[实用新型]染料敏化太阳能电池模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光电转换的器件，特别是一种染料敏化太阳能电池模块。

背景技术

染料敏化太阳能电池，由于其结构简单、成本低廉且光电转换效率较高而受到关注。现有技术的染料敏化太阳能电池模块一般包括以下几个主要部分：吸附了光敏染料的纳米多孔半导体薄膜和透明导电基板组成的第一电极、与之相对且间隔开的含催化层的第二电极、两电极之间填充的电解质、以及密封材料。两电极中至少包含一个透明电极以保证电池对光的吸收，通常使用透明导电性基板为导电玻璃或柔性透明导电膜。电解质材料通常为含有碘电对的有机溶液。

由于半导体电极具有粗糙因子大于1000的大比表面积多孔膜结构，可以大大提高染料对光的吸收效率。目前，该类电池的光电转换效率达到了11％以上。因为在染料敏化太阳能电池的生产中，不一定需要使用复杂的、大规模制造设备，同时避免了高温或者高真空等高能耗过程，据估计，染料敏化太阳能电池的生产成本为硅系太阳能电池的1/10～1/5。染料敏化太阳能电池作为下一代的廉价大规模生产的太阳能电池成为可能。

电池生产中所使用的透明导电性基板，一般为包覆了掺锡氧化铟(ITO)或掺氟氧化锡(FTO)等透明导电膜的玻璃基板或其它柔性透明材料，ITO或FTO层可以通过溅射法或CVD法进行制备。但是，ITO或FTO的电阻率为10^-4～10^-3Ω·cm左右，是银、铜等金属电阻率的100倍左右。因此，市售的透明导电基底具有较高的电阻值，在用于染料敏化太阳能电池时，特别是大面积的电池模块的时候，光电转换效率下降明显。可以考虑通过提高透明导电层(ITO或FTO等)的厚度来降低透明导电基底的电阻。但是，导电层厚度的增大会导致其对光的吸收率增大，同样会降低太阳能电池的光电转换效率。

为了解决这一问题，目前常用的方法是通过在导电基底设置金属或其它高电导率材料作为栅电极，并通过大量的金属栅电极将大面积电池分割为若干个长条状单电池，减少电子在导电膜中传输的距离，提高电池的性能。金属栅电极所用材料通常为银、铜、镍等金属，并通过印刷或电镀的方法进行制备。但是，必须在金属栅电极的表面设置另外一层绝缘屏蔽层，以防止电解液对栅电极金属的腐蚀。如中国专利ZL200410014456.X公开了该种结构的内部并联大面积电池的制备方法，利用高分子材料、高分子粘合剂、或玻璃材料、或陶瓷材料进行栅电极的保护和电池的密封。该方法带来的显著问题包括一下几个部分：首先，透明基底上制备的大量栅电极和屏蔽层阻挡了光线的入射，大大降低了透明电极窗体的光利用率；文献(大面积染料敏化太阳电池的实验研究，翁坚/肖尚锋/陈双宏/戴松元，物理学报；2007年，56卷，第六期，3602-3606)报道了使用上述结构的15×20cm电池模块，其有效面积仅187.2cm²，其窗体开口率仅为62.4％；其次，该屏蔽层必须将栅电极金属完全致密的包覆，微小的瑕疵将会使栅电极发生渗透性腐蚀，导致整个电池模块的失效，使电池的废品率大大提高；另外，这种方法使电池的内部结构变的复杂，不利于控制电池的生产成本。

中国专利CN1755948A以及CN1674303A也公开了类似的结构，其专利公开的内容在此引用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种染料敏化太阳能电池模块结构，本实用新型的染料敏化太阳能电池模块避免了栅电极的制备和保护，从而使电池模块具有更大的有效面积，同时扩大了材料的选择范围。

本实用新型的另外一个目的是提供了一种大面积并联/串联染料敏化太阳能电池。

本实用新型具体采用如下技术方案：

一种染料敏化太阳能电池模块，包括第一电极、第二电极，第一电极和第二电极相对间隔设置，周边密封形成封闭的腔体，在所述的腔体中填充有电解质；所述第一电极工作区域一侧设置纳米多孔半导体薄膜，所述纳米多孔半导体薄膜浸渍有光敏染料，所述第二电极工作区域一侧设置催化剂层；所述的第一电极和第二电极至少有一个是透明的；其特征是，至少在一个电极上设有一个或多个小孔，小孔的周边密封，从所述的小孔内将对电极的工作电流引出。

本实用新型可以在其中一个电极上设置小孔，开孔的电极可以是透明电极，也可以是不透明电极。透明电极的基板一般是导电玻璃，考虑到在上面开孔的难度以及开孔后可能降低其机械物理性能，因此，本实用新型优选在不透明电极上预留小孔，具体的技术方案是：