电极板和具有此电极板的染料敏化光电池制造技术

一种用于染料敏化光电池的电极板，包括透明基板和透明导电膜。所述透明导电膜包括形成在所述透明基板上的氧化锌薄膜层和形成在所述氧化锌薄膜层上的氧化锡薄膜层，所述氧化锌薄膜层掺杂有镓，所述氧化锡薄膜层掺杂有掺杂剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电极板和具有此电极板的染料敏化光电池。
技术介绍
光电池是将太阳能直接转化为电能的太阳能发电中的关键部件。光电池用在包括电气和电子装置、住宅和建筑物的各种领域。光电池可按其光吸收层中所用的材料来分类。光电池可分为使用硅作为光吸收层的硅光电池；使用二硒化铜铟(CIS =Cdr^e2)、碲化镉(CdTe)等作为光吸收层的化合物光电池；吸附光敏染料的染料敏化光电池；多层非晶硅层彼此堆叠的堆叠光电池等。染料敏化光电池由瑞士联邦理工学院的Gi^tze傲授领导的小组所专利技术。与硅光电池不同，染料敏化光电池包括通过吸收可见光可产生电子-空穴对的光敏分子染料作为主要成分，和传导所产生的电子的过渡金属氧化物。虽然染料敏化光电池具有比硅光电池制造成本低且适用于建筑物外玻璃、温室玻璃等优点，但其在实际应用中的能力有限，因为其在lOOmW/cm2下的最大光电转换效率为约11%。在现有技术中，用作染料敏化光电池前电极板和后电极板的透明导电膜由氟掺杂的氧化锡(FTO)制成。用于光电池的前电极板通常需要具有优异的透光率、导电率、耐热性和防潮性。后电极板需要显示出优异的导电率、耐热性和防潮性。然而，虽然用作前电极板和后电极板的FTO膜显示出优异的热稳定性和表面纹饰性，但其具有低导电率。因此，FTO膜具有700nm或更高的厚度以获得所需的导电率，但这种要求带来了制造成本高的问题。此外，因为FTO膜的透光率低于氧化铟锡(ITO)或氧化锌(SiO)类透明导电膜的透光率，所以光电池的光电转换效率较低。本专利技术
技术介绍
中所公开的信息仅用于增加对本专利技术背景的了解，且不应被认为此信息构成了本领域技术人员已知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的多个方面提供了电极板和具有所述电极板的染料敏化光电池，所述电极板显示出优异的导电率、热稳定性和光电转换效率特性。本专利技术还提供了可降低制造成本的电极板和具有所述电极板的染料敏化光电池。在本专利技术一个方面中，用于染料敏化光电池的电极板包括透明基板和透明导电膜。所述透明导电膜包括形成在所述透明基板上的氧化锌薄膜层和形成在所述氧化锌薄膜层上的氧化锡薄膜层，所述氧化锌薄膜层掺杂有镓，所述氧化锡薄膜层掺杂有掺杂剂。在本专利技术一个实施方式中，所述透明导电膜可具有500nm至700nm的厚度。在本专利技术另一个实施方式中，在400°C至500°C的温度范围下热处理所述透明导电膜后，所述透明导电膜可具有在-20 %至+20 %范围内变化的薄层电阻。根据本专利技术的示例性实施方式，配置所述透明导电膜，使得其包括所述( 掺杂的氧化锌(GZO)薄膜层和形成在所述氧化锌薄膜层上的所述掺杂剂掺杂的氧化锡薄膜层。因此，所述透明导电膜因其导电率、热稳定些和光电转化效率改进而具有有益效果。此外，因为用于染料敏化光电池的电极板可形成500nm至700nm的厚度，所以其具有制造成本降低的优点。而且，用于染料敏化光电池的电极板在400°C至500°C的温度下经历热处理时因所述透明导电膜不易受损而具有有益效果。本专利技术的方法和装置具有的其它特征和优点可从并入本文的附图和具体实施方式中得出，或描述在附图和具体实施方式中，二者共同起到解释本专利技术原理的作用。附图说明图1是表示根据本专利技术示例性实施方式的染料敏化光电池的示意图；且图2是表示使用本专利技术示例性实施方式的电极板的染料敏化光电池的光电流 (I)-电压(V)特性的曲线图。具体实施例方式下文中，本专利技术将通过参考其中示出示例性实施方式的附图来更详细描述，使得本公开将本专利技术的范围完全传递给本领域技术人员。根据本专利技术示例性实施方式的染料敏化光电池表示在图1中。如图1所述，此实施方式的染料敏化光电池包括前电极板10、光吸收层20、电解液层40和后电极板50。电极板10具有透明基板11和层叠在透明基板11上的透明导电膜12。透明基板 11可为具有5mm或更低厚度和90%或更高透光率的玻璃基板。或者，透明基板11可由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、三乙酰基纤维素 (TAC)等制成。透明导电膜12形成在透明基板11上，且可为氧化铟锡(ITO)膜、氟掺杂的氧化锡 (FTO)膜或镓掺杂的氧化锌(GZO)膜。如上所述，FTO膜具有低导电率和低透光率的缺点。 虽然已知ITO膜具有优异的导电率和透光率，但其价格竞争力低，且在ITO膜上涂覆TiO2颗粒后，其热稳定性在进行热处理(通常500°C )过程中劣化。因此，通过使用ITO膜无法获得预期的光电池效率或效率受限。此外，虽然GZO薄膜具有优异的导电率和透光率特性，但其光电转换效率低于FTO膜的光电转换效率，这是因为在将其用作前电极时，GZO薄膜和吸附染料的T^2之间的界面结合特性很差。在示例性实施方式中，形成透明导电膜12，使得其包括具有高导电率和高透光率的GZO薄膜层，和形成在GZO薄膜层上的掺杂剂掺杂的氧化锡(SnO2)薄膜层，该氧化锡薄膜层具有优异的热稳定性和与TiO2的界面结合特性。在一个实施例中，将掺杂剂以至10wt%的量加入到氧化锡薄膜层中，且掺杂剂可为选自Sb、&i和Nb中的一种。透明导电膜12的厚度可在500nm至1500nm，优选500nm至700nm的范围内。优选形成GZO薄膜，随后使用弱酸或弱碱进行化学蚀刻，使得透明导电膜12在其表面上具有纹理，因此具有1 %至30%的混浊度值。如果混浊度值大于30%，则透光率降低，使得难以捕获光(或收集光)。透明导电膜12的薄层电阻为每单位面积15Ω或更低，优选每单位面积2 Ω至 5Ω。在实施例中，透明导电膜53的特征为当其在400°C至500°C的温度范围下进行热处理后，其薄层电阻在-20 %至+20 %范围内变化。光吸收层20包括半导体颗粒和光敏染料。光敏染料吸附到半导体颗粒上，且在光敏染料吸收可见光时，其电子被激发。半导体颗粒不但可由以硅为代表的简单半导体制成， 而且还可由金属氧化物、具有钙钛矿结构的金属氧化物复合物等制成。本文中，优选半导体为η-型半导体，当受光激发时，η-型半导体的导带中电子起载流子作用以提供阳极电流。 在具体实施例中，半导体颗粒可由选自Ti0x、W0X、Sn0X和SiOx中的至少一种制成。半导体颗粒的类型不限于此，但以上元素可单独使用或以两种或更多种的混合物使用。此外，优选半导体颗粒具有大表面积，使得吸附在半导体颗粒表面上的染料可吸收更多的光。因此，优选半导体颗粒具有50nm或更低，更优选15nm至25nm的平均粒径。不希望粒径大于50nm，因为减少的表面积会降低催化效率。对染料的类型没有限制，只要它通常可用在光电池或光电电池的领域中，但优选钌(Ru)络合物。Ru络合物的可用实例可包括但不限于RuL2(SCN)2、RuL2(H20)2、RuL3、 RuL2等，其中L表示2，2'-联吡啶基_4，4' -二羧酸盐。除Ru络合物外的可用实例可包括但不限于黄嘌呤着色剂，如罗丹明B、玫瑰红、伊红和红霉素；花青着色剂，如喹啉菁 (quinocyanine)和隐花青；碱性染料，如酚藏花红、卡布里蓝、硫堇(thiosin)和亚甲蓝；卟啉化合物，如叶绿素、Zn卟啉和Mg卟啉；偶氮着色剂；酞菁化合物；络合物化合物，如Ru三联吡啶；蒽醌着色剂；多环奎宁着色本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于染料敏化光电池的电极板，包括：透明基板；和透明导电膜，其中所述透明导电膜包括形成在所述透明基板上的氧化锌薄膜层和形成在所述氧化锌薄膜层上的氧化锡薄膜层，所述氧化锌薄膜层掺杂有镓，所述氧化锡薄膜层掺杂有掺杂剂。

【技术特征摘要】
2010.01.13 KR 10-2010-00030021.一种用于染料敏化光电池的电极板，包括 透明基板；和透明导电膜，其中所述透明导电膜包括形成在所述透明基板上的氧化锌薄膜层和形成在所述氧化锌薄膜层上的氧化锡薄膜层，所述氧化锌薄膜层掺杂有镓，所述氧化锡薄膜层掺杂有掺杂剂。2.如权利要求1所述的电极板，其中所述电极板为所述染料敏化光电池的前电极板。3.如权利要求1所述的电极板，其中所述氧化锡薄膜层的掺杂剂为选自由Sb、ai和Nb 组成的组中的一种。4.如权利要求1所述的电极板，其中所述透明导电膜具有500nm至700nm的厚度。5.如权利要求1所述的电极板，其中所述透明导电膜具有每单位面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伦圭，刘一焕，金东朝，庾太焕，郑相澈，朴薰，
申请(专利权)人：三星康宁精密素材株式会社，
类型：发明
国别省市：KR