[发明专利]染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种染料敏化太阳能电池，更具体而言，涉及一种可使在密封线粘接工艺时钝化层的软化最小化的染料敏化太阳能电池，该电池使用软化点比密封线的软化点高的玻璃粉来形成电子收集金属线的钝化层。

背景技术

太阳能电池可在不排放污染物质的情况下发电，因而为环境保护以及能源问题提供了重要的解决方案，由于化石燃料的枯竭以及限制二氧化碳排放的政策使得太阳能电池正在受到饶有兴趣地备受关注。

来自瑞士的Gratzel等在1991年提出的太阳能电池为常规染料敏化太阳能电池的典型实例。Gratzel等所提出的太阳能电池为使用由光敏染料分子和二氧化钛纳米粒构成的氧化物半导体的光电化学太阳能电池。该太阳能电池的生产成本低于硅太阳能电池。

目前可用的太阳能电池包括纳米粒氧化物半导体阴极、铂阳极、在阴极上涂覆的染料、使用有机溶剂的氧化/还原电解质、以及透明导电层。

然而，在染料敏化太阳能电池的结构中，当将太阳光被吸收到在其表面化学地涂覆有染料分子的纳米粒氧化物半导体阴极上时，染料分子产生电子-空穴对，并且电子被注入到半导体氧化物的导电带中。所注入的电子被通过纳米粒之间的界面输送到透明导电层中，以便产生电流。另一方面，通过接收由于氧化/还原电解质而产生的电子，再次还原了产生自染料分子的空穴，由此完成了染料敏化太阳能电池的电流产生过程。

然而，该染料敏化太阳能电池在结构方面具有以下问题。

即，为了改善染料敏化太阳能电池的电流产生效率，增加了太阳能电池的面积，以便提高通过染料分子产生电子-空穴对的效率，由此增加了注入到氧化物半导体的导电带中的电子数量，从而增大了传递到透明导电层中的电流量。然而，太阳能电池面积的增大引起透明导电层面积的增大，这引起透明导电层的薄层电阻的增大，由此降低了所产生电流的填充因子。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本详细描述的一个方面在于提供一种染料敏化太阳能电池，其可通过形成电子收集金属线来提高电流填充因子。

本详细描述的另一方面在于提供一种染料敏化太阳能电池，其可通过使用软化点比形成密封线的玻璃粉高的玻璃粉来形成用于保护电子收集金属线的钝化层，使由于粘接工艺期间玻璃粉的软化而导致的缺陷最小化。

为了实现这些以及其它优点并且根据本发明的目的，如在本文中具体表现和广泛描述地，本发明提供了一种染料敏化太阳能电池，其包括：第一基板和第二基板；在第一基板上形成的第一电极；在第二基板上形成来面向第一电极的第二电极；在第一电极和第二电极之间插入的电解质；分别在第一电极和第二电极处形成来收集所产生的电子的第一电子收集金属线和第二电子收集金属线；用于分别遮挡第一电子收集金属线和第二电子收集金属线的钝化层；以及在第一基板和第二基板的边缘区域上形成来将第一基板和第二基板彼此粘接并且密封电解质的密封线，其中所述钝化层中的每一个的软化点均比密封线的软化点高。

所述第一电极可包括第一透明电极、以及在第一透明电极上形成的过渡金属氧化物；所述第二电极可包括第二透明电极、以及在第二透明电极上形成的铂层。

所述第一和第二透明电极中的每一个均可由F掺杂SnO₂(FTO)、Sn-掺杂In₂O₃、氧化铟锡(ITO)、SnO以及ZnO所构成，并且所述电解质可包含全部溶解在3-甲氧基丙腈溶剂中的LiI、I2、1-己基-2，3-二甲基碘化咪唑以及4-叔丁基吡啶。

使用电子收集金属线可提高电流的填充因子，并且用于保护电子收集金属线的钝化层可由软化点比形成密封线的软化点高的玻璃粉所形成，从而消除了可由于粘接工艺期间玻璃粉的软化而导致的缺陷。

本发明的前述以及其它目的、特征、方面及优点会从结合附图时的本发明的以下详细描述中变得更加清楚可见。

附图说明

所包括的附图提供了对本发明的进一步的理解，附图合并到本申请中并构成本申请的一部分，用于图解说明本发明的(多个)实施方式，并且连同文字描述一起用来解释本发明的原理。

在附图中：

图1为表示根据一个示例性实施方式的染料敏化太阳能电池的结构的截面图；

图2为表示根据实施例的染料敏化太阳能电池以及根据比较实施例1的染料敏化太阳能电池的电流密度的曲线图；以及

图3A至3D为分别表示根据实施例的染料敏化太阳能电池以及根据比较实施例2的染料敏化太阳能电池的特性的曲线图。

具体实施方式