一種柱形通斷可控的染料敏化太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于能源器件領(lǐng)域，涉及一種太陽能電池，具體涉及一種柱形通斷可 控的染料敏化太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 染料敏化太陽能電池的研究歷史可以追溯到19世紀(jì)早期的照相術(shù)。1837年， Daguerre制出了世界上第一張照片。兩年后，F(xiàn)ox Talbot將鹵化銀用于照片制作，但是由于 鹵化銀的禁帶寬度較大，無法響應(yīng)長波可見光，所以相片質(zhì)量并沒有得到很大的提高。1883 年，德國光電化學(xué)專家Vogel發(fā)現(xiàn)有機(jī)染料能使鹵化銀乳狀液對更長的波長敏感，這是對染 料敏化效應(yīng)的最早報(bào)導(dǎo)。使用有機(jī)染料分子可以擴(kuò)展鹵化銀照相軟片對可見光的響應(yīng)范圍 到紅光甚至紅外波段，這使得"全色"寬譜黑白膠片乃至現(xiàn)在的彩色膠片成為可能。1887年， Moser將這種染料敏化效應(yīng)用到鹵化銀電極上，從而將染料敏化的概念從照相術(shù)領(lǐng)域延伸 到光電化學(xué)領(lǐng)域。1964年，Namba和Hishiki發(fā)現(xiàn)同一種染料對照相術(shù)和光電化學(xué)都很有效。 這是染料敏化領(lǐng)域的重要事件，只是當(dāng)時(shí)不能確定其機(jī)理，即不確定敏化到底是通過電子 的轉(zhuǎn)移還是通過能量的轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)的。直到20世紀(jì)60年代，德國的Tributsch發(fā)現(xiàn)了染料吸 附在半導(dǎo)體上并在一定條件下產(chǎn)生電流的機(jī)理，才使人們認(rèn)識(shí)到光照下電子從染料的基態(tài) 躍迀到激發(fā)態(tài)后繼而注入半導(dǎo)體的導(dǎo)帶的光電子轉(zhuǎn)移是造成上述現(xiàn)象的根本原因。這為光 電化學(xué)電池的研究奠定了基礎(chǔ)。但是由于當(dāng)時(shí)的光電化學(xué)電池采用的是致密半導(dǎo)體膜，染 料只能在膜的表面單層吸附，而單層染料只能吸收很少的太陽光，多層染料又阻礙了電子 的傳輸，因此光電轉(zhuǎn)換效率很低，達(dá)不到應(yīng)用水平。
[0003] 1988年，Gratzel小組用基于Ru的染料敏化粗糙因子為200的多晶二氧化鈦薄膜，用 Br2/Bf氧化還原電對制備了太陽能電池，在單色光下取得了 12%的轉(zhuǎn)化效率，這在當(dāng)時(shí)是 最好的結(jié)果了。直到1991年，GrStzel在0'Regan的啟發(fā)下，應(yīng)用了0'Regan制備的比表面積很 大的納米Ti0 2顆粒，使電池的效率一舉達(dá)到7.1%，取得了染料敏化太陽能電池領(lǐng)域的重大 突破。而現(xiàn)有的太陽能電池大多為板式結(jié)構(gòu)，納米半導(dǎo)體材料的表面吸附的電解質(zhì)量很少， 微量的揮發(fā)足以導(dǎo)致電池壽命的下降；而且板式太陽能電池受采光方向的影響，影響太陽 光的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種柱形通斷可控的染料敏 化太陽能電池。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種柱形通斷可控的染料敏化 太陽能電池，它包括：
[0006] 對電極空心柱，所述對電極空心柱的側(cè)壁下部開設(shè)有多個(gè)第一通孔，每個(gè)所述第 一通孔的軸心線與所述對電極空心柱的軸心線之間形成的夾角為銳角;開設(shè)所述第一通孔 的側(cè)壁外表面形成有鉑膜，
[0007] 光陽極組件，所述光陽極組件包括套設(shè)于所述對電極空心柱外且頂部與其相密封 的殼體、設(shè)置于所述殼體內(nèi)表面且與所述鉑膜相對應(yīng)的納米二氧化鈦層以及設(shè)置于所述殼 體下部且與所述對電極空心柱底部相密封的底蓋；
[0008] 電解液，所述電解液填充在所述對電極空心柱和所述光陽極組件內(nèi)；
[0009] 所述殼體還通過所述對電極空心柱上的第二通孔與其相連通，所述對電極空心柱 與所述殼體的密封處同所述第二通孔處于同一高度。
[0010] 優(yōu)化地，所述對電極空心柱內(nèi)固定有液位傳感器，所述殼體外表面固定有與所述 液位傳感器相通訊的顯示模塊以及與所述顯示模塊相電連接的供電模塊。
[0011] 進(jìn)一步地，所述第一通孔的軸心線與所述對電極空心柱的軸心線之間形成的夾角 為30~60°。
[0012] 優(yōu)化地，所述底蓋上安裝有第一密封塞，所述殼體與所述對電極空心柱的密封處 設(shè)有第二密封塞。
[0013] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型 柱形通斷可控的染料敏化太陽能電池，通過在電極空心柱的側(cè)壁下部開設(shè)多個(gè)第一通孔， 并設(shè)置對應(yīng)的鉑膜和納米二氧化鈦層，從而在吸附染料后進(jìn)行發(fā)電；另一方面當(dāng)電池倒置 后，吸附與納米二氧化鈦層和鉑膜脫離，電池停止工作。
【附圖說明】
[0014] 附圖1為本實(shí)用新型柱形通斷可控的染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 其中；1、對電極空心柱；11、第一通孔；12、液位傳感器；13、第二通孔;2、光陽極組 件;21、殼體;22、納米二氧化鈦層;23、底蓋;3、顯示模塊;4、供電模塊;5、第二密封塞;6、第 一密封塞;7、電解液。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0017] 以下關(guān)于方向的定義中，均是按照圖1中所觀察到的方向予以定義的。
[0018] 如圖1所示的柱形通斷可控的染料敏化太陽能電池，它主要包括對電極空心柱1、 光陽極組件2和電解液7。
[0019] 其中，對電極空心柱1的側(cè)壁下部開設(shè)有多個(gè)第一通孔11(側(cè)壁下部和側(cè)壁上部是 以對電極空心柱1高度的中心線所在的水平面作為基準(zhǔn)予以區(qū)分的）；開設(shè)第一通孔11的側(cè) 壁外表面形成有鉑膜(圖中未顯示），即鉑膜位于對電極空心柱1側(cè)壁外表面的下部;每個(gè)第 一通孔11的軸心線與對電極空心柱1的軸心線之間形成的夾角為銳角。光陽極組件2包括套 設(shè)于對電極空心柱1外且頂部與其相密封的殼體21、設(shè)置于殼體21內(nèi)表面且與鉑膜相對應(yīng) 的納米二氧化鈦層22(即納米二氧化鈦層22設(shè)于殼體21內(nèi)表面的下部）以及設(shè)置于殼體21 下部且與對電極空心柱1底部相密封的底蓋23。而殼體21還通過對電極空心柱1上的第二通 孔13與其相連通，對電極空心柱1與殼體21的密封處同該第二通孔13處于同一高度。電解液 7填充在對電極空心柱1和光陽極組件2內(nèi)，其液位高度小于第一通孔11的最大高度。
[0020] 在本實(shí)施例中，對電極空心柱1內(nèi)固定有液位傳感器12,殼體21外表面固定有與液 位傳感器12相通訊的顯示模塊3以及與顯示模塊3相電連接的供電模塊4,用于檢測顯示電 解液7的高度，確保在注液過程中電解液7的高度小于第一通孔11的最大高度。第一通孔11 向上傾斜，且其軸心線與對電極空心柱1的軸心線之間形成的夾角為30~60° ;需要注意的 是，對電極空心柱1的側(cè)壁應(yīng)該具有較大的厚度，至少大于1毫米，這樣才有意義。底蓋23上 安裝有第一密封塞6,殼體21與對電極空心柱1的密封處設(shè)有第二密封塞5,用于調(diào)節(jié)其內(nèi)部 電解液的量。
[0021]上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù) 的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。 凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種柱形通斷可控的染料敏化太陽能電池，其特征在于，它包括： 對電極空心柱（1)，所述對電極空心柱（1)的側(cè)壁下部開設(shè)有多個(gè)第一通孔（11)，每個(gè) 所述第一通孔（11)的軸心線與所述對電極空心柱（1)的軸心線之間形成的夾角為銳角;開 設(shè)所述第一通孔(11)的側(cè)壁外表面形成有鉑膜， 光陽極組件（2)，所述光陽極組件（2)包括套設(shè)于所述對電極空心柱（1)外且頂部與其 相密封的殼體（21)、設(shè)置于所述殼體（21)內(nèi)表面且與所述鉑膜相對應(yīng)的納米二氧化鈦層 (22) 以及設(shè)置于所述殼體(21)下部且與所述對電極空心柱（1)底部相密封的底蓋(23); 電解液(7)，所述電解液(7)填充在所述對電極空心柱（1)和所述光陽極組件(2)內(nèi)； 所述殼體（21)還通過所述對電極空心柱（1)上的第二通孔（13)與其相連通，所述對電 極空心柱(1)與所述殼體(21)的密封處同所述第二通孔(13)處于同一高度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱形通斷可控的染料敏化太陽能電池，其特征在于:所述對電 極空心柱（1)內(nèi)固定有液位傳感器（12)，所述殼體（21)外表面固定有與所述液位傳感器 (12)相通訊的顯示模塊(3)以及與所述顯示模塊(3)相電連接的供電模塊(4)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柱形通斷可控的染料敏化太陽能電池，其特征在于:所述 第一通孔(11)的軸心線與所述對電極空心柱(1)的軸心線之間形成的夾角為30~60°。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱形通斷可控的染料敏化太陽能電池，其特征在于:所述底蓋 (23) 上安裝有第一密封塞(6)，所述殼體(21)與所述對電極空心柱（1)的密封處設(shè)有第二密 封塞(5)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種柱形通斷可控的染料敏化太陽能電池，它包括：對電極空心柱，所述對電極空心柱的側(cè)壁下部開設(shè)有多個(gè)第一通孔，每個(gè)所述第一通孔的軸心線與所述對電極空心柱的軸心線之間形成的夾角為銳角；開設(shè)所述第一通孔的側(cè)壁外表面形成有鉑膜，光陽極組件，所述光陽極組件包括套設(shè)于所述對電極空心柱外且上部與其相密封的殼體、設(shè)置于所述殼體內(nèi)表面且與所述鉑膜相對應(yīng)的納米二氧化鈦層以及設(shè)置于所述殼體下部且與所述對電極空心柱底部相密封的底蓋；電解液，所述電解液填充在所述對電極空心柱和所述光陽極組件內(nèi)。當(dāng)電池倒置后，吸附與納米二氧化鈦層和鉑膜脫離，電池停止工作。
【IPC分類】H01G9/20
【公開號(hào)】CN205194525
【申請?zhí)枴緾N201521106426
【發(fā)明人】雷濤, 李浩然, 劉玲玲
【申請人】上海博暄能源科技有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年12月24日