[发明专利]具金属线层的染料敏化太阳能电池及其电极

说明书

技术领域

本发明关于用于电化学装置的电极的金属线层，尤指用于染料敏化太阳能电池的电极的金属线层。

背景技术

在能源耗竭与环境保护的双重难题下，太阳能是极具潜力的绿色能源。由于硅晶太阳能电池的成本昂贵，使得具有低成本发电组件的染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell，DSSC)的技术开发逐渐受到重视。

请参阅图1，染料敏化太阳能电池100的主要内部结构包含工作电极(阳极)110、对电极(阴极)120、电解质130。该阳极110包含导电基板111和接收太阳光能量的感光层112，而阴极120则包含导电基板121以及适当厚度的触媒层122。前述导电基板111、121视其基材113、123材质而定，例如：若前述基材113、123为非导电或导电性较差的材料，可分别于基材113、123上设有由导电材料所构成的导电层114和124；反之，若基材113、123为金属材质，则无须设置该导电层114及124。感光层112含有表面吸附有光激发染料的光电极材料，而电解质130的主要成分为含碘及碘离子的有机溶液。

由于染料敏化太阳能电池的结构简单，因此若使用塑料或适当厚度的钛板作为基材113、123，所制成的染料敏化太阳能电池便可具可挠特性，适合于多种用途。除此之外，基材113、123亦可为玻璃材质。

简单来说，染料敏化太阳能电池的工作原理为：(1)感光层中的光电极材料受光子激发成使其中的染料成为氧化态并产生电子/电洞；(2)电子导入导电基板的导电材料中，并经额外的金属布线和外部电路传递出去；(3)通过电解质中的氧化还原对将氧化态的染料还原至基态；及(4)通过外部电路所获得的电子于阴极上还原氧化还原对。

电子传导效率是影响电化学装置效能的关键，以目前的技术而言，选用塑料或玻璃等不具导电性的材质作为导电基板的基材，即便涂布导电层，整体导电基板的阻抗值最低仍仅到7ohm/sq.。若欲制作大面积太阳能电池，这样的阻抗值并不足够。

银是导电性能极为优异的金属，传统上为了降低阻抗值，会以镀膜技术在导电基板上布植银线，但银会与电解质液中的碘离子反应生成碘化银而沉积于电极上，造成光电转换效率的衰减。因此，必须在银线与电解质液接触的表面形成保护膜(如玻璃胶、热封膜或UV封膜)以避免银线与电解质液产生反应。然而形成该保护膜的过程过于耗时耗力，具有极高的失败率，且不适用于可挠性太阳能电池的制作，因为在挠曲的动作下，会破坏该保护膜的结构，而使得银线与电解质接触。更甚之，由于额外加附保护膜，使得整体保护膜/银线的面积相当程度地遮盖了导电基板的表面积，而影响了电极的透光度。

综上所述，传统上为了降低导电基板的阻抗值所采用的方式，不仅过于费时，也限制了染料敏化太阳能电池的运用，并不理想。

发明内容

由此，本发明的目的是提供一种供染料敏化太阳能电池使用的具有低阻抗值的电极，突破传统上以银作为金属布线(metal wiring)的缺点，达到提高电子传导率的目的。

为达到上述目的，本发明提供一种染料敏化太阳能电池的电极，其包含：导电基板；及金属线层，其是设置于前述基板(导电基板)之上，且该金属为镍、铝、钛或其组合。

在本发明提供的上述电极中，优选地，前述电极进一步包含一感光层，其是覆盖于前述金属线层之上；其中该感光层是由表面吸附有光激发染料的光电极材料所构成。

在本发明提供的上述电极中，优选地，前述电极进一步包含一触媒层，该触媒层是覆盖于前述金属线层之上。

本发明又提供一种染料敏化太阳能电池，其包含：工作电极，其包含一导电基板及一感光层；对电极，其包含一导电基板及一触媒层；电解质，其介于前述工作电极和前述对电极之间；金属线层，该金属为镍、铝、钛或其组合；及封装材料，其是用于包覆前述电解质。

根据本发明的具体技术方案，优选地，前述导电基板的材质为金属。

根据本发明的具体技术方案，优选地，前述导电基板为于表面涂布有导电材料的基材。更优选地，前述基材的材质为玻璃、塑料或金属。