一种柱形染料敏化太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于能源器件领域，涉及一种太阳能电池，具体涉及一种柱形染料敏 化太阳能电池。
【背景技术】
[0002] 染料敏化太阳能电池的研究历史可以追溯到19世纪早期的照相术。1837年， Daguerre制出了世界上第一张照片。两年后，Fox Talbot将卤化银用于照片制作，但是由于 卤化银的禁带宽度较大，无法响应长波可见光，所以相片质量并没有得到很大的提高。1883 年，德国光电化学专家Vogel发现有机染料能使卤化银乳状液对更长的波长敏感，这是对染 料敏化效应的最早报导。使用有机染料分子可以扩展卤化银照相软片对可见光的响应范围 到红光甚至红外波段，这使得"全色"宽谱黑白胶片乃至现在的彩色胶片成为可能。1887年， Moser将这种染料敏化效应用到卤化银电极上，从而将染料敏化的概念从照相术领域延伸 到光电化学领域。1964年，Namba和Hishiki发现同一种染料对照相术和光电化学都很有效。 这是染料敏化领域的重要事件，只是当时不能确定其机理，即不确定敏化到底是通过电子 的转移还是通过能量的转移来实现的。直到20世纪60年代，德国的Tributsch发现了染料吸 附在半导体上并在一定条件下产生电流的机理，才使人们认识到光照下电子从染料的基态 跃迀到激发态后继而注入半导体的导带的光电子转移是造成上述现象的根本原因。这为光 电化学电池的研究奠定了基础。但是由于当时的光电化学电池采用的是致密半导体膜，染 料只能在膜的表面单层吸附，而单层染料只能吸收很少的太阳光，多层染料又阻碍了电子 的传输，因此光电转换效率很低，达不到应用水平。
[0003] 1988年，Gratzel小组用基于Ru的染料敏化粗糙因子为200的多晶二氧化钛薄膜，用 Br2/Bf氧化还原电对制备了太阳能电池，在单色光下取得了 12%的转化效率，这在当时是 最好的结果了。直到1991年，GrStzel在0'Regan的启发下，应用了0'Regan制备的比表面积很 大的纳米Ti0 2颗粒，使电池的效率一举达到7.1%，取得了染料敏化太阳能电池领域的重大 突破。而现有的太阳能电池大多为板式结构，纳米半导体材料的表面吸附的电解质量很少， 微量的挥发足以导致电池寿命的下降；而且板式太阳能电池受采光方向的影响，影响太阳 光的利用率。
【发明内容】
[0004] 本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种柱形染料敏化太阳能电 池。
[0005] 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种柱形染料敏化太阳能电池， 它包括：
[0006] 对电极空心柱，所述对电极空心柱的侧壁上开设有多个通孔且其侧壁外表面形成 有铂膜，每个所述通孔的轴心线与所述对电极空心柱的轴心线之间形成的夹角为锐角；
[0007] 光阳极组件，所述光阳极组件包括套设于所述对电极空心柱外且上部与其相密封 的壳体、设置于所述壳体内表面的纳米二氧化钛层以及设置于所述壳体下部且与所述对电 极空心柱底部相密封的底盖；
[0008] 电解液，所述电解液填充在所述对电极空心柱和所述光阳极组件内；
[0009] 所述对电极空心柱内固定有液位传感器，所述壳体外表面固定有与所述液位传感 器相通讯的显示模块。
[0010] 优化地，所述通孔的轴心线与所述对电极空心柱的轴心线之间形成的夹角为30~ 60。。
[0011] 进一步地，所述壳体外表面还固定有与所述显示模块相电连接的供电模块。
[0012] 优化地，所述底盖上安装有第一密封塞，所述壳体与所述对电极空心柱的密封处 设有第二密封塞。
[0013] 由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型 柱形染料敏化太阳能电池，一方面设置对电极空心柱，并将光阳极组件设置成与其相配合 的结构，这样能够提高太阳光的利用率，克服因电解质的挥发对电池性能造成的影响；另一 方面通过将通孔的轴心线与对电极空心柱的轴心线之间形成的夹角设为锐角，这样能够确 保电解液在注入过程中液位上升的平稳，保证纳米二氧化钛层吸附染料的均匀性和电池的 质量，还能测定电解液的液位。
【附图说明】
[0014] 附图1为本实用新型柱形染料敏化太阳能电池的结构示意图；
[0015] 其中，1、对电极空心柱；11、通孔；12、液位传感器;2、光阳极组件;21、壳体;22、纳 米二氧化钛层;23、底盖;3、显示模块;4、供电模块;5、第二密封塞;6、第一密封塞；7、电解 液。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。
[0017] 如图1所示的柱形染料敏化太阳能电池，它主要包括对电极空心柱1、光阳极组件2 和电解液7。
[0018] 其中，对电极空心柱1的侧壁上开设有多个通孔11，它的侧壁外表面形成有铂膜 (贵金属膜，图中未显示），每个通孔11的轴心线与对电极空心柱1的轴心线之间形成的夹角 为锐角（即每个通孔11倾斜向上设置）。光阳极组件2包括套设于对电极空心柱1外且上部与 其相密封的壳体21、设置于壳体21内表面的纳米二氧化钛层22以及设置于壳体21下部且与 对电极空心柱1底部相密封的底盖23。电解液7填充在对电极空心柱1和光阳极组件2内。对 电极空心柱1内固定有液位传感器12,壳体21外表面固定有与液位传感器12相通讯的显示 模块3，用于显示染料敏化太阳能电池内电解液的高度。
[0019] 在本实施例中，通孔11的轴心线与对电极空心柱1的轴心线之间形成的夹角为30 ~60°，这样电解液在注入过程中液位上升平稳，避免了其可能受到的对电极空心柱1侧壁 的阻碍而在形成紊流，影响纳米二氧化钛层22吸附电解液。壳体21外表面还固定有与显示 模块3相电连接的供电模块4。底盖23上安装有第一密封塞6,壳体21与对电极空心柱1的密 封处设有第二密封塞5，这样可以从第二密封塞5处向电池内诸如电解液，而通过第二密封 塞5处将电解液排出，从而调节其内部电解液的量。
[0020]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术 的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。 凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之 内。
【主权项】
1. 一种柱形染料敏化太阳能电池，其特征在于，它包括： 对电极空心柱（1)，所述对电极空心柱（1)的侧壁上开设有多个通孔（11)且其侧壁外表 面形成有铂膜，每个所述通孔（11)的轴心线与所述对电极空心柱（1)的轴心线之间形成的 夹角为锐角； 光阳极组件（2)，所述光阳极组件（2)包括套设于所述对电极空心柱（1)外且上部与其 相密封的壳体(21)、设置于所述壳体(21)内表面的纳米二氧化钛层(22)以及设置于所述壳 体(21)下部且与所述对电极空心柱(1)底部相密封的底盖(23); 电解液(7)，所述电解液(7)填充在所述对电极空心柱（1)和所述光阳极组件(2)内； 所述对电极空心柱（1)内固定有液位传感器（12)，所述壳体(21)外表面固定有与所述 液位传感器(12)相通讯的显示模块(3)。2. 根据权利要求1所述的柱形染料敏化太阳能电池，其特征在于:所述通孔（11)的轴心 线与所述对电极空心柱(1)的轴心线之间形成的夹角为30~60°。3. 根据权利要求1所述的柱形染料敏化太阳能电池，其特征在于:所述壳体(21)外表面 还固定有与所述显示模块(3)相电连接的供电模块(4)。4. 根据权利要求1所述的柱形染料敏化太阳能电池，其特征在于:所述底盖(23)上安装 有第一密封塞(6)，所述壳体(21)与所述对电极空心柱(1)的密封处设有第二密封塞(5)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种柱形染料敏化太阳能电池，它包括：对电极空心柱，所述对电极空心柱的侧壁上开设有多个通孔且其侧壁外表面形成有铂膜，每个所述通孔的轴心线与所述对电极空心柱的轴心线之间形成的夹角为锐角；光阳极组件，所述光阳极组件包括套设于所述对电极空心柱外且上部与其相密封的壳体、设置于所述壳体内表面的纳米二氧化钛层以及设置于所述壳体下部且与所述对电极空心柱底部相密封的底盖；电解液，所述电解液填充在所述对电极空心柱和所述光阳极组件内。这样能够提高太阳光的利用率，确保电解液在注入过程中液位上升的平稳，保证纳米二氧化钛层吸附染料的均匀性和电池的质量。
【IPC分类】H01G9/20
【公开号】CN205194526
【申请号】CN201521106427
【发明人】敖蓓, 王飞, 汤俏薇
【申请人】上海博暄能源科技有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月24日