[发明专利]一种叠层式染料敏化太阳能电池组件

说明书

 

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及叠层式染料敏化太阳能电池组件。

背景技术

染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池，其主要优势是：原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收，对保护人类环境具有重要的意义。而叠层式染料敏化太阳能电池（DSC）被认为是第三代新型光伏电池，是有瑞士的格兰泽尔等人开发的。目前的光电转化效率在最高在10%左右。在透光性基板上依次配制导电层、光电转换层、电解质部分和对电极进行层叠而成。目前最为有效的方法是提高太阳光利用率、拓宽电池的吸收光谱，如何实现则是各研究人员正在实施的事情。

发明内容

为了解决上述存在的缺陷和问题，本发明一种叠层式染料敏化太阳能电池组件，具有更高的光电转换效率。

发明内容：为解决上述的技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种叠层式染料敏化太阳能电池组件，在透光性基片上依次叠层有导电层、光电转换层、多孔性绝缘层、对电极导电层和密封层，所述光电转换层为涂覆在导电层上的锐钛矿晶型的二氧化钛半导体粒子，该二氧化钛半导体粒子由两种粒径大小粒子构成，其平均粒径分别为25～40nm和100～150nm，且光电转换层负载有三联吡啶钌络合物染料；所述多孔性绝缘层厚度为厚度1～50um，孔径为10～30um，孔间距为20～50um的二氧化硅薄膜制成。

采用两种粒径的半导体粒子从而可以吸收不同波长光波能量，提高光电效率；同时多孔性绝缘层有利于电解质的渗透。

所述光电转换层中的大粒径二氧化钛半导体粒子的含量为40～55%，而小粒径二氧化钛半导体粒子的含量为50～60%。

所述对电极导电层之上还设有催化剂层，由石墨或活性炭材料组成。

所述密封层包括围板和顶盖，其中围板与透光性基片为一体设计，所述顶盖设在围板上并密封连接，该密封空间内充填电解质。而导电层在沿基片和围板延伸出去，从而能避免电解质的泄漏。

所述围板的面积大于光电转换层，所述多孔性绝缘层全覆盖在光电转换层上，而对电极层则为部分覆盖在多孔性绝缘层上。通过这样的设计，使得填充在密封空间内的的电解质能充分浸透入绝缘层中形成完整电路，提高了载流子的迁移效率，进而提高了光电转换效率。

有益效果：相比于现有技术相比，本发明具有以下优点：提高了光电效率，最高能达12%。

附图说明

图1为本发明所述太阳能电池组件的结构示意图。

其中，导电层1、光电转换层2、多孔性绝缘层3、对电极层4、催化剂层5、顶盖6、透光性基片7。

具体实施方式：

以下结合附图和具体实施方式来进一步阐述本发明。

本发明的叠层式染料敏化太阳能电池组件，在透光性基片上依次叠层有导电层、光电转换层、多孔性绝缘层、对电极导电层和密封层，所述光电转换层为涂覆在导电层上的锐钛矿晶型的二氧化钛半导体粒子，该二氧化钛半导体粒子由两种粒径大小粒子构成，其平均粒径分别为25nm和120nm，且光电转换层负载有三联吡啶钌络合物染料；所述多孔性绝缘层厚度为厚度1～50um，孔径为10～30um，孔间距为20～50um的二氧化硅薄膜制成。在对电极层上再设置石墨制成的催化剂层。

为了避免电解质的泄漏，密封层采用一体设计，即底层的透光性基片为整体式的槽状，内壁均蒸镀有铂金属导电层，并部分区域一直延伸至外壁作为引线。然后在导电层上涂覆纳米二氧化钛半导体粒子的膏状物（与现有技术相同），不同的是在膏状物中为两种粒径大小的二氧化钛膏体，平均粒径分别为25mn和120nm，并直接搅匀涂覆在导电层，并进行干燥，最红送入染料液料中进行浸润，最后在其上依次制备多孔绝缘层和石墨催化剂层。接着将含碘的电解质注入后，将顶盖密封在围板上，最终形成太阳能组件。