ES2748174T3 - Una célula solar sensibilizada por colorante y un método para fabricar la célula solar - Google Patents

Una célula solar sensibilizada por colorante y un método para fabricar la célula solar Download PDF

Info

Publication number
ES2748174T3
ES2748174T3 ES14724751T ES14724751T ES2748174T3 ES 2748174 T3 ES2748174 T3 ES 2748174T3 ES 14724751 T ES14724751 T ES 14724751T ES 14724751 T ES14724751 T ES 14724751T ES 2748174 T3 ES2748174 T3 ES 2748174T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
conductive
layer
porous
solar cell
substrate
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.)
Active
Application number
ES14724751T
Other languages
English (en)
Inventor
Henrik Lindström
Giovanni Fili
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.)
Exeger Operations AB
Original Assignee
Exeger Operations AB
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 Exeger Operations AB filed Critical Exeger Operations AB
Application granted granted Critical
Publication of ES2748174T3 publication Critical patent/ES2748174T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
    • H01G9/2059—Light-sensitive devices comprising an organic dye as the active light absorbing material, e.g. adsorbed on an electrode or dissolved in solution
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
    • H01G9/2004—Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte
    • H01G9/2013—Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte the electrolyte comprising ionic liquids, e.g. alkyl imidazolium iodide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
    • H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H10K30/15—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2
    • H10K30/151—Sensitised wide-bandgap semiconductor devices, e.g. dye-sensitised TiO2 the wide bandgap semiconductor comprising titanium oxide, e.g. TiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
    • 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
    • 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
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Célula solar sensibilizada por colorante que comprende: - una capa (1) absorbente de luz, - una primera capa (2) conductora para extraer electrones fotogenerados de la capa absorbente de luz, - un contraelectrodo que incluye una segunda capa (3) conductora, - una capa (5a;5b) aislante porosa dispuesta entre las capas conductoras primera y segunda, y - un medio conductor para transferir cargas entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz, caracterizado porque la célula solar comprende además una tercera capa (6a;6b) conductora dispuesta entre la capa aislante porosa y la segunda capa conductora y en contacto eléctrico con la segunda capa conductora, y la tercera capa conductora incluye un sustrato (4;8) poroso fabricado de un material aislante, y partículas conductoras acomodadas en los poros del sustrato poroso y que forman una red (7) conductora a través del material aislante.

Description

DESCRIPCIÓN
Una célula solar sensibilizada por colorante y un método para fabricar la célula solar
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una célula solar sensibilizada por colorante. La presente invención también se refiere a un método para fabricar células solares sensibilizadas por colorante.
Técnica anterior
Las células solares sensibilizadas por colorante (DSC) han estado en desarrollo durante los últimos 20 años y funcionan con principios similares a la fotosíntesis. A diferencia de las células solares de silicio, estas células obtienen energía a partir de la luz solar usando colorantes que pueden fabricarse de manera económica, respetuosa con el medio ambiente y en abundancia.
Una célula solar sensibilizada por colorante de tipo sándwich convencional tiene una capa porosa gruesa de electrodo de TiO2 de unos pocos pm depositada sobre un sustrato conductor transparente. El electrodo de TiO2 comprende partículas de óxido de metal de TiO2 interconectadas teñidas adsorbiendo moléculas de colorante sobre la superficie de las partículas de TiO2 y formando un electrodo de trabajo. El sustrato conductor transparente es normalmente un óxido conductor transparente depositado sobre un sustrato de vidrio. La capa de óxido conductor transparente cumple la función de un colector de electrones que extrae electrones fotogenerados del electrodo de trabajo. El electrodo de TiO2 está en contacto con un electrolito y otro sustrato conductor transparente, es decir un contraelectrodo.
La luz solar se recoge por colorante, produciendo electrones fotoexcitados que se inyectan en la banda de conducción de las partículas de TiO2, y además se recoge por el sustrato conductor. Al mismo tiempo, los iones I- en el electrolito redox reducen el colorante oxidado y transportan la especie aceptora de electrones generada al contraelectrodo. Los dos sustratos conductores se sellan en los bordes para proteger los módulos de DSC frente a la atmósfera que los rodea, y para impedir la evaporación o el derrame de los componentes de DSC dentro de la célula.
Durante los últimos 5-10 años, se ha desarrollado una nueva clase de DSC - la célula solar sensibilizada por colorante de estado sólido. En este caso, el electrolito líquido se reemplaza por uno de los varios materiales conductores por huecos sólidos como, por ejemplo, Cul, CuSCN, P3HT o Spiro-OMeTAD. La fabricación de DSC de estado sólido con el 15,0% de eficiencia se alcanzó por medio de un colorante CH3NH3Pbl3 de perovskita orgánicoinorgánico híbrido.
Chung et al notifican en Nature, volumen 485, una célula solar sensibilizada por colorante que tiene un conductor por huecos de perovskita de CsSnI3 semiconductor, en lugar de un electrolito líquido.
El documento WO2013/171520 describe un dispositivo optoeléctrico que tiene una capa fotoactiva que comprende una perovskita porosa o un material de soporte poroso recubierto con un semiconductor que comprende una perovskita y un material que transporta cargas (material que transporta por huecos o electrones) que se dispone dentro de los poros del material poroso de manera que está en contacto con el semiconductor de perovskita. La perovskita se notifica como que actúa normalmente como un material que absorbe luz así como un semiconductor que transporta cargas. La capa fotoactiva se coloca entre un primer electrodo (contacto posterior) y un segundo electrodo (contraelectrodo).
El documento WO 2013/053501 da a conocer una célula solar sensibilizada por colorante que comprende una capa absorbente de luz, una primera capa conductora para extraer electrones fotogenerados de la capa absorbente de luz, un contraelectrodo que incluye una segunda capa (4) conductora, una capa aislante porosa dispuesta entre las capas conductoras primera y segunda, y un medio conductor para transferir cargas entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz.
El documento WO 97/16838 da a conocer elementos fotovoltaicos conectados en serie dispuestos como tiras alargadas paralelas. Cada elemento comprende un fotoánodo poroso, un contraelectrodo o cátodo poroso y una capa porosa aislante intermedia que separa el fotoánodo del cátodo, y una capa intermedia de material conductor transparente interpuesta entre el sustrato y cada uno de los fotoánodos. Los poros de las diferentes capas se llenan con un electrolito.
El documento EP 1 624 472 da a conocer un electrodo poroso que comprende una película porosa con poros pasantes rellenados con un material eléctricamente conductor.
El documento WO 2011/096154 da a conocer un módulo de DCS de tipo sándwich que incluye un sustrato poroso de aislamiento, un electrodo de trabajo que incluye una capa porosa de metal conductor formada sobre la parte superior del sustrato poroso de aislamiento y que crea un colector de electrones en forma de un contacto posterior, y una capa porosa de semiconductor que contiene un colorante adsorbido dispuesto sobre la parte superior de la capa porosa de metal conductor, un sustrato transparente que recubre la capa porosa de semiconductor, adaptado para enfrentarse al sol y para transmitir la luz solar a la capa porosa de semiconductor. El módulo de DSC incluye además un contraelectrodo que incluye sustrato conductor dispuesto sobre el lado opuesto a la capa porosa de semiconductor del sustrato poroso de aislamiento, y a una distancia del sustrato poroso de aislamiento, formando de ese modo un espacio entre el sustrato poroso de aislamiento y el sustrato conductor. Se carga un electrolito en el espacio entre el electrodo de trabajo y el contraelectrodo. La capa porosa de metal conductor puede crearse usando una pasta que incluye partículas metálicas o basadas en metal que se aplican sobre la parte superior del sustrato poroso de aislamiento mediante impresión, y seguido por calentamiento, secado y cocción. Una ventaja con este tipo de módulo de DSC es que la capa conductora del electrodo de trabajo se dispone entre el sustrato poroso de aislamiento y la capa porosa de semiconductor. Por tanto, la capa conductora de la célula de trabajo no tiene que ser transparente, y puede fabricarse de un material de alta conductividad, lo que aumenta la capacidad de manejo de corriente del módulo de DSC y asegura una alta eficiencia del módulo de DSC.
La figura 1 muestra un ejemplo de una célula solar sensibilizada por colorante monolítica de la técnica anterior que comprende un electrodo de trabajo en forma de una capa 1 absorbente de luz, una primera capa 2 conductora para extraer electrones fotogenerados de la capa absorbente de luz, un sustrato 4 poroso de aislamiento y un contraelectrodo que incluye una segunda capa 3 conductora dispuesta sobre el lado opuesto del sustrato 4 poroso de aislamiento. La capa 1 absorbente de luz puede incluir un óxido de metal poroso con material absorbente de luz depositado sobre el lado superior. El sustrato 4 poroso de aislamiento se fabrica, por ejemplo, de una microfibra cerámica. La primera capa 2 conductora es una capa de un material conductor poroso depositado sobre un lado del sustrato 4 poroso de aislamiento. La segunda capa 3 conductora es una capa de un material conductor poroso depositada sobre el otro lado del sustrato 4 poroso de aislamiento. Las capas conductoras primera y segunda se imprimen, por ejemplo, sobre el sustrato poroso de aislamiento. El sustrato poroso de aislamiento se aísla eléctricamente. Ambas capas 2, 3 conductoras consisten en partículas que son lo suficientemente grandes para no penetrar en los poros del sustrato poroso. El sustrato 4 cumple la función de separar las capas conductoras física y eléctricamente para evitar un cortocircuito electrónico directo entre las capas 2, 3 conductoras. Además, para permitir que las capas 2, 3 conductoras primera y segunda se impriman sobre el sustrato poroso, el sustrato poroso debe ser adecuado para la impresión.
La configuración de electrodo en la figura 1 se infiltra con un medio eléctricamente conductor en los poros de la capa absorbente de luz, en los poros de las capas conductoras primera y segunda y en los poros del sustrato poroso (no mostrado en la figura 1). El medio conductor forma una capa continua dentro de los poros de las capas conductoras y entre las capas conductoras dentro de los poros del sustrato poroso de aislamiento, permitiendo de ese modo el transporte de carga eléctrica entre el contraelectrodo y el electrodo de trabajo que incluye la capa 1 absorbente de luz. La primera capa conductora extrae los electrones de la capa absorbente de luz y transporta los electrones a través de un circuito eléctrico externo hasta el contraelectrodo (no mostrado en la figura 1). El contraelectrodo se usa para transferir los electrones al medio conductor. El medio conductor transfiere electrones de vuelta a la capa absorbente de luz, completando de ese modo el circuito eléctrico.
Dependiendo de la naturaleza del medio conductor, pueden transportarse o bien iones o bien electrones y huecos entre el contraelectrodo y el electrodo de trabajo. Los electrolitos se usan como medio conductor para transportar iones entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz del electrodo de trabajo. Los ejemplos de electrolitos son electrolitos líquidos (tales como los basados en el par redox I-/I3- o complejos de cobalto como par redox), electrolitos en gel, electrolitos poliméricos secos y electrolitos cerámicos sólidos. Cuando se usan materiales que transportan cargas iónicas como medio conductor, el contraelectrodo se equipa normalmente con una sustancia catalítica que cumple el propósito de facilitar la transferencia de electrones al electrolito.
Pueden usarse semiconductores como medio conductor para transportar electrones y huecos entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz del electrodo de trabajo. Los ejemplos de semiconductores son semiconductores inorgánicos, tales como CuSCN o Cul, y semiconductores orgánicos, tales como, por ejemplo, Spiro-OMeTAD. Cuando se usan semiconductores como medio conductor, el contraelectrodo se equipa normalmente con una sustancia que cumple el propósito de crear un buen contacto eléctrico, es decir, un buen contacto óhmico de baja resistencia entre el contraelectrodo y el medio conductor. Los ejemplos de materiales para tales contactos son, por ejemplo, oro, plata, materiales que contienen carbono tales como grafito o grafeno, y óxidos de metal muy conductores tales como FTO, ITO o ZnO dopado con aluminio, o polímeros conductores tales como PEDOT:PSS, politiofeno, poliacetileno, polianilina, polipirrol, etc. Una ventaja de usar semiconductores como medio conductor en una célula solar es que son sólidos y existe menos riesgo de derrame. Una desventaja de los semiconductores es su mala conductividad.
El medio conductor presenta una determinada resistencia eléctrica para transportar cargas. La resistencia eléctrica aumenta con la distancia de transporte de carga. Por tanto, cuando se transporta carga eléctrica entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz, siempre habrá una determinada pérdida resistiva eléctrica en el medio conductor. Fabricando el sustrato poroso más fino, pueden reducirse las pérdidas resistivas. Sin embargo, cuando el sustrato poroso se vuelve más fino, también se vuelve mecánicamente más frágil.
Determinados medios conductores, tales como semiconductores, electrolitos a base de líquido iónico y electrolitos de complejo de cobalto, pueden tener muy baja conductividad eléctrica que da como resultado unas pérdidas resistivas eléctricas muy grandes.
Objeto y sumario de la invención
El objeto de la presente invención es proporcionar una célula solar sensibilizada por colorante monolítica que tiene pérdidas resistivas reducidas en el medio conductor.
Este objeto se logra mediante una célula solar sensibilizada por colorante tal como se define en la reivindicación 1. La célula solar sensibilizada por colorante comprende:
- una capa absorbente de luz,
- una primera capa conductora para extraer electrones fotogenerados de la capa absorbente de luz,
- un contraelectrodo que incluye una segunda capa conductora,
- una capa aislante porosa dispuesta entre las capas conductoras primera y segunda,
- una tercera capa conductora dispuesta entre la capa aislante porosa y la segunda capa conductora y en contacto eléctrico con la segunda capa conductora, y la tercera capa conductora incluye un sustrato poroso fabricado de un material aislante, y partículas conductoras que forman una red conductora a través del material aislante, y
- un medio conductor para transferir cargas entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz.
Con el término “las partículas conductoras que forman una red conductora a través del material aislante” quiere decirse que las partículas forman una o más rutas eléctricamente conductoras a través del material aislante en la capa.
Debido a la red conductora en el sustrato poroso, la distancia entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz no depende más del grosor del sustrato poroso. Por tanto, puede reducirse el grosor de la capa aislante, y mediante eso puede reducirse la distancia entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz. Por consiguiente, se reducen las pérdidas resistivas en el medio conductor. Debido al hecho de que la distancia entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz no depende más del grosor del sustrato poroso, también es posible usar un sustrato que sea suficientemente grueso para un manejo mecánico seguro.
La red conductora proporciona una extensión del contraelectrodo, que se extiende en el sustrato poroso. La presente invención hace posible proporcionar una distancia mínima entre la capa absorbente de luz y el contraelectrodo para lograr pérdidas resistivas eléctricas mínimas en el medio conductor.
El sustrato poroso manejado durante la fabricación de la célula solar será el sustrato poroso de la tercera capa conductora, o un sustrato integral que comprende el sustrato poroso de la tercera capa conductora y la capa de aislamiento porosa. Por tanto, el sustrato que va a manejarse tiene un grosor adecuado, y la capa aislante porosa que impide el cortocircuito entre las capas conductoras primera y segunda puede ser fina y pueden minimizarse las pérdidas resistivas eléctricas.
La capa aislante porosa impide el cortocircuito entre las capas conductoras primera y segunda. Las partículas conductoras en la tercera capa conductora forman una red conductora a través del material aislante del sustrato. La red conductora está en contacto eléctrico con la segunda capa conductora del contraelectrodo, y por tanto aumentará significativamente el área superficial conductora del contraelectrodo. El área superficial conductora cumple la función de transferir electrones o huecos desde el contraelectrodo hasta el medio conductor. La red conductora en el sustrato y el área superficial conductora así aumentada del contraelectrodo disminuye la resistencia a la transferencia de carga entre el medio conductor y el contraelectrodo. De manera adicional, debido a que la tercera capa conductora forma una red conductora que se extiende a través del material aislante del sustrato, la distancia entre la capa absorbente de luz y la tercera capa conductora es más corta que la distancia entre la capa absorbente de luz y la segunda capa conductora. Por consiguiente, debido a que las capas conductoras tercera y segunda están en contacto eléctrico, la distancia efectiva entre la capa absorbente de luz y la segunda capa conductora es más corta, y por tanto se reducen las pérdidas resistivas en el medio conductor.
La presente invención hace posible diseñar la capa aislante porosa con un grosor óptimo dependiendo de las demandas de resistencia y propiedades mecánicas de la capa aislante. Una ventaja lograda con la presente invención es que es posible tener una capa aislante porosa fina dispuesta entre la primera y segunda capa conductora y usar todavía un sustrato poroso grueso que tenga suficientes buenas propiedades mecánicas para imprimir las capas conductoras primera y segunda. La invención hace posible usar un sustrato poroso grueso, y lograr todavía unas pérdidas resistivas eléctricas mínimas en el medio conductor.
Una ventaja adicional lograda con la presente invención es que se aumenta la eficiencia del contraelectrodo debido al hecho de que la tercera capa conductora aumenta la superficie del contraelectrodo.
Una ventaja adicional lograda con la presente invención es que se reduce la distancia efectiva entre la capa absorbente de luz y la segunda capa conductora, y por tanto se reducen las pérdidas resistivas en el medio conductor, dando como resultado una mayor eficiencia de la célula solar.
Una ventaja adicional lograda con la presente invención es que permite el uso de medios conductores que tienen baja conductividad eléctrica, tales como conductores por huecos de estado sólido, electrolitos a base de líquido iónico o electrolitos a base de complejo de cobalto.
El tamaño de las partículas conductoras en la tercera capa conductora es más pequeño que el tamaño de los poros del sustrato poroso, y las partículas conductoras se acomodan en los poros del sustrato poroso.
Preferiblemente, la capa aislante porosa es más fina que el sustrato poroso. Preferiblemente, la capa aislante porosa es también más fina que la tercera capa conductora.
El sustrato poroso que se extiende desde la segunda capa conductora hasta la capa aislante porosa comprende partículas conductoras infiltradas. La capa aislante porosa se extiende desde el sustrato poroso hasta la primera capa conductora y puede formarse como una parte integral del sustrato poroso o ser una capa separada sobre el sustrato poroso.
El medio conductor para transferir cargas entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz puede ser cualquier medio conductor adecuado. Las cargas en forma de iones, o de electrones y huecos pueden transportarse entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz. El medio conductor puede ser un líquido, por ejemplo un electrolito líquido, un gel o un material sólido tal como un semiconductor.
El medio conductor para transferir cargas se dispone dentro de los poros de los materiales porosos de la capa absorbente de luz, la primera capa conductora, la capa de aislamiento porosa y el sustrato poroso.
La célula solar es preferiblemente una célula solar sensibilizada por colorante monolítica. Una célula solar sensibilizada por colorante monolítica se caracteriza porque todas las capas se depositan directa o indirectamente sobre el mismo sustrato poroso.
Las capas conductoras primera y segunda se posicionan sobre un lado sombreado de la capa absorbente de luz, es decir el lado opuesto al lado que recibe la luz. Por tanto, las capas conductoras primera y segunda se posicionan sobre el mismo lado de la capa absorbente de luz.
Según una realización de la invención, el sustrato poroso de aislamiento comprende microfibras tejidas. Las microfibras tejidas son mecánicamente fuertes. Preferiblemente, las microfibras tejidas son microfibras de cerámica, tales como fibras de vidrio. Una microfibra es una fibra que tiene un diámetro de menos de 10 pm y una longitud mayor de 1 nm. Las microfibras de cerámica son fibras fabricadas de un material refractario e inerte, tal como vidrio, SiO2, Al2O3 o aluminosilicato. El sustrato poroso puede comprender además microfibras no tejidas. Las microfibras no tejidas pueden ser, por ejemplo, microfibras orgánicas. Las microfibras orgánicas son fibras fabricadas de materiales orgánicos tales como polímeros tales como, por ejemplo, policaprolactona, PET, PEO, etc., o celulosa tal como, por ejemplo, nanocelulosa (MFC) o pulpa de madera. Las microfibras no tejidas también pueden ser inorgánicas tales como, vidrio, SiO2, A^O3 o aluminosilicato.
Según una realización de la invención, el grosor de la tercera capa conductora es de menos de 1 mm, y preferiblemente de menos de 100 pm. Debido al hecho de que la tercera capa conductora es muy fina, la demanda sobre la conductividad de la tercera capa conductora es más bien baja, y menor que la demanda sobre la conductividad de las capas primera y segunda. Por tanto, la red de partículas conductoras logra una conductividad suficiente.
Según una realización de la invención, el grosor de la capa aislante porosa es de entre 0,1 pm y 20 pm, y preferiblemente de entre 0,5 pm y 10 pm. Por tanto, se reducen las pérdidas resistivas eléctricas en el medio conductor y se evita todavía el cortocircuito entre la primera y tercera capa conductora.
El grosor de la primera capa conductora también se mantiene ventajosamente fino para tener una distancia corta entre la capa absorbente de luz y la tercera capa conductora y el contraelectrodo. El grosor de la primera capa conductora puede ser de entre 0,1 y 40 pm, y preferiblemente de entre 0,3 y 20 pm.
Según una realización de la invención, las partículas conductoras en la tercera capa conductora se fabrican del mismo material que se usa en la segunda capa conductora. Las partículas conductoras pueden fabricarse de metal, aleación de metal, óxido de metal u otros materiales conductores, por ejemplo, titanio, aleaciones de titanio, níquel, aleaciones de níquel, materiales basados en carbono, óxidos conductores, nitruros conductores, carburos conductores, siliciuros conductores, o mezclas de los mismos. Por ejemplo, las partículas conductoras en la tercera capa conductora se fabrican a partir de un material seleccionado de un grupo que consiste en titanio, aleaciones de titanio, níquel, aleaciones de níquel, materiales basados en carbono tales como grafeno o grafito o negro de carbono o nanotubos de carbono, óxidos conductores, nitruros conductores, carburos conductores, siliciuros conductores o mezclas de los mismos. Las partículas conductoras también pueden ser catalíticas.
Preferiblemente, las capas conductoras primera y segunda se fabrican de un material seleccionado de un grupo que consiste en titanio, aleaciones de titanio, níquel, aleaciones de níquel, grafito y carbono amorfo, o mezclas de los mismos. Lo más preferiblemente, las capas 2, 3 conductoras se fabrican de titanio o una aleación de titanio o mezclas de los mismos. Pueden usarse otros tipos de partículas conductoras platinizadas en lugar de FTO, tales como, por ejemplo, ATO, ITO, grafito, negro de carbono, grafeno o nanotubos de carbono. Además, es posible usar partículas que son tanto conductoras como catalíticas tales como carburos de metal, nitruros de metal y siliciuros de metal.
Según una realización de la invención, la capa aislante porosa es una parte del sustrato poroso. La célula solar comprende a sustrato poroso fabricado de un material aislante y que comprende una primera parte que incluye dichas partículas conductoras y una segunda parte sin ninguna partícula conductora, y la primera parte forma dicha tercera capa conductora y la segunda parte forma dicha capa aislante porosa. La segunda parte del sustrato poroso puede ser más fina que la primera parte del sustrato poroso. En esta realización, la tercera capa conductora y la capa aislante porosa son diferentes partes del mismo sustrato poroso. Por tanto, la capa aislante porosa puede formarse como una parte integral del sustrato poroso o ser una capa separada sobre el sustrato poroso. La parte del sustrato que comprende partículas conductoras se extiende desde la segunda capa conductora hacia la primera capa conductora y termina a una distancia del lado superior del sustrato, para formar la capa aislante porosa. Una ventaja con esta realización es que es fácil de fabricar.
Según una realización de la invención, la capa aislante porosa se dispone sobre un lado del sustrato poroso, y la segunda capa conductora se dispone sobre el lado opuesto del sustrato poroso. Por ejemplo, la capa aislante porosa se imprime sobre el sustrato poroso de aislamiento. En esta realización de la invención, la capa aislante porosa se forma como una capa separada sobre el sustrato poroso.
Según una realización de la invención, la célula solar se caracteriza porque comprende un sustrato poroso que se extiende desde la segunda capa conductora hasta una capa aislante porosa y comprende partículas conductoras que forman una red conductora en contacto eléctrico con la segunda capa conductora.
Según una realización de la invención, el sustrato poroso y la capa aislante porosa se forman como capas integrales de un material aislante.
Según una realización de la invención, la capa aislante porosa es una capa separada dispuesta sobre el sustrato poroso y tanto la capa aislante porosa como el sustrato poroso se fabrican de un material aislante.
Según una realización de la invención, la capa aislante porosa y el sustrato poroso comprenden un material aislante que comprende microfibras tejidas. Las microfibras tejidas incluyen poros adecuados para acomodar las partículas conductoras. La capa aislante porosa puede incluir microfibras no tejidas.
Según una realización de la invención, el medio conductor es un electrolito a base de complejo de cobalto. Una ventaja con el uso de un electrolito a base de complejo de cobalto es su alta eficiencia.
Según una realización de la invención, el medio conductor es un electrolito a base de líquido iónico. Una ventaja con el uso de un electrolito a base de líquido iónico es que puede proporcionar una alta estabilidad a largo plazo al rendimiento de la célula solar.
Según una realización de la invención, el medio conductor es un conductor por huecos de estado sólido. Un conductor por huecos de estado sólido es, por ejemplo, un semiconductor. Una ventaja del uso de un conductor por huecos es que es un material sólido, y por consiguiente se reduce el requisito de sellado de la célula solar. Los ejemplos de semiconductores son semiconductores inorgánicos, tales como CuSCN o Cul, y semiconductores orgánicos, tales como, por ejemplo, P3HT o Spiro-OMeTAD.
Según una realización de la invención, el medio conductor es un conductor por huecos de estado sólido o un electrolito a base de líquido iónico o un electrolito a base de complejo de cobalto. Pueden usarse perovskitas semiconductoras, como CH3NH3PN3, CH3NH3Pbl3-xClx o CH3NH3Snl3 u otras perovskitas adecuadas.
Según una realización de la invención, la capa absorbente de luz comprende una perovskita, como CH3NH3PN3, CH3NH3Pbl3-xClx o CH3NH3SnÍ3. También pueden usarse otras perovskitas adecuadas. Una ventaja del uso de una perovskita es que pueden alcanzarse altas eficiencias de las células solares.
Según una realización de la invención, puede aplicarse una capa de perovskita directamente sobre una primera capa conductora de titanio y con el titanio que tiene una capa superficial de TiO2. Por tanto, puede omitirse la capa separada de nanopartículas de TiO2.
Según una realización de la invención, la capa absorbente de luz es una capa de nanopartículas de TiO2 porosa con colorante orgánico adsorbido. Los ejemplos de colorantes orgánicos son: N719, N907, B11, C101. También pueden usarse otros colorantes orgánicos.
Una célula solar sensibilizada por colorante monolítica puede fabricarse depositando una primera capa conductora sobre un lado de un sustrato aislante poroso y un contraelectrodo que incluye una segunda capa conductora sobre el otro lado del sustrato aislante poroso. La capa absorbente de luz puede depositarse sobre la primera capa conductora. Esta estructura tiene varias ventajas tales como facilidad de fabricación a gran escala y proporcionar una distancia bien definida y constante entre la segunda capa conductora y la capa absorbente de luz. La elección del medio conductor para transferir cargas entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz se restringe por las pérdidas resistivas en el medio conductor. Minimizando la distancia entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz, es posible minimizar la pérdida resistiva. Fabricando el sustrato poroso más fino, pueden reducirse las pérdidas resistivas y no se restringirá el uso del medio conductor para transferir cargas que tengan altas pérdidas resistivas. Sin embargo, los sustratos porosos muy finos son difíciles de manejar y pueden no tener la resistencia mecánica adecuada para manejarlos en una planta de producción.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método para fabricar una célula solar sensibilizada por colorante monolítica según la invención.
Este objeto se alcanza mediante un método tal como se define en la reivindicación 17.
El método comprende:
- depositar un agente de bloqueo sobre el lado superior de un sustrato poroso fabricado de un material aislante para formar una capa de bloqueo en una primera parte del sustrato,
- infiltrar el sustrato poroso desde el lado inferior del sustrato con partículas conductoras que tienen un tamaño más pequeño que el tamaño de poro del sustrato para formar una tercera capa conductora en una segunda parte del sustrato,
- depositar una tinta que comprende partículas conductoras sobre el lado superior del sustrato de aislamiento para formar la primera capa conductora,
- depositar una tinta que comprende partículas conductoras sobre el lado inferior del sustrato poroso para formar la segunda capa conductora, y
- someter a tratamiento térmico la estructura formada para eliminar quemando la capa de bloqueo, formándose así la capa aislante porosa.
El orden de las etapas del método puede variar dentro del alcance de las reivindicaciones. Por ejemplo, la segunda capa conductora puede fabricarse antes que la primera capa conductora.
Una ventaja con este método es que es fácil de fabricar la célula solar sensibilizada por colorante según la invención.
Según una realización de la invención, el agente de bloqueo comprende fibras que tienen un diámetro entre 1 nm y 5 pm.
La capa de bloqueo puede consistir en polímeros, partículas de cerámica, fibras de vidrio, fibras de polímero, nanotubos de carbono (CNT), nanocelulosa o celulosa microfibrilada (MFC). Es ventajoso usar fibras como agente de bloqueo en la capa de bloqueo. Es ventajoso usar fibras con un diámetro muy pequeño.
Este objeto también se alcanza mediante un método tal como se define en la reivindicación 19.
El método comprende:
- proporcionar un sustrato (8) poroso fabricado de un material aislante,
- infiltrar el sustrato poroso con partículas conductoras que tienen un tamaño más pequeño que el tamaño de poro del sustrato para formar una tercera capa (6a) conductora,
- depositar una capa de material aislante sobre un lado superior del sustrato poroso para formar la capa (5a) aislante porosa,
- depositar una capa conductora porosa sobre la capa (5a) aislante porosa para formar la primera capa conductora, y
- depositar una tinta que comprende partículas conductoras sobre un lado inferior del sustrato de aislamiento para formar la segunda capa conductora.
El orden de las etapas del método puede variar dentro del alcance de las reivindicaciones. Por ejemplo, la segunda capa conductora puede fabricarse antes que la primera capa conductora. Por ejemplo, la deposición de una capa conductora porosa es una deposición de una tinta que comprende partículas conductoras.
La capa aislante porosa puede depositarse sobre el sustrato poroso mediante serigrafía, recubrimiento por boquilla de ranura, pulverización o deposición por vía húmeda. Las capas conductoras primera y segunda pueden depositarse, por ejemplo, mediante impresión. La primera capa conductora puede formarse alternativamente mediante evaporación o bombardeo catódico de una capa de titanio sobre la capa aislante porosa, o cualquier otro método para depositar una capa fina de titanio sobre la capa aislante porosa.
La primera y segunda capa conductora pueden formarse alternativamente mediante evaporación o bombardeo catódico de una capa de titanio sobre el sustrato aislante poroso o cualquier otro método para depositar una capa fina de titanio sobre el sustrato aislante poroso.
La capa absorbente de luz se forma, por ejemplo, depositando una capa de TiO2 porosa sobre la primera capa conductora y adsorbiendo después de esto un colorante sobre la capa de TiO2.
En una realización alternativa, una capa de perovskita se forma directamente sobre la primera capa conductora después de que se haya tratado la primera capa de manera que la superficie de la primera capa conductora se fabrica de una película de TiO2.
Breve descripción de los dibujos
La invención se explicará ahora más detenidamente mediante la descripción de diferentes realizaciones de la invención y con referencia a las figuras adjuntas.
La figura 1 muestra una célula solar sensibilizada por colorante de la técnica anterior.
La figura 2 muestra un ejemplo de una célula solar sensibilizada por colorante según la invención.
La figura 3 muestra otro ejemplo de una célula solar sensibilizada por colorante según la invención.
La figura 4 ilustra un ejemplo de un método para fabricar una célula solar sensibilizada por colorante según la invención.
Descripción detallada de realizaciones preferidas de la invención
La figura 2 muestra un primer ejemplo de una célula solar sensibilizada por colorante según la invención. La célula solar sensibilizada por colorante comprende un electrodo de trabajo en forma de una capa 1 absorbente de luz, una primera capa 2 conductora para extraer electrones fotogenerados de la capa 1 absorbente de luz, un contraelectrodo que incluye una segunda capa 3 conductora, una capa 5a aislante porosa dispuesta entre las capas conductoras primera y segunda, y un medio conductor (no mostrado) para transferir cargas entre el contraelectrodo y el electrodo de trabajo. La célula solar sensibilizada por colorante comprende además una tercera capa 6a conductora dispuesta entre la capa 5a aislante porosa y la segunda capa 3 conductora y en contacto eléctrico con la segunda capa 3 conductora.
La tercera capa 6a conductora incluye un sustrato 4 poroso fabricado de un material aislante y partículas 7 conductoras que forman una red conductora a través del sustrato 4 poroso. Las partículas conductoras se disponen en los poros del sustrato 4 poroso. La capa 5a aislante porosa se forma de manera adecuada imprimiendo una capa de material aislante sobre el lado superior del sustrato 4 poroso. El material aislante es, por ejemplo, un material inorgánico que se posiciona entre las capas conductoras primera y tercera y aísla las capas conductoras primera y tercera entre sí y crea una capa aislante porosa entre la primera y tercera capa conductora después del tratamiento térmico. El sustrato 4 poroso se extiende desde la segunda capa 3 conductora hasta la capa 5a aislante porosa. En esta realización, la capa 5a de aislamiento porosa es una capa separada dispuesta sobre un lado del sustrato 4 poroso. La primera capa 2 conductora se forma, por ejemplo, imprimiendo las partículas conductoras sobre la capa 5a aislante porosa. De manera adecuada, todas las capas 1, 2, 3 y 5a se forman mediante impresión. La capa 5a aislante porosa se fabrica, por ejemplo, de microfibras de cerámica, o materiales derivados exfoliando cristales estratificados tales como materiales en dos dimensiones o nanoláminas.
La figura 3 muestra un segundo ejemplo de una célula solar sensibilizada por colorante según la invención. La célula solar sensibilizada por colorante comprende un electrodo de trabajo en forma de una capa 1 absorbente de luz, una primera capa 2 conductora, un contraelectrodo que incluye una segunda capa 3 conductora y sustrato 8 poroso fabricado de un material aislante. El sustrato 8 poroso comprende una primera parte 8a que incluye partículas 9 conductoras que forman una red conductora en el material aislante del sustrato poroso, y una segunda parte 8b sin ninguna partícula conductora y que forma una capa 5b aislante porosa. Por tanto, la primera parte 8a forma una tercera capa 6b conductora, y la segunda parte 8b forma una capa 5b aislante porosa. En esta realización, la capa 8b aislante porosa se forma como una parte integral del sustrato 8 poroso.
Las capas 2, 3, 6a, 6b conductoras son porosas para permitir que un medio conductor penetre a través de las capas conductoras. De manera adecuada, el medio conductor es un conductor por huecos de estado sólido o un electrolito a base de líquido iónico o un electrolito a base de complejo de cobalto.
Sin embargo, el medio conductor puede ser cualquier medio conductor adecuado. El medio conductor puede ser un líquido, un gel o un material sólido tal como un semiconductor. Los ejemplos de electrolitos son electrolitos líquidos (tales como los basados en el par redox I-/I3- o complejos de cobalto como par redox), electrolitos en gel, electrolitos poliméricos secos y electrolitos cerámicos sólidos. Los ejemplos de semiconductores son semiconductores inorgánicos, tales como CuSCN o Cul, y semiconductores orgánicos, tales como, por ejemplo, Spiro-OMeTAD. El sustrato 4, 8 poroso se fabrica, por ejemplo, de microfibras. Una microfibra es una fibra que tiene un diámetro de menos de 10 pm y una longitud mayor de 1 nm. De manera adecuada, el sustrato poroso comprende microfibras tejidas. Las microfibras de cerámica son fibras fabricadas de un material refractario e inerte, tal como vidrio, SiO2, Al2O3 y aluminosilicato. Las microfibras orgánicas son fibras fabricadas de materiales orgánicos tales como polímeros tales como, por ejemplo, policaprolactona, PET, PEO, etc., o celulosa tal como, por ejemplo, nanocelulosa (MFC) o pulpa de madera. El sustrato 4, 8 poroso puede comprender microfibras tejidas y microfibras no tejidas dispuestas sobre las microfibras tejidas. El grosor del sustrato 4, 8 poroso está de manera adecuada entre 10 pm y 1 mm. Una capa de este tipo proporciona la resistencia mecánica requerida.
El sustrato 4, 8 poroso se infiltra mediante partículas 7 conductoras de manera que se forma una red conductora a través del material aislante y mediante eso se logra la tercera capa 6a, 6b conductora. La red de partículas eléctricas en la tercera capa está en contacto eléctrico con la segunda capa 3 conductora. La capa 5a, 5b aislante porosa impide el cortocircuito entre las capas conductoras primera y segunda. Las partículas conductoras deben ser más pequeñas que el tamaño de poro del sustrato 4, 8 para infiltrarse de manera eficaz. Las partículas conductoras forman una red 7, 9 conductora a través del material aislante del sustrato. La red 7, 9 conductora está en contacto físico y eléctrico directo con la segunda capa 3 conductora del contraelectrodo. Las partículas conductoras cumplen la función de transferir electrones desde el contraelectrodo hasta el medio conductor. Las pérdidas resistivas en el medio conductor se reducen debido a la red conductora en el sustrato. Por tanto, es posible usar un sustrato poroso grueso y lograr todavía pérdidas resistivas eléctricas mínimas en el medio conductor.
Debido a que la red de partículas conductoras está en contacto físico y eléctrico directo con el contraelectrodo y al mismo tiempo se infiltran una determinada distancia en el sustrato, es posible para el contraelectrodo transferir electrones a través de las partículas conductoras al medio conductor de manera eficaz más cerca de la capa absorbente de luz que da como resultado una distancia efectiva más pequeña entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz. Por tanto, las pérdidas eléctricas en el medio conductor pueden reducirse infiltrando partículas conductoras en el sustrato. En el caso de usar un semiconductor con baja conductividad electrónica como medio conductor, es necesario infiltrar el semiconductor a través de la capa absorbente de luz y a través de la capa colectora de corriente y en el sustrato poroso lo suficientemente profundo de manera que el semiconductor se ponga en contacto físico y eléctrico directo con las partículas conductoras infiltradas.
Preferiblemente, el grosor t1 de la tercera capa 6a, 6b conductora es de menos de 1 mm, y lo más preferiblemente de menos de 100 pm. En este ejemplo, el sustrato 4 poroso se ha infiltrado con partículas conductoras desde el lado inferior. Las partículas conductoras también pueden ser catalíticas. Las partículas conductoras pueden fabricarse de metal, aleación de metal, óxido de metal, u otros materiales conductores, por ejemplo, titanio, aleaciones de titanio, níquel, aleaciones de níquel, materiales basados en carbono, óxidos conductores, nitruros conductores, carburos conductores, siliciuros conductores, o mezclas de los mismos.
El contacto eléctrico entre las capas conductoras primera y segunda se impide mediante la capa 5a, 5b aislante porosa. Por ejemplo, el grosor t2 de la capa aislante porosa es de entre 0,1 pm y 20 pm, y preferiblemente de entre 0,5 pm y 10 pm.
Las capas 2, 3, 6a, 6b conductoras son porosas para permitir que el medio conductor penetre a través de las capas conductoras. El material que forma la capa 2, 3 conductora debe tener una resistencia a la corrosión adecuada como para aguantar el entorno en la célula solar, y preferiblemente también ser resistente hasta temperaturas por encima de 500°C en aire sin perder la conductividad adecuada. Preferiblemente, las capas 2, 3 conductoras se fabrican de un material seleccionado de un grupo que consiste en titanio, aleaciones de titanio, níquel, aleaciones de níquel, grafito y carbono amorfo, o mezclas de los mismos. Lo más preferiblemente, las capas 2, 3 conductoras se fabrican de titanio o una aleación de titanio o mezclas de los mismos.
Preferiblemente, el grosor t) de la primera capa 2 conductora está entre 0,1 y 40 pm, o preferiblemente entre 0,3 y 20 pm.
La capa 1 absorbente de luz del electrodo de trabajo puede incluir una capa porosa de electrodo de TiO2 depositada sobre la primera capa 2 conductora. La capa de electrodo de TiO2 puede comprender partículas de TiO2 teñidas adsorbiendo moléculas de colorante sobre la superficie de las partículas de TiO2. Alternativamente, la primera capa conductora tiene una capa superficial de TiO2 y la capa absorbente de luz es una capa de perovskita. La porosidad del sustrato poroso permitirá transportar la carga a través del sustrato.
A continuación, se describe un ejemplo de un método para fabricar el primer ejemplo de una célula solar según la invención.
Un sustrato 4 poroso fabricado de un material aislante se infiltra con partículas conductoras que tienen un tamaño más pequeño que el tamaño de poro del sustrato para formar una tercera capa conductora. El sustrato se infiltra de manera que la red de partículas de conducción se forma a través del sustrato completo. Una capa de material aislante se deposita sobre un lado del sustrato poroso para formar una capa aislante porosa. El material aislante son, por ejemplo, microfibras fabricadas de un material cerámico u orgánico. Una tinta que comprende partículas conductoras se deposita sobre la capa aislante porosa para formar la primera capa conductora, y una tinta que comprende partículas conductoras se deposita sobre el lado opuesto del sustrato poroso para formar la segunda capa conductora. La capa aislante porosa se deposita, por ejemplo, sobre el sustrato poroso mediante serigrafía, recubrimiento por boquilla de ranura, pulverización o deposición por vía húmeda. Las capas conductoras porosas primera y segunda se depositan, por ejemplo, sobre el sustrato poroso mediante serigrafía o cualquier otra técnica de impresión adecuada.
A continuación se describe un ejemplo de un método para fabricar el segundo ejemplo de una célula solar según la invención con referencia a la figura 4. La figura 4 ilustra la secuencia de deposición en el método de fabricación. Etapa 1: un agente de bloqueo se deposita sobre el lado superior de un sustrato 8 fabricado de un material aislante, para formar una capa 10 de bloqueo en una segunda parte 8b del sustrato 8. La capa de bloqueo se deposita para impedir físicamente que las partículas conductoras se infiltren hasta el otro lado del sustrato. Por tanto, la capa 10 de bloqueo impide el contacto físico y eléctrico directo entre la primera capa conductora y las partículas conductoras. La capa de bloqueo puede consistir en polímeros, partículas de cerámica, fibras de polímero, fibras de vidrio, nanotubos de carbono (CNT), nanocelulosa o celulosa microfibrilada (MFC). Es ventajoso usar fibras como agente de bloqueo en la capa de bloqueo. Es ventajoso usar fibras con un diámetro muy pequeño.
Etapa 2: el sustrato 8 poroso se infiltra desde el lado inferior del sustrato con partículas conductoras que tienen un tamaño más pequeño que el tamaño de poro del sustrato para formar una tercera capa 6b conductora en una primera parte 8a del sustrato. Las partículas conductoras pueden consistir en el mismo material que se usa en la segunda capa conductora. Es posible usar otros tipos de partículas tales como materiales basados en carbono (grafito, negro de carbono, CNT, grafeno, etc.). Es posible usar otros tipos de partículas tales como óxidos (ITO, FTO, ATO, etc.) o carburos, nitruros o siliciuros conductores.
Etapa 3: una tinta que comprende partículas conductoras se imprime sobre el lado superior del sustrato 8 poroso para formar la primera capa 2 conductora.
Etapa 4: una tinta que comprende partículas conductoras se imprime sobre el lado inferior del sustrato 4 poroso para formar la segunda capa 3 conductora.
Etapa 5: una capa de electrodo de TiO2 se deposita sobre la primera capa 2 conductora para formar el electrodo 1 de trabajo.
Etapa 6: el sustrato se somete a tratamiento térmico para eliminar quemando la capa 10 de bloqueo formando así la capa 5b aislante porosa.
A continuación se describirán dos ejemplos más detallados de métodos para fabricar una célula solar según la invención.
Ejemplo 1
Célula solar sensibilizada por colorante (DSC) basada en electrolito redox líquido
En la primera etapa, se colocó en húmedo un material textil fino de vidrio de 28 ^m (MS1037, Asahi Kasei E-materials), con una disolución de reserva de microfibras de vidrio que contenía microfibra de vidrio C, (diámetro de fibra: 0,5 ^m) y sílice coloidal a base de agua). Luego se secó el material textil de vidrio colocado en húmedo a 110°C durante 5 min en aire en un horno de cinta.
Posteriormente, se colocó en húmedo en una segunda etapa el material textil de vidrio depositado sobre microfibras de vidrio con una disolución que contenía microfibras de vidrio y nanocelulosa dispersadas sobre el otro lado para crear una capa de bloqueo. La nanocelulosa que se añadió a la segunda reserva de fibras de vidrio cumple la función de crear una capa de bloqueo que impide que las partículas conductoras pasen a través de la capa de bloqueo. El efecto de bloqueo puede potenciarse aumentando la cantidad de nanocelulosa añadida a la reserva de fibras de vidrio. Por tanto, las partículas infiltradas en la tercera capa conductora pueden bloquearse así mediante la capa de bloqueo.
Una variación de la segunda etapa es omitir la adición de microfibra de vidrio a la disolución que contiene nanocelulosa y usarla para crear la capa de bloqueo. Otra variación de la segunda etapa es imprimir o pulverizar una disolución de nanocelulosa sobre uno de los lados del material textil secado de vidrio tratado con microfibras de vidrio para crear una capa de bloqueo. Otra variación de la segunda etapa es usar nanotubos de carbono dispersados o un material de dos dimensiones dispersado en lugar de nanocelulosa para crear una capa de bloqueo.
Posteriormente en una tercera etapa, se preparó una tinta que contenía partículas de FTO platinizadas mezclando en primer lugar las partículas de FTO de 80 nm diámetro con una disolución de isopropanol de ácido hexacloroplatínico y luego secando la mezcla a 60°C durante 30 min y luego calentando el polvo tratado en aire hasta 400°C durante 15 min. Después del tratamiento térmico, se molió el polvo de FTO platinizado junto con terpineol en un molino de bolas para crear la tinta final que contenía partículas de FTO platinizadas en terpineol. En la siguiente etapa, se infiltró el material textil de vidrio depositado de doble cara con una capa de bloqueo con partículas catalíticas conductoras imprimiendo, por ejemplo mediante serigrafía, la tinta que contenía partículas de FTO platinizadas sobre el lado opuesto de microfibras de vidrio no tejidas al lado de la capa de bloqueo. Luego se dejó secar la tinta impresa en aire a 120°C durante 10 min.
Una variación de la tercera etapa es usar otros tipos de partículas conductoras platinizadas en lugar de FTO, tal como, por ejemplo, ATO, ITO, grafito, negro de carbono, grafeno o nanotubos de carbono. Otra variación de la tercera etapa es usar partículas que son tanto conductoras como catalíticas tales como carburos de metal, nitruros de metal y siliciuros de metal.
Posteriormente en la cuarta etapa, se preparó una tinta mezclando TiH2 con terpineol usando una razón 50:50 en peso. Luego se molió con perlas la tinta durante 25 minutos a 5000 RPM usando perlas de zirconia de 0,3 mm. Luego se separaron las perlas de zirconia de la tinta mediante filtración. Luego se imprimió la tinta filtrada sobre el material textil de vidrio depositado de doble cara que tiene una capa de bloqueo y una capa de partículas de FTO platinizadas infiltradas y luego se secó a 200°C durante 5 minutos. Posteriormente, se imprimió la tinta filtrada sobre el otro lado del material textil de vidrio y luego se secó a 200°C durante 5 minutos. Posteriormente, se sinterizó a vacío el material textil de vidrio depositado a 600°C. La presión durante la sinterización era menor de 0,0001 mbar. Por consiguiente, se formó una primera capa conductora y una segunda capa conductora y una tercera capa conductora después del procedimiento de calentamiento a vacío.
Posteriormente en una quinta etapa, se serigrafió una tinta a base de TiO2 (Dyesol 18NR-T) sobre la parte superior de la primera capa conductora y luego se secó a 120°C durante 10 min.
Posteriormente en una sexta etapa, se calentó el material textil de vidrio tratado en aire hasta 500°C durante 20 minutos. Por consiguiente, se sinterizó la capa de TiO2 depositada y se eliminó la capa de bloqueo a base de nanocelulosa mediante combustión.
Posteriormente en una séptima etapa, se sumergió el material textil de vidrio tratado en una disolución de colorante Z9071 mM en metoxipropanol y se sometió a tratamiento térmico a 70°C durante 120 minutos y luego se enjuagó en metoxipropanol y se secó. Por consiguiente, la película de TiO2 sinterizada se sensibilizó por colorante.
Posteriormente en una octava etapa, se depositó un polímero que contenía electrolito redox basado en yoduro/triyoduro (I-/I3-) sobre la parte superior de la capa de TiO2 en forma de gel.
Posteriormente en una novena etapa, se selló la célula infiltrando un polímero en los bordes alrededor de la DSC y cubriendo ambos lados con vidrio permitiendo al mismo tiempo la conexión eléctrica externa a la primera y segunda capa conductora.
Ejemplo 2
DSC basada en un conductor por huecos de estado sólido
En la primera etapa, se usaron los mismos materiales y procedimiento que en la primera etapa en el ejemplo 1. Posteriormente en una segunda etapa, se usaron los mismos materiales y procedimiento que en la primera etapa en el ejemplo 1.
Posteriormente en una tercera etapa, se preparó una tinta que contenía partículas de carbono mezclando 75 gramos de grafito y 25 gramos de negro de carbono (Super P-Li) y 15 gramos de TiO2 (20 nm de diámetro) con terpineol, luego moliendo la mezcla en un molino de bolas para producir la tinta final. En la siguiente etapa, se infiltró el material textil de vidrio depositado de doble cara con una capa de bloqueo con partículas de carbono conductoras imprimiendo, por ejemplo mediante serigrafía, la tinta sobre el lado opuesto de microfibras de vidrio no tejidas al lado de la capa de bloqueo. Se dejó secar la tinta impresa en aire a 120°C durante 10 min. Una variación de la tercera etapa es usar partículas de carbono que son chapadas en oro.
Otra variación de la tercera etapa es usar otros tipos de partículas que tengan tanto conductividad suficiente como también resistencia óhmica al conductor por huecos tales como FTO o ITO.
Posteriormente en una cuarta etapa, se preparó una tinta mezclando TiH2 con terpineol usando una razón 50:50 en peso. Luego se molió con perlas la tinta durante 25 minutos a 5000 RPM usando perlas de zirconia de 0,3 mm. Luego se separaron las perlas de zirconia de la tinta mediante filtración. Luego se imprimió la tinta filtrada sobre el material textil de vidrio depositado de doble cara que tiene una capa de bloqueo y una capa de partículas de carbono infiltradas y luego se secó a 200°C durante 5 minutos. Posteriormente, se imprimió la tinta filtrada sobre el otro lado del material textil de vidrio y luego se secó a 200°C durante 5 minutos. Posteriormente, se sinterizó a vacío el material textil de vidrio depositado a 600°C. La presión durante la sinterización era menor de 0,0001 mbar. Por consiguiente, se formó una primera capa conductora y una segunda capa conductora y una tercera capa conductora después del procedimiento de calentamiento a vacío.
Posteriormente en una quinta etapa, se serigrafió una tinta a base de TiO2 (Dyesol 18NR-T) sobre la parte superior de la primera capa conductora y luego se secó a 120°C durante 10 min. Se diluyó la tinta a base de TiO25 veces con terpineol antes de la impresión. Una variación es omitir la quinta etapa y omitir así la deposición de la tinta a base de TiO2.
Posteriormente en una sexta etapa, se calentó el material textil de vidrio tratado en aire hasta 500°C durante 20 minutos. Por consiguiente, se sinterizó la capa de TiO2 y se eliminó la capa de bloqueo de nanocelulosa mediante combustión.
En el caso en el que se omitió la deposición de TiO2 en la quinta etapa, no hay capa de TiO2 depositada que sinterizar y se eliminará la nanocelulosa mediante combustión.
Posteriormente en una séptima etapa, se pulverizó de manera ultrasónica una capa fina de una disolución en dimetilformamida de perovskita orgánica-inorgánica (CH3NH3 PN3) sobre la capa de TiO2 y se secó a 125°C durante 30 min.
En el caso en el que se omitió la deposición TiO2 en la quinta etapa, se pulveriza la perovskita orgánica-inorgánica directamente sobre la primera capa conductora después de la sinterización de la primera capa conductora.
Una variación de la séptima etapa es usar haluros mixtos tales como (CH3NH3 Pbl3xClx).
Otra variación de la séptima etapa es usar perovskita a base de estaño tal como CH3NH3Snl3
Otra variación de la séptima etapa es depositar la disolución de la perovskita mediante el método de inyección de tinta o mediante recubrimiento por boquilla de ranura.
Otra variación de la séptima etapa es depositar la perovskita en un procedimiento secuencial de dos etapas depositando primero la disolución de PbI2 y luego secando, y luego depositando la disolución de CH3NH3I y luego secando, y luego calentando los dos depósitos secados para completar la reacción entre PbI2 y CH3NH3I para formar CH3NH3PbI3.
Otra variación de la séptima etapa es depositar la perovskita en un procedimiento de dos etapas depositando primero SnI2 y luego secando, y luego depositando CH3NH3I y luego secando, y luego calentando los dos depósitos para completar la reacción entre SnI2 y CH3NH3I para formar CH3NH3SnI3.
Posteriormente en una octava etapa, se pulverizó de manera ultrasónica una disolución de spiro-MeOTAD (84 mg de spiro-OMeTAD en 1 ml de clorobenceno, mezclado con 7 microlitros de ferc-butilpiridina y 15 microlitros de LiTFSI ((bis(trifluorometanosulfonil)imida de litio en acetonitrilo) sobre la parte superior de la capa de TiO2 y se secó durante 5 min a 50°C.
Una variación de la octava etapa es depositar disoluciones de Cul, CuSCN o P3HT en lugar de spiro-OMeTAD como conductor por huecos.
Posteriormente en una novena etapa, se selló la célula infiltrando un polímero en los bordes alrededor de la DSC y cubriendo ambos lados con vidrio y permitiendo al mismo tiempo la conexión eléctrica externa a la primera y segunda capa conductora.
La capa 5a aislante porosa puede depositarse sobre el sustrato poroso mediante cualquiera de serigrafía, recubrimiento por boquilla de ranura, pulverización o deposición por vía húmeda.
La invención no se limita a la realización descrita anteriormente y puede variarse dentro del alcance de las reivindicaciones. Por ejemplo, el método para fabricar una célula solar sensibilizada por colorante puede llevarse a cabo de muchas maneras diferentes.

Claims (21)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Célula solar sensibilizada por colorante que comprende:
    - una capa (1) absorbente de luz,
    - una primera capa (2) conductora para extraer electrones fotogenerados de la capa absorbente de luz,
    - un contraelectrodo que incluye una segunda capa (3) conductora,
    - una capa (5a;5b) aislante porosa dispuesta entre las capas conductoras primera y segunda, y - un medio conductor para transferir cargas entre el contraelectrodo y la capa absorbente de luz, caracterizado porque la célula solar comprende además una tercera capa (6a;6b) conductora dispuesta entre la capa aislante porosa y la segunda capa conductora y en contacto eléctrico con la segunda capa conductora, y la tercera capa conductora incluye un sustrato (4;8) poroso fabricado de un material aislante, y partículas conductoras acomodadas en los poros del sustrato poroso y que forman una red (7) conductora a través del material aislante.
  2. 2. Célula solar sensibilizada por colorante según la reivindicación 1, en la que el sustrato (4;8) poroso comprende microfibras tejidas.
  3. 3. Célula solar sensibilizada por colorante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el grosor (t2) de la capa (5a;5b) aislante porosa es de entre 0,1 pm y 20 pm, y preferiblemente entre 0,5 pm y 10 pm.
  4. 4. Célula solar sensibilizada por colorante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el grosor (t1) de la tercera capa (6a;6b) conductora es de menos de 1 mm, y preferiblemente de menos de 100 pm.
  5. 5. Célula solar sensibilizada por colorante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dichas partículas conductoras se fabrican del mismo material que se usa en la segunda capa (3) conductora.
  6. 6. Célula solar sensibilizada por colorante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dichas partículas conductoras se fabrican de un material seleccionado de un grupo que consiste en titanio, aleaciones de titanio, níquel, aleaciones de níquel, materiales basados en carbono, óxidos conductores, nitruros conductores, carburos conductores, siliciuros conductores, o mezclas de los mismos.
  7. 7. Célula solar sensibilizada por colorante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dicho sustrato (8) poroso comprende una primera parte (8a) que incluye dicha red (7) de partículas conductoras, y una segunda parte (8b) sin partículas conductoras, y la primera parte forma dicha tercera capa (6b) conductora y la segunda parte forma dicha capa (5b) aislante porosa.
  8. 8. Célula solar sensibilizada por colorante según la reivindicación 7, en la que dicha segunda parte (8b) del sustrato poroso es más fina que dicha primera parte (8a) del sustrato poroso.
  9. 9. Célula solar sensibilizada por colorante según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en la que la capa (5a) aislante porosa se dispone sobre un lado del sustrato (4) poroso, y la segunda capa (3) conductora se dispone sobre el lado contrario del sustrato poroso.
  10. 10. Célula solar sensibilizada por colorante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el medio conductor es un electrolito a base de líquido iónico.
  11. 11. Célula solar sensibilizada por colorante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el medio conductor es un electrolito a base de complejo de cobalto.
  12. 12. Célula solar sensibilizada por colorante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el medio conductor es un conductor por huecos de estado sólido.
  13. 13. Célula solar sensibilizada por colorante según la reivindicación 12, en la que el conductor por huecos de estado sólido es una perovskita.
  14. 14. Célula solar sensibilizada por colorante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la capa (1) absorbente de luz comprende perovskita.
  15. 15. Célula solar sensibilizada por colorante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la primera capa (2) conductora tiene una capa superficial de TiO2 y la capa (1) absorbente de luz es una capa de perovskita.
  16. 16. Método para fabricar una célula solar sensibilizada por colorante que comprende una primera y una segunda capa (2,3) conductora y una capa (5b) aislante porosa dispuesta entre la primera y la segunda capa conductora, en el que el método comprende:
    - depositar un agente de bloqueo sobre el lado superior de un sustrato (8) poroso fabricado de un material aislante, para formar una capa (10) de bloqueo en una parte (8b) del sustrato,
    - infiltrar el sustrato poroso desde el lado inferior del sustrato con partículas conductoras que tienen un tamaño más pequeño que el tamaño de poro del sustrato para formar una tercera capa (6b) conductora en otra parte (8a) del sustrato,
    - depositar una capa conductora porosa sobre el lado superior del sustrato poroso para formar la primera capa conductora,
    - depositar una tinta que comprende partículas conductoras sobre el lado inferior del sustrato poroso para formar la segunda capa conductora, y
    - someter a tratamiento térmico el sustrato para eliminar quemando la capa de bloqueo formando así la capa aislante porosa.
  17. 17. Método según la reivindicación 16, en el que dicho agente de bloqueo comprende fibras que tienen un diámetro de entre 1 nm y 5 pm.
  18. 18. Método para fabricar una célula solar sensibilizada por colorante que comprende una primera y una segunda capa (2,3) conductora y una capa (5a) aislante porosa dispuesta entre la primera y la segunda capa conductora, en el que el método comprende:
    - proporcionar un sustrato (8) poroso fabricado de un material aislante,
    - infiltrar el sustrato poroso con partículas conductoras que tienen un tamaño más pequeño que el tamaño de poro del sustrato para formar una tercera capa (6a) conductora,
    - depositar una capa de material aislante sobre el lado superior del sustrato poroso para formar la capa (5a) aislante porosa,
    - depositar una capa conductora porosa sobre la capa (5a) aislante porosa para formar la primera capa conductora, y
    - depositar una tinta que comprende partículas conductoras sobre el lado inferior del sustrato de aislamiento para formar la segunda capa conductora.
  19. 19. Método según la reivindicación 18, en el que dicha capa (5a) aislante porosa se deposita sobre el sustrato poroso mediante cualquiera de serigrafía, recubrimiento por boquilla de ranura, pulverización y deposición por vía húmeda.
  20. 20. Método según cualquiera de las reivindicaciones 16-19, en el que se deposita una capa absorbente de luz que comprende TiO2 sobre la primera capa conductora.
  21. 21. Método según cualquiera de las reivindicaciones 16-20, en el que se deposita una capa absorbente de luz que comprende una capa de perovskita sobre la primera capa conductora.
ES14724751T 2013-05-17 2014-05-16 Una célula solar sensibilizada por colorante y un método para fabricar la célula solar Active ES2748174T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1350611 2013-05-17
PCT/EP2014/060163 WO2014184379A1 (en) 2013-05-17 2014-05-16 A dye-sensitized solar cell and a method for manufacturing the solar cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2748174T3 true ES2748174T3 (es) 2020-03-13

Family

ID=50733080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES14724751T Active ES2748174T3 (es) 2013-05-17 2014-05-16 Una célula solar sensibilizada por colorante y un método para fabricar la célula solar

Country Status (9)

Country Link
US (2) US10043614B2 (es)
EP (1) EP2997585B1 (es)
JP (1) JP6089146B2 (es)
CN (1) CN105247636B (es)
BR (1) BR112015028867B1 (es)
ES (1) ES2748174T3 (es)
PL (1) PL2997585T3 (es)
TW (2) TWI663615B (es)
WO (1) WO2014184379A1 (es)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3598465A1 (en) 2018-07-16 2020-01-22 Exeger Operations AB Photovoltaic cell with fiber mesh support and charger for portable electronics
ES2748174T3 (es) * 2013-05-17 2020-03-13 Exeger Operations Ab Una célula solar sensibilizada por colorante y un método para fabricar la célula solar
US10964486B2 (en) 2013-05-17 2021-03-30 Exeger Operations Ab Dye-sensitized solar cell unit and a photovoltaic charger including the solar cell unit
SE537836C2 (sv) 2014-02-06 2015-11-03 Exeger Sweden Ab En transparent färgämnessensibiliserad solcell samt ett sättför framställning av densamma
JP6486737B2 (ja) * 2015-03-19 2019-03-20 株式会社東芝 光電変換素子
TWI572049B (zh) * 2016-02-05 2017-02-21 國立成功大學 鈣鈦礦太陽能電池及其製造方法
EP3421443B1 (en) * 2016-02-25 2020-11-04 Kyocera Corporation Light-absorbing member, hydrogen production member, and hydrogen production device
AU2017230039B2 (en) 2016-03-10 2021-09-02 Exeger Operations Ab A solar cell comprising grains of a doped semiconducting material and a method for manufacturing the solar cell
SE540184C2 (en) * 2016-07-29 2018-04-24 Exeger Operations Ab A light absorbing layer and a photovoltaic device including a light absorbing layer
WO2018021952A1 (en) 2016-07-29 2018-02-01 Exeger Operations Ab A light absorbing layer and a photovoltaic device including a light absorbing layer
KR20180047382A (ko) * 2016-10-31 2018-05-10 고려대학교 산학협력단 확산 방지막을 이용한 페로브스카이트 태양전지 및 이의 제조방법
TWI594472B (zh) * 2016-11-03 2017-08-01 武漢市三選科技有限公司 染料敏化太陽能電池及其製造方法
TWI651862B (zh) * 2017-06-05 2019-02-21 國立成功大學 太陽能電池的製造方法
EP3652763B1 (en) 2017-07-12 2021-03-31 Exeger Operations AB A photovoltaic device having a light absorbing layer including a plurality of grains of a doped semiconducting material
CN109423285B (zh) * 2017-08-31 2023-09-26 日亚化学工业株式会社 铝酸盐荧光体及发光装置
ES2911556T3 (es) * 2017-12-21 2022-05-19 Exeger Operations Ab Una célula solar y un método para fabricar la célula solar
EP3627527A1 (en) 2018-09-20 2020-03-25 Exeger Operations AB Photovoltaic device for powering an external device and a method for producing the photovoltaic device
TWI780213B (zh) * 2018-05-16 2022-10-11 瑞典商艾克瑟格操作公司 用於充電電子裝置的光伏充電器、製造該光伏充電器的方法及該光伏充電器作為充電電子裝置之用途
CA3097074A1 (en) 2018-05-16 2019-11-21 Exeger Operations Ab A photovoltaic device
PL3824488T3 (pl) 2018-07-16 2023-09-25 Exeger Operations Ab Ogniwo słoneczne uczulane barwnikiem, ładowarka fotowoltaiczna zawierająca ogniwo słoneczne uczulane barwnikiem i sposób wytwarzania ogniwa słonecznego
US10903526B2 (en) * 2018-11-30 2021-01-26 International Business Machines Corporation Electron device stack structure
JP6675505B2 (ja) * 2019-02-15 2020-04-01 株式会社東芝 光電変換素子の製造方法
CN111192761A (zh) * 2019-12-27 2020-05-22 中北大学 一种长时态半透明柔性染料敏化太阳能电池及其制备方法
CN111243866B (zh) * 2020-01-20 2021-11-12 南京信息工程大学 一种双染料共敏太阳能电池
CN111710780B (zh) * 2020-06-18 2022-03-01 西北工业大学 阴极原位修饰的无电子传输层钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN112071987A (zh) * 2020-09-02 2020-12-11 西北工业大学 一种离子液体钙钛矿介质及制备方法
CN112071988B (zh) * 2020-09-02 2021-12-10 西北工业大学 一种全丝网印刷钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN112071994B (zh) * 2020-09-02 2022-02-08 西北工业大学 一种刮涂法制备大尺寸晶粒钙钛矿薄膜的方法
EP4250381A1 (de) * 2022-03-25 2023-09-27 HEION GmbH Organisches halbleitermaterial sowie eine photovoltaikzelle

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69513203T2 (de) * 1995-10-31 2000-07-20 Ecole Polytech Batterie-anordnung von fotovoltaischen zellen und herstellungsverfahren
US6291763B1 (en) 1999-04-06 2001-09-18 Fuji Photo Film Co., Ltd. Photoelectric conversion device and photo cell
WO2008139479A2 (en) 2007-05-15 2008-11-20 3Gsolar Ltd. Photovoltaic cell
EP1624472A3 (en) * 2004-07-08 2011-03-16 Sumitomo Chemical Company, Limited Porous Electrodes, Devices including the Porous Electrodes, and Methods for their Production
CN100481521C (zh) * 2004-07-08 2009-04-22 住友化学株式会社 多孔电极、包含该多孔电极的设备及其制备方法
JP2006236960A (ja) * 2005-01-28 2006-09-07 Fujikura Ltd 色素増感太陽電池及びその製造方法
JP4895361B2 (ja) * 2006-06-05 2012-03-14 日本カーリット株式会社 色素増感太陽電池用の電解質−触媒複合電極、及びその製造方法並びにこれを備えた色素増感太陽電池
KR20080006735A (ko) 2006-07-13 2008-01-17 삼성전자주식회사 촉매 담지 탄소나노튜브를 이용한 태양전지 및 그 제조방법
JP2009110796A (ja) 2007-10-30 2009-05-21 Sony Corp 色素増感光電変換素子モジュールおよびその製造方法ならびに電子機器
US20100243022A1 (en) 2007-11-02 2010-09-30 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Dye-Sensitized Solar Cell Module
JP5377327B2 (ja) 2007-12-12 2013-12-25 シャープ株式会社 光増感太陽電池モジュールおよびその製造方法
JPWO2010044445A1 (ja) * 2008-10-17 2012-03-15 シャープ株式会社 色素増感太陽電池および色素増感太陽電池モジュール
WO2010117062A1 (ja) 2009-04-09 2010-10-14 東洋製罐株式会社 色素増感型太陽電池に使用される電極及び該電極の作製に用いるコーティング組成物
KR101303450B1 (ko) 2009-06-25 2013-09-05 엘지디스플레이 주식회사 염료 감응 태양전지 및 그 제조방법
WO2011096154A1 (ja) * 2010-02-03 2011-08-11 新日鐵化学株式会社 色素増感太陽電池およびその製造方法
JP2011165580A (ja) * 2010-02-12 2011-08-25 Hyogo Prefecture 光電変換素子とその光電変換素子を用いた光発電装置
GB201004106D0 (en) * 2010-03-11 2010-04-28 Isis Innovation Device
JP2011216190A (ja) 2010-03-31 2011-10-27 Sony Corp 光電変換装置及びその製造方法
JP5714005B2 (ja) * 2010-06-09 2015-05-07 シャープ株式会社 湿式太陽電池および湿式太陽電池モジュール
EP2625703B1 (en) * 2010-10-07 2018-02-21 NLAB Solar AB Method for manufacture of an improved dye- sensitized solar cell
KR101200766B1 (ko) 2010-10-08 2012-11-13 주식회사 상보 차단층을 포함하는 염료감응태양전지
JP2012084374A (ja) * 2010-10-12 2012-04-26 Sony Corp 光電変換素子、光電変換素子の製造方法、光電変換素子用電解質層および電子機器
KR101180794B1 (ko) * 2010-10-12 2012-09-10 (주)솔라세라믹 잉크젯 프린팅 공정을 이용한 염료감응 태양전지의 전극 제조방법 및 이에 따른 전극을 가지는 염료감응 태양전지
JP2012204046A (ja) * 2011-03-24 2012-10-22 Sony Corp 光電変換装置及びその製造方法
JP2013012388A (ja) * 2011-06-29 2013-01-17 Sony Corp 光電変換素子およびその製造方法、光電変換モジュール、積層体ならびに光電極材料
US11264180B2 (en) * 2011-10-11 2022-03-01 Exeger Operations Ab Method for manufacturing dye-sensitized solar cells and solar cells so produced
SE537669C2 (sv) 2012-04-04 2015-09-29 Exeger Sweden Ab Färgämnessensiterad solcellsmodul med seriekopplad struktursamt sätt för framställning av solcellen
KR101381873B1 (ko) * 2012-04-13 2014-04-14 한국과학기술연구원 고분자 젤 전해질 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 염료감응 태양전지
PL2850669T3 (pl) 2012-05-18 2016-08-31 Isis Innovation Urządzenie fotowoltaiczne zawierające Perowskity
US10964486B2 (en) 2013-05-17 2021-03-30 Exeger Operations Ab Dye-sensitized solar cell unit and a photovoltaic charger including the solar cell unit
ES2748174T3 (es) * 2013-05-17 2020-03-13 Exeger Operations Ab Una célula solar sensibilizada por colorante y un método para fabricar la célula solar
JP5668132B1 (ja) 2013-12-27 2015-02-12 株式会社フジクラ 蓄電システム、及び蓄電方法

Also Published As

Publication number Publication date
PL2997585T3 (pl) 2020-01-31
US20180308643A1 (en) 2018-10-25
TWM504354U (zh) 2015-07-01
EP2997585A1 (en) 2016-03-23
CN105247636A (zh) 2016-01-13
TWI663615B (zh) 2019-06-21
EP2997585B1 (en) 2019-08-14
BR112015028867A2 (pt) 2017-07-25
US20160126019A1 (en) 2016-05-05
BR112015028867B1 (pt) 2022-02-01
US10971312B2 (en) 2021-04-06
US10043614B2 (en) 2018-08-07
CN105247636B (zh) 2017-08-29
TW201545186A (zh) 2015-12-01
BR112015028867A8 (pt) 2018-01-02
JP6089146B2 (ja) 2017-03-01
WO2014184379A1 (en) 2014-11-20
JP2016522993A (ja) 2016-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2748174T3 (es) Una célula solar sensibilizada por colorante y un método para fabricar la célula solar
ES2689409T3 (es) Módulo de célula solar sensibilizada con colorante que tiene una estructura en serie y método para fabricar la célula solar
KR101245006B1 (ko) 색소증감 광전변환 소자 및 그 제조 방법 및 전자장치 및그 제조 방법 및 전자기기
KR20100074086A (ko) 색소증감 광전변환 소자 모듈 및 그 제조 방법 및 전자 기기
KR20100091883A (ko) 색소 증감 광전 변환 소자 모듈 및 그 제조 방법 및 광전 변환 소자 모듈 및 그 제조 방법 및 전자 기기
ES2902708T3 (es) Una célula solar sensibilizada por colorantes que incluye un sustrato de material compuesto
WO2010107795A1 (en) Metal substrate for a dye sensitized photovoltaic cell
KR20090065177A (ko) 염료감응 태양전지 및 그의 제조 방법
ES2908568T3 (es) Una célula solar que comprende gránulos de un material semiconductor dopado y un método para fabricar la célula solar
JP2004164970A (ja) 電極基板および光電変換素子
JP5095226B2 (ja) 色素増感型太陽電池及びその製造方法
KR20080052082A (ko) 전자 재결합 차단층을 포함하는 염료감응 태양전지 및 그제조 방법
Kulesza et al. Development of solid-state photo-supercapacitor by coupling dye-sensitized solar cell utilizing conducting polymer charge relay with proton-conducting membrane based electrochemical capacitor
JP4875837B2 (ja) 固体型色素増感素子、及びその製造方法
JP5284296B2 (ja) 色素増感太陽電池
EP3503141B1 (en) A solar cell and a method for manufacturing the solar cell
ES2874353T3 (es) Un dispositivo fotovoltaico que tiene una capa fotoabsorbente que incluye una pluralidad de granos de un material semiconductor dopado
JP2015069824A (ja) 積層体、色素増感太陽電池用アノード電極および色素増感太陽電池ならびに積層体の製造方法
JP2009187844A (ja) 光電変換素子の製造方法
ES2954873T3 (es) Una célula solar que comprende una pluralidad de capas porosas y un medio conductor de carga que penetra en las capas porosas
JP4799853B2 (ja) 光電変換素子用電極、光電変換素子および色素増感太陽電池
Kim et al. Flexible Dye‐Sensitized Solar Cells
JP5198490B2 (ja) 電極基板を有する光電変換素子
KR101190010B1 (ko) 후면전극형 염료감응 태양전지 및 이의 제조방법