本发明专利技术的目的在于提供一种具有层叠结构的染料敏化太阳能电池组件及其制作方法：包括对电极和光阳极交替排列而成的电极层叠结构以及设置在电极层叠结构边沿的密封隔离层，Pt层与二氧化钛多孔膜敏化层间设置有电解液层，对电极与外电极的正极电连接，光阳极与外电极的负极电连接，光纤光源将光线引入对电极的侧面。本发明专利技术所述具有层叠结构的染料敏化太阳能电池组件，将对电极和光阳极交替排列成层叠结构，由于对电极的两个导电基底上均制备了Pt层，光阳极的两个导电基底上均制备了二氧化钛多孔敏化层，同等光辐照面积上，成数倍增加了光伏转换的有效面积，并利用光纤光源将光线引入对电极，提高了光的空间利用率，减小了电池组件的封装体积。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及染料敏化太阳能电池及其的制造工艺，特别涉及一种具有层叠结构的光侧入式染料敏化太阳能电池组及其制造工艺。
技术介绍
20世纪90年代发展起来的染料敏化太阳能电池，制造工艺简单，成本低，具有许多硅太阳电池所不具有的优点，因而成为该领域里的研究热点。染料敏化太阳能电池利用了自然界中光合成以及照相的原理，将太阳能直接转化为电能。到目前为止，最成功的和最具有代表性的染料敏化太阳能电池是Gratzel电池。它是以染料敏化多孔纳米结构二氧化钛薄膜为光阳极的一类半导体光电化学电池，根据位于阴极阳极之间的空穴传输介质的形态可分为液体电解质电池和全固态电池。它主要由透明导电基片、多孔纳晶二氧化钛薄膜、敏化剂、电解质溶液(含超敏化剂)和透明对电极组成。目前，染料敏化太阳能电池的转化效率在特定条件下可达到12%左右。染料敏化太阳能电池的光电转化效率要想进一步提高，必须要改进光阳极、对电极的结构和制造工艺，研制高效能的电解液和染料。另外，封装问题、使用寿命问题也能得到很好的解决的话， 染料敏化太阳能电池很有可能在不远的将来成为一种具有竞争力的商业化产品。专利文献PCT/JP2008/0600462008. 5. 30公开了一种染料敏化太阳能电池模块及其制造方法。该专利技术的染料敏化太阳能电池模块是在基材和背面板之间并列设置有多个染料敏化太阳能电池单元，所述染料敏化太阳能电池单元由第一导电层、内部含有电解液的多孔半导体层和第二导电层构成，第二导电层的一端通过相对于和该第二导电层所属的染料敏化太阳能电池单元相邻的染料敏化太阳能电池单元的第一导电层固定而与其进行电连接，并且第二导电层的载置于多孔半导体层上的部分不与该多孔半导体层及背面板接合。专利文献200310112032. 2介绍了一种染料敏化太阳能电池为电池单元组成的电池组，并在染料敏化太阳能电池及其电池组加入独立的光导向装置，解决现有的染料敏化太阳能电池无法层叠使用的问题。如上所述，传统的单片型的染料敏化太阳能电池模块具有以下不足(1)多孔的二氧化钛光阳极、电解液层及对电极相互结合，形成单层的三明治单元，单层结构需要较大的受光面积。(2)入射光只经过光阳极一次吸收，光利用率不高。(3)单片型的染料敏化太阳能电池模块各单元一般都是独立封装，密封效果不好。在专利文献200310112032. 2中所述有导光装置，但是其导光装置和电极是分离的，封装体积较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够精确地制作出染料敏化太阳能电池组件，具有较高的光利用率和使用寿命的具有层叠结构的光侧入式染料敏化太阳能电池组及其制造工艺。为了达到上述目的，本专利技术的制备工艺如下第一步制作双面散光催化对电极在双面散光催化对电极的高透型导电玻璃基底的两个表面采用真空磁控溅射一层Pt薄层形成双面散光催化对电极Pt薄层作为光纤光源光线的散射层和电池的催化层；第二步在双面光阳极的高透型导电玻璃基底的两个表面上采用丝网刮涂工艺刮、烧结制成具有多孔结构的二氧化钛膜，并进行浸泡敏化形成二氧化钛多孔膜敏化层的双面光阳极；第三步将第一步的双面散光催化对电极和第二步的双面光阳极按顺序层叠布置且两侧为双面散光催化对电极，相邻的双面散光催化对电极和双面光阳极之间形成一容纳电解液的腔体，在层叠布置的双面散光催化对电极和双面光阳极的侧端留有与容纳电解液的腔体相连通的电解液注入孔，然后加密封胶得预密封层叠结构；第四步将预密封的层叠结构浸泡在电解液中，抽真空，在负压环境下使电解液通过侧端电解液注入孔注入到层叠结构电极间的腔体中形成电解液层，充填后将电解液注入孔彻底密封；第五步将注过电解液的预密封层叠结构并联后插入封装铝框的电连接线槽中， 其中对电极与外电极的正极电连接，光阳极与外电极的负极电连接，然后再加封装胶二次密封在其两侧形成密封隔离层，密封时和密封后都要保证双面对电极入光侧端的清洁干净；第六步将传光光纤从封装铝框的光纤引入孔弓I入封装铝框并与双面散光催化对电极相连；最后在上下两侧加上盖板和下盖板进行整体封装。所述的磁控溅射的温度为20°C，溅射功率为500W，氩气流量为20sCCm，溅射时间为7-12s，所述Pt层的厚度为3. 5nm。所述第二步的二氧化钛膜的厚度为10 μ m，烧结的条件为自室温以；TC/分钟升温至300-500°C后保温1小时，所述敏化是指将烧结后的二氧化钛膜浸泡于N719敏化液中M 小时。所述的上、下盖板的内表面均电镀铝制成的上、下盖板内侧镜面层对入射的光线形成多次反射。所述的第四步负压环境的压力为0. 1-0. 5Mpa。本专利技术的太阳能电池组件包括对电极和光阳极交替排列而成的电极层叠结构以及设置在电极层叠结构边沿的密封隔离层，对电极包括双面散光催化对电极的高透型导电玻璃基底以及设置在双面散光催化对电极的高透型导电玻璃基底表面的Pt层，光阳极包括双面光阳极的高透型导电玻璃基底以及设置在双面光阳极的高透型导电玻璃基底表面的二氧化钛多孔膜敏化层，Pt层与二氧化钛多孔膜敏化层间设置有电解液层，对电极与外电极的正极电连接，光阳极与外电极的负极电连接，光纤光源的出光端将光线引入对电极的侧面。所述电极层叠结构设置在封装铝框内，封装铝框上设置有若干排用于引入以及固定传光光纤的光纤引入孔。所述的电池组的上、下两端分别设置有内表面均电镀有铝制镜面层的上、下盖板。所述的传光光纤的出光端面为半球状。根据本专利技术双面散光催化对电极和双面光阳极形成层叠结构，光纤光源光线经对电极两个侧端的小孔引入，有利于提高光的空间利用率；预封装后，再进行两侧端插槽式的整体封装，提高了电池组件的耐久性；封装盖板的内侧为镜面镀层，能使入射光线形成多次反射，增加光利用率；双面光阳极采用丝网刮涂工艺，在双面高透型导电玻璃的两个表面上刮涂并烧结，制成的二氧化钛多孔膜，双层结构可以形成对光的二次吸收，能更好的提高整体的光利用率。本专利技术的具有层叠结构的光侧入式染料敏化太阳能电池组件可通过光纤与聚光太阳能组件联用，能够实现对入射太阳光的完全锁定和最大限度的有效利用。本专利技术电池板的特殊光入射及锁定结构，相比传统平面照射电池结构，实现了电池的叠层结构，在同等光辐照面积上，成数倍增加了光伏转换的有效面积。同时，该种电池结构适合设置于室内、 外，对电池布置位置的光辐照无要求。本专利技术的有益效果体现在本专利技术所述具有层叠结构的染料敏化太阳能电池组件，将对电极和光阳极交替排列成层叠结构，由于对电极的两个导电基底上均制备了 Pt 层，同时光阳极的两个导电基底上均制备了二氧化钛多孔敏化层，因此，在同等光辐照面积上，成数倍增加了光伏转换的有效面积，并利用光纤光源将光线引入对电极，提高了光的空间利用率，减小了电池组件的封装体积；本专利技术采用丝网刮涂工艺在双面高透型导电玻璃的两侧表面刮涂并烧结制成二氧化钛多孔膜，双层结构可以形成对光的二次吸收，极大地提高了电池组件整体的光利用率，本专利技术所述具有层叠结构的染料敏化太阳能电池组件可通过光纤与聚光太阳能组件联用，能够实现对入射太阳光的完全锁定和最大限度的有效利用，对布置位置的光辐照无要求，适合设置于室内以及室外。附图说明图1为双面散光催化对电极的俯视和截面图。图2为双面光阳极的俯视和剖面图。图3为双面散光催化对电极和双面光阳极组成的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种层叠结构的光侧入式染料敏化太阳能电池组的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：第一步：制作双面散光催化对电极：在双面散光催化对电极的高透型导电玻璃基底（４１）的两个表面采用真空磁控溅射一层Ｐｔ薄层形成双面散光催化对电极Ｐｔ薄层（４０）作为光纤光源光线的散射层和电池的催化层；第二步：在双面光阳极的高透型导电玻璃基底（７０）的两个表面上采用丝网刮涂工艺刮、烧结制成具有多孔结构的二氧化钛膜，并进行浸泡敏化形成二氧化钛多孔膜敏化层（７１）的双面光阳极；第三步：将步骤１）的双面散光催化对电极和步骤２）的双面光阳极按顺序层叠布置且两侧为双面散光催化对电极，相邻的双面散光催化对电极和双面光阳极之间形成一容纳电解液的腔体，在层叠布置的双面散光催化对电极和双面光阳极的侧端留有与容纳电解液的腔体相连通的电解液注入孔（１１０），然后加密封胶得预密封层叠结构；第四步：将预密封的层叠结构浸泡在电解液中，抽真空，在负压环境下使电解液通过侧端电解液注入孔（１１０）注入到层叠结构电极间的腔体中形成电解液层（８０），充填后将电解液注入孔（１１０）彻底密封；第五步：将注过电解液的预密封层叠结构并联后插入封装铝框（１３０）的电连接线槽（５０）中，其中对电极与外电极的正极（２０）电连接，光阳极与外电极的负极（２１）电连接，然后再加封装胶二次密封在其两侧形成密封隔离层（１００），密封时和密封后都要保证双面对电极入光侧端的清洁干净；第六步：将传光光纤（１１）从封装铝框（１３０）的光纤引入孔（６０）引入封装铝框（１３０）并与双面散光催化对电极相连；最后在上下两侧加上盖板（３０）和下盖板（３１）进行整体封装。...
【技术特征摘要】
1.一种层叠结构的光侧入式染料敏化太阳能电池组的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤第一步制作双面散光催化对电极在双面散光催化对电极的高透型导电玻璃基底 (41)的两个表面采用真空磁控溅射一层Pt薄层形成双面散光催化对电极Pt薄层00)作为光纤光源光线的散射层和电池的催化层；第二步在双面光阳极的高透型导电玻璃基底(70)的两个表面上采用丝网刮涂工艺刮、烧结制成具有多孔结构的二氧化钛膜，并进行浸泡敏化形成二氧化钛多孔膜敏化层 (71)的双面光阳极；第三步将步骤1)的双面散光催化对电极和步骤幻的双面光阳极按顺序层叠布置且两侧为双面散光催化对电极，相邻的双面散光催化对电极和双面光阳极之间形成一容纳电解液的腔体，在层叠布置的双面散光催化对电极和双面光阳极的侧端留有与容纳电解液的腔体相连通的电解液注入孔(110)，然后加密封胶得预密封层叠结构；第四步将预密封的层叠结构浸泡在电解液中，抽真空，在负压环境下使电解液通过侧端电解液注入孔(110)注入到层叠结构电极间的腔体中形成电解液层(80)，充填后将电解液注入孔(110)彻底密封；第五步将注过电解液的预密封层叠结构并联后插入封装铝框(130)的电连接线槽 (50)中，其中对电极与外电极的正极O0)电连接，光阳极与外电极的负极电连接，然后再加封装胶二次密封在其两侧形成密封隔离层(100)，密封时和密封后都要保证双面对电极入光侧端的清洁干净；第六步将传光光纤(11)从封装铝框(130)的光纤引入孔(60)引入封装铝框(130) 并与双面散光催化对电极相连；最后在上下两侧加上盖板(30)和下盖板(31)进行整体封装。2.根据权利要求1所述的层叠结构的光侧入式染料敏化太阳能电池组的制造工艺，其特征在于，所述的磁控溅射的温度为20°C，溅射功率为500W，氩气流量为20sCCm，溅射时间为7-12s，所述Pt层00)的厚度为3. 5nm。3.根据权利要求1所述具有层叠结构的染料敏化太阳能电池组件的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘红忠，丁玉成，王良军，姜维，尹磊，何晓宁，卢秉恒，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87
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