[发明专利]一种太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及新型的光电化学太阳能电池领域，特别是一种太阳能电池。

背景技术

   多孔纳米TiO2薄膜电极主要起着接收电子和传输电子的作用；而染料的主要作用是对太阳光的吸收，并把光电子传输到TiO2的导带上。作为电池的核心部分，膜电极、染料制备提取成本的高低、性能的好坏，对电池的成本、性能有着直接的影响。

膜电极的制备方法有很多种，目前，膜电极的制备主要采用溶胶-凝胶涂膜法、各种CVD以及反应溅射的方法。溶胶-凝胶涂膜法简单易操作，但是制备的膜与基底的结合力较差，而且需要高温煅烧晶化，制备成本较高，容易龟裂，大面积成膜困难；各种CVD以及反应溅射方法制备的TiO2薄膜性能优良，但制备条件苛刻，所需设备复杂昂贵，反应不易控制，因此也不适合大规模的生产制备。而电化学沉积法制备工艺简单、可大面积成膜、所需设备简单、不需要高温煅烧晶化，而且还可极大地扩展基体材料的范围，使TiO2薄膜可在金属材料及各种导电材料表面形成（如用柔性导电膜），促进该类功能性膜层的实际应用。

目前为止，敏化染料主要有三类：钌吡啶有机金属配合物、酞菁和菁类染料、天然染料。其中，钌吡啶有机金属配合物光电性能最好。但无论是钌吡啶有机金属配合物还是酞菁和菁类染料，其合成工艺复杂、提纯较难、合成中副反应较多，因此成本也就相应提高，而且合成染料往往具有毒性。而自然界经过长期的进化演化出许多性能优异的染料，广泛分布于各种植物中，植物的叶子具有光化学能转换的功能，从植物的花中提取的花青素也有较好的光电性能。因此，植物染料有望成为成本低、高效环保的敏化染料。

随着技术的发展和成熟，这种太阳能电池凭借其所具有的低成本、无污染、光电转换效率高等众多优点，必将有着十分广阔的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对目前太阳能电池存在的不足，提供一种便携式植物染料太阳能电池，制作工艺简单、成本低、性能稳定，并且对环境无污染，特别适用于野外和电力供应不足的光源充足的地域。

本发明采用的技术方案是：一种太阳能电池，包括：该电池采用植物染料作为敏化剂。该敏化剂为植物染料胡萝卜素。

  该太阳能电池包括：电池部分、电线和输出盒；电池部分包括正极1、负极7、电解质4、锁扣13和折页5、6；输出盒9包括充放式锂电池、仪表盘10、调节旋钮11、负载接入端口12；电池的正、负极和输出盒之间通过电线8连接。

  该太阳能电池由三部分组成：吸附染料的氧化钛膜电极（工作电极）、还原氧化钛染料的电解质和对电极。

  其采用化学电沉积法在ITO导电玻璃基底上制备镀膜均匀、透光性较好的TiO2膜电极。

  负极（工作电极）7由ITO导电玻璃基底、沉积在导电玻璃基底上的TiO₂薄膜和吸附在TiO₂薄膜上的植物染料组成；正极（对电极）1为空白的ITO导电玻璃基底；电解质4为碘、碘化钾的乙二醇溶液作为电解液。

正极1和负电极7之间通过折页5、6连接，保证更换沉积薄膜，为保证电池工作的稳定性，正极1和负极7之间还装有锁扣13;为方便添加电解质4，在正极上开有添加电解质的滴液孔2和导流槽3。

电极的敏化过程为：将制备的氧化钛薄膜浸泡在提取的染料溶液中自然吸附至饱和，然后取出、洗净、自然干燥，即得到工作电极。

本发明提供的电池的输出特性：开路光电压：333mV；短路光电流：2.9μA；电池的稳定性：1.5h内电池开路电压降低7mV；其中：光源为模拟太阳光的白光二极管，发光峰为453nm和537nm。

在使用时将其接入负载电路中，在太阳光、日光灯、白炽灯、发光二极管等光源的照射下均可产生光电流；可以根据实际需要调节输出盒上的旋钮11，调节电压等，但不需要时提供的电能在输出盒的锂电池中以备无光时使用。