CN204884891U - 一种染料敏化太阳能电池 - Google Patents

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张彦芳
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Abstract

一种染料敏化太阳能电池，从上到下依次包括：顶部电极层、光电转化层以及底部电极层；光电转化层从前到后依次包括：第一玻璃层、吸光层及第二玻璃层；吸光层由位于中心的支架以及位于两侧的密封层组成，密封层将支架密封于第一玻璃层与第二玻璃层之内；支架为中空的网格结构，网格结构由平行于电池上下方向的中空柱状体互相叠加而成；支架表面上从下到上依次涂覆染料层及TiO2层；支架的中空柱状体内部填充电解质；第一玻璃层与吸光层之间均匀填充有BaSnO3层，BaSnO3层内浸润N719颗粒；第二玻璃层与吸光层之间均匀填充有Pt层。本染料敏华太阳能电池的广电转换率高，储电性能优良，具有很大的发展潜力。

Description

一种染料敏化太阳能电池
技术领域
本实用新型涉及到太阳能电池领域，尤其是涉及一种特殊结构的染料敏化太阳能电池。
背景技术
染料敏化太阳能电池(Dye-sensitizedsolarcell，简称DSC或DSSC)，一种新型的太阳能电池。由光阳极(一般是导电玻璃上面制作一层半导体薄膜，主要是TiO2)、染料、电解质、对电极组成。具有低成本，高效率的特点，被认为是硅电池的有力竞争者。
DSC与传统的太阳电池相比有以下一些优势：
(1)结构简单、易于制造，生产工艺简单，易于大规模工业化生产；
(2)制备电池耗能较少，能源回收周期短；
(3)生产成本较低，仅为硅太阳能电池的1/5～1/10；
(4)生产过程中无毒无污染。
这一新型太阳电池有着比硅电池更为广泛的用途：如可用塑料或金属薄板使之轻量化，薄膜化；可使用各种色彩鲜艳的染料使之多彩化；另外，还可设计成各种形状的太阳能电池使之多样化。
经过短短十几年时间，染料敏化太阳电池的研究在染料、电极、电解质等各方面取得了很大进展。同时在高效率、稳定性、耐久性等方面还有很大的发展空间。但真正使之走向产业化，服务于人类，还需要全世界各国科研工作者的共同努力。
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。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种染料敏化太阳能电池。本染料敏华太阳能电池的广电转换率高，储电性能优良，具有很大的发展潜力。
本实用新型的技术方案如下：
一种染料敏化太阳能电池，从上到下依次包括：顶部电极层(7)、光电转化层(9)以及底部电极层(7)；所述光电转化层(9)从前到后依次包括：第一玻璃层(1)、吸光层及第二玻璃层(5)；
所述吸光层由位于中心的支架(6)以及位于两侧的密封层(61)组成，所述密封层(61)将所述支架(6)密封于第一玻璃层(1)与第二玻璃层(5)之内；
所述支架(6)为中空的网格结构，所述网格结构由平行于电池上下方向的中空柱状体互相叠加而成；所述支架(6)表面上从下到上依次涂覆染料层(2)及TiO2层(3)；所述支架(6)的中空柱状体内部填充电解质(4)；
所述第一玻璃层(1)与吸光层之间均匀填充有BaSnO3层(11)，所述的BaSnO3层(11)内浸润N719颗粒(12)；所述第二玻璃层(5)与吸光层之间均匀填充有Pt层(51)。N719对BaSnO3有敏化作用，可以使其对光响应更强。
优选的，所述光电转化层(9)与底部电极层(7)之间设置储电层(8)。所述储电层(8)为碳纳米管，其厚度为所述支架(6)的20/1～15/1。
优选的，所述第一玻璃层(1)和第二玻璃层(5)内表面分别设有多个凸起。凸起可使得BaSnO3层的比表面积增大，吸附更多的N719分子，电池性能更好。
优选的，所述支架(6)为蜂窝状，所述中空柱状体为正六边中空柱状体。
本实用新型有益的技术效果在于：
本染料敏化太阳能电池大大提高了光阳极与电解质的接触面积，提高了染料敏化太阳能电池光转化率，增强了电池的储电性能，同时延长了使用寿命。
附图说明
图1为本染料敏化太阳能电池的主视剖面图；
图2为本染料敏化太阳能电池的俯视剖面图；
图3为优选实施例的染料敏化太阳能电池的俯视剖面图；
图4为支架6的俯视剖面图。
图5为N719颗粒的化学结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型进行具体描述。
由图1所示，本染料敏化太阳能电池顺着阳光照射方向从上到下依次包括：顶部电极层7、光电转化层9以及底部电极层7。优选的，光电转化层9与底部电极层7之间设置储电层8。
由图2所示，光电转化层9从前到后依次包括：第一玻璃层1、吸光层及第二玻璃层5。吸光层由位于中心的支架6以及位于两侧的密封层61组成。密封层61将支架6密封于第一玻璃层1与第二玻璃层5之内。
由图4所示，支架6为中空的网格结构，所述网格结构由平行于电池上下方向的中空柱状体互相叠加而成；支架6表面上从下到上依次涂覆染料层2及TiO2层3；支架6的中空柱状体内部填充电解质4。染料层2即敏化剂。
第一玻璃层1与吸光层之间均匀填充有BaSnO3层11，BaSnO3层11内浸润N719颗粒12；第二玻璃层5与吸光层之间均匀填充有Pt层51。N719颗粒的化学结构示意图如图5所示。N719对BaSnO3有敏化作用，可以使其对光响应更强。
当光电转化层9与底部电极层7之间设置储电层8时，储电层8为碳纳米管，其厚度为支架6的20/1～15/1。
优选实施例如图3所示，在第一玻璃层1和第二玻璃层5内表面分别设有多个凸起。凸起可使得BaSnO3层的比表面积增大，吸附更多的N719分子，电池性能更好。
优选的，支架6为蜂窝状，所述中空柱状体为正六边中空柱状体。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种染料敏化太阳能电池，其特征在于从上到下依次包括：顶部电极层(7)、光电转化层(9)以及底部电极层(7)；
所述光电转化层(9)从前到后依次包括：第一玻璃层(1)、吸光层及第二玻璃层(5)；
所述吸光层由位于中心的支架(6)以及位于两侧的密封层(61)组成，所述密封层(61)将所述支架(6)密封于第一玻璃层(1)与第二玻璃层(5)之内；
所述支架(6)为中空的网格结构，所述网格结构由平行于电池上下方向的中空柱状体互相叠加而成；所述支架(6)表面上从下到上依次涂覆染料层(2)及TiO2层(3)；所述支架(6)的中空柱状体内部填充电解质(4)；
所述第一玻璃层(1)与吸光层之间均匀填充有BaSnO3层(11)，所述的BaSnO3层(11)内浸润N719颗粒(12)；所述第二玻璃层(5)与吸光层之间均匀填充有Pt层(51)。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于所述光电转化层(9)与底部电极层(7)之间设置储电层(8)。
3.根据权利要求2所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于所述储电层(8)为碳纳米管，其厚度为所述支架(6)的20/1～15/1。
4.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于所述第一玻璃层(1)和第二玻璃层(5)内表面分别设有多个凸起。
5.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于所述支架(6)为蜂窝状，所述中空柱状体为正六边中空柱状体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106449122A (zh) * 2016-12-05 2017-02-22 天津商业大学 多型染料敏化太阳能电池及其制备方法
CN107611225A (zh) * 2017-09-28 2018-01-19 福州大学 一种提高锡酸钡基染料敏化太阳能电池光电转化效率的双表面处理方法

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