[发明专利]太阳能电池及其电极层结构

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种电极层及太阳能电池，特别涉及一种多重电极层及具有该多重电极层的太阳能电池。

【背景技术】

太阳能电池是一种利用太阳光将光能转换为电能的光电半导体元件，通过光照，瞬间就可输出电压及电流。太阳能电池发电是一种可再生的绿色发电方式，发电过程中不会产生二氧化碳等有害气体，可减少对于环境所造成污染。按照其制作材料的不同可分为硅基半导体电池、光敏染料电池、有机材料电池等。

其中，光敏染料太阳能电池(dye sensitized solar cell，简称DSSC)和一般光伏特电池不同的是，DSSC之上基板通常是玻璃或透明可弯曲的聚合箔(polymer foil)。玻璃上有一层透明导电的氧化物如掺杂氟之氧化锡(SnO₂:F，简称FTO)或铟锡氧化物(ITO)。在透明导电物上具有一层约10微米厚的孔洞材料，一般为TiO₂粒子(约10～20nm)组成之奈米孔洞薄膜。接着在奈米孔洞薄膜上涂上一层染料如聚吡啶基之钌错合物(ruthenium polypyridyl complex)，即形成所谓的上基板。下基板通常亦是玻璃或透明可弯曲的聚合箔，玻璃上有一层透明导电的氧化物如FTO外，一般为镀上一层铂作为电解质反应的催化物(platinum catalyst)。上下基板之间，则注入含有碘化物之电解质(electrolyte)。虽然目前DSSC的最高转换效率约12％左右，但是制造过程简单，所以一般认为DSSC的问市将大幅降低太阳电池的生产成本，同时伴随的效益亦能降低每度电的电费。

在美国公告之第US 7,094,441号专利中，以溶胶-凝胶法(sol-gel)制备TiO₂电极。上述作法极易残留烷氧基(alkoxy)于TiO₂电极层中，造成电子不易传输。

另一种现有方法先以无机酸根改质TiO₂粒子表面，接着以静电斥力将改质之TiO₂粒子吸附于基板上。然而上述作法会有多余的无机酸根残留造成电子不易传输，且吸附之TiO₂层与基板之间并无化学键结，极易因外力碰撞造成分层、龟裂、甚至剥落的问题。

在美国公开第US2006/0107994号申请案中，以粘着剂(binder)搭配TiO₂粒子，形成浆料后涂布于基板上。接着以高压去除浆料中的粘着剂。但，此高压工艺无法应用于大面积之基板。

另一种去除浆料中粘着剂的方法为高温烧结，但高温烧结无法应用于热稳定性较差的软式基板上。

上述工艺都面临到一个问题，即无法形成一个能兼具于低温、常压工艺、且能制作出大面积、产能好、传输效能佳的电极层，特别是作为电化学式太阳能电池之阳极。综上所述，目前极需新的方法及结构用以形成太阳电池电极，俾利降低工艺时间及成本。

【发明内容】

本发明提供一种电极层结构，包括第一基板；以及第一n型层位于第一基板上，第一n型层包含多个第一金属氧化物与多个第一n型导电高分子交联；其中至少部分第一n型导电高分子与第一金属氧化物之表面之间具有化学键结，至少部分第一n型导电高分子与第一基板表面之间具有化学键结。

本发明亦提供一种太阳能电池，包括第一基板；第一n型层，第一n型层包含多个第一金属氧化物与多个第一n型导电高分子交联，至少部分第一n型导电高分子与第一金属氧化物之表面之间具有化学键结，至少部分第一n型导电高分子与第一基板表面之间具有化学键结；第二基板，相对配置于第一基板；以及第一电解质层，电解质层填充于第一基板与第二基板之间。

本发明亦提供另一种太阳能电池，包括第一基板；至少一电极层，电极层包含：第一n型层，第一n型层包含多个第一金属氧化物与多个第一n型导电高分子交联，至少部分第一n型导电高分子与第一金属氧化物之表面之间具有化学键结，至少部分第一n型导电高分子与第一基板表面之间具有化学键结；第一电解质层位于第一n型层上，且第一电解质层与第一n型层之间具有p-n接面；第一触媒层，位于第一电解质层上；第二n型层位于第一触媒层上，第二n型层包含多个第二金属氧化物与多个第二n型导电高分子交联，至少部分第二n型导电高分子与第二金属氧化物之表面之间具有化学键结，至少部分第二n型导电高分子与第一触媒层表面之间具有化学键结；第二电解质层位于第二n型层上，且第二电解质层与第二n型层之间具有p-n接面；第二触媒层，配置于第二电解质层之上；以及第二基板，相对配置于第一基板。

【附图说明】