專利名稱：一種新型染料敏化太陽能電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型染料敏化太陽能電池。
背景技術：
隨著全球性能源危機日益嚴重，人們迫切希望可以找到一種可持續(xù)發(fā)展的清潔能源。太陽能作為一種取之不盡的天然能源，日益受到世界各國的關注。染料敏化太陽能電池與傳統(tǒng)硅太陽能電池相比，成本低廉，制作簡單，受到全世界的廣泛關注，被認為是最有前途的下一代太陽能電池。但是目前染料敏化太陽能電池的實際光電轉換效率只有11%，離產業(yè)化的要求還有一定差距。盡管多年來國內外許多小組在提高染料敏化太陽能電池的光電轉換效率方面做了大量工作，但是效果并不顯著。其中一個重要原因是由于染料的吸收光譜很難與太陽的發(fā)射光譜相匹配，因此整體電池體系的太陽能利用效率不高所致。如現在人們普遍認可的用于染料敏化太陽能電池的染料N719釕染料，其吸收光譜主要集中在400 600nm的可見光區(qū)，而太陽光中除含44%的可見光外，還含有3%的紫外線和53%的紅外線，顯然太陽光中的大部分能量都沒有得到有效利用。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種光電轉換效率高的新型染料敏化太陽能電池。一種新型染料敏化太陽能電池，包括依次疊加的光陽極基板、半導體多孔薄膜、染料、電解質和對電極，其特別之處在于:其中在對電極外側還設有一層20-100nm厚的由上轉換材料構成的信號增強層，從而將波長較長的紅外光轉換為波長短的可見光。其中上轉換材料采用稀土離子摻雜的氟化合物、硫化合物、鹵化合物或氧化物材料體系。其中上轉換材料為Ho3+ =BaY2F8, Pr3+:K2YF5, Pr3+/Yb3+-Ga203:La2S3> Er3+:Cs3Lu2Br9,Yb3+: Cs3R2X9 或 Sm3+: Y3Al5O1215本實用新型的有益效果是:上轉換材料信號增強層可吸收太陽光中的紅外部分，并在可見光區(qū)發(fā)光，進而被電池中的染料吸收，提高了太陽能的利用率，使電池的光電性能得到改善。

圖1為本實用新型的帶有上轉換材料信號增強層的染料敏化太陽能電池結構圖，圖中:1、光陽極基板；2、半導體多孔薄膜；3、染料；4、電解質；5、對電極；6、信號增強層。
具體實施方式
圖1是本實用新型的電池結構，其中包括光陽極基板、對電極和兩電極之間的染料和電解質，以及位于對電極外側的信號增強層。具體是包括依次疊加的光陽極基板、半導體多孔薄膜、染料、電解質和對電極，其中在對電極外側還設有一層20-100nm厚的由上轉換材料構成的信號增強層，從而將波長較長的紅外光轉換為波長短的可見光。其中上轉換材料采用稀土離子摻雜的氟化合物、硫化合物、鹵化合物或氧化物材料體系，具體為 Ho3+:BaY2F8,Pr3+: K2YF5,Pr3VYb3+-Ga2O3: La2S3>Er3+: Cs3Lu2Br9, Yb3+: Cs3R2X9 或Sm3+: Y3Al5O1215圖1所示的帶有上轉換材料信號增強層的染料敏化太陽能電池，其光陽極基板為鍍有導電薄膜的玻璃基板、金屬基板或柔性基板。半導體多孔薄膜可為Ti02、ZnO或其它寬禁帶半導體氧化物及它們的復合膜。染料為在可見光區(qū)有較強吸收的染料，如聯(lián)吡啶釕類染料或天然染料。本實用新型中的電解質為含碘和碘化鋰氧化還原對的液體電解質、凝膠電解質或固態(tài)電解質。對電極為沉積在導電玻璃或導電樹脂基板上具有催化作用的金屬鉬、石墨電極。信號增強層上轉換材料為稀土離子摻雜的氟化合物:如Ho3+:BaY2F8, Pr3+= K2YF5，稀土離子摻雜硫化合物:如Pr3+/Yb3+-Ga203:La2S3，稀土離子摻雜鹵化合物Er3+:Cs3Lu2Br9、Yb3+ = Cs3R2X9，稀土離子摻雜氧化物，如Sm3+= Y3Al5O12，等具有上轉換功能的材料體系。本實用新型的特點是在原有染料敏化太陽能電池結構基礎上，增加一信號增強層。該信號增強層主要由上轉換材料構成。所謂上轉換材料，是一類反Stokes定律的發(fā)光材料，它能將波長較長的紅外光轉換為波長短的可見光。由上轉換材料組成的信號增強層可以吸收太陽光中的紅外部分，并將其轉換為可見光用于染料的激發(fā)，大大提高了太陽能的利用率，從而有效提高了電池的光電轉換效率。上述增強層可吸收紅外光，并在較短的波長發(fā)光，如在藍色、綠色、黃色和紅色等波長發(fā)光。所述上轉換材料包括稀土離子摻雜的氟化合物、硫化合物、鹵化合物、氧化物材料體系以及其它具有上轉換性能的材料。
權利要求1.一種新型染料敏化太陽能電池，包括依次疊加的光陽極基板、半導體多孔薄膜、染料、電解質和對電極，其特征在于:其中在對電極外側還設有一層20-100nm厚的由上轉換材料構成的信號增強層，從而將波長較長的紅外光轉換為波長短的可見光。
2.如權利要求1所述的一種新型染料敏化太陽能電池，其特征在于:其中上轉換材料為 Ho3+ =BaY2F8, Pr3+:K2YF5, Pr3VYb3+-Ga2O3:La2S3> Er3+:Cs3Lu2Br9, Yb3+:Cs3R2X9Sm3+: Y3Al5O121專利摘要本實用新型涉及一種新型染料敏化太陽能電池。包括依次疊加的光陽極基板、半導體多孔薄膜、染料、電解質和對電極，其特點是其中在對電極外側還設有一層20-100nm厚的由上轉換材料構成的信號增強層，從而將波長較長的紅外光轉換為波長短的可見光。本實用新型的有益效果是上轉換材料信號增強層可吸收太陽光中的紅外部分，并在可見光區(qū)發(fā)光，進而被電池中的染料吸收，提高了太陽能的利用率，使電池的光電性能得到改善。
文檔編號H01G9/20GK203038788SQ20122056568
公開日2013年7月3日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權日2012年10月31日
發(fā)明者姜春華 申請人:彩虹集團公司