[实用新型]一种用于光伏太阳能建筑一体化的光伏电池装置

说明书

技术领域

本实用新型属于可再生能源和建筑材料领域，更具体地，涉及一种可有效结合染料敏化太阳能电池和晶体硅太阳能/薄膜太阳能电池晶体硅太阳能电池各自的特点，并尤其适用于光伏太阳能建筑一体化的光伏电池装置。

背景技术

光伏太阳能建筑一体化（BIPV）技术是目前将太阳能运用在建筑上的最有效方式之一，即光伏电池不再仅作为建筑结构上的附加品，而是安装在例如屋顶、幕墙、门窗玻璃、墙壁等外围护结构上并与之相结合，由此在作为建筑材料和装饰材料的同时，还能够有效吸收太阳能并转化为电能，从而保证建筑自身用电及向电网供电以缓解高峰电力需求。数据表明，目前中国有480亿平方米建筑面积，如果对其中的10%采用BIPV系统，将构成500GW的太阳能专属市场，这将极大促进薄膜太阳能技术的发展要求，同时使得薄膜玻璃幕墙等产品在国内迈向更广阔的实质性应用。

在现有的BIPV技术中，目前使用最多的将非晶体硅太阳能电池作为光伏太阳能建筑一体化材料，例如，CN201043332Y中公开了一种非晶硅光伏建筑一体化产品，其中采用非晶硅半导体材料做成非晶硅太阳能电池片，将此电池片与玻璃粘贴合，由此构成内层为白色透明玻璃、中层为非晶硅太阳能电池片、外层为玻璃并且内外两层和中层之间用铸膜树脂热固粘接而成的非晶硅光电板。然而，非晶硅太阳能电池作为BIPV材料必然存在电池透光率低、颜色单调等缺点；此外，非晶硅太阳能电池的生产制造成本高、工艺复杂，这些因素都阻碍了该技术在光伏太阳能建筑一体化中的应用和发展。

染料敏化电池（其中最具代表性的例如电池）是通过模拟自然界光合作用原理而研制出来的新型太阳能电池，其主要优点在于原料丰富、成本低、加工制造工艺相对简单。染料敏化太阳能电池显著特点是透明性和颜色可调，可将从各个角度入射的可见光转化为电能，因此适用于各种不同光照条件的应用场合。CN101509306A中公开了一种基于染料敏化太阳能电池的光电一体化建筑，其中将纳米晶半导体浆料直接涂覆到建筑用的带有导电基板上制作半导体薄膜，之后吸附染料，制成半导体光阳极；然后粘接对电极，注入电解液并固化粘接由此制得产品。然而，该产品未能充分利用染料敏化太阳能电池的特点，产品整体光电转化效率有限，限制了其作为光电一体化建筑材料的应用。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷和技术需求，本实用新型的目的在于提供一种用于光伏太阳能建筑一体化的光伏电池装置，其将染料敏化太阳能电池与晶体硅太阳能/薄膜太阳能电池结合起来并充分利用它们各自的特点，相应可获得色彩图案丰富、光透过率可调，光电转换效率更高的光伏电池装置，尤其适用于光伏太阳能建筑一体化的用途。

本实用新型提供了一种用于光伏太阳能建筑一体化的光伏电池装置，其特征在于，该光伏电池装置由染料敏化太阳能电池与晶体硅太阳能电池或者薄膜太阳能电池通过串联、并联或串并联相结合的方式拼接而成，并形成为可安装至建筑的层状结构。

作为进一步优选地，所述染料敏化太阳能电池为单层或叠层结构，并包括半导体工作电极、对电极和填充在这两个电极之间的电解质，其中所述半导体工作电极由导电基底、涂覆在该导电基板上的半导体纳米晶膜层、以及吸附在所述半导体纳米晶膜层表面上的光敏染料共同构成；所述对电极对于单层结构的染料敏化太阳能电池而言，其由导电基底和设置在该导电基底上的催化剂层构成，对于叠层结构的染料敏化太阳能电池而言，其由与所用工作电极的半导体类型相反的半导体材料与导电基底相叠合并吸附染料而构成；所述电解质中包含有起空穴传输作用的氧化还原电对。

作为进一步优选地，所述染料敏化太阳能电池中的导电基底为透明氧化物导电玻璃或透明导电聚合物。

作为进一步优选地，所述染料敏化太阳能电池中的半导体纳米晶膜层由二氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化铌或者氧化镍构成；催化剂层由铂、碳、或者导电聚合物构成。

作为进一步优选地，所述染料敏化太阳能电池中的光敏染料为全有机染料、卟啉染料或者金属钌配合物染料。

作为进一步优选地，所述染料敏化太阳能电池中的电解质呈固态、液态或者准固态。

作为进一步优选地，所述晶体硅太阳能电池包括通过p-n结彼此相连的p型基体层和n型扩散层、以及分别设置在p型基体层和n型扩散层上用于引出所产生电能的上下电极。

作为进一步优选地，所述光伏电池装置安装在建筑的外围护结构上，所述外围护结构包括玻璃幕墙、采光屋顶、门窗玻璃或者墙壁。