一种柱形通断可控的染料敏化太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于能源器件领域，涉及一种太阳能电池，具体涉及一种柱形通断可 控的染料敏化太阳能电池。
【背景技术】
[0002] 染料敏化太阳能电池的研究历史可以追溯到19世纪早期的照相术。1837年， Daguerre制出了世界上第一张照片。两年后，Fox Talbot将卤化银用于照片制作，但是由于 卤化银的禁带宽度较大，无法响应长波可见光，所以相片质量并没有得到很大的提高。1883 年，德国光电化学专家Vogel发现有机染料能使卤化银乳状液对更长的波长敏感，这是对染 料敏化效应的最早报导。使用有机染料分子可以扩展卤化银照相软片对可见光的响应范围 到红光甚至红外波段，这使得"全色"宽谱黑白胶片乃至现在的彩色胶片成为可能。1887年， Moser将这种染料敏化效应用到卤化银电极上，从而将染料敏化的概念从照相术领域延伸 到光电化学领域。1964年，Namba和Hishiki发现同一种染料对照相术和光电化学都很有效。 这是染料敏化领域的重要事件，只是当时不能确定其机理，即不确定敏化到底是通过电子 的转移还是通过能量的转移来实现的。直到20世纪60年代，德国的Tributsch发现了染料吸 附在半导体上并在一定条件下产生电流的机理，才使人们认识到光照下电子从染料的基态 跃迀到激发态后继而注入半导体的导带的光电子转移是造成上述现象的根本原因。这为光 电化学电池的研究奠定了基础。但是由于当时的光电化学电池采用的是致密半导体膜，染 料只能在膜的表面单层吸附，而单层染料只能吸收很少的太阳光，多层染料又阻碍了电子 的传输，因此光电转换效率很低，达不到应用水平。
[0003] 1988年，Gratzel小组用基于Ru的染料敏化粗糙因子为200的多晶二氧化钛薄膜，用 Br2/Bf氧化还原电对制备了太阳能电池，在单色光下取得了 12%的转化效率，这在当时是 最好的结果了。直到1991年，GrStzel在0'Regan的启发下，应用了0'Regan制备的比表面积很 大的纳米Ti0 2颗粒，使电池的效率一举达到7.1%，取得了染料敏化太阳能电池领域的重大 突破。而现有的太阳能电池大多为板式结构，纳米半导体材料的表面吸附的电解质量很少， 微量的挥发足以导致电池寿命的下降；而且板式太阳能电池受采光方向的影响，影响太阳 光的利用率。
【发明内容】
[0004] 本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种柱形通断可控的染料敏 化太阳能电池。
[0005] 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种柱形通断可控的染料敏化 太阳能电池，它包括：
[0006] 对电极空心柱，所述对电极空心柱的侧壁下部开设有多个第一通孔，每个所述第 一通孔的轴心线与所述对电极空心柱的轴心线之间形成的夹角为锐角;开设所述第一通孔 的侧壁外表面形成有铂膜，
[0007] 光阳极组件，所述光阳极组件包括套设于所述对电极空心柱外且顶部与其相密封 的壳体、设置于所述壳体内表面且与所述铂膜相对应的纳米二氧化钛层以及设置于所述壳 体下部且与所述对电极空心柱底部相密封的底盖；
[0008] 电解液，所述电解液填充在所述对电极空心柱和所述光阳极组件内；
[0009] 所述壳体还通过所述对电极空心柱上的第二通孔与其相连通，所述对电极空心柱 与所述壳体的密封处同所述第二通孔处于同一高度。
[0010] 优化地，所述对电极空心柱内固定有液位传感器，所述壳体外表面固定有与所述 液位传感器相通讯的显示模块以及与所述显示模块相电连接的供电模块。
[0011] 进一步地，所述第一通孔的轴心线与所述对电极空心柱的轴心线之间形成的夹角 为30~60°。
[0012] 优化地，所述底盖上安装有第一密封塞，所述壳体与所述对电极空心柱的密封处 设有第二密封塞。
[0013] 由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型 柱形通断可控的染料敏化太阳能电池，通过在电极空心柱的侧壁下部开设多个第一通孔， 并设置对应的铂膜和纳米二氧化钛层，从而在吸附染料后进行发电；另一方面当电池倒置 后，吸附与纳米二氧化钛层和铂膜脱离，电池停止工作。
【附图说明】
[0014] 附图1为本实用新型柱形通断可控的染料敏化太阳能电池的结构示意图；
[0015] 其中；1、对电极空心柱；11、第一通孔；12、液位传感器；13、第二通孔;2、光阳极组 件;21、壳体;22、纳米二氧化钛层;23、底盖;3、显示模块;4、供电模块;5、第二密封塞;6、第 一密封塞;7、电解液。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。
[0017] 以下关于方向的定义中，均是按照图1中所观察到的方向予以定义的。
[0018] 如图1所示的柱形通断可控的染料敏化太阳能电池，它主要包括对电极空心柱1、 光阳极组件2和电解液7。
[0019] 其中，对电极空心柱1的侧壁下部开设有多个第一通孔11(侧壁下部和侧壁上部是 以对电极空心柱1高度的中心线所在的水平面作为基准予以区分的）；开设第一通孔11的侧 壁外表面形成有铂膜(图中未显示），即铂膜位于对电极空心柱1侧壁外表面的下部;每个第 一通孔11的轴心线与对电极空心柱1的轴心线之间形成的夹角为锐角。光阳极组件2包括套 设于对电极空心柱1外且顶部与其相密封的壳体21、设置于壳体21内表面且与铂膜相对应 的纳米二氧化钛层22(即纳米二氧化钛层22设于壳体21内表面的下部）以及设置于壳体21 下部且与对电极空心柱1底部相密封的底盖23。而壳体21还通过对电极空心柱1上的第二通 孔13与其相连通，对电极空心柱1与壳体21的密封处同该第二通孔13处于同一高度。电解液 7填充在对电极空心柱1和光阳极组件2内，其液位高度小于第一通孔11的最大高度。
[0020] 在本实施例中，对电极空心柱1内固定有液位传感器12,壳体21外表面固定有与液 位传感器12相通讯的显示模块3以及与显示模块3相电连接的供电模块4,用于检测显示电 解液7的高度，确保在注液过程中电解液7的高度小于第一通孔11的最大高度。第一通孔11 向上倾斜，且其轴心线与对电极空心柱1的轴心线之间形成的夹角为30~60° ;需要注意的 是，对电极空心柱1的侧壁应该具有较大的厚度，至少大于1毫米，这样才有意义。底盖23上 安装有第一密封塞6,壳体21与对电极空心柱1的密封处设有第二密封塞5,用于调节其内部 电解液的量。
[0021]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术 的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。 凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之 内。
【主权项】
1. 一种柱形通断可控的染料敏化太阳能电池，其特征在于，它包括： 对电极空心柱（1)，所述对电极空心柱（1)的侧壁下部开设有多个第一通孔（11)，每个 所述第一通孔（11)的轴心线与所述对电极空心柱（1)的轴心线之间形成的夹角为锐角;开 设所述第一通孔(11)的侧壁外表面形成有铂膜， 光阳极组件（2)，所述光阳极组件（2)包括套设于所述对电极空心柱（1)外且顶部与其 相密封的壳体（21)、设置于所述壳体（21)内表面且与所述铂膜相对应的纳米二氧化钛层 (22) 以及设置于所述壳体(21)下部且与所述对电极空心柱（1)底部相密封的底盖(23); 电解液(7)，所述电解液(7)填充在所述对电极空心柱（1)和所述光阳极组件(2)内； 所述壳体（21)还通过所述对电极空心柱（1)上的第二通孔（13)与其相连通，所述对电 极空心柱(1)与所述壳体(21)的密封处同所述第二通孔(13)处于同一高度。2. 根据权利要求1所述的柱形通断可控的染料敏化太阳能电池，其特征在于:所述对电 极空心柱（1)内固定有液位传感器（12)，所述壳体（21)外表面固定有与所述液位传感器 (12)相通讯的显示模块(3)以及与所述显示模块(3)相电连接的供电模块(4)。3. 根据权利要求1或2所述的柱形通断可控的染料敏化太阳能电池，其特征在于:所述 第一通孔(11)的轴心线与所述对电极空心柱(1)的轴心线之间形成的夹角为30~60°。4. 根据权利要求1所述的柱形通断可控的染料敏化太阳能电池，其特征在于:所述底盖 (23) 上安装有第一密封塞(6)，所述壳体(21)与所述对电极空心柱（1)的密封处设有第二密 封塞(5)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种柱形通断可控的染料敏化太阳能电池，它包括：对电极空心柱，所述对电极空心柱的侧壁下部开设有多个第一通孔，每个所述第一通孔的轴心线与所述对电极空心柱的轴心线之间形成的夹角为锐角；开设所述第一通孔的侧壁外表面形成有铂膜，光阳极组件，所述光阳极组件包括套设于所述对电极空心柱外且上部与其相密封的壳体、设置于所述壳体内表面且与所述铂膜相对应的纳米二氧化钛层以及设置于所述壳体下部且与所述对电极空心柱底部相密封的底盖；电解液，所述电解液填充在所述对电极空心柱和所述光阳极组件内。当电池倒置后，吸附与纳米二氧化钛层和铂膜脱离，电池停止工作。
【IPC分类】H01G9/20
【公开号】CN205194525
【申请号】CN201521106426
【发明人】雷涛, 李浩然, 刘玲玲
【申请人】上海博暄能源科技有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月24日