[实用新型]一种具有微纳陷光结构的染料敏化太阳能电池

说明书

本实用新型公开了一种具有微纳陷光结构的染料敏化太阳能电池。其包括微纳结构纳米多孔半导体薄膜电极、电解液和对电极；微纳结构纳米多孔半导体薄膜电极和对电极被封装成密封结构，微纳结构纳米多孔半导体薄膜电极和对电极之间注有电解液；微纳结构纳米多孔半导体薄膜电极包括透明导电基底，透明导电基底上负载基于染料光敏化剂的多孔半导体薄膜层，多孔半导体薄膜层的表面构筑有微纳结构。本实用新型利用在纳米多孔半导体薄膜电极上形成的陷光结构，使染料敏化太阳能电池具备广角度光吸收性能，实现在太阳光斜入射条件下电池表面反射率的降低，从而达到提高染料敏化太阳能电池光电转换效率的目的。

技术领域

本实用新型属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种具有微纳陷光结构的染料敏化太阳能电池。

背景技术

提高染料敏化太阳能电池光电转换效率，关键在于如何实现对太阳光的高效吸收以及提升电池内部电荷分离效率和电子-空穴的传输效率。提高光敏化剂的吸光率、增加其电子的激发数量是染料敏化太阳能电池中的关键技术，对电池的光电特性起到决定性的作用。

近年来，通过微纳陷光结构减少光反射进而提高太阳能电池的转化效率受到了国内外学者的广泛的观注。如W. Wei等人（W. R. Wei.et al. Nano Letters, 2013, 13(8):3658-3663）等人制备了微米量级金字塔上结合纳米量级SiNWs的双重结构，实现了11.48%的光电转化效率，反射率表征结果证实该结构具有较好的入射光角度响应；J. He等人（J.He.et al.Advanced Energy Materials, 2016, 6(8): 1501793.1一1501793.8）在厚度为20μm的c-Si上制备了一种周期性纳米锥-纳米柱(NC-NPs)双重结构阵列，实现了出色的光吸收，最终光电转化效率为12.2%；Green等人（GREEN M A. Prog Photovolt: Res Appl,2009, 17(3): 183-189.）在硅电池上制备了具有陷光效果的凹形倒置金字塔结构，并创下了当时晶硅电池的世界纪录。因此，以微纳陷光结构提高太阳能电池的光电特性是理论成熟的方法。然而，由于染料敏化太阳能电池的光阳极由流动态的浆料制备而成，陷光染料敏化太阳能电池的结构尚未被提出。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、能提高光电转化效率的具有理想陷光效果的染料敏化太阳能电池。

本实用新型的技术方案具体介绍如下。

一种具有微纳陷光结构的染料敏化太阳能电池，其包括微纳结构纳米多孔半导体薄膜电极、电解液和对电极；微纳结构纳米多孔半导体薄膜电极和对电极被封装成密封结构，微纳结构纳米多孔半导体薄膜电极和对电极之间注有电解液；所述微纳结构纳米多孔半导体薄膜电极包括透明导电基底，透明导电基底上负载基于染料光敏化剂的多孔半导体薄膜层，多孔半导体薄膜层的表面构筑有微纳结构，微纳结构呈金字塔形、倒金字塔形、圆柱形或锥台形中的一种或几种。

本实用新型中，透明导电基底是FTO导电玻璃。

本实用新型中，多孔半导体薄膜层所用材料为二氧化钛、氧化锌、五氧化二铌或三氧化钨。

本实用新型中，染料光敏化剂为钌基多吡啶络合物、金属卟啉、金属酞菁、吲哚以及无机量子点染料中的至少一种。

本实用新型中，对电极为铂对电极。

和现有技术相比，本实用新型有以下明显优点：

本实用新型的染料敏化太阳能电池结构简单，其采用微纳陷光薄膜电极结构，可以大大提高染料敏化太阳能电池在太阳光斜入射时其对光的吸收率，使染料敏化太阳能电池的光电转换效率得以提高。

附图说明

图1是微纳陷光结构的染料敏化太阳能电池示意图。

图中标号：1-透明导电基底、2-多孔半导体薄膜层、3-电解液、4-对电极。