一種複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件的製作方法
2023-05-13 19:32:01
一種複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件，在透光性基片上依次疊層有導電層、光電轉換層、多孔性絕緣層、對電極導電層和密封層，所述光電轉換層分為上光電轉換層和下光電轉換層，所述下光電轉換層為表面浸漬塗覆有二氧化鈦半導體粒子的金屬絲網，且二氧化鈦半導體粒子還負載有敏化染料；所述上層光電轉換層為填充在金屬絲網孔隙內及上表面的並浸漬塗覆有二氧化鈦半導體粒子層，且該半導體粒子層負載有敏化染料。本實用新型通過金屬絲網雙層光電轉換層的結構負載二氧化鈦半導體粒子，從而形成協同效應提高光波在半導體內的散射，從而提高了光電轉換效率。
【專利說明】一種複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於太陽能電池【技術領域】，尤其涉及疊層式染料敏化太陽能電池組件。
【背景技術】
[0002]染料敏化太陽電池主要是模仿光合作用原理，研製出來的一種新型太陽電池，其主要優勢是:原材料豐富、成本低、工藝技術相對簡單，在大面積工業化生產中具有較大的優勢，同時所有原材料和生產工藝都是無毒、無汙染的，部分材料可以得到充分的回收，對保護人類環境具有重要的意義。而疊層式染料敏化太陽能電池(DSC)被認為是第三代新型光伏電池，是有瑞士的格蘭澤爾等人開發的。目前的光電轉化效率在最高在10%左右。在透光性基板上依次配製導電層、光電轉換層、電解質部分和對電極進行層疊而成。目前最為有效的方法是提高太陽光利用率、拓寬電池的吸收光譜，如何實現則是各研究人員正在實施的事情。
【發明內容】
[0003]為了解決上述存在的缺陷和問題，本實用新型一種複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件，通過金屬絲網雙層光電轉換層的結構負載二氧化鈦半導體粒子，從而形成協同效應提聞光波在半導體內的散射，從而提聞了光電轉換效率。
[0004]
【發明內容】
:為解決上述的技術問題，本實用新型所採用的技術方案為:一種複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件，在透光性基片上依次疊層有導電層、光電轉換層、多孔性絕緣層、對電極導電層和密封層，所述光電轉換層分為上光電轉換層和下光電轉換層，所述下光電轉換層為表面浸潰塗覆有二氧化鈦半導體粒子的金屬絲網，且二氧化鈦半導體粒子還負載有敏化染料；所述上層光電轉換層為填充在金屬絲網孔隙內及上表面的並浸潰塗覆有二氧化鈦半導體粒子層，且該半導體粒子層負載有敏化染料。
[0005]所述上光電轉換層與下光電轉換層的二氧化鈦半導體粒子的平均粒徑不同。
[0006]所述上光電轉換層的二氧化鈦半導體粒子的平均粒徑為100?150nm，下光電轉換層的二氧化鈦半導體粒子的平均粒徑為25?40nm。
[0007]所述光電轉換層中的大粒徑二氧化鈦半導體粒子的含量為40?55%，而小粒徑二氧化鈦半導體粒子的含量為50?60%。
[0008]所述敏化染料為三聯吡啶釕絡合物染料。
[0009]所述密封層包括圍板和頂蓋，其中圍板與透光性基片為一體設計，所述頂蓋設在圍板上並密封連接，該密封空間內充填電解質。
[0010]所述多孔性絕緣層厚度為厚度I?50um，孔徑為10?30um，孔間距為20?50um
的二氧化矽薄膜製成。
[0011]所述光電轉換層中金屬絲網的厚度是為100?lOOOnm。
[0012]有益效果:相比於現有技術相比，本實用新型具有以下優點:通過雙層光電轉換層有效提高薄通波長光譜的吸收效率，並利用框架形式的複合層有效形成「深陷散射效應」改善深層二氧化鈦粒子的光電轉換利用率；同時利用一體式密封層，有效避免了電解質的漏液問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型所述太陽能電池組件的結構示意圖；
[0014]圖2為本實用新型所述光電轉換層的結構示意圖；
[0015]圖3為圖2的橫截面示意圖。
[0016]其中，導電層1、光電轉換層2、多孔性絕緣層3、對電極層4、催化劑層5、頂蓋6、透光性基片7。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步闡述本實用新型。
[0018]本實用新型的疊層式染料敏化太陽能電池組件，在透光性基片上依次疊層有導電層、光電轉換層、多孔性絕緣層、對電極導電層和密封層，所述光電轉換層實際上為複合結構，首先在透光性基片上形成導電層後，通過雷射轉印的方式在導電層形成網狀圖形，並對網狀圖通過PVD方式生長形成金屬絲網，並在去除網狀圖形之外的遮蔽物之前進行二氧化鈦半導體的塗覆並乾燥，從而形成第一層光電轉換層，此時附圖的二氧化鈦半導體粒子的平均粒徑為25nm左右；此後腐蝕去除遮蔽膜，並配置120nm平均粒徑的二氧化鈦膏體，然後在金屬絲網上進行塗覆，使得二氧化鈦半導體膏體在金屬絲網之間和面層均有填充，並進行乾燥處理。此後在通過三聯吡啶釕絡合物染料中浸潰負載，從而形成複合結構的光電轉換層。通過這樣的結構，太陽光可以經過二次吸收轉換，並形成深陷散射效應，拓展光波頻譜，有利於提高其光電轉換效率。
[0019]所述光電轉換層為塗覆在導電層上的二氧化鈦半導體粒子採用銳鈦礦晶型的二氧化鈦半導體粒子，銳鈦礦晶型結構具有更高的光電效應。接著在光電轉換層上製備絕緣層，所述多孔性絕緣層厚度為厚度I?50um，孔徑為10?30um，孔間距為20?50um的二氧化矽薄膜製成。在對電極層上再設置石墨製成的催化劑層。
[0020]為了避免電解質的洩漏，密封層採用一體設計，即底層的透光性基片為整體式的槽狀，內壁均蒸鍍有鉬金屬導電層，並部分區域一直延伸至外壁作為引線。接著將含碘的電解質注入後，將頂蓋密封在圍板上，最終形成太陽能組件。
[0021]對比例與上述實施例不同的地方僅為普通單層光電轉換層，膜厚為lOum。經過對t匕，對比例的開路電壓為0.69V，光電轉換率為4.7%，而本實施例為0.76V，光電轉換率最高可達6.5%ο
【權利要求】
1.一種複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件，其特徵在於:在透光性基片上依次疊層有導電層、光電轉換層、多孔性絕緣層、對電極導電層和密封層，所述光電轉換層分為上光電轉換層和下光電轉換層，所述下光電轉換層為表面浸潰塗覆有二氧化鈦半導體粒子的金屬絲網，且二氧化鈦半導體粒子還負載有敏化染料；所述上層光電轉換層為填充在金屬絲網孔隙內及上表面的並浸潰塗覆有二氧化鈦半導體粒子層，且該半導體粒子層負載有敏化染料。
2.根據權利要求1所述複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件，其特徵在於:所述上光電轉換層與下光電轉換層的二氧化鈦半導體粒子的平均粒徑不同。
3.根據權利要求2所述複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件，其特徵在於:所述上光電轉換層的二氧化鈦半導體粒子的平均粒徑為25?40nm，下光電轉換層的二氧化鈦半導體粒子的平均粒徑為100?150nm。
4.根據權利要求3所述複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件，其特徵在於:所述光電轉換層中的大粒徑二氧化鈦半導體粒子的含量為40?55%，而小粒徑二氧化鈦半導體粒子的含量為50?60%。
5.根據權利要求1所述複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件，其特徵在於:所述敏化染料為三聯吡啶釕絡合物染料。
6.根據權利要求1所述複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件，其特徵在於:所述密封層包括圍板和頂蓋，其中圍板與透光性基片為一體設計，所述頂蓋設在圍板上並密封連接，該密封空間內充填電解質。
7.根據權利要求1所述複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件，其特徵在於:所述多孔性絕緣層厚度為厚度I?50um，孔徑為10?30um，孔間距為20?50um的二氧化矽薄膜製成。
8.根據權利要求1所述複合型疊層式染料敏化太陽能電池組件，其特徵在於:所述光電轉換層中金屬絲網的厚度是為100?lOOOnm。
【文檔編號】H01G9/20GK204045403SQ201420464737
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2014年8月15日
【發明者】馬廷麗, 許文勇, 房貢獻, 譚乃雲 申請人:江蘇歐力特能源科技有限公司