇加热，在马弗炉里面分解得到纳米氧化锌。这样制得的纳米氧化锌长度在70nm左右。
纳米氧化锌的颗粒大小对太阳光的转化效率涉及到多个因素。颗粒太小，易形成致密层，吸收染料敏化剂的效果差；颗粒太大，在导电玻璃上涂膜，烧结的时候容易开裂，易形成暗电流，吸收染料的量也少，转化效率也比较低。综合考虑，纳米氧化锌的颗粒长度在70nm左右较好，转化效率高。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种染料敏化太阳能电池，其特征在于，包括由废旧电池的石墨制成的光阴极、位于所述光阴极上的电解质层、以及位于所述电解质层上的复合天然染料共敏化剂浸泡加工形成的光阳极。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述光阴极包括由废旧电池的石墨制成的石墨层和位于所述石墨层上的导电玻璃。
3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，所述光阳极包括导电玻璃和位于所述导电玻璃上的由废旧电池的锌皮制成的纳米氧化锌膜。 
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