[发明专利]一种包含优化结构光电极的染料敏化太阳能电池

说明书

本申请涉及一种包含优化结构光电极的染料敏化太阳能电池，该染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极和电解液层，光阳极和对电极隔着电解液层相对设置，所述光阳极，在FTO基底上设置TiO₂纳米棒层，在TiO₂纳米棒层上涂覆TiO₂颗粒层。

技术领域

本申请涉及染料敏化太阳能电池领域，尤其涉及一种包含优化结构光电极的染料敏化太阳能电池。

背景技术

为了促进未来社会的可持续发展，太阳能等可再生绿色能源的研究和利用对解决环境污染和能量短缺有着重要的意义。随着不同材料体系电池的出现和优化，光伏器件的能量转换效率逐步提高。

近年来将太阳能转化为电能的研究发展很快，作为太阳能电池，已知有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池等。近年来，单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池等硅类太阳能电池是主流。

但是，硅类太阳能电池需要高纯度的硅材料，而且需要在高温和高真空下进行制造，所以制造成本高。于是，近年来，染料敏化型太阳能电池受到关注。染料敏化型太阳能电池因结构简单所以能够容易地制造，作为构成材料也能够从丰富的材料中选择，并且具有较高的光电转换效率。染料敏化太阳能电池的优点十分突出：1、制作简单，成本低；2、所使用的染料敏化剂可以在很低的光能量下达到饱和，因此可在各种光照条件下使用；3、可以在很宽的温度范围内正常工作；4、可以制成透明的产品，应用于门窗、屋顶以及汽车顶。因此其迅速成为世界各国的研究重点和热点，取得了丰富的成果。

染料敏化太阳能电池从最开始的实验室研究已经发展到向产业化过渡的阶段，在现有技术的基础上，进一步提高效率、降低成本、提高稳定性，最终实现工业化是必然的发展趋势。

染料敏化太阳能电池作为第三代太阳能电池，是目前最有潜力的硅太阳能电池廉价替代物，它以廉价的宽带隙氧化物半导体制备成具有多孔结构、高比表面积的纳米晶薄膜，薄膜上吸附光敏染料，并选用适当的氧化还原电解质，利用染料来俘获太阳光。

现阶段的染料敏化太阳能电池中，其光阳极一般由TiO₂纳米颗粒构成，相比其它氧化物半导体材料，其可以得到更好的光电性能；而在影响光电性能的因素中，TiO₂电极的比表面积、光捕获效率和载流子迁移率是三个重要的因素，当TiO₂纳米颗粒的粒径越小时，其比表面积越大，但是小颗粒的TiO₂不仅会增加电子的传输路径，提高光生电子的复合，而且光利用率低，因此开发一种能够同时兼备高比表面积和高散射能力的TiO₂材料具有积极意义。

发明内容

在现有技术的基础上，本发明旨在提供一种包含优化结构光电极的染料敏化太阳能电池，以解决上述提出问题。

本发明的实施例中提供了一种包含优化结构光电极的染料敏化太阳能电池，该染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极和电解液层，光阳极和对电极隔着电解液层相对设置；所述光阳极，在FTO基底上设置TiO₂纳米棒层，在TiO₂纳米棒层上涂覆TiO₂颗粒层。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明的染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极和电解液层，光阳极和对电极隔着电解液层相对设置；所述光阳极，在FTO基底上设置TiO₂纳米棒层，在TiO₂纳米棒层上涂覆TiO₂颗粒层：