专利名称：一种纳米光电化学电池建材板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光电转换的半导体光电池，特别是涉及一种可以直接用做建筑材料板的纳米光电化学电池建材板。
背景技术：
目前，公知的世界上第一块单晶硅光电池是1954年美国贝尔实验室做出，其光电转换率为4％。而今单晶硅光电池的光电转换率提高到26％，性能稳定，寿命大于20年，为阳光型单波段光电池，是目前广泛应用的光电池。单晶硅光电池的发展从60年代发展到90年代，其间经历了单晶硅、多晶硅、多晶薄膜日光型单波段或多波段光电池和非晶硅、多节非晶硅弱光型多波段光电池。90年代初瑞士Gratzel等发展了Gratzel光电池，光电转换率为10％左右，成本为每峰瓦0.6-1.2美元，性能稳定，寿命大于15年，属弱光型多波段光电池。但其光谱稳定性较差，液体电解质易泄漏。最近日本东芝公司解决了电解质固化技术，克服了电解质泄漏问题，但光电转换率降到6％以下。但是现有的光电池是传统半导体材料，都只能作为单向的供电而不能直接用做建筑材料。
现有的许多光电电池不但已能用作电器设备的独立电源，甚至还可以用作日常电源系统的替代能源。在光电电池对日常电源系统的应用中，一般是将光电电池制成电池模块，即用密封材料如透光树脂密封光电器件并固定于加固板上，一般还会在向光面加敷一层保护膜，再在边缘加装铝框，借助于该框，光电电池模块可以拼接成所需要的大面积光电电池，并固定到任何需要的位置上。而所述的光电器件一般均采用层叠结构，一般包括基层、导电层、半导体层或称电解质层、上导电层，依次叠置。其不足之处是(1)用于日常电源系统时，需要占用大量的面积，且不能直接用作建材；(2)不适宜做成大面积的光电电池模块，因为大面积的光电电池难以解决密封材料中的气泡问题，因此，电池模块的大小有一定的限制，大面积的模块必须由多个模块拼接而成；(3)由于大面积的光电电池模块的商业要求日益增加，因此现有技术已不太适应市场的需求。
实用新型内容为了克服现有技术中的不足之处，本实用新型提供一种既能用作光电转换又能直接用作建筑材料的纳米光电化学电池建材板。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种纳米光电化学电池建材板，包括基层、导电层、半导体层、上导电层，其特征是所述的半导体层包括TiO2层和碘氧化物构成的电解质，半导体层与导电层之间还有一层催化剂层，用于提高光电转换率，在上导电层上设玻璃面层，起透光、保护和提高强度的作用。
所述的半导体层是由纳米材料制成的空穴半导体层，纳米材料是指纳米TiO2半导体薄膜和纳米LiI等电解质，由上述材料叠加而成的空穴半导体层。还可以在半导体层中通过浸泡工艺增加染料，使之带有所需要的颜色，所述的染料可以是Ru等有机染料。半导体层厚20μm。
所述的上导电层和玻璃面层可以直接采用SnO2导电玻璃，SnO2导电膜厚2μ，玻璃厚度视建材需要从1mm-120mm的不同品种选择，透光率＞80％，每平方厘米电阻(□)＜10Ω，在600℃以下不变质。
所述的基层可以是玻璃或铝金属薄板。当选用玻璃时，可直接采用SnO2导电玻璃，使之同时具有基层和下电极层。基层的选材可以根据建材品种不同选择不同的垫层和不同的厚度，如门窗和幕墙可选择SnO2导电玻璃，使光电建材供电装置具有选择性透光、光电转换和建材功能，只需做屋顶不需透明的光电建材供电装置，则可选铝金属薄板做垫基层材料。材料厚度依据建材力学强度要求选择，如普通门窗只需选用3-5mm厚的SnO2导电玻璃，而幕墙则需选用6-12mm厚的SnO2导电玻璃。
所述的催化剂层是Pt催化剂层。
本实用新型的有益效果是(1)可以直接用做建材，如玻璃幕墙、门窗、屋顶和隔音板等，在弱光和日光下都能吸收全波段的光能进行光电转换，当作供电装置使用，不产生污染，节约能源；又省却专门的建筑材料，使光电池成为一材多用的光电建筑材料；(2)由于本实用新型的结构特点，使根据需要直接制成连续的大面积的半导体光电池建材板成为可能，而无须将光电电池制成模块拼接；(3)由于一材多用，建筑用光电电池不必占用专门的地方，因而有利于节省用地或建筑使用面积；(4)选用价廉、电位与阳光近似的半导体纳米材料，如TiO2、Al2O2、ZnO等，其与传统半导体材料相比，用量少、价格底、性能优；(5)制作工艺运用纳米材料自组装技术，操作简单、成本低，节省了材料，降低光电池建材供电装置的生产成本，成本为每峰瓦5元以下，光电转换率在8％以上，性能稳定，寿命大于20年。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型实施例之一的断面图。
图中，1.玻璃面层，2.SnO2透明导电膜.，3.半导体层，4.Pt催化剂层，5.SnO2导电膜，6.基层，7、8.导电玻璃，9.光。
具体实施方式
在图1中，纳米光电化学电池建材板既是一个光电电池，又是一块建材板，它由多层材料组成，玻璃面层7和上导电层2直接采用SnO2导电玻璃7构成，玻璃面朝上，起着透光和保护的作用，SnO2导电膜的面向下，SnO2导电膜厚2μ，玻璃厚度视建材需要而定，厚度选择范围在1mm-120mm之间，透光率＞80％，每平方厘米电阻(□)＜10Ω，在600℃以下不变质；中间层依次是空穴半导体层3和纳米Pt催化剂层4，半导体层3是由纳米TiO2、Ru等有机染料、纳米LiI电解质等组成的具有极佳空穴的半导体层，层厚20μm。基层6和在基层上表面的导电层5结合为SnO2导电玻璃8，也是根据需要选择不同的厚度，本实施例可以直接用做门窗和幕墙的玻璃，如普通门窗可选用3-5mm厚的SnO2导电玻璃，如幕墙则需选用6-12mm厚的SnO2导电玻璃。该电池建材板的电流输出输入的引线可以分别直接焊接在基层的SnO2导电玻璃8和面层的SnO2导电玻璃7内表面的导电膜上。
实施例2与上例不同的是，基层6选铝金属薄板，用做屋顶不需透明的建材，其厚度依据建材力学强度要求选择。该电池建材板电流输出输入的引线可以分别直接焊接在基层6的铝金属薄板上和面层的SnO2导电玻璃7内表面的导电膜上。
权利要求1.一种纳米光电化学电池建材板，包括基层(6)、导电层(5)、半导体层(3)、上导电层(2)，其特征是所述的半导体层(3)包括TiO2层和碘氧化物构成的电解质，半导体层(3)与导电层(5)之间还有一层催化剂层(4)，在上导电层(2)上设玻璃面层(1)。
2.根据权利要求1所述的纳米光电化学电池建材板，其特征是所述的半导体层(3)是由纳米材料制成的空穴半导体层，即包括纳米TiO2半导体薄膜和纳米LiI等电解质，由上述材料叠加而成的空穴半导体层。
3.根据权利要求2所述的纳米光电化学电池建材板，其特征是在半导体层(3)中通过浸泡工艺增加染料，所述的染料为Ru等有机染料。
4.根据权利要求1或2或3所述的纳米光电化学电池建材板，其特征是基层(6)为玻璃。
5.根据权利要求4所述的纳米光电化学电池建材板，其特征是由SnO2导电玻璃构成玻璃面层(1)和上导电层(2)的组合，以及基层(6)和导电层(5)的组合。
6.根据权利要求1或2或3所述的纳米光电化学电池建材板，其特征是基层为铝金属薄板。
7.根据权利要求5所述的纳米光电化学电池建材板，其特征是催化剂层是Pt催化剂，半导体层厚20μm。
8.根据权利要求6所述的纳米光电化学电池建材板，其特征是催化剂层是Pt催化剂，半导体层厚20μm。
专利摘要一种纳米光电化学电池建材板，包括基层6、导电层5、半导体层3、上导电层2，其特征是所述的半导体层3包括TiO
文档编号H01L31/042GK2612073SQ03225309
公开日2004年4月14日 申请日期2003年4月18日 优先权日2003年4月18日
发明者徐瑞松, 黄穗阳 申请人:徐瑞松, 黄穗阳