[实用新型]一种柱形通断可控的染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型属于能源器件领域，涉及一种太阳能电池，具体涉及一种柱形通断可控的 染料敏化太阳能电池。

背景技术

染料敏化太阳能电池的研究历史可以追溯到19世纪早期的照相术。1837年，Daguerre 制出了世界上第一张照片。两年后，FoxTalbot将卤化银用于照片制作，但是由于卤化银的 禁带宽度较大，无法响应长波可见光，所以相片质量并没有得到很大的提高。1883年，德 国光电化学专家Vogel发现有机染料能使卤化银乳状液对更长的波长敏感，这是对染料敏 化效应的最早报导。使用有机染料分子可以扩展卤化银照相软片对可见光的响应范围到红 光甚至红外波段，这使得“全色”宽谱黑白胶片乃至现在的彩色胶片成为可能。1887年， Moser将这种染料敏化效应用到卤化银电极上，从而将染料敏化的概念从照相术领域延伸 到光电化学领域。1964年，Namba和Hishiki发现同一种染料对照相术和光电化学都很有 效。这是染料敏化领域的重要事件，只是当时不能确定其机理，即不确定敏化到底是通过 电子的转移还是通过能量的转移来实现的。直到20世纪60年代，德国的Tributsch发现了 染料吸附在半导体上并在一定条件下产生电流的机理，才使人们认识到光照下电子从染料 的基态跃迁到激发态后继而注入半导体的导带的光电子转移是造成上述现象的根本原因。 这为光电化学电池的研究奠定了基础。但是由于当时的光电化学电池采用的是致密半导体 膜，染料只能在膜的表面单层吸附，而单层染料只能吸收很少的太阳光，多层染料又阻碍 了电子的传输，因此光电转换效率很低，达不到应用水平。

1988年，小组用基于Ru的染料敏化粗糙因子为200的多晶二氧化钛薄膜，用Br₂/Br^-氧化还原电对制备了太阳能电池，在单色光下取得了12％的转化效率，这在当时是最好的结果了。直到1991年，在O’Regan的启发下，应用了O’Regan制备的比表面积很大的纳米TiO₂颗粒，使电池的效率一举达到7.1％，取得了染料敏化太阳能电池领域的重大突破。而现有的太阳能电池大多为板式结构，纳米半导体材料的表面吸附的电解质量很少，微量的挥发足以导致电池寿命的下降；而且板式太阳能电池受采光方向的影响，影响太阳光的利用率。

发明内容

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种柱形通断可控的染料敏化太 阳能电池。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种柱形通断可控的染料敏化太阳能 电池，它包括：

对电极空心柱，所述对电极空心柱的侧壁下部开设有多个第一通孔，每个所述第一通孔 的轴心线与所述对电极空心柱的轴心线之间形成的夹角为锐角；开设所述第一通孔的侧壁外 表面形成有铂膜，

光阳极组件，所述光阳极组件包括套设于所述对电极空心柱外且顶部与其相密封的壳 体、设置于所述壳体内表面且与所述铂膜相对应的纳米二氧化钛层以及设置于所述壳体下部 且与所述对电极空心柱底部相密封的底盖；

电解液，所述电解液填充在所述对电极空心柱和所述光阳极组件内；

所述壳体还通过所述对电极空心柱上的第二通孔与其相连通，所述对电极空心柱与所述 壳体的密封处同所述第二通孔处于同一高度。

优化地，所述对电极空心柱内固定有液位传感器，所述壳体外表面固定有与所述液位传 感器相通讯的显示模块以及与所述显示模块相电连接的供电模块。

进一步地，所述第一通孔的轴心线与所述对电极空心柱的轴心线之间形成的夹角为 30～60°。

优化地，所述底盖上安装有第一密封塞，所述壳体与所述对电极空心柱的密封处设有第 二密封塞。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型柱形通 断可控的染料敏化太阳能电池，通过在电极空心柱的侧壁下部开设多个第一通孔，并设置对 应的铂膜和纳米二氧化钛层，从而在吸附染料后进行发电；另一方面当电池倒置后，吸附与 纳米二氧化钛层和铂膜脱离，电池停止工作。

附图说明

附图1为本实用新型柱形通断可控的染料敏化太阳能电池的结构示意图；