一种复合型叠层式染料敏化太阳能电池组件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种复合型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，所述光电转换层分为上光电转换层和下光电转换层，所述下光电转换层为表面浸渍涂覆有二氧化钛半导体粒子的金属丝网，且二氧化钛半导体粒子还负载有敏化染料；所述上层光电转换层为填充在金属丝网孔隙内及上表面的并浸渍涂覆有二氧化钛半导体粒子层，且该半导体粒子层负载有敏化染料。本发明通过金属丝网双层光电转换层的结构负载二氧化钛半导体粒子，从而形成协同效应提高光波在半导体内的散射，从而提高了光电转换效率。
【专利说明】 一种复合型叠层式染料敏化太阳能电池组件
[0001]
【技术领域】
[0002]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】
[0003]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】
[0004]为了解决上述存在的缺陷和问题，本发明一种复合型叠层式染料敏化太阳能电池组件，通过金属丝网双层光电转换层的结构负载二氧化钛半导体粒子，从而形成协同效应提高光波在半导体内的散射，从而提高了光电转换效率。
[0005]
【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:一种复合型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，所述光电转换层分为上光电转换层和下光电转换层，所述下光电转换层为表面浸溃涂覆有二氧化钛半导体粒子的金属丝网，且二氧化钛半导体粒子还负载有敏化染料；所述上层光电转换层为填充在金属丝网孔隙内及上表面的并浸溃涂覆有二氧化钛半导体粒子层，且该半导体粒子层负载有敏化染料。
[0006]所述上光电转换层与下光电转换层的二氧化钛半导体粒子的平均粒径不同。
[0007]所述上光电转换层的二氧化钛半导体粒子的平均粒径为100?150nm，下光电转换层的二氧化钛半导体粒子的平均粒径为25?40nm。
[0008]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%。
[0009]所述敏化染料为三联吡啶钌络合物染料。
[0010]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。
[0011]所述多孔性绝缘层厚度为厚度I?50um，孔径为10?30um，孔间距为20?50um
的二氧化硅薄膜制成。
[0012]所述光电转换层中金属丝网的厚度是为100?lOOOnm。
[0013]有益效果:相比于现有技术相比，本发明具有以下优点:通过双层光电转换层有效提高薄通波长光谱的吸收效率，并利用框架形式的复合层有效形成“深陷散射效应”改善深层二氧化钛粒子的光电转换利用率；同时利用一体式密封层，有效避免了电解质的漏液问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明所述太阳能电池组件的结构示意图；
图2为本发明所述光电转换层的结构示意图；
图3为图2的横截面示意图。
[0015]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】
[0016]以下结合附图和【具体实施方式】来进一步阐述本发明。
[0017]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，所述光电转换层实际上为复合结构，首先在透光性基片上形成导电层后，通过激光转印的方式在导电层形成网状图形，并对网状图通过PVD方式生长形成金属丝网，并在去除网状图形之外的遮蔽物之前进行二氧化钛半导体的涂覆并干燥，从而形成第一层光电转换层，此时附图的二氧化钛半导体粒子的平均粒径为25nm左右；此后腐蚀去除遮蔽膜，并配置120nm平均粒径的二氧化钛膏体，然后在金属丝网上进行涂覆，使得二氧化钛半导体膏体在金属丝网之间和面层均有填充，并进行干燥处理。此后在通过三联吡啶钌络合物染料中浸溃负载，从而形成复合结构的光电转换层。通过这样的结构，太阳光可以经过二次吸收转换，并形成深陷散射效应，拓展光波频谱，有利于提闻其光电转换效率。
[0018]所述光电转换层为涂覆在导电层上的二氧化钛半导体粒子采用锐钛矿晶型的二氧化钛半导体粒子，锐钛矿晶型结构具有更高的光电效应。接着在光电转换层上制备绝缘层，所述多孔性绝缘层厚度为厚度I?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。
[0019]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，内壁均蒸镀有钼金属导电层，并部分区域一直延伸至外壁作为引线。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。
[0020]对比例与上述实施例不同的地方仅为普通单层光电转换层，膜厚为lOum。经过对t匕，对比例的开路电压为0.69V，光电转换率为4.7%，而本实施例为0.76V，光电转换率最高可达6.5%ο
【权利要求】
1.一种复合型叠层式染料敏化太阳能电池组件，其特征在于: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，所述光电转换层分为上光电转换层和下光电转换层，所述下光电转换层为表面浸溃涂覆有二氧化钛半导体粒子的金属丝网，且二氧化钛半导体粒子还负载有敏化染料；所述上层光电转换层为填充在金属丝网孔隙内及上表面的并浸溃涂覆有二氧化钛半导体粒子层，且该半导体粒子层负载有敏化染料。
2.根据权利要求1所述复合型叠层式染料敏化太阳能电池组件，其特征在于:所述上光电转换层与下光电转换层的二氧化钛半导体粒子的平均粒径不同。
3.根据权利要求2所述复合型叠层式染料敏化太阳能电池组件，其特征在于:所述上光电转换层的二氧化钛半导体粒子的平均粒径为25?40nm，下光电转换层的二氧化钛半导体粒子的平均粒径为100?150nm。
4.根据权利要求3所述复合型叠层式染料敏化太阳能电池组件，其特征在于: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%。
5.根据权利要求1所述复合型叠层式染料敏化太阳能电池组件，其特征在于:所述敏化染料为三联吡啶钌络合物染料。
6.根据权利要求1所述复合型叠层式染料敏化太阳能电池组件，其特征在于: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。
7.根据权利要求1所述复合型叠层式染料敏化太阳能电池组件，其特征在于:所述多孔性绝缘层厚度为厚度I?50um，孔径为10?30um，孔间距为20?50um的二氧化硅薄膜制成。
8.根据权利要求1所述复合型叠层式染料敏化太阳能电池组件，其特征在于:所述光电转换层中金属丝网的厚度是为100?lOOOnm。
【文档编号】H01G9/08GK104299790SQ201410405199
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】马廷丽, 许文勇, 房贡献, 谭乃云 申请人:江苏欧力特能源科技有限公司