TWI569459B - 染料敏化太陽能電池構造及其製造方法 - Google Patents
染料敏化太陽能電池構造及其製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI569459B TWI569459B TW103146143A TW103146143A TWI569459B TW I569459 B TWI569459 B TW I569459B TW 103146143 A TW103146143 A TW 103146143A TW 103146143 A TW103146143 A TW 103146143A TW I569459 B TWI569459 B TW I569459B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- dye
- layer
- film layer
- solar cell
- sensitized solar
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 20
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 85
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 53
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 46
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 claims description 45
- 230000002165 photosensitisation Effects 0.000 claims description 40
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 17
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 11
- YXMMAVURUUXKKN-UHFFFAOYSA-J copper chlorophyll sodium Chemical compound [Na+].[Na+].[Cu+2].[N-]1C2=C(C=3C(C(C)C(=CC=4C(=C(C=C)C(=C5)N=4)C)N=3)CCC([O-])=O)C(C([O-])=O)C([O-])=C2C(C)=C1C=C1C(CC)=C(C)C5=N1 YXMMAVURUUXKKN-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N cadmium oxide Inorganic materials [Cd]=O CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CFEAAQFZALKQPA-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Cd+2] CFEAAQFZALKQPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000002120 nanofilm Substances 0.000 claims description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 59
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZIALXKMBHWELGF-UHFFFAOYSA-N [Na].[Cu] Chemical compound [Na].[Cu] ZIALXKMBHWELGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-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, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-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
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-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
-
- 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
- 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)
- Hybrid Cells (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本發明係關於一種染料敏化太陽能電池〔DSSC〕構造及其製造方法；特別是關於一種以超音波〔ultrasound〕處理吸附光敏劑〔photo-sensitizer〕之染料敏化太陽能電池構造及其製造方法。
一般而言，習用染料敏化太陽能電池製造方法，例如：中華民國專利公開第200919742號之〝染料敏化太陽能電池的製作方法〞發明專利申請案，其揭示一種染料敏化太陽能電池製造方法。該染料敏化太陽能電池製造方法包含：形成一半導體薄膜層於一第一導電基板；對該半導體薄膜層進行表面處理；塗佈一光敏化染料層於該半導體膜層上；導入電解質層於光敏染料層與另一側之第二導電基板間；及封裝第二導電基板於電解質層上方。
前述第200919742號在塗佈該光敏化染料層於該半導體膜層前，先對該半導體薄膜層進行表面處理之步驟包含：置放一王水溶液〔aqua regia solution〕於一超音波震盪器；浸泡具有該半導體膜層之該第一導電基板於該超音波震盪器；使用該超音波震盪器震盪該王水溶液；取出王水溶液中之具有該半導體膜層之該第一導電基板；水洗具有該半導體膜層之該第一導電基板；及乾燥具有該半導體膜層之該第一導電基板。
另外，前述第200919742號對該半導體薄膜層
亦選擇進行其它表面處理，例如：電漿表面處理、紫外光表面處理及紫外光-臭氧表面處理。再者，前述第200919742號形成該光敏化染料層採用技術包含旋轉塗佈、網版印刷、噴墨及浸泡吸附。
事實上，前述第200919742號僅將光敏化染料單純塗佈或浸泡吸附於該半導體膜層上，以形成該光敏化染料層。然而，由於在將該光敏化染料浸泡吸附於該半導體膜層時，並未採用任何技術手段將該光敏化染料加速浸泡吸附或均勻浸泡吸附於該半導體膜層上，因此其具有浸泡時間過長及製程時間緩慢的缺點。
一般而言，除了光敏化染料的吸附方法採用傳統24小時浸泡法之傳統方法之外，另可選擇採用提高染料濃度或提高作業溫度方式提高染料擴散通量並加速染料吸附，或採用密閉空間內加壓及提高作業溫度方式加速染料浸泡吸附，或採用高速旋轉圓盤使染料液滴高速撞擊二氧化鈦薄膜方式加速染料吸附，但其並非用以限制本發明之範圍。
顯然，為了縮短製程時間及提升光敏化染料浸泡吸附品質，其亦必然存在提供以其它方式將光敏化染料加速浸泡吸附或均勻浸泡吸附於半導體膜層上的潛在需求。前述中華民國專利公開第200919742號之專利申請案僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。
有鑑於此，本發明為了滿足上述需求，其提供一種染料敏化太陽能電池構造及其製造方法，其將一工作電極上形成一半導體薄膜層，且在將該半導體薄膜層浸泡於一光敏劑溶液時，利用超音波處理該半導體薄膜層，使該光敏劑加速及均勻吸附於該半導體薄膜層上，以改善習用染料敏化太陽能電池製造方法僅能將染料緩慢吸附於半
導體膜層之技術缺點。
本發明較佳實施例之主要目的係提供一種染料敏化太陽能電池構造及其製造方法，其將一工作電極上形成一半導體薄膜層，且在將該半導體薄膜層浸泡於一光敏劑溶液時，利用超音波處理該半導體薄膜層，使該光敏劑加速及均勻吸附於該半導體薄膜層上，以達成縮短製程時間及提升光敏化染料浸泡吸附品質之目的。
為了達成上述目的，本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池構造包含：一第一基板；一第二基板，其對應於該第一基板；一第一電極層，其設置於該第一基板上，且該第一電極層形成一工作電極；一半導體薄膜層，其形成於該第一電極層上；一光敏化染料層，其吸附形成於該半導體薄膜層上；一電解質層，其配置於該半導體薄膜層及第二電極層之間；及一第二電極層，其設置於該第二基板上，且該第二電極層形成一對電極；其中利用超音波處理該半導體薄膜層一預定處理時間，使光敏化染料吸附於該半導體薄膜層上，以形成該光敏化染料層。
本發明較佳實施例在將該半導體薄膜層浸泡於一染料溶液時，利用超音波處理該半導體薄膜層，以便該光敏化染料吸附於該半導體薄膜層上。
本發明較佳實施例在利用超音波處理該半導體薄膜層後，該光敏化染料層形成一均勻光敏化染料層。
本發明較佳實施例之該光敏化染料層之染料光敏化染料為銅葉綠素鈉。
為了達成上述目的，本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池製造方法包含：製備一第一基板，而在該第一基板上形成一第一電極層，且該第一電極層形成一工作電極；將一半導體薄膜層形成於該第一電極層上；將一光敏化染料層吸附形成於該半導體薄膜層上，且利用超音波處理該半導體薄膜層一預定時間，使光敏化染料吸附於該半導體薄膜層上，以形成該光敏化染料層；製備一第二基板，而在該第二基板上形成一第二電極層，且該第二電極層形成一對電極；及將一電解質層配置於該半導體薄膜層及第二電極層之間。
本發明較佳實施例之該預定處理時間為5分鐘至30分鐘。
本發明較佳實施例在將該半導體薄膜層浸泡於一染料溶液時，利用超音波處理該半導體薄膜層，以便該光敏化染料吸附於該半導體薄膜層上。
本發明較佳實施例之該染料溶液為銅葉綠素鈉及水溶液。
本發明較佳實施例之該銅葉綠素鈉之濃度為0.004M。
本發明較佳實施例之該超音波轉換成為高頻機械震盪波，使一染料溶液產生微小氣泡，利用該微小氣泡沖擊該半導體薄膜層。
本發明較佳實施例之該半導體薄膜層及光敏化染料層為大尺寸工作面積。
1‧‧‧染料敏化太陽能電池
10a‧‧‧第一基板
10b‧‧‧第二基板
20a‧‧‧第一電極層
20b‧‧‧第二電極層
30‧‧‧半導體薄膜層
40‧‧‧光敏化染料層
50‧‧‧電解質層
第1圖：本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池構造之示意圖。
第2圖：本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池製造方法之流程示意圖。
第3圖：本發明第一較佳實施例之染料敏化太陽能電池在超音波處理狀態下之處理時間與轉換效率關係之示意圖。
第4圖：本發明第一較佳實施例之染料敏化太陽能電池之開路電壓及短路電流密度關係之曲線示意圖。
第5圖：本發明第二較佳實施例之染料敏化太陽能電池在超音波處理狀態下之處理時間與轉換效率關係之示意圖。
第6圖：本發明第二較佳實施例之染料敏化太陽能電池之開路電壓及短路電流密度關係之曲線示意圖。
為了充分瞭解本發明，於下文將舉例較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。
首先，本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池構造及其製造方法可適用於各種染料敏化太陽能電池裝置；再者，本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池構造及其製造方法可適當選擇各種光敏化染料，但其並非用以限定本發明之應用範圍。
第1圖揭示本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池構造之示意圖，其構造包含七個結構置，但其並非用以限定本發明之範圍。請參照第1圖所示，舉例而言，在構造上本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池1包含一第一基板〔substrate〕10a、一第一電極層〔electrode〕
20a、一半導體薄膜層〔semiconductor membrane layer〕30、一光敏化染料層〔dye-sensitized layer〕40、一電解質層〔electrolyte〕50、一第二電極層20b及一第二基板10b，其可依序適當組配該染料敏化太陽能電池1。
請再參照第1圖所示，舉例而言，該第一基板10a及第二基板10b可選自各種透明〔transparent〕或半透明〔semi-transparent〕板片體，例如：玻璃基板、塑膠基板或類似材質基板。在組裝時，該第一基板10a及第二基板10b以對應方式配置於該染料敏化太陽能電池1之兩側或其它適當配置位置。
請再參照第1圖所示，舉例而言，該第一電極層20a設置於該第一基板10a上，而該第一電極層20a作為工作電極〔working electrode〕，且該第一電極層20a可選自各種適當金屬材質〔例如：金、銀、銅、鋁或鉑〕或各種金屬氧化物材質〔例如：氧化銦錫〔ITO〕或透明氧化金屬材質〕。
第2圖揭示本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池製造方法之流程示意圖，其對應於第1圖之染料敏化太陽能電池。請參照第1及2圖所示，本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池製造方法包含：製備該第一基板10a，而在該第一基板10a形成該第一電極層20a，且該第一電極層20a形成一工作電極。
請再參照第1及2圖所示，本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池製造方法包含：將該半導體薄膜層30形成於該第一電極層20a上。舉例而言，該半導體薄膜層30可選擇採用各種鍍膜方法，其包含物理氣相沉積法〔例如：蒸鍍或濺鍍〕或化學氣相沉積法，或其可選擇採用各種塗佈方法，其包含〔例如：網版印刷法、旋轉塗佈法或噴墨法〕，以形成一多孔性奈米薄膜，例如：TiO2半
導體薄膜。
請再參照第1圖所示，舉例而言，該半導體薄膜層30可選自各種適當無機半導體材質，其包含各種金屬氧化物或複合金屬氧化物〔例如：二氧化鈦〔TiO2〕、氧化鋅〔ZnO〕、氧化鎘〔CdO〕、二氧化錫〔SnO2〕或其任意組合〕。
請再參照第1及2圖所示，本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池製造方法包含：將該光敏化染料層40吸附形成於該半導體薄膜層30上，且利用超音波於一染料溶液進行處理該半導體薄膜層30一預定時間，使光敏化染料吸附於該半導體薄膜層30上，以便加速形成均勻或較佳品質的一均勻光敏化染料層。若超音波處理功率過大或處理時間過長時，容易將該半導體薄膜層30破壞或沖落。
請再參照第1及2圖所示，舉例而言，該染料溶液為銅葉綠素鈉及水溶液，其濃度為0.004M。該超音波轉換成為高頻機械震盪波，使該染料溶液產生微小氣泡，利用該微小氣泡適用於沖擊該半導體薄膜層30之任何面積，例如：大面積。如此，該半導體薄膜層30及光敏化染料層40為大尺寸工作面積。
請再參照第1圖所示，舉例而言，該光敏化染料層40由各種適當光敏化染料吸附形成。該光敏化染料層40之光敏化染料為銅葉綠素鈉或其它類似材料。該光敏化染料層40之染料分子吸收光能後，在該染料分子上的電子由基態躍升至激發態；由於該染料分子與該半導體薄膜層30之無機半導體〔例如：TiO2〕以化學鍵相互結合。接著，在該染料分子之激發態電子將迅速注入緊鄰該半導體薄膜層30之導帶後，形成該半導體薄膜層30的光敏化染料正離子〔cation〕。該半導體薄膜層30之導帶傳遞至該第一
電極層20a後，該染料敏化太陽能電池1可輸出電流。
請再參照第1圖所示，舉例而言，相對於該第一基板10a，該第二電極層20b設置於該第二基板10b上，而該第二電極層20b作為對電極〔counter electrode〕，且該第二電極層20b可同樣選自各種適當金屬材質〔例如：金、銀、銅、鋁或鉑〕或各種金屬氧化物材質〔例如：氧化銦錫或透明氧化金屬材質〕。
請再參照第1及2圖所示，本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池製造方法包含：製備該第二基板10b，而在該第二基板10b上形成該第二電極層20b，且該第二電極層20b形成至少一對電極，如第2圖之右側位置所示。
請再參照第1及2圖所示，本發明較佳實施例之染料敏化太陽能電池製造方法包含：將該電解質層50配置於該半導體薄膜層30及第二電極層20b之間，以便提供電解質於該半導體薄膜層30及第二電極層20b之間。該電解質層50依各種不同需求選自液態電解質或固態電解質。
請再參照第1圖所示，舉例而言，該電解質層50之電解質作為電洞傳媒材料〔hole-transport material，HTM〕。該半導體薄膜層30的光敏化染料正離子可自該電解質層50之氧化反應獲得電子，因而該染料分子還原回基態。同時，該電解質層50在獲得電子的該第二電極層20b之對電極表面利用一催化材料〔例如：鉑〕的催化，以便該電解質層50進行還原反應。
第3圖揭示本發明第一較佳實施例之染料敏化太陽能電池在超音波處理狀態下之處理時間與轉換效率關係之示意圖，其橫軸為處理時間〔resonant time〕，而其縱軸為光電轉換效率〔light-to-electric energy conversion efficiency〕百分比。請參照第2及3圖所示，本發明第一
較佳實施例之染料敏化太陽能電池之工作電極面積為1平方公分，其超音波處理時間分別為5分鐘、10分鐘、15分鐘、20分鐘及24小時下獲得其處理時間與光電轉換效率關係，如表1所示。相對的，採用傳統24小時浸泡方式獲得其處理時間與光電轉換效率關係，如表2所示，以利比對參考兩者差異。
第4圖揭示本發明第一較佳實施例之染料敏化太陽能電池之開路電壓及短路電流密度關係之曲線示意圖，其橫軸為開路電壓〔open circuit voltage，Voc〕，而其縱軸為短路電流密度〔short circuit current，Jsc〕。請再參照第2及4圖所示，本發明第一較佳實施例之染料敏化太陽能電池之1平方公分工作電極在超音波處理時間分別為5分鐘、10分鐘、15分鐘及20分鐘下獲得四條開路電壓及短路電流密度關係之曲線，如表1所示。
第5圖揭示本發明第二較佳實施例之染料敏化太陽能電池在超音波處理狀態下之處理時間與轉換效率關係之示意圖，其橫軸為處理時間，而其縱軸為光電轉換效率百分比。請參照第2及5圖所示，本發明第二較佳實施例之染料敏化太陽能電池之工作電極面積為4平方公分，其超音波處理時間分別10分鐘、15分鐘、20分鐘、25分鐘及30分鐘下獲得其處理時間與光電轉換效率關係，如表3所示。
第6圖揭示本發明第二較佳實施例之染料敏化太陽能電池之開路電壓及短路電流密度關係之曲線示意圖，其橫軸為開路電壓，而其縱軸為短路電流密度。請再參照第2及6圖所示，本發明第二較佳實施例之染料敏化太陽能電池之4平方公分工作電極在超音波處理時間分別為10分鐘、15分鐘、20分鐘、25分鐘及30分鐘下獲得五條開路電壓及短路電流密度關係之曲線，如表3所示。
上述實驗數據為在特定條件之下所獲得的初步實驗結果，其僅用以易於瞭解或參考本發明之技術內容而已，其尚需進行其他相關實驗。該實驗數據及其結果並
非用以限制本發明之權利範圍。
前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於中華民國專利申請用途。
1‧‧‧染料敏化太陽能電池
10a‧‧‧第一基板
10b‧‧‧第二基板
20a‧‧‧第一電極層
20b‧‧‧第二電極層
30‧‧‧半導體薄膜層
40‧‧‧光敏化染料層
50‧‧‧電解質層
Claims (10)
- 一種染料敏化太陽能電池構造，其包含：一第一基板；一第二基板，其對應於該第一基板；一第一電極層，其設置於該第一基板上，且該第一電極層形成一工作電極；一半導體薄膜層，其形成於該第一電極層上，且該半導體薄膜層包含二氧化鈦、氧化鋅、氧化鎘或二氧化錫；一光敏化染料層，其吸附形成於該半導體薄膜層上；一電解質層，其配置於該光敏化染料層及第二電極層之間；及一第二電極層，其設置於該第二基板上，且該第二電極層形成一對電極；其中在將該半導體薄膜層浸泡於一染料溶液時，利用超音波處理該半導體薄膜層一預定處理時間，使光敏化染料吸附於該半導體薄膜層上，以形成該光敏化染料層，且在利用超音波處理該半導體薄膜層後，該光敏化染料層形成一均勻光敏化染料層，且該染料溶液為銅葉綠素鈉，其濃度為0.004M。
- 依申請專利範圍第1項所述之染料敏化太陽能電池構造，其中該半導體薄膜層採用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法形成。
- 依申請專利範圍第1項所述之染料敏化太陽能電池構造，其中該半導體薄膜層為一多孔性奈米薄膜。
- 依申請專利範圍第1項所述之染料敏化太陽能電池構造，其中該光敏化染料層之染料光敏化染料為銅葉綠素鈉。
- 一種染料敏化太陽能電池製造方法，其包含：製備一第一基板，而在該第一基板上形成一第一電極層，且該第一電極層形成一工作電極；將一半導體薄膜層形成於該第一電極層上，且該半導體 薄膜層包含二氧化鈦、氧化鋅、氧化鎘或二氧化錫；將一光敏化染料層吸附形成於該半導體薄膜層上，且在將該半導體薄膜層浸泡於一染料溶液時，利用超音波處理該半導體薄膜層一預定時間，使光敏化染料吸附於該半導體薄膜層上，以形成該光敏化染料層，且在利用超音波處理該半導體薄膜層後，該光敏化染料層形成一均勻光敏化染料層，且該染料溶液為銅葉綠素鈉，其濃度為0.004M；製備一第二基板，而在該第二基板上形成一第二電極層，且該第二電極層形成一對電極；及將一電解質層配置於該光敏化染料層及第二電極層之間。
- 依申請專利範圍第5項所述之染料敏化太陽能電池製造方法，其中該預定處理時間為5分鐘至30分鐘。
- 依申請專利範圍第5項所述之染料敏化太陽能電池製造方法，其中在將該半導體薄膜層浸泡於一染料溶液時，利用超音波處理該半導體薄膜層，以便該光敏化染料吸附於該半導體薄膜層上。
- 依申請專利範圍第7項所述之染料敏化太陽能電池製造方法，其中該染料溶液為銅葉綠素鈉及水溶液。
- 依申請專利範圍第5項所述之染料敏化太陽能電池製造方法，其中該該半導體薄膜層採用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法形成。
- 依申請專利範圍第5項所述之染料敏化太陽能電池製造方法，其中該超音波轉換成為高頻機械震盪波，使一染料溶液產生微小氣泡，利用該微小氣泡沖擊該半導體薄膜層。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW103146143A TWI569459B (zh) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | 染料敏化太陽能電池構造及其製造方法 |
| US14/861,873 US20160189879A1 (en) | 2014-12-29 | 2015-09-22 | Dye-Sensitized Solar Cell Structure and Manufacturing Method Thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW103146143A TWI569459B (zh) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | 染料敏化太陽能電池構造及其製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201624744A TW201624744A (zh) | 2016-07-01 |
| TWI569459B true TWI569459B (zh) | 2017-02-01 |
Family
ID=56165024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW103146143A TWI569459B (zh) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | 染料敏化太陽能電池構造及其製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20160189879A1 (zh) |
| TW (1) | TWI569459B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109065372B (zh) * | 2018-09-14 | 2019-08-20 | 福建农林大学 | 一种全固态柔性超级电容器及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200919742A (en) * | 2007-10-26 | 2009-05-01 | Univ Nat Yunlin Sci & Tech | Process method of the dye-sensitized solar cell |
| CN102334229A (zh) * | 2009-02-25 | 2012-01-25 | 东京毅力科创株式会社 | 光增感染料的染料吸附方法和吸附装置、染料增感太阳能电池的制造方法和吸附装置、以及染料增感太阳能电池 |
| JP2013051194A (ja) * | 2011-02-01 | 2013-03-14 | Fumiko Miura | 太陽光発電、電池 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201029738A (en) * | 2009-02-11 | 2010-08-16 | Univ Nat Central | Method of lowering the sublimation points of small-molecular organic semiconductors |
| JP2012038513A (ja) * | 2010-08-05 | 2012-02-23 | Tdk Corp | 色素増感型太陽電池用作用電極の製造方法 |
| US9299504B2 (en) * | 2012-03-07 | 2016-03-29 | Korea Institute Of Industrial Technology | Preparation method of low temperature sintering active electrode paste for dye sensitized solar cell |
| JP6526007B2 (ja) * | 2013-09-03 | 2019-06-05 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ | アモルファス材料およびその使用 |
-
2014
- 2014-12-29 TW TW103146143A patent/TWI569459B/zh not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-09-22 US US14/861,873 patent/US20160189879A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200919742A (en) * | 2007-10-26 | 2009-05-01 | Univ Nat Yunlin Sci & Tech | Process method of the dye-sensitized solar cell |
| CN102334229A (zh) * | 2009-02-25 | 2012-01-25 | 东京毅力科创株式会社 | 光增感染料的染料吸附方法和吸附装置、染料增感太阳能电池的制造方法和吸附装置、以及染料增感太阳能电池 |
| JP2013051194A (ja) * | 2011-02-01 | 2013-03-14 | Fumiko Miura | 太陽光発電、電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20160189879A1 (en) | 2016-06-30 |
| TW201624744A (zh) | 2016-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2006093109A1 (ja) | 光電変換素子及びその製造方法 | |
| JP5338897B2 (ja) | 光増感色素の色素吸着方法及び吸着装置、色素増感太陽電池の製造方法及び製造装置 | |
| TWI622178B (zh) | Pigment-sensitized solar cell with light collecting device | |
| KR20060074233A (ko) | 광전셀 및 그 제조방법 | |
| CN102930993A (zh) | 染料太阳能电池用双染料敏化纳米金掺杂电极及制备方法 | |
| TWI569459B (zh) | 染料敏化太陽能電池構造及其製造方法 | |
| US20120070933A1 (en) | Method for manufacturing dye-sensitized solar cell | |
| TWI635634B (zh) | 多層染料敏化太陽能電池構造及其製造方法 | |
| CN104576070B (zh) | 二氧化钛纳米棒‑金空心球‑CdS复合光阳极的制备方法 | |
| JP2010108902A (ja) | 電気化学装置の製造方法 | |
| CN103839689A (zh) | 染料敏化太阳能电池用掺杂纳米金的电极及其制备方法 | |
| JP2004311354A (ja) | 電極用基材の製造方法 | |
| TW200919742A (en) | Process method of the dye-sensitized solar cell | |
| KR101414450B1 (ko) | 염료감응 태양전지의 제조방법 | |
| CN103310992A (zh) | 一种染料敏化太阳能电池的光阳极及其制备方法 | |
| Huang et al. | Enhanced photovoltaic and photoelectrocatalytic properties by free-standing TiO 2 nanotubes via anodization | |
| JPWO2014013734A1 (ja) | 色素増感太陽電池の製造方法及び色素増感太陽電池 | |
| CN102568844A (zh) | 一种染料敏化n 型掺杂二氧化钛阳极及其制备方法 | |
| TWI460865B (zh) | 染料敏化太陽能電池之陽極材料以及其製備方法 | |
| KR101187226B1 (ko) | 염료 감응 태양전지의 제조 방법 및 그로부터 제조된 태양 전지 | |
| JP2006344507A (ja) | 光電変換用電極及びその製造方法 | |
| WO2011145229A1 (ja) | 光電極の製造方法、色素増感型太陽電池の製造方法、光電極及び色素増感型太陽電池 | |
| JP2014056719A (ja) | 多孔質金属酸化物膜の製造方法 | |
| JP2012003955A (ja) | 色素増感太陽電池の製造方法 | |
| JP2005339885A (ja) | 酸化膜構造体およびその製法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |