[发明专利]染料敏化太阳能电池及其制造方法

说明书

本申请要求2009年6月25日递交的韩国专利申请10-2009-0057297的优先权，在此援引该专利申请作为参考。

技术领域

本发明涉及染料敏化太阳能电池。更具体地，本发明涉及高效率的染料敏化太阳能电池及其制造方法。

背景技术

为了解决迫在眉睫的能源危机，正在对化石燃料的替代物进行各种研究。特别地，为了替代将在今后几十年内耗尽的石油资源，研究者们正在对如何利用诸如风力、原子能以及太阳能等自然能源进行研究。

不同于其它潜在的替代物，太阳能电池是环境友好的，利用无限的太阳能。因此，自从1983年开发了硅太阳能电池以来，尤其由于近来的能源危机，太阳能电池得到广泛的认可。

然而，由于硅原料的需求和供应问题导致的激烈的国际竞争，硅太阳能电池的制造费用很高。为了解决这个问题，国内或国外的多家研究机构提出了自救方案，然而实际实施这些方案仍存在困难。这些供选择的解决严重的能源危机的方案中的一种是染料敏化太阳能电池。自从由瑞士洛桑联邦理工学院的Micheal Graetzel博士领导的研究组在1991年开发出染料敏化太阳能电池以来，染料敏化太阳能电池就成为了学术界关注的焦点，许多研究组织对染料敏化太阳能电池开展了研究。

不同于基于硅的太阳能电池，染料敏化太阳能电池是光电化学太阳能电池，其主要组成包括通过吸收可见光能够产生电子-空穴对的光敏染料分子和传递所产生的电子的过渡金属氧化物。在染料敏化太阳能电池先前的各种研究工作中，利用纳米微粒氧化钛的染料敏化太阳能电池被看作是代表性的研究成果。

染料敏化太阳能电池的制造费用比传统的硅太阳能电池低。此外，由于具有透明电极，染料敏化太阳能电池能够用于建筑物外墙的窗户或者玻璃室。然而，因为光电转换效率较低，需要对染料敏化太阳能电池进行更多的研究。

太阳能电池的光电转换效率与通过吸收太阳光而产生的电子的数量成比例。因此，为了提高效率，需要通过增加氧化钛纳米微粒吸收的染料量来增加产生的电子数量、增加对太阳光的吸收以及防止产生的激发电子在电子-空穴的复合中湮没。

为了提高单位面积的染料吸收率，需要制造纳米量级的氧化物半导体微粒。为此，已经开发了提高铂电极的反射率以促进对太阳光的吸收的制造方法或将微粒与由氧化物半导体制成的光散射材料混合的方法。

然而，上述各种方法在提供光电转换效率方面显现出局限性。因此，迫切地需要开发提高效率的新技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较高的光电转换效率的染料敏化太阳能电池及其制造方法。

根据本发明的一个实施例的染料敏化太阳能电池包括：具有第一电极的第一基板、位于第一基板上的光吸收层和位于光吸收层上且具有第二电极的第二基板，其中光吸收层包括形成有多个孔的中间层。

附图说明

所包含的附图用于提供对本发明的进一步的理解，并引入组成说明书的一部分，附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1表示根据本发明的一个实施例的染料敏化太阳能电池。

图2表示本发明中间层的不同实施方式的平面图。

图3A至3D表示根据本发明的一个实施例包括染料敏化太阳能电池的制造方法的各个步骤的截面图。

图4表示根据本发明的对比例的染料敏化太阳能电池。

图5表示根据本发明的实施例和对比例制造的染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线图。

具体实施方式

在下文中，将详细描述本发明的实施例，附图图解了实施例的一些例子。

根据本发明的一个实施例的染料敏化太阳能电池包括：具有第一电极的第一基板、位于第一基板上的光吸收层和位于光吸收层上且具有第二电极的第二基板，其中光吸收层包括形成有多个孔的中间层。

光吸收层可以包括电解质和包含染料的多个半导体微粒。

中间层可以位于光吸收层的中间部分。

中间层可以是FTO玻璃。

中间层可以包括在面对第一和第二电极的表面上掺杂有铂的铂掺杂层。

根据本发明的一个实施例的制造染料敏化太阳能电池的方法包括：在第一基板上形成第一电极、在第一电极上形成具有形成有多个孔的中间层的光吸收层、在光吸收层上形成具有第二电极的第二基板以及将电解质注入到光吸收层中。

形成光吸收层可以包括在第一电极上形成包含染料的多个半导体微粒和在半导体微粒上形成中间层。

中间层可以由FTO玻璃来形成。

中间层可以通过在面对第一和第二电极的表面掺杂铂来形成铂掺杂层。

在中间层中的多个孔可以用钻头或激光来形成。