一种太阳能电池制造技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池，包括电池部分、电线和输出盒。电池部分包括正极、负极、电解质、锁扣和折页；输出盒包括充放式锂电池、仪表盘、调节旋钮、负载接入端口；电池的正、负极和输出盒之间通过电线连接；该作品采用化学电沉积法制备氧化钛膜工作电极，制备方法简单，不需要高温煅烧晶化，可用于制作柔性电极；其还采用植物染料作为敏化剂，植物染料容易获得，提取工艺简单，大大降低了电池的制作成本。该电池制作工艺简单、成本低、性能稳定，并且对环境无污染，特别适用于野外和电力供应不足的光源充足的地域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种太阳能电池，包括电池部分、电线和输出盒。电池部分包括正极、负极、电解质、锁扣和折页；输出盒包括充放式锂电池、仪表盘、调节旋钮、负载接入端口；电池的正、负极和输出盒之间通过电线连接；该作品采用化学电沉积法制备氧化钛膜工作电极，制备方法简单，不需要高温煅烧晶化，可用于制作柔性电极；其还采用植物染料作为敏化剂，植物染料容易获得，提取工艺简单，大大降低了电池的制作成本。该电池制作工艺简单、成本低、性能稳定，并且对环境无污染，特别适用于野外和电力供应不足的光源充足的地域。【专利说明】一种太阳能电池
本专利技术涉及新型的光电化学太阳能电池领域，特别是一种太阳能电池。
技术介绍
多孔纳米Ti02薄膜电极主要起着接收电子和传输电子的作用；而染料的主要作用是对太阳光的吸收，并把光电子传输到Ti02的导带上。作为电池的核心部分，膜电极、染料制备提取成本的高低、性能的好坏，对电池的成本、性能有着直接的影响。膜电极的制备方法有很多种，目前，膜电极的制备主要采用溶胶-凝胶涂膜法、各种CVD以及反应溅射的方法。溶胶-凝胶涂膜法简单易操作，但是制备的膜与基底的结合力较差，而且需要高温煅烧晶化，制备成本较高，容易龟裂，大面积成膜困难；各种CVD以及反应溅射方法制备的Ti02薄膜性能优良，但制备条件苛刻，所需设备复杂昂贵，反应不易控制，因此也不适合大规模的生产制备。而电化学沉积法制备工艺简单、可大面积成膜、所需设备简单、不需要高温煅烧晶化，而且还可极大地扩展基体材料的范围，使Ti02薄膜可在金属材料及各种导电材料表面形成(如用柔性导电膜)，促进该类功能性膜层的实际应用。目前为止，敏化染料主要有三类:钌吡啶有机金属配合物、酞菁和菁类染料、天然染料。其中，钌吡啶有机金属配合物光电性能最好。但无论是钌吡啶有机金属配合物还是酞菁和菁类染料，其合成工艺复杂、提纯较难、合成中副反应较多，因此成本也就相应提高，而且合成染料往往具有毒性。而自然界经过长期的进化演化出许多性能优异的染料，广泛分布于各种植物中，植物的叶子具有光化学能转换的功能，从植物的花中提取的花青素也有较好的光电性能。因此，植物染料有望成为成本低、高效环保的敏化染料。随着技术的发展和成熟，这种太阳能电池凭借其所具有的低成本、无污染、光电转换效率高等众多优点，必将有着十分广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:针对目前太阳能电池存在的不足，提供一种便携式植物染料太阳能电池，制作工艺简单、成本低、性能稳定，并且对环境无污染，特别适用于野外和电力供应不足的光源充足的地域。本专利技术采用的技术方案是:一种太阳能电池，包括:该电池采用植物染料作为敏化剂。该敏化剂为植物染料胡萝卜素。该太阳能电池包括:电池部分、电线和输出盒；电池部分包括正极1、负极7、电解质4、锁扣13和折页5、6 ;输出盒9包括充放式锂电池、仪表盘10、调节旋钮11、负载接入端口 12 ;电池的正、负极和输出盒之间通过电线8连接。该太阳能电池由三部分组成:吸附染料的氧化钛膜电极(工作电极)、还原氧化钛染料的电解质和对电极。其采用化学电沉积法在ITO导电玻璃基底上制备镀膜均匀、透光性较好的Ti02膜电极。负极(工作电极)7由ITO导电玻璃基底、沉积在导电玻璃基底上的TiO2薄膜和吸附在TiO2薄膜上的植物染料组成；正极(对电极)I为空白的ITO导电玻璃基底；电解质4为碘、碘化钾的乙二醇溶液作为电解液。正极I和负电极7之间通过折页5、6连接，保证更换沉积薄膜，为保证电池工作的稳定性，正极I和负极7之间还装有锁扣13;为方便添加电解质4，在正极上开有添加电解质的滴液孔2和导流槽3。电极的敏化过程为:将制备的氧化钛薄膜浸泡在提取的染料溶液中自然吸附至饱和，然后取出、洗净、自然干燥，即得到工作电极。本专利技术提供的电池的输出特性:开路光电压:333mV ;短路光电流:2.9μ A ;电池的稳定性:1.5h内电池开路电压降低7mV ;其中:光源为模拟太阳光的白光二极管，发光峰为453nm 和 537nm。在使用时将其接入负载电路中，在太阳光、日光灯、白炽灯、发光二极管等光源的照射下均可产生光电流；可以根据实际需要调节输出盒上的旋钮11，调节电压等，但不需要时提供的电能在输出盒的锂电池中以备无光时使用。本专利技术的技术原理为由于Ti02的禁带宽度为3.2eV，可见光没有足够的能量将其价带的电子激发跃迁至导带，因此在其表面吸附一层染料以达到对可见光的吸收从而实现对Ti02的敏化。在光照下，染料分子吸收太阳光能量，其电子跃迁至激发态，激发态电子不稳定，很快注入到较低能级的Ti02导带，此时染料被氧化；注入到Ti02导带的电子富集在导电基底上，并通过导电膜流向外电路经过负载到达对电极，产生电流；被氧化的染料分子从电解质中得到电子并恢复成还原态(基态)得以再生；电解质13-被来自Ti02导带、通过电极进入外电路、最终到达阴极的电子还原成1-，这样就完成了一个循环。这个激发-氧化-还原的再生循环周而复始的进行，就得到了持续的光电流。本专利技术实现的技术效果是:生产工艺简单、制备成本低、绿色、环保；用该技术可制备可折叠的柔性电池。【专利附图】【附图说明】图1是电池结构图其中:1.正极2.滴液孔3.导流槽4.电解质5、6.折页7.负极8.导线9.输出盒10.仪表盘11.调节旋钮12.负载接口 13.锁扣。【具体实施方式】如图所示，本专利技术包括电池部分、电线和输出盒。电池部分包括正极1、负极7、电解质4、锁扣13和折页5、6 ;输出盒9包括充放式锂电池、仪表盘10、调节旋钮11、负载接入端口 12 ;电池的正、负极和输出盒之间通过电线8连接。负极(工作电极)7由ITO导电玻璃基底、沉积在导电玻璃基底上的Ti02薄膜和吸附在Ti02薄膜上的植物染料(胡萝卜素等)组成。正极(对电极)I为空白的ITO导电玻璃基底。电解液4为12、KI的乙二醇溶液。正极I和负电极7之间通过折页5、6连接，保证更换沉积薄膜，为保证电池工作的稳定性，正极I和负极7之间还装有锁扣13，为方便添加电解质4，在正极上开有添加电解质的滴液孔2和导流槽3。使用时将其接入负载电路中，在太阳光、日光灯、白炽灯、发光二极管等光源的照射下均可产生光电流。可以根据实际需要调节输出盒上的旋钮11，调节电压等，但不需要时提供的电能在输出盒的锂电池中以备无光时使用。本专利技术提供的电池的输出特性:开路光电压:333mV ;短路光电流:2.9μ A ;电池的稳定性:1.5h内电池开路电压降低7mV。(说明:光源为模拟太阳光的白光二极管，发光峰为453nm 和 537nm。)【权利要求】1.一种太阳能电池，包括:该电池采用植物染料作为敏化剂。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该敏化剂为植物染料胡萝卜素。3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，其包括:电池部分、电线和输出盒；电池部分包括正极(I)、负极(7 )、电解质(4 )、锁扣(13 )和折页(5 )、( 6 );输出盒(9 )包括充放式锂电池、仪表盘(10)、调节旋钮(11)、负载接入端口(12);电池的正、负极和输出盒之间通过电线(8)连接。4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，其由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，包括：该电池采用植物染料作为敏化剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟繁锟，
申请(专利权)人：上海市浦东新区知识产权保护协会，
类型：发明
国别省市：上海;31