[发明专利]一种光能高效利用的染料敏化太阳能电池和系统

说明书

本发明公开了一种光能高效利用的染料敏化太阳能电池和系统，包括垂直于太阳光入射方向上依次层叠设置的柔性导电衬底层、光阳极层、电解质层以及对电极层。所述柔性导电衬底层包括柔性衬底层和导电层，所述柔性衬底层接触导电层一侧表面为粗化面，并且粗化面上设置金字塔形状的粗化颗粒。本发明与现有技术中采用导电玻璃作为衬底相比，增加了太阳光在染料敏化太阳能电池中光路的光程，对太阳光的反射率较高，光捕获效率提高，从而增加了太阳能的利用率，产生更多的电能，并且，减少了光在导电玻璃表面的镜面反射，避免产生光污染现象，更降低了光能的损失。

技术领域

本发明涉及太阳能电池的领域，具体是一种光能高效利用的敏化太阳能电池和系统。

背景技术

能源是一个国家国民经济的命脉，随着我国近年来经济的迅猛发展，能源与环境问题的矛盾也日益突出。如何利用太阳能和生物质能源成为了新能源开发和利用的重点。天然染料敏化太阳能电池的开发就符合太阳能和生物质能源的综合利用。相关的技术中，染料敏化太阳能电池采用覆盖透明导电氧化物层氧化铟锡(ITO)或氧化氟锡(FTO)的导电玻璃为衬底电极，然后依次设置有光阳极层、电解质层和对电极层，从而构成一个“三明治”结构，以实现将太阳能转化为电能的效果。但是，目前所采用的衬底电极质地坚硬、易碎、质量重并且对生产工艺要求高、材料价格昂贵；另外，由于该种导电玻璃衬底结构的设置对太阳光的反射率较高，光程较短，导致了染料敏化太阳能电池对光能的利用率不高、光捕获效率低，并且会产生光污染现象。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明实施例的目的在于提供一种光能高效利用的染料敏化太阳能电池和系统，以实现对太阳光的高效利用，将太阳能转化为电能，提高太阳能的转化率，增加光捕获效率，并降低光污染现象。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供了一种光能高效利用的染料敏化太阳能电池，包括：垂直于太阳光入射方向上依次层叠设置的柔性导电衬底层、光阳极层、电解质层和对电极层，所述柔性导电衬底层包括柔性衬底层和导电层，所述柔性衬底层接触导电层一侧表面为粗化面。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述粗化面包括金字塔形状的粗化颗粒。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述光阳极层包括氧化物多孔膜层和设置在所述氧化物多孔膜层中垂直于太阳光入射方向表面的染料层，所述染料层、所述氧化物多孔膜层和所述导电层在垂直于太阳光入射方向上依次层叠。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述氧化物多孔膜层为二氧化钛多孔薄膜层。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述氧化物多孔膜层的厚度为5-30微米。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中所述染料层包括叶绿素衍生物天然染料。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述对电极层包括石墨烯纳米片并与所述电解质层连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述柔性衬底层为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile-butadiene-styrenecopolymer，ABS)塑料。

第二方面，本发明实施例提供了一种光能高效利用的染料敏化太阳能电池系统，所述光能高效利用的染料敏化太阳能电池系统包括：第一方面任一项所述的光能高效利用的染料敏化太阳能电池、控制器和逆变器，所述控制器分别与所述光能高效利用的染料敏化太阳能电池和逆变器连接。