[实用新型]一种空心光纤式太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电池，尤其是一种空心光纤式太阳能电池。

背景技术

柔性太阳能电池具有成本低、重量轻、应用范围广、携带方便等优点，市场前景非常广阔。它可以折叠、卷曲，甚至粘贴在其它物体的表面，例如房屋窗户、汽车天窗、衣服等。由于柔性太阳能电池的这些特点，可以为军用携行电台、数字化士兵装备和目前最流行的数码科技产品如手机、掌上电脑等提供完善方便的供电电源。

全世界的科学家们正在从多方面不断努力攻关，以提高柔性太阳能电池的光电转换效率和使用寿命，以使其能够早日实现广泛应用。2002年美国加利福尼亚大学的科学家借助于聚合物和纳米技术研制出一种三明治结构式柔性薄膜太阳能电池。两侧的电极之间夹着几百纳米厚的有机薄膜，最关键的是其中的硒化镉(CdSe)纳米棒，这种纳米棒受到特定波长的光照射之后就能产生电子空穴对，从而产生了电势差。最近，这种电池将太阳能转化为电能的效率已经达到10％以上。2003年荷兰、法国和葡萄牙的科学家们联合开发的柔性太阳能电池的效率达到13％，生产成本仅1欧元/瓦；2004年日本夏普公司开发出一种薄如纸张的太阳能电池，与两张名片一样大，厚200微米，重约1克，发电能力为2.6瓦，光电转换效率达到了28.5％。2005年日本东京佳能公司发明了一种由树脂包封的非晶硅作为主要光电转换层的柔性太阳能电池。2006年美国IowaThin Film公司将半导体层(非晶硅)沉积在很薄的耐用柔性聚合物衬底上，实现了卷曲制造工艺，生产出PowerFilm光伏系列产品。据介绍，该产品专为空气和空间飞行器设计，具有高度集成、轻量化和低成本的优势。2006年韩国科学家也开发出了全球效率最高的柔性太阳能电池原型产品，这种电池的光电转换效率是传统硅太阳能电池的两倍，而且造价相当低。该机构已经在美国和日本等六个国家申请了太阳能电池技术专利。多伦多大学的萨金研究小组发明了一种柔性塑料太阳能电池，该电池能够利用阳光中的红外线，并且可以在布、纸和其他材料表面形成一层柔性膜，将塑料太阳能电池的转化效率由6％提高到了30％。就在2007年7月，美国的New Jersey Institute ofTechnology大学又研究出新一代廉价高效的柔性太阳能电池。由此可见，柔性太阳能电池技术必将成为新型太阳能电池技术的主流。

低成本并具有高光电转化效率的染料敏化太阳电池是未来光伏发电的另一种重要方向。染料敏化太阳电池主要使用二氧化钛等高稳定宽带隙半导体材料为n型电极，借助有机染料来实现光捕获。目前瑞士Grtzel研究小组已经取得10％以上的转化效率。我国也有很多研究机构及大学科研人员正在加紧研究开发此类电池。

以上柔性太阳能电池都采用平面薄膜式结构，器件的冷却问题难以解决。特别是对于染料敏化太阳电池，将导致电池材料因热光老化，存在性能逐步下降，使用寿命短的问题。另外，柔性薄膜电池在安装时只能采用覆盖式，在有些场合安装使用，不灵活，不美观，也不方便。

实用新型内容

本实用新型为解决背景技术中的柔性太阳能电池存在的技术问题，而提供一种制作工艺自动化、适合规模化生产、使用寿命长、光电转化效率高，应用广泛且成本低的一种空芯光纤式柔性太阳能电池。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型是一种空心光纤式柔性太阳能电池，其特殊之处在于：该空心光纤式柔性太阳能电池包括外空心光纤和内空心光纤，内空心光纤设置在外空心光纤内，外空心光纤内壁上设置有敏感层，内空心光纤外壁对应敏感层设置有导电层。

上述外空心光纤和内空心光纤之间的间隙里填充有电解质。

上述敏感层上吸附有染料作为接受太阳能的增敏剂，如羧酸多吡啶钌、聚甲川染料、酞菁染料、以及天然色素等。

上述敏感层是由二氧化钛纳米粒子或其它半导体纳米粒子，如金属硫化物、金属硒化物、钙钛矿及一些金属的氧化物等，涂覆在外空心光纤内壁上构成。

上述阴极导电层的材料为铂金、银或纳米炭黑涂层。

上述电解质为液体电解质(如I₃^-/I^-、Br₂/Br^-、Na₂SO₄/Na₂S等溶液)或固态电解质(如由偏二氟乙烯和六氟丙稀聚合的凝胶电解质、CuI等固体电解质)。