专利名称：可双面受光的太阳能电池的制作方法
技术领域：
本实用新型为一太阳能电池，特别是指一种可双面受光的太阳能电池。
背景技术：
现今一般业界所广泛使用的太阳能染料电池，亦可称为染料敏化太阳能电池(Dye sensitized solar cell)或染料增感型太阳能电池。此种太阳能电池除了具有生产上的优势，如原料成本低、工艺容易以及生产时仅需搭配简单的工艺设备外，相较于传统硅晶圆太阳能电池而言，虽然太阳能染料电池的转换效率较差，但是因为其具有不受入射光角度限制，皆可进行光电转换效应，以及可承受较高的工作温度等特性，因此业界普遍认为，太阳能染料电池的发展将会优于硅晶圆太阳能电池。如图1所示，一般现有的太阳能染料电池1包含了一第一基板12和一第二基板 14，且第一基板12与第二基板14间夹设了一电解层16。第一基板12与第二基板14分别具有一玻璃层122、142，且在制作时会于两组玻璃层122、142上分别形成一透明电极124、 144，并在第二基板14上进一步成型一染料层146。其中，关于染料层146的制作，其会先涂布二氧化钛涂层，并利用二氧化钛涂层上的孔洞增加后来涂布于其上的染剂的黏着效果。 接着，在第一基板12与第二基板14之间灌注电解质以形成一电解层16，封装后即为一般现有的太阳能染料电池1。承上所述，太阳能染料电池虽较传统硅晶圆太阳能电池更具量产优势，但现有的太阳能染料电池亦有其不足之处，譬如，太阳能染料电池内的玻璃层虽然可用高温烧结的方式在其上形成透明电极，并用以对抗电解质的侵蚀，但玻璃层本身具有一定的重量，且高温烧结亦会提高整体的生产成本。再者，现有太阳能染料电池所采用的电解质主要为含碘的电解液，因此需要搭配耐蚀刻的封装材料加以阻绝封装，才可以延长产品寿命。另外，玻璃层本身的散热效果不良，故将连带导致太阳能染料电池的光电转换效率降低。
实用新型内容本实用新型的一目的在于提供一种太阳能电池，其不仅具有可双面受光的特性， 并可接收任意入射角度的光束以将其转换为电能，借以提高整体的光电转换效率。为达上述目的，本实用新型的一太阳能电池，包含第一基板，包含第一透光层、第一电极层及第一染料层，且该第一电极层设置于该第一透光层与该第一染料层之间；第二基板，包含第二透光层、第二电极层及第二染料层，且该第二电极层设置于该第二透光层与该第一染料层之间；以及中间层，设置于该第一基板与该第二基板之间，该中间层具有第三电极层及第四电极层，且分别相对应该第一基板及该第二基板设置；其中，该第一基板的该第一染料层、该第二基板的该第二染料层分别与该第三电极层、该第四电极层夹设第一电解层及第二电解层。[0011]优选的，该中间层具有第一阻隔层及第二阻隔层，分别邻设于该第三电极层及该 第四电极层相对该第一电解层及该第二电解层的位置。优选的，该中间层还具有用于接合该第一阻隔层及该第二阻隔层的接合层。优选的，该第三电极层及该第四电极层为白金或石墨，且该第一阻隔层及该第二 阻隔层为钛箔。优选的，该中间层包含玻纤布纤维层或至少ー种填充料的填充料层。优选的，该中间层还具有散热层。优选的，该散热层还包含电路板。优选的，该第一染料层及该第二染料层包括ニ氧化钛涂层及敏化剂层。优选的，该敏化剂层的材料为N3染料、N19染料、黒色染料或多吡啶钌金属错合 物。优选的，该第一透光层及该第二透光层为玻璃或聚合箔。优选的，该第一电极层及该第二电极层为透明导电氧化层。本实用新型可双面受光以増加光电转换效率的功效，亦可利用阻隔层反射入射光 束，以提高整体的光电转换效率。此外，于中间层的接合层中设置有散热层，其不仅可改善 太阳能电池的散热并强化其整体刚性，若进ー步于该接合层中铺设ー玻纤布纤维层或填充 至少ー填充料，其于第一阻隔层及第二阻隔层上所形成的不规则表面更有助于增加入射光 束的反射面积，而得以进ー步提升本实用新型的太阳能电池的整体光电转换效率。
图1 为现有太阳能染料电池的示意图。图2 为本实用新型的太阳能电池的第一实施例示意图。图3 为本实用新型的太阳能电池的第二实施例示意图。图4 为本实用新型的太阳能电池的第三实施例示意图。图5 为本实用新型的太阳能电池的第四实施例示意图。其中
1太阳能染料电池 12第一基板 122玻璃层124透明电极
14第二基板142破璃层
144透明电极146染料层16电解层2太阳能电池22第一基板222第一透光层224第一电极层226第一染料层2261 二氧化钛涂层2262敏化剂层23第二基板232第二透光层234第二电极层236第二染料层2361 二氧化钛涂层2362敏化剂层24中间层241第三电极层242第一阻隔层243接合层2432散热层2434填充料244第二阻隔层245第四电极层25第一电解层26第二电解层
具体实施方式如图2所示的第一实施例，本实用新型的一太阳能电池2具有一第一基板22、一第二基板23以及一中间层24，且中间层M设置于第一基板22与第二基板23之间。其中， 第一基板22与第二基板23分别与中间层M夹设一第一电解层25及一第二电解层26，同时，于本实施例中，第一电解层25及第二电解层沈较佳的为包含有碘以及三氧化碘的电解质溶液，但不以此为限。 如图所示，第一基板22包含一第一透光层222、一第一电极层2 及一第一染料层 226，且第一电极层2M设置于第一透光层222与第一染料层2 之间。相似地，第二基板 23包含一第二透光层232、一第二电极层2；34及一第二染料层236，且第二电极层2；34设置于第二透光层232与第二染料层236之间。在本实施例中，第一透光层222以及第二透光层232的材质可为玻璃或聚合箔 (polymer foil)。其中，聚合箔具有透明且可挠的特性。而第一电极层224以及第二电极层 234 可为一透明导电氧化层(transparent conducting oxide，TCO)。由于第一染料层2 和第二染料层236的制作方法相似，故以下仅就第一染料层 226为例进行说明。于本实施例中，第一染料层226由二氧化钛涂层2261以及涂布于其上的敏化剂层2262组成。首先，先在第一电极层2M上生成二氧化钛涂层2沈1，控制厚度介于10至20纳米(奈米)之间，并在二氧化钛涂层2261上涂布敏化剂层2262。优先涂布二氧化钛涂层2261的目的在于可增加敏化剂层2262吸附的总表面积，当光线穿透第一透光层222时，可使第一染料层226中的敏化剂层2262从原本的激态转换成激发态，再借助第一电解层25的氧化还原反应，使太阳能电池2产生一电位差而形成一电流。在本实施例中，敏化剂层2262可使用N3染料、N19染料、黑色染料(black dye)或多吡啶钌金属错合物(ruthenium polypyridyl complex)的任一或其他等效成分。由于第二染料层236的制作方法与第一染料层2 相似，故第二染料层236所具有的二氧化钛涂层2361以及涂布于其上的敏化剂层2362的涂布方式与组成皆可参考第一染料层226，于此不多赘述。夹置于第一基板22以及第二基板23之间的中间层M则具有一第三电极层241以及一第四电极层对5。第三电极层Ml以及第四电极层245分别相对于第一电解层25及第二电解层26的位置设置，且中间层M更进一步包含了一第一阻隔层M2、第二阻隔层244 以及夹置于第一阻隔层242与第二阻隔层244之间的一接合层M3。在本实施例中，第三电极层M1及第四电极层245为白金材质或石墨，且第三电极层Ml以及第四电极层245可利用网印或是曝光蚀刻的方式分别成型于第一阻隔层M2以及第二阻隔层244上。此外，接合层243可为一接合树脂或黏合片，接合树脂可为一热固性树脂(例如环氧树脂搭配硬化剂)。接合层243利用热压贴合的方式将第一阻隔层M2以及第二阻隔层244接合。其中，第一阻隔层M2以及第二阻隔层M4的材质为钛箔。需说明的是，第一阻隔层242及第二阻隔层244除可用以避免第一电解层25及第二电解层沈的电解液渗漏侵蚀外，尚可进一步用以增加本实用新型的太阳能电池2的光电转换率，其理由说明如下。当一光源(如太阳或日光灯等)所发射的一光束由第一基板22的第一透光层222 进入后，通过第一染料层2 及第一电解层25的作用，入射的光束将使第一电极层224与第三电极层241之间产生一第一电位差(图未示出)，而形成一第一电流(图未示出)。相似地，当光束由第二基板23的第二透光层232进入后，通过第二染料层236及第二电解层 26的作用，入射的光束将使第二电极层234与第四电极层245之间产生一第二电位差(图未示出)，而形成一第二电流(图未示出)。借助适当的方式导出该第一电流及该第二电流， 便可获得本实用新型的太阳能电池2进行光电转换效应后所得的电能。需了解的是，受限于现阶段所使用的染料层特性，并非所有入射于第一基板22及第二基板23的光束都会被转换为电能。适以，在入射期间未被转换为电能的光束将在随后分别为中间层M的第一阻隔层242及第二阻隔层244所反射。被反射的光束在重新入射于第一染料层226与第一电解层25，以及第二染料层236与第二电解层沈后，便可再次被转换为电能，以达到增加本实用新型的太阳能电池2的光电转换率的目的。请接续参考图3，其为本实用新型的第二实施例。于本实施例中，中间层M的接合层243更可包含一散热层M32，且散热层M32可为一铝板或不锈钢板，但并不以此为限。第二实施例的散热层M32设置的目的，除了可协助改善太阳能电池2因散热不良所导致的元件损坏、失效或光电转换效率低的问题外，亦可用以支撑及强化太阳能电池2 的整体结构。此外，亦可使用散热层M32直接代替原本的接合层M3，或直接将第一阻隔层 242及第二阻隔层M4以热压的方式成形于散热层M32之上。于其他实施态样中，散热层 2432亦可包含一电路板，其同样可具有支撑及强化太阳能电池2的整体结构的功用。本实用新型的太阳电池2在结构上可视为两个独立太阳能电池的合并，各该太阳能电池可独立发电，且各别所产生的电力可借助同一散热层M32内的电路板进行整合以协助输出，因此散射层的结构除为金属材质外，并可更进一步内建一电路层与一绝缘层，以构成一电路板层。由于本实施例的其余元件的相互关系及功用皆与第一实施例相同，故于此不多赘述。请接续参考图4，其为本实用新型的第三实施例。于此实施例中，中间层M所具有的接合层243包含一玻纤布纤维层。由于玻纤布纤维层本身表面具有不规则的纹路，故当玻纤布纤维层利用热压的方式贴合于第一阻隔层242及第二阻隔层244后，贴附于玻纤布纤维层的第一阻隔层242及第二阻隔层244将都将具有一不规则表面。因此，当光束入射至第一基板22及第二基板23时，未为第一染料层2 及第二染料层236吸收的光束将会被第一阻隔层242及第二阻隔层244反射，而再次经过并为第一染料层2 及第二染料层236所吸收。与前述实施例不同之处在于，因为本实施例的第一阻隔层242及第二阻隔层244具有不规则表面，因此入射的光束将以更大的面积被散射，而得以进一步提高本实用新型的太阳能电池2的光电转换效率。同样地，由于本实施例中的其余元件的相互关系及功用皆与第一实施例相同，故于此不多赘述。此外，为使第一阻隔层242及第二阻隔层244各具有一不规则表面，亦可如图5所示的第四实施例，在中间层M的接合层M3中装填至少一填充料2434，达到增加入射光的反射面积，以提高光电转换效率的目的。当然，于本领域具通常技术的人员，亦可利用化学蚀刻的方式，使中间层M的接合层243产生一不规则的表面，而达到相同的功效。综上所述，本实用新型的太阳能电池不但可双面受光以增加光电转换效率的功效，亦可利用阻隔层反射入射光束，以提高整体的光电转换效率。此外，于中间层的接合层中设置有一散热层，其不仅可改善太阳能电池的散热并强化其整体刚性，若进一步于该接合层中铺设一玻纤布纤维层或填充至少一填充料，其于第一阻隔层及第二阻隔层上所形成的不规则表面更有助于增加入射光束的反射面积，而得以进一步提升本实用新型的太阳能电池的整体光电转换效率。上述的实施例仅用来例举本实用新型的实施态样，以及阐释本实用新型的技术特征，并非用来限制本实用新型的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本实用新型所主张的范围，本实用新型的权利保护范围应以申请专利范围为准。
权利要求1.一种可双面受光的太阳能电池，其特征在于，包含第一基板，包含第一透光层、第一电极层及第一染料层，且该第一电极层设置于该第一透光层与该第一染料层之间；第二基板，包含第二透光层、第二电极层及第二染料层，且该第二电极层设置于该第二透光层与该第一染料层之间；以及中间层，设置于该第一基板与该第二基板之间，该中间层具有第三电极层及第四电极层，且分别相对应该第一基板及该第二基板设置；其中，该第一基板的该第一染料层、该第二基板的该第二染料层分别与该第三电极层、 该第四电极层夹设第一电解层及第二电解层。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于该中间层具有第一阻隔层及第二阻隔层，分别邻设于该第三电极层及该第四电极层相对该第一电解层及该第二电解层的位置。
3.如权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于该中间层还具有用于接合该第一阻隔层及该第二阻隔层的接合层。
4.如权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于该第三电极层及该第四电极层为白金或石墨，且该第一阻隔层及该第二阻隔层为钛箔。
5.如权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于该中间层包含玻纤布纤维层或至少一种填充料的填充料层。
6.如权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于该中间层还具有散热层。
7.如权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于该散热层还包含电路板。
8.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于该第一染料层及该第二染料层包括二氧化钛涂层及敏化剂层。
9.如权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于该敏化剂层的材料为N3染料、N19染料、黑色染料或多吡啶钌金属错合物。
10.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于该第一透光层及该第二透光层为玻璃或聚合箔。
11.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于该第一电极层及该第二电极层为透明导电氧化层。
专利摘要本实用新型为一可双面受光的太阳能电池，包含一第一基板、一第二基板及一中间层，且中间层设于第一基板及一第二基板间。第一基板包含一第一透光层、一第一电极层及一第一染料层，第二基板包含一第二透光层、一第二电极层及一第二染料层。中间层具有一第三电极层及一第四电极层，并分别相对第一基板及第二基板设置，且第三电极层及第四电极层分别与第一染料层、第二染料层夹设一第一电解层及一第二电解层。一光源所发射的一光束适可分别由第一透光层及第二透光层进入，并使第一电极层及第二电极层间分别与第三电极层及第四电极层各具有一电位差，以产生一电流。因此，本实用新型可双面受光以增加光电转换效率的功效。
文档编号H01G9/004GK202102899SQ20112023131
公开日2012年1月4日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者张仲琦, 萧智砺, 郑汉斌 申请人:台燿科技股份有限公司