专利名称：染料敏化的太阳能电池以及包括其的移动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种染料敏化的太阳能电池以及包括其的移动装置。
背景技术：
硅太阳能电池通常用于诸如移动电话的移动装置。然而，由于这种硅太阳能电 池使用硅晶片，所以其对冲击敏感。此外，由于硅太阳能电池使用硅晶片，所以电池变厚，因此使用硅太阳能电池 的移动装置也变厚。这导致较不美观的外观，造成对用户的不便。并且，由于硅太阳能电池本身具有有限的颜色选择，所以当从外部观察时硅太 阳能电池的美学外观劣化。并且，由于硅太阳能电池的制造工艺包括干薄膜工艺，所以制造成本相对较
尚ο为了解决这些问题，对于开发可以在移动装置中使用的新型太阳能电池的需求 增加。
发明内容
本发明提供了一种染料敏化的太阳能电池以及包括其的移动装置，该染料敏化 的太阳能电池制造便宜，对冲击不敏感，薄并且有审美吸引力。本发明的一个方面提供了一种染料敏化的太阳能电池，该染料敏化的太阳能电 池包括第一基板，其允许从前面入射的太阳光线穿过并且其中该第一基板是透明的； 第二基板，其与该第一基板分开而形成并且其中该第二基板面向该第一基板；以及多个 电池，其包括第一电极、第二电极、光吸收层和电解质。这里，该第一电极和该第二电 极置于该第一基板和该第二基板之间，该第一电极布置在该第一基板的后表面(背面) 上，该第二电极布置在该第二基板的前表面(正面)上，该光吸收层置于该第一电极和该 第二电极之间并且包括金属氧化物和被吸收在该金属氧化物内的染料，以及该电解质置 于该第一电极和该第二电极之间。当从前面观察时，该多个电池中的每一个具有特定形 状、尺寸和颜色，以及等于或大于特定大小的电压通过将该多个电池相互连接来产生。该多个电池可以相互串联连接。该多个电池可以相互并联连接。本发明的另一个方面提供了一种移动装置，该移动装置包括主体以及安装在 该主体上的上述染料敏化的太阳能电池。通过将该染料敏化的太阳能电池中的该多个电池相互连接而产生的电压可以等于或大于操作该移动装置所需的最小电压。本发明的另外的方面和优点将在随后的描述中部分地列出，并且部分地将从该 描述显而易见，或者可以通过实践本发明而获悉。
图1和图2简要地示出了包括根据本发明实施方式的染料敏化的太阳能电池的移
动装置。图3为简要地示出了根据本发明实施方式的染料敏化的太阳能电池的一部分的 前视图。图4为简要地示出了图3的横轴线IV-IV的截面图。图5简要地示出了根据本发明另一个实施方式的染料敏化的太阳能电池的结 构。
具体实施例方式下面将参照附图更详细地描述本发明的某些实施方式。不管图号如何，相同或 相应的那些部件赋予相同的参考标号，并且省略多余的描述。图1和图2简要地示出了包括根据本发明实施方式的染料敏化的太阳能电池的移 动装置。这里，移动装置作为移动电话进行说明。然而，本发明不限于此实例，并且诸 如PMP、PDP和膝上型计算机的各种移动装置可以被提供有本发明。在下面，假设根据本实施方式的移动装置为移动电话。参照图1和图2，根据本实施方式的移动电话1可以由主体10和安装在主体10 上的染料敏化的太阳能电池30构成。主体10包括配备有各种电子部件(未示出)的前 主体11和后主体13。染料敏化的太阳能电池30将电功率供应到主体10，并且可以耦合 到例如前主体11的前表面。在此实施方式中，通过将染料敏化的太阳能电池30而不是包括硅晶片的硅太阳 能电池安装在移动电话1的主体10上，染料敏化的太阳能电池30对冲击较不敏感，整个 移动电话1变薄，且制造移动电话1是便宜的。图3为简要地示出了根据本发明实施方式的染料敏化的太阳能电池的一部分的 前视图。参照图3，根据该实施方式的染料敏化的太阳能电池30可以由多个电池150构 成，其中每一个具有特定形状、尺寸和颜色。当从前面观察时，通过组合多个电池150可以完成特定图像。这里，该特定图 像为在染料敏化的太阳能电池30制造之前被预定以向用户提供有审美吸引力的图像。例 如，该特定图像可以是树，如图3所示。为了完成这种特定图像，多个电池150可以具有特定形状、尺寸和颜色，其中 多个电池150中的每一个形成该特定图像的一部分。例如，如果假定树的图像通过使用 三个电池来完成，如在图3中示出的实例中，第一电池150a和第二电池150b可以形成树 的叶子，以及第三电池150c可以形成树的主干。在这种情况下，第一电池150a、第二电池150b和第三电池150c的尺寸和形状可 以为如图3所示的尺寸和形状，同时第一电池150a和第二电池150b的颜色可以是绿色，
4而第三电池150c的颜色可以是褐色。因此，除了产生电功率之外，通过经由组合多个电池150完成特定图像，根据 本实施方式的染料敏化的太阳能电池可以向用户提供审美吸引力，其中多个电池150中 的每一个具有特定形状、尺寸和颜色。图4为简要地示出了图3的横轴线IV-IV的截面图。参照图4，根据本实施方 式的染料敏化的太阳能电池30的配置和结构将在下文进行描述。本实施方式的染料敏化的太阳能电池30可以由第一基板110、第二基板130以及 多个电池150构成。第一基板110是透明的并且可以允许从前面入射的太阳光线穿过。第一基板110 可以由玻璃或者诸如PET的高聚物(高分子聚合物)制成。第二基板130支撑染料敏化的太阳能电池30的另一部分并且离开第一基板110 形成，提供与第一基板110的间隙。第二基板130可以由玻璃、金属、陶瓷或者诸如PET 的高聚物制成。多个电池150可以布置在第一基板110和第二基板130之间。尽管图4示出了 三个电池150，但是电池的数目不限于在此实施方式中给出的数目。参照图4，第一电池150a、第二电池150b和第三电池150c在第一基板110和第 二基板130之间相互并联地布置。将在下文中描述第一电池150a的结构，并且将省略对其中每一个具有与第一电 池150a相同结构的第二电池150b和第三电池150c的描述。在这种情况下，用于第一电 池150a的配置的参考标号将被用于第二电池150b和第三电池150c的配置，其中第二电 池150b和第三电池150c中的每一个具有与第一电池150a相同的配置。第一电池150a可以由第一电极151、第二电极152、光吸收层155以及电解质 156构成。第一电极151可以形成在第一基板110的后表面上。第二电极152可以形成在第 二基板130的前表面上。第一电极151和第二电极152每一个均可以通过包括铟锡氧化 物(ITO)、氟掺杂的锡氧化物(FTO)、碳纳米管(CNT)或者石墨烯(Graphene)来形成。 第一电极151和第二电极152每一个均具有传导性(导电性)并且可以是透明的。催化层157可以形成在第二电极152的前表面上。催化层157可以通过包括钼 (Pt)、碳、CNT或石墨烯来形成。催化层157可以形成在第一电极151的后表面上，取 决于光吸收层155的位置，这将在后面描述。光吸收层155可以形成在第一电极151的后表面上。光吸收层155可以通过包括 金属氧化物153和被吸收到金属氧化物153内的染料154来形成。当太阳光被吸收在染 料154内时，染料154将电子从基态迁移到激发态。激发态电子注入到金属氧化物颗粒 之间的界面的导带中，并且注入的电子沿金属氧化物颗粒之间的界面迁移到第一电极151 并移动到与第一电极151电连接的第二电极152。由于电子跃迁被氧化的染料可以被电解质156中的碘氧化-还原对(Ι3-/Γ)脱 氧，其将在后面描述。氧化的碘氧化-还原对与到达第二电极152界面的电子发生还原 反应以获得电中性(chargeneutrality)，使得染料敏化的太阳能电池30可以被操作。在此实施方式中，包括在光吸收层155中的染料154具有特定颜色。当从前面观察时，染料154的这种颜色变成第一电池150a的独特颜色。此外，由于被吸收的太阳 光的波长区域根据染料154的颜色而变化，所以由染料154产生的电子的数量可以变化， 这取决于被吸收到染料154内的太阳光的波长区域。光吸收层155可以形成在第二电极152的前表面上。同时，电解质156可以置于第一电极151和第二电极152之间。电解质156可 以由碘氧化-还原液体电解质，即，其中1-乙烯基-3-甲基-咪唑鐺碘、0.1摩尔Lil、 40毫摩尔I2 (碘)和0.2摩尔叔丁基吡啶被溶解在3-甲氧基丙腈中的Ι37Γ的电解质水溶 液制成。然而，电解质156并不限于此实例。电解质156可以由置于第一电极151和第二电极152之间的隔壁(partition wall) 159来密封。隔壁159可以例如由热塑性高聚物膜诸如沙林(Suriyn)制成，并且可 以具有约30 μ m 50 μ m的厚度和约Imm 4mm的宽度。通过此隔壁159，可以形成第一电池150a的边界。这确定了当从前面观察时可 以被识别的第一电池150a的独特形状和尺寸。第一电池150a、第二电池150b以及第三电池150c每一个均具有特定形状、尺寸 和颜色。在这种情况下，从多个电池150产生的电压通常可以相互不同，尽管在一些情 况下它们可以相同。通过组合其中每一个产生相同或不同的电压的多个电池150，本实施方式的染料 敏化的太阳能电池30可以提供特定大小或更大的电压。这里，特定大小是指操作移动电 话1所需的最小电压，其中在该移动电话1中使用了染料敏化的太阳能电池30。可以计算从多个电池150产生的电压的大小。由于从每个电池150产生的电压 的大小由构成每个电池150的金属氧化物153和电解质156决定，所以在初始设计每个电 池150时，可以计算每个电池150的电压大小。通过组合其中所产生的电压大小已知的多个电池150，根据本实施方式的染料敏 化的太阳能电池30提供等于或大于操作移动电话1所需的最小电压的电压。被组合的多个电池150可以相互串联连接。为此，如图4所示，构成每个电池 150的第一电极151可以相互分开形成一距离。此外，构成每个电池150的第二电极152 也可以相互分开形成一距离。在这种情况下，每个电池150的第一电极151和相邻电池150的第二电极152可 以通过例如栅电极160而相互电连接。S卩，第三电池150c的第一电极151可以电连接到 第二电池150b的第二电极152，并且第二电池150b的第一电极151可以电连接到第一电 池150a的第二电极152。通过上述方法相互串联连接的多个电池150可以提供等于或大于操作移动电话1 所需的最小电压的电压。此外，被组合的多个电池150可以相互并联连接。图5简要地示出了根据本发 明另一种实施方式的染料敏化的太阳能电池的结构。与根据本发明先前描述的实施方式 的染料敏化的太阳能电池30相比，本实施方式的染料敏化的太阳能电池40不同在于多个 电池250相互并联连接。参照图5，根据本实施方式的染料敏化的太阳能电池40中包括的多个电池250可 以相互并联连接。为此，如图5所示，构成每个电池250的第一电极251可以电连接到另一个电池250的第一电极251。此外，构成每个电池250的第二电极252也可以电连接 到另一个电池250的第二电极252。从每个电池250产生的电压的大小必须相同。通过上述方法相互并联连接的多个电池250可以提供等于或大于操作移动电话1 所需的最小电压的电压(参照图1)。尽管分别构成染料敏化的太阳能电池30和40的多个电池150和250，根据本发 明先前描述的实施方式相互串联或并联连接，但显而易见的是，它们仅仅是一些实例并 且构成染料敏化的太阳能电池的多个电池可以通过串联和并联连接的组合而相互连接。虽然已经参照特定的实施方式详细地描述了本发明的精神，但是这些实施方式 仅用于说明的目的并且不应限制本发明。应当理解，在不背离本发明的范围和精神的情 况下，本领域技术人员可以改变或更改这些实施方式。同样，可以在所附的权利要求书中发现除了上面列出的实施方式之外的许多实 施方式。
权利要求
1.一种染料敏化的太阳能电池，包括第一基板，配置成允许从前面入射的太阳光线穿过，所述第一基板是透明的； 第二基板，与所述第一基板分开而形成，所述第二基板面向所述第一基板；以及 多个电池，包括第一电极、第二电极、光吸收层和电解质，所述第一电极和所述第 二电极置于所述第一基板和所述第二基板之间，所述第一电极布置在所述第一基板的后 表面上，所述第二电极布置在所述第二基板的前表面上，所述光吸收层置于所述第一电 极和所述第二电极之间并且包括金属氧化物和被吸收在所述金属氧化物内的染料，所述 电解质置于所述第一电极和所述第二电极之间，其中，当从前面观察时，所述多个电池中的每一个具有特定形状、尺寸和颜色，以及等于或大于特定大小的电压通过将所述多个电池相互 连接来产生。
2.根据权利要求1所述的染料敏化的太阳能电池，其中，所述多个电池相互串联连接。
3.根据权利要求1所述的染料敏化的太阳能电池，其中，所述多个电池相互并联连接。
4.一种移动装置，包括 主体；以及安装在所述主体上的根据权利要求1至3中任一项所述的染料敏化的太阳能电池。
5.根据权利要求4所述的移动装置，其中，通过将所述染料敏化的太阳能电池中的所 述多个电池相互连接而产生的电压等于或大于操作所述移动装置所需的最小电压。
全文摘要
本发明披露了一种染料敏化的太阳能电池和包括其的移动装置。染料敏化的太阳能电池包括透明的第一基板，其允许入射太阳光穿过；第二基板，其与该第一基板分开而形成；以及多个电池，其包括第一电极、第二电极、光吸收层和电解质。这里，该第一电极和该第二电极置于该第一基板和该第二基板之间，该第一电极布置在该第一基板的后表面上，该第二电极布置在该第二基板的前表面上，该光吸收层置于该第一电极和该第二电极之间并且包括金属氧化物和被吸收在该金属氧化物内的染料，并且该电解质置于该第一电极和该第二电极之间。
文档编号H01G9/20GK102024577SQ200910265768
公开日2011年4月20日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年9月15日
发明者任舜圭, 沈贤燮, 金云天 申请人:三星电机株式会社