[发明专利]一种染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种染料敏化太阳能电池。

背景技术

作为代替化石燃料的能源，利用了太阳光的太阳能电池受到关注，人们对其进行了各种研究。太阳能电池是一种将光能转换为电能的光电转换装置，由于以太阳光作为能源，所以对地球环境的影响极小，可以得到更广泛的普及。

应用了由染料敏化的光感应电子移动的染料敏化型太阳能电池（Dye-Sensitized Solar Cell，DSSC），近年来作为代替硅（Si）类太阳能电池等的下一代太阳能电池受到关注，并被广泛地研究。作为敏化染料，使用能够有效地吸收可见光附近的光的物质，例如钌（Ru）络合物等。

作为染料敏化型太阳能电池，由于具有较高的光电转换效率，不需要真空装置等大花销的制造装置，而且能够使用氧化钛等便宜的半导体材料以极高的生产率简单地制造，所以有潜力成为新一代的太阳能电池。

在染料敏化太阳能电池中一般使用铂膜作为对电极材料膜，具有光电转换效率高，性能稳定的特点。所以现在很多研究所正大力地研究，由铂电极作为染料敏化太阳能电池的对电极，铂电极有三种制备方法：

1）磁控溅射；

2）用氯铂酸溶于乙醇或其它溶剂中，制成溶液，用喷射的方法涂布在对电极侧透明导电膜上，烧结后制备；

3）氯铂酸溶于松油醇或其它高黏度的溶剂中，制成浆料，用丝网印刷的方法涂布在对电极侧透明导电膜上，烧结后制备。

由磁控溅射制成的铂膜在染料敏化太阳能电池结构中具有两种功能，既可以作为对电极完成电子回路，又可以作为反射层，把没有被染料和TiO2膜吸收而透过TiO2膜的光反射回去，这部分光可以再次利用，提高光电转换效率。但是也有缺点：1.由磁控溅射制成的表面光滑如镜，与电解液接触面积不大，影响电子的传导；2. 铂的反射系数不高，造成在反射过程中有很大部分光损耗；3. 贵金属铂的使用量大，价格昂贵。

而用第二，或第三种方法制备的铂膜由于只使用了少量的贵金属铂，所以价格低廉，并且在对电极侧透明导电膜上形成了纳米晶体，扩大与电解液的接触面积，增强电子传导，有利于电池性能的提高，但是缺点是，铂电极为半透明，没有反光效果，透过TiO₂膜的光能无法再次利用，造成光能的大量损失，实际光电转换效率不高，限制了使用。

发明内容

    本发明的目的在于克服上述不足，提供一种染料敏化太阳能电池，能够减少光能的损失，提高光电转换效率，降低生产成本。

本发明提供了一种染料敏化太阳能电池，包括光电极、与光电极对置的对电极和保持在光电极与对电极之间的电解质溶液，所述光电极和对电极通过密封材料相接合，其中，所述对电极远离电解质溶液的一侧设有反射层。

优选地，所述反射层的组成材料选自银、铝和具有光反射性能的聚合物等中的至少一种组成。

其中，按距所述电解质溶液由远至近的顺序，所述光电极包括光电极侧透明基板、光电极侧透明导电膜和承载有敏化染料的半导体多孔膜。

其中，所述所述光电极侧透明基板为透明无机基板或透明塑料基板。

优选地，所述透明无机基板为石英、蓝宝石或玻璃等。

优选地，所述透明塑料基板的组成材料选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚砜和聚烯烃等中的至少一种。

优选地，所述光电极侧透明导电膜的组成材料选自铟锡复合氧化物、掺氟二氧化锡、掺锑二氧化锡和二氧化锡中的至少一种。

优选地，所述承载有敏化染料的半导体多孔膜中半导体材料可以为TiO₂、MgO、ZnO、SnO₂、WO₃、Fe₂O₃、In₂O₃、Bi₂O₃、Nb₂O₅、SrTiO₃、BaTiO₃、ZnS、CdS、CdSe、CdTe、PbS、CuInS或InP等。

优选地，承载在所述承载有敏化染料的半导体多孔膜上的敏化染料为钌联吡啶络合物。