[实用新型]一种可见光响应型的太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型属于固态染料型的太阳能电池的技术领域，具体为一种可见光响应型的太阳能电池。

背景技术

随着世界人口的剧烈增长和环境污染的日益严重，能源与环境成为当前人类所面临的重大挑战，也是迫切需要解决的关键问题。太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，也是清洁、不产生任向环境污染的能源，被认为是本世纪最有可能取代化石能源的最佳绿色能源，因此太阳能的开发利用得到了世界各国的重视并纷纷开展了太阳能的研究，而太阳能电池是开发利用太阳能最有效的方法之一。目前太阳能的应用主要是以硅为主要材料的太阳能电池，它的光电转换效率高，但它的工艺复杂、材料要求苛刻导致价格昂贵，难于普及。与传统的硅太阳能电池相比，瑞士科学家1991年研究出的新型太阳能电池--染料敏化纳米晶太阳能电池具有制作工艺简单，成本低廉，光电转换效率高，稳定和寿命长等优点，是目前唯一可以和硅电池竟争的候选者，在实际应用中具有光明的前景，已成为世界各国太阳能电池领域研究开发的热点。

染料敏化太阳能电池主要由染料敏化剂、宽禁带半导体、氧化还原电解质和对电极四个部分组成。它的工作原理：染料分子吸收太阳光后，电子从基态跃迁到激发态，激发态的电子通过配体迅速转移到半导体导带中，而空穴留在染料中，电子再经半导体薄膜传输到光阳极，进入外电路形成电流，同时氧化态的染料被还原态的电解质还原，氧化态的电解质在对电极接受电子被还原，完成电子的运输过程。

太阳能电池的一个主要缺陷就是它无法对太阳光中的大部分能量加以利用，因为这种发电装置只能通过一定波长范围内的光产生电能。这些特定波长是由物质的电子能带隙所决定的。目前染料敏化太阳能电池的宽带系半导体主要是锐钛矿型的TiO₂，它的禁带宽度为3.2ev，决定它只能利用波长小于387nm的紫外光，而太阳光中紫外光仅占4％左右，可见光(400-750nm)则占了太阳光能量的43％，为提高太阳光能转换效率利用对可见光响应的半导体来提高太阳光中可见光利用率是很重要的，因此出现了可见光响应型太阳能电池。白天有光时，太阳能电池可以得到应用，但在夜晚就无法工作，基于此我们提出了在太阳能玻璃层涂一层稀土蓄光材料，它可以白光贮存太阳光，夜间发出可见光(可长达10小时以上)，这样就可以使利用可见光的太阳能电池在无阳光时继续工作，同时也要以起到照明显示的作用。

蓄光材料又叫长余辉发光材料，当有可见光、紫外光等光源照射时，它能将其光能储蓄起来，当光源撤离或消失后在黑暗状态下，再将所储蓄的光能以发光的形式缓慢释放出来的发光材料；稀土蓄光材料就是含有稀土的蓄光材料。

稀土离子因其独特的4f电子结构而具有独特的光、电、磁、催化等物理和化学性能，我国是个稀土资源大国，占世界已知储量的80％以上，而且品种齐全，品位高，是世界上最大的稀土生产和出口国，提供了全球稀土总消费量的75％。为了充分发挥我国的稀土资源优势，并提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率，在太阳能电池中运用一维的稀土功能材料是很有前途的发展方向。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可见光响应型的太阳能电池，该太阳能电池能够吸收太阳光中的可见光发电，可以在无阳光的黑暗情况下释放出可见光，使吸收可见光的太阳能电池在没有太阳光时利用发出的光得以继续工作。

本实用新型提供的一种可见光响应型的太阳能电池，包括依次叠放在透明玻璃之间的透明对电极、电解质、染料敏化剂、半导体材料薄膜和透明导电玻璃，其特征在于：

透明玻璃的上面或下面设置有稀土蓄光材料薄膜层，稀土蓄光材料薄膜层的厚度为1-100μm，其中，稀土蓄光材料为含稀土的具有长余辉性能的氧化物、硫化物或硫氧化物。

可见光响应型太阳能电池就是可以吸收太阳光中可见光的太阳能电池，此类太阳能电池不但可以利用太阳光中的可见光发电而且也可以利用灯光及其它形式的可见光来发电。本实用新型主要是将含稀土的蓄光材料用于可见光响应型的太阳能电池。具有蓄光性能的稀土功能材料用在可见光响应型太阳能电池中，不但使太阳能电池可以在白天充分利用太阳光的能量，而且蓄光材料也可以在白天贮存部分的太阳光能量使其在夜里可以发出可见光，使太阳能电池在夜里利用蓄光材料发出的荧光得以继续工作。把稀土蓄光材料应用到可见光响应型太阳能电池中，可以充分的利用太阳光的能量提高太阳能电池的光电转换效率；而且蓄光材料发出的光部分被太阳能电池吸收用来发电，另外没被太阳能电池吸收的部分光可以在夜里起到照明显示的作用。

附图说明