[实用新型]导光式立体光伏电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光伏电池，特别是涉及一种导光式立体光伏电池。属于太阳电池技术领域。

背景技术

利用太阳能，是当今社会解决能源和环境问题的重要措施。光伏电池将太阳光直接转化为电能，其中以氧化物半导体电极为基础的光伏电池，近年来被大力推向实用阶段。

以氧化物半导体电极为基础的光伏电池，其构造和原理是：在一个密闭空间，相向设置一个氧化物半导体电极和一个对电极，在两个电极之间充满传递电子的电解质。当氧化物半导体电极受到太阳光辐射时，作为光电转化材料的氧化物半导体材料产生电子和空穴的分离，其中电子通过负载传送到对电极，而电解质将电子输往空穴，并在对电极得到电子，此循环周而复始，光电流便连续产生。由于适用的氧化物半导体材料具有宽禁带，需要阳光中能量较高的紫外线激发，才能产生上述光电转化过程，因此阳光利用效率低。1991年，瑞士的Gratzell提出技术方案，采用纳米微晶介孔氧化钛材料作为电极的光电转化材料，并进行表面处理，在氧化钛微粒表面上覆盖了有机染料单分子层，结果大大提高了光电转化材料的活性表面积和阳光利用率，使所述光伏电池的光电转化率达到10％以上。这种光伏电池被称为Gratzell电池或染料敏化太阳电池(DSSC)。

典型的染料敏化太阳电池(DSSC)是平板状结构，它以玻璃或有机高分子薄片作为透光密封材料，在薄片的内侧表面镀上一层透光的导电材料膜，如常用的氧化铟锡(ITO)或含氟氧化锡等，在导电材料膜表面上形成一层光电转化材料层并进行表面染料敏化处理，形成透光导电电极；与此电极相平行，设置了镀在透光或不透光密封薄片内侧表面上的导电层(常常再覆上由铂或碳等材料构成的催化层)作为对电极，在两个电极之间充满传递电子的电解质，如常用的I₂/I^-氧化还原体系。

但是，这种平板状结构的染料敏化太阳电池(DSSC)难于兼顾提高光电转化率及降低生产成本，在使用方面也有缺点，表现在：1、难于大面积制造：由于透光导电材料膜受透光性限制而选用并非良导体的导电材料如ITO，若增大电池面积，则ITO层的电阻提高、电池的光电转化率降低；另一方面，制造平板状结构的电池，由于多道工序需在平板上进行，电池面积越大就会产生越多困难，包括透光导电材料膜的成型和电池的封装；2、平板状结构的电池以平面采光，占地面积大、使用不方便。3、以所述光伏电池为模块串、并联使用时兼容性不理想。由于所述光伏电池发电，产生的电压电流与入射阳光光强度相关，在一个以串联或并联方式组合成的电池组中，各电池模块接受的阳光光强度可能有差别，因此未必能够同时产生同电压同大小的电流，导致它们之间的串并联兼容不理想；4、电解质效率与封装存在矛盾：液态电解质的离子输运速度快、效率高，有利于提高电池的光电转化率，但是容易渗漏，对封装的要求严格，封装不良会使电池的光电转化率和寿命降低；固态电解质不易渗漏，对封装的要求宽松，但是电解质的离子输运速度下降、效率降低，会降低电池的光电转化率。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的，是为了克服前述平板状结构的染料敏化太阳电池难于大面积制造和使用不方便的缺点，以及改善各电池模块组合成电池组时的兼容性，提供一种导光式立体光伏电池。

本实用新型的第二个目的，是为了解决前述平板状结构的染料敏化太阳电池采用高效液态电解质时封装的困难，提供一种导光式立体光伏电池。

本实用新型的两个目的可以通过如下措施达到：

导光式立体光伏电池，其结构特点是：包括密封容器和设置在所述密封容器内腔中的柔性电极、对电极、电解质和照明器；所述柔性电极与所述照明器相邻或相贴，所述对电极与所述柔性电极相邻，电解质位于所述柔性电极与对电极之间；在柔性电极中设置电极引出线、在对电极中设置对电极引出线，电极引出线和对电极引出线直通密封容器的外表面分别形成引出线接口；照明器中的导光引线引出到密封容器的外表面形成导光引线接口。

所述导光引线接口与外置光导纤维相连并通过该光导纤维连接到外置太阳光集光器。

本实用新型可以是以所述导光式光伏电池为模块组合成的光伏电池组。

本实用新型的两个目的还可以通过如下措施达到：