[实用新型]一种柔性染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域

    本实用新型属于太阳能电池领域，具体涉及一种柔性染料敏化太阳能电池。

背景技术

在石油，煤炭等不可再生能源消耗巨大的今天，各个国家都在大力开发低污染，可再生的清洁能源。可再生清洁能源如太阳能，风能，水能等几种能源，而风能一般在荒漠以及海边才有可用之地，水能也受地理条件影响。太阳能普照大地，没有地域限制，无须运输，可直接利用，必然会作为未来清洁能源的重要组成部分。

太阳能电池作为吸收太阳能的重要器件，各国科学家已经对此研究了百年之久。从晶体硅太阳能电池到各种薄膜太阳能电池，如非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池、砷化镓太阳能电池、染料敏化太阳能电池等。其中染料敏化太阳能电池就像电池中的明星，在于其廉价的原材料、能耗少、工艺简单、性能稳定等优点。

自1991年瑞士洛桑高等工业学院Gr?tzel教授在《Nature》杂志上发表了第一篇染料敏化太阳能电池的文章以来，这种多孔状薄膜太阳能电池吸引了各国科学家的目光，经过2O多年发展迅速，台湾科学家使得小面积电池的效率达到了13.1%的记录，已经接近了实用化水平。

现有技术的传统染料敏化太阳能电池基于FTO导电玻璃，采用FTO（F/SnO₂）玻璃基底作为光阳极和对电极，FTO玻璃制备条件复杂，价格昂贵，占到整个电池成本50%以上，且不易运输与保存。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有染料敏化太阳能电池的不足，为有效合理地解决了传统染料敏化太阳能电池的上述缺点，提出了一种新型的便携式柔性染料敏化太阳能电池，采用金属作为导电基底，利用在金属基底上制备光阳极，有效简约了工艺，金属耗材少，降低了成本，性能稳定，实用且回收方便，使得柔性金属基底染料敏化太阳能电池市场竞争力大大增强，有利于大规模工业化生产的应用。

本实用新型提供一种柔性染料敏化太阳能电池，包括柔性金属基底；设置在所述柔性金属基底上的纳米氧化物薄膜层；附着在所述纳米氧化物薄膜层上的染料层；在所述柔性金属基底、纳米氧化物薄膜层以及染料层之外围设置的热封装材料层；填充在所述染料层和所述热封装材料层之间的电解质；以及设置在所述热封装材料层上的柔性透明导电塑料基底。

其中，所述柔性金属基底为铝箔层、钛箔层、不锈钢层、或钨钢层等。

其中，所述多纳米氧化物薄膜层为附着在所述柔性金属基底上的宽禁带氧化物半导体浆料经烧结形成的互联状薄膜层。多孔状纳米氧化物薄膜为TiO₂薄膜、ZnO薄膜等其它宽禁带半导体氧化物。

其中，所述染料层包括人工合成染料或天然染料。染料包括合成染料N719(二-四丁铵-双(异硫氰基)双(2,2'-联吡啶-4,4'-二羧基)钌（II）)、N3（二(四丁基铵) 顺式-双(异硫氰基)双(2,2'-联吡啶-4,4'-二羧酸)钌(II)）或天然染料卟啉，花菁素，类胡萝卜素等。

其中，所述热封装材料层包括低熔点玻璃粉、热熔胶或紫外固化环氧树脂胶体等材料。所述热封装材料层设置于金属基底光阳极与透明塑料导电对电极之间。

其中，所述电解质层包括液态电解质。所述液态电解质含有I₃^-/I^-或Co²⁺/Co³⁺ 、叔丁基吡啶（TBP）、N-甲基苯并咪唑（NMBI）。

其中，所述柔性透明导电塑料基底为表面附有透明氧化铟导电层的聚酯塑料基底，包括ITO-PET（氧化铟-聚对苯二甲酸乙二醇酯）或者ITO-PEN（氧化铟-聚萘二甲酸乙二醇酯。

其中，所述柔性透明导电塑料基底上设置有小孔，用于注射电解质。

其中，所述柔性金属基底作为金属基底光阳极，所述柔性透明导电塑料基底作为透明塑料导电对电极，透明塑料导电对电极采用磁控溅射、电泳或丝网印刷得到具有催化效果的铂层电极。 

本实用新型的有益效果包括，用质轻、导电性能优良的薄层金属和导电塑料基底取代传统的昂贵FTO导电玻璃，有效地降低了电池的生产成本。同时，金属基底经过化学处理后，耐腐蚀性大大增强，表面粗糙度增大，能反射部分入射光以及增大了比表面积，能附着更多的宽禁带半导体氧化物。传统FTO封装时打孔需要小心，玻璃很容易碎，且钻头消耗大，而本实用新型中质轻、便于制取的透明导电塑料，只需用尖锐物即可打孔，并可以制成各种装饰，且可弯折，易保存和运输，与光阳极组装成电池后能够放在各种实用场合，可作为提供手机、笔记本电脑等轻便型电子产品的供电源。