TWM424609U - Reversal structure of photoelectrode in DSSCs - Google Patents
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Description
五、新型說明.： 【新型所屬之技術領域】 本創作是有關於一種染料敏化奈米太陽能電池之反轉結 構光電極，特別是指一種依照光線照射在光電極之電子傳遞過 程所排列的光電極結構。當光線照射在染料層上，使染料層之 電子因吸從光子能量從基態提升至激發態，並傳遞至奈米半導 體電材料層的導電帶上，再藉由導電層將電子傳遞至外部電 路。本創作以金屬網取代透明導電玻璃，使得奈米半導體材料 層之導電帶上的電子可以傳至外電路；使染料層直接面對入射 光’增加入射光子吸收量；金屬網的使用也降低了電阻。 【先前技術】 染料敏化太陽能電池之概念早在1971年由Memming與 Tributsch所提出，但由於當時奈米技術尚未純熟，其所使用的 光電極是在半導體平板上吸附敏化染料，而染料敏化太陽能電 池主要是藉由敏化染料將光能轉換成電能，由於平板的表面積 較小，形成敏化染料吸附量不足的狀況，造成染料敏化太陽能 電池之光電轉換效率無法有效提升。 1991年GrStzer教授所領導的研究團隊，提出利用奈米 粉麵製作而成的奈米Ti〇2纽膜，藉由其擁有一般材 料所無法_的高比表面積，作為韻雑的基底，由於奈米
Ti02多孔膜應用於光電極上，使得多孔膜的表面與孔洞内皆 可吸附染料，令太陽能電池的染料吸附量大大提升，造成染料 敏化奈米太陽能池之光電轉換致率得到大幅度的提升，並且突 破了染料敏化太陽能電池無法突破的瓶頸。 染料敏化奈米太陽能電池目前所使用的光電極結構一般 為透明導電玻璃、奈米半導體材料、及染料。入射光穿過透明 導電玻璃及奈米半導體材料層而到達染料層，所到達染料層的 入射光已部分被透明導電玻璃及奈米半導體材料層所吸收，減 少染料層吸收之光子數量。本創作以金屬網來編織光電極之新 結構，反轉原來的排列，讓染料層直接面對入射光，增加染料 層的入射光子之吸收量。. 【新型内容】 為使染料敏化奈米太陽能電池之光電極上的染料層能^及 收更多的光子，本創作染料敏化奈米太陽能電池之反轉結構 光電極反轉了一般的光電極之排列，使染料層直接面對入射 光，大大的增加了染.料層吸收光子之數量，不受透明導電坡 璃及奈米半導體材料層的阻隔。另外，以金屬網取代透明導 電玻璃也降低了電阻，增加了工作效率。 【實施方式】 參照第1圖，係本創作所搭配完成的染料敏化奈米太陽能 電池整體示意圖。當入射光100照射穿過透明玻璃200進入染 料敏化奈米太陽能電池之反轉結構光電極300，入射光1〇〇能 量被染料敏化奈米太陽能電池之反轉結構光電極300吸收 後，造成染料敏化奈米太陽能電池之反轉結構光電極3〇〇釋出 電子’所釋出的電子再由電解液400進行氧化反應提供，而電 解液400所提供的電子再從反電極500通過還原反應取得，如 此循環過程將光能轉成電能。 參照第2圖，係本創作染料敏化奈米太陽能電池之反轉結 構光電極示意圖，包含金屬網3〇1、奈米半導體材料層3〇2、 及染料層303。當入射光100照射到染料敏化奈米太陽能電池 • ♦ 之反轉結構光電極3〇〇時，首先照到面對的染料層3〇3，其光 子能量被染料層303吸收且造成染料層303内的電子被激發， 當染料層303内被激發的電子能量高過鄰近的奈米半導體材 料層302之導電帶時，其電子將藉由金屬網3〇1傳至外電路。 雖然本創作已以-較佳實施例揭露如上，然其並非用以限 定本創作，任_ f此雌者，林騰本創作之精神和範圍 内’當可作各種之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後 附之申請專利範圍所界定者為準。 M424609 【圖式簡單說明】 第1圖係為本創作所搭配完成的染料敏化奈米太陽能電池整 體示意圖。 第2圖係為本創作料敏化奈米太陽能電池之反轉結構光電極 示意圖。 【主要元件符號說明】 φ 100 :入射光 200 :透明玻璃 300:染料敏化奈米太陽能電池之反轉結構光電極 301 :金屬網 302:奈米半導體材料層 303 :染料層 400 :電解液 500 :反電極
Claims (1)
- M424609 . ' · « j 六、申請專利範圍： 1. 一種染料敏化奈米太陽能電池之反轉結構光電極，包含： 一金屬網，作為基材； 一奈米半導體材料層，附著在金屬網表面上；以及 一染料層，附著在奈米半導體材料層表面上，當入射光照射 到染料敏化奈米太陽能電池之反轉結構光電極時，首先碰到 染料層而錢觸魏且造錢料層⑽電子被激發，染料層被激發的電子傳遞到奈米半導體材料層之導電帶，再透過 金屬網傳出到外電路。 2·如申4專她圍第丨項所述的祕敏化奈米太陽能電池之 反轉結構光電極’其中金屬網材質可為銅、！s、不錄鋼、錄、 鈦、鉻等導電材料。 3. 4. 如申明專她圍第1項所述的S料敏化奈米太陽能電池之 反轉…構光電極’其巾金屬網結構可為編酬、疊織網、擴 張網、沖孔網等。 申月專利㈣第1項所述的祕敏化奈米太陽能電池之 „光電極，其巾金屬敗目mi5()目。 θ專贱11第1項所述的祕敏化奈米太陽能電池之 7轉、。構光電極，其中奈料導翻·料層之材質可為Ti02、 仏〇等金屬氧化物。 專她m第丨項崎的麵敏化奈紅陽能電池之 °構光電極’其巾奈米半導體材料層可為單-金屬氧化 8 6.年丨（於;. 物、多種金屬氧化物混合等。8. 如申請專利範圍第1項所述的染料敏化奈米太陽能電池之 反轉結構光電極，其中奈米半導體材料層可為純金屬氧化物 或其混合層’也可添加催化劑碳黑、石墨、奈米碳管等。 如申請專利範圍第1項所述的染料敏化奈米太陽能電池之 反轉結構光電極，其中染料層材質可為無機染料、有機染料 等。
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