專利名稱：一種納米光電化學(xué)電池建材板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光電轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體光電池，特別是涉及一種可以直接用做建筑材料板的納米光電化學(xué)電池建材板。
背景技術(shù)：
目前，公知的世界上第一塊單晶硅光電池是1954年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室做出，其光電轉(zhuǎn)換率為4％。而今單晶硅光電池的光電轉(zhuǎn)換率提高到26％，性能穩(wěn)定，壽命大于20年，為陽光型單波段光電池，是目前廣泛應(yīng)用的光電池。單晶硅光電池的發(fā)展從60年代發(fā)展到90年代，其間經(jīng)歷了單晶硅、多晶硅、多晶薄膜日光型單波段或多波段光電池和非晶硅、多節(jié)非晶硅弱光型多波段光電池。90年代初瑞士Gratzel等發(fā)展了Gratzel光電池，光電轉(zhuǎn)換率為10％左右，成本為每峰瓦0.6-1.2美元，性能穩(wěn)定，壽命大于15年，屬弱光型多波段光電池。但其光譜穩(wěn)定性較差，液體電解質(zhì)易泄漏。最近日本東芝公司解決了電解質(zhì)固化技術(shù)，克服了電解質(zhì)泄漏問題，但光電轉(zhuǎn)換率降到6％以下。但是現(xiàn)有的光電池是傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料，都只能作為單向的供電而不能直接用做建筑材料。
現(xiàn)有的許多光電電池不但已能用作電器設(shè)備的獨(dú)立電源，甚至還可以用作日常電源系統(tǒng)的替代能源。在光電電池對(duì)日常電源系統(tǒng)的應(yīng)用中，一般是將光電電池制成電池模塊，即用密封材料如透光樹脂密封光電器件并固定于加固板上，一般還會(huì)在向光面加敷一層保護(hù)膜，再在邊緣加裝鋁框，借助于該框，光電電池模塊可以拼接成所需要的大面積光電電池，并固定到任何需要的位置上。而所述的光電器件一般均采用層疊結(jié)構(gòu)，一般包括基層、導(dǎo)電層、半導(dǎo)體層或稱電解質(zhì)層、上導(dǎo)電層，依次疊置。其不足之處是(1)用于日常電源系統(tǒng)時(shí)，需要占用大量的面積，且不能直接用作建材；(2)不適宜做成大面積的光電電池模塊，因?yàn)榇竺娣e的光電電池難以解決密封材料中的氣泡問題，因此，電池模塊的大小有一定的限制，大面積的模塊必須由多個(gè)模塊拼接而成；(3)由于大面積的光電電池模塊的商業(yè)要求日益增加，因此現(xiàn)有技術(shù)已不太適應(yīng)市場(chǎng)的需求。
實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本實(shí)用新型提供一種既能用作光電轉(zhuǎn)換又能直接用作建筑材料的納米光電化學(xué)電池建材板。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種納米光電化學(xué)電池建材板，包括基層、導(dǎo)電層、半導(dǎo)體層、上導(dǎo)電層，其特征是所述的半導(dǎo)體層包括TiO2層和碘氧化物構(gòu)成的電解質(zhì)，半導(dǎo)體層與導(dǎo)電層之間還有一層催化劑層，用于提高光電轉(zhuǎn)換率，在上導(dǎo)電層上設(shè)玻璃面層，起透光、保護(hù)和提高強(qiáng)度的作用。
所述的半導(dǎo)體層是由納米材料制成的空穴半導(dǎo)體層，納米材料是指納米TiO2半導(dǎo)體薄膜和納米LiI等電解質(zhì)，由上述材料疊加而成的空穴半導(dǎo)體層。還可以在半導(dǎo)體層中通過浸泡工藝增加染料，使之帶有所需要的顏色，所述的染料可以是Ru等有機(jī)染料。半導(dǎo)體層厚20μm。
所述的上導(dǎo)電層和玻璃面層可以直接采用SnO2導(dǎo)電玻璃，SnO2導(dǎo)電膜厚2μ，玻璃厚度視建材需要從1mm-120mm的不同品種選擇，透光率＞80％，每平方厘米電阻(□)＜10Ω，在600℃以下不變質(zhì)。
所述的基層可以是玻璃或鋁金屬薄板。當(dāng)選用玻璃時(shí)，可直接采用SnO2導(dǎo)電玻璃，使之同時(shí)具有基層和下電極層?；鶎拥倪x材可以根據(jù)建材品種不同選擇不同的墊層和不同的厚度，如門窗和幕墻可選擇SnO2導(dǎo)電玻璃，使光電建材供電裝置具有選擇性透光、光電轉(zhuǎn)換和建材功能，只需做屋頂不需透明的光電建材供電裝置，則可選鋁金屬薄板做墊基層材料。材料厚度依據(jù)建材力學(xué)強(qiáng)度要求選擇，如普通門窗只需選用3-5mm厚的SnO2導(dǎo)電玻璃，而幕墻則需選用6-12mm厚的SnO2導(dǎo)電玻璃。
所述的催化劑層是Pt催化劑層。
本實(shí)用新型的有益效果是(1)可以直接用做建材，如玻璃幕墻、門窗、屋頂和隔音板等，在弱光和日光下都能吸收全波段的光能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，當(dāng)作供電裝置使用，不產(chǎn)生污染，節(jié)約能源；又省卻專門的建筑材料，使光電池成為一材多用的光電建筑材料；(2)由于本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使根據(jù)需要直接制成連續(xù)的大面積的半導(dǎo)體光電池建材板成為可能，而無須將光電電池制成模塊拼接；(3)由于一材多用，建筑用光電電池不必占用專門的地方，因而有利于節(jié)省用地或建筑使用面積；(4)選用價(jià)廉、電位與陽光近似的半導(dǎo)體納米材料，如TiO2、Al2O2、ZnO等，其與傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料相比，用量少、價(jià)格底、性能優(yōu)；(5)制作工藝運(yùn)用納米材料自組裝技術(shù)，操作簡(jiǎn)單、成本低，節(jié)省了材料，降低光電池建材供電裝置的生產(chǎn)成本，成本為每峰瓦5元以下，光電轉(zhuǎn)換率在8％以上，性能穩(wěn)定，壽命大于20年。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例之一的斷面圖。
圖中，1.玻璃面層，2.SnO2透明導(dǎo)電膜.，3.半導(dǎo)體層，4.Pt催化劑層，5.SnO2導(dǎo)電膜，6.基層，7、8.導(dǎo)電玻璃，9.光。
具體實(shí)施方式
在圖1中，納米光電化學(xué)電池建材板既是一個(gè)光電電池，又是一塊建材板，它由多層材料組成，玻璃面層7和上導(dǎo)電層2直接采用SnO2導(dǎo)電玻璃7構(gòu)成，玻璃面朝上，起著透光和保護(hù)的作用，SnO2導(dǎo)電膜的面向下，SnO2導(dǎo)電膜厚2μ，玻璃厚度視建材需要而定，厚度選擇范圍在1mm-120mm之間，透光率＞80％，每平方厘米電阻(□)＜10Ω，在600℃以下不變質(zhì)；中間層依次是空穴半導(dǎo)體層3和納米Pt催化劑層4，半導(dǎo)體層3是由納米TiO2、Ru等有機(jī)染料、納米LiI電解質(zhì)等組成的具有極佳空穴的半導(dǎo)體層，層厚20μm?；鶎?和在基層上表面的導(dǎo)電層5結(jié)合為SnO2導(dǎo)電玻璃8，也是根據(jù)需要選擇不同的厚度，本實(shí)施例可以直接用做門窗和幕墻的玻璃，如普通門窗可選用3-5mm厚的SnO2導(dǎo)電玻璃，如幕墻則需選用6-12mm厚的SnO2導(dǎo)電玻璃。該電池建材板的電流輸出輸入的引線可以分別直接焊接在基層的SnO2導(dǎo)電玻璃8和面層的SnO2導(dǎo)電玻璃7內(nèi)表面的導(dǎo)電膜上。
實(shí)施例2與上例不同的是，基層6選鋁金屬薄板，用做屋頂不需透明的建材，其厚度依據(jù)建材力學(xué)強(qiáng)度要求選擇。該電池建材板電流輸出輸入的引線可以分別直接焊接在基層6的鋁金屬薄板上和面層的SnO2導(dǎo)電玻璃7內(nèi)表面的導(dǎo)電膜上。
權(quán)利要求1.一種納米光電化學(xué)電池建材板，包括基層(6)、導(dǎo)電層(5)、半導(dǎo)體層(3)、上導(dǎo)電層(2)，其特征是所述的半導(dǎo)體層(3)包括TiO2層和碘氧化物構(gòu)成的電解質(zhì)，半導(dǎo)體層(3)與導(dǎo)電層(5)之間還有一層催化劑層(4)，在上導(dǎo)電層(2)上設(shè)玻璃面層(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米光電化學(xué)電池建材板，其特征是所述的半導(dǎo)體層(3)是由納米材料制成的空穴半導(dǎo)體層，即包括納米TiO2半導(dǎo)體薄膜和納米LiI等電解質(zhì)，由上述材料疊加而成的空穴半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米光電化學(xué)電池建材板，其特征是在半導(dǎo)體層(3)中通過浸泡工藝增加染料，所述的染料為Ru等有機(jī)染料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的納米光電化學(xué)電池建材板，其特征是基層(6)為玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米光電化學(xué)電池建材板，其特征是由SnO2導(dǎo)電玻璃構(gòu)成玻璃面層(1)和上導(dǎo)電層(2)的組合，以及基層(6)和導(dǎo)電層(5)的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的納米光電化學(xué)電池建材板，其特征是基層為鋁金屬薄板。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的納米光電化學(xué)電池建材板，其特征是催化劑層是Pt催化劑，半導(dǎo)體層厚20μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米光電化學(xué)電池建材板，其特征是催化劑層是Pt催化劑，半導(dǎo)體層厚20μm。
專利摘要一種納米光電化學(xué)電池建材板，包括基層6、導(dǎo)電層5、半導(dǎo)體層3、上導(dǎo)電層2，其特征是所述的半導(dǎo)體層3包括TiO
文檔編號(hào)H01L31/042GK2612073SQ03225309
公開日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2003年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月18日
發(fā)明者徐瑞松, 黃穗陽 申請(qǐng)人:徐瑞松, 黃穗陽