本发明专利技术涉及一种染料敏化太阳能电池单元(1)，包括：工作电极，该工作电极包括多孔的光吸收层(10)；多孔的第一传导层(12)，第一传导层(12)包括用于从光吸收层(10)提取光生电子的传导材料；由绝缘材料制成的多孔绝缘层(105)；对电极，对电极包括形成在多孔绝缘层(105)的相对侧面上的多孔催化传导层(106)，以及离子基电解质，离子基电解质用于将电子从对电极转移到工作电极，并且离子基电解质布置在多孔的第一传导层(12)、多孔催化传导层(106)和多孔绝缘层(105)的孔中，其中，第一传导层(12)包括形成在传导材料的表面上的绝缘氧化物层(109)，多孔催化传导层(106)包括传导材料(107')和分布在传导材料中的用于改善电子从传导材料(107")到电解质的转移的催化粒子(107")。(107")。(107")。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】染料敏化太阳能电池单元、包括染料敏化太阳能电池单元的光伏充电器以及用于生产太阳能电池单元的方法
[0001]本专利技术涉及染料敏化太阳能电池单元。本专利技术还涉及一种光伏充电器，该光伏充电器特别适合于对包括染料敏化太阳能电池单元的电子装置进行充电。
技术介绍
[0002]太阳能电池长期以来被用于将光能转换为电力。太阳能电池板用于吸收阳光作为能量来源来生成电力。太阳能电池板包括串联连接的多个太阳能电池。在大型太阳能园区中，经常将大量太阳能电池板布置在一起，以生产电力至电力供给网络。
[0003]太阳能电池的生产变得越来越有效且更便宜。因此，自然地，公司正在制造至少部分地由太阳能电池供电的各种各样的消费产品。如今，许多便携式电子装置都设置有存储能量的内置可再充电的电池，以及被布置为向电池供电以对电池进行充电的光伏充电器。光伏充电器或太阳能充电器利用太阳能来向装置供给电力并对电池充电。这种便携式装置的示例是平板电脑、移动电话、头戴式耳机和计算器。当使用太阳能电池时，补充装置的电池，使得在需要从外部源对装置进行充电之前增加使用时间。取决于光伏充电器的效率和装置的功耗，甚至可以废弃利用外部源对装置充电的需要，且装置于是仅由太阳能供电。例如，小型计算器通常仅由光伏充电器供电。
[0004]现今，市场上的光伏充电器使用各种类型的太阳能电池板，从效率在7-15范围内的薄膜电池板到提供高达18的效率的稍微更高效的单晶电池板。通常使用标准测试条件STC来测试效率，标准测试条件STC是用于测试太阳能电池板的条件的工业标准。在STC中，辐照为1000W/m2，温度为25℃，空气质量为1.5。作为示例，提供200W/m2的输出功率的太阳能电池板具有20％的效率。这些条件模拟了太阳能电池板在夏日无云的外界条件下的效率。室内光的波长光谱不同于室外光的波长光谱。例如，由于玻璃窗户过滤UV光并且室内灯具主要产生可见范围内的光，因此室内光中常常缺少可见范围外的波长。因此，在外界条件下测量的太阳能电池板的效率不能应用于室内条件。典型的人眼将响应约390至700nm的波长，并且室内光大多在可见光谱内。
[0005]在Georgia Apostolou等人的文章“Comparison of the indoor performance of 12 commercial PV products by a simple model(通过简单模型比较12种商业PV产品的室内性能)”中，解释了室内照明与室外照明如何不同。该文章的作者指出，在双层玻璃隔热窗户的情况下，在距离窗户1米和5米处的辐射功率的减少分别为约70％和97％。该文章表明，现今太阳能电池板在室内照明中损失了它们的许多效率。因此，那些太阳能电池板的缺点在于它们在低光强度下具有低效率。
[0006]用于为电子装置供电的现有太阳能电池板的其它缺点是它们中的一些有毒、具有差的机械性能并且昂贵。
[0007]OnBeat有限公司的GB2510451(A)示出了一对由太阳能电池供电的头戴式耳机。柔性太阳能电池板设置在头带的外表面上和耳机上。头戴式耳机还可以用于利用所存储的太
阳能来向外部装置供电。对于旁观者来说，视觉上明显的是OnBeat头带被太阳能电池板覆盖，但是没有指定太阳能电池的类型。
[0008]与用于在大型太阳能园区中产生电力的固定太阳能电池板相比，对用于为消费产品供电的太阳能电池板的需求是完全不同的。例如，消费产品中的太阳能电池板需要更稳健、柔性并且能够抵抗冲击。此外，它们必须能够在室内和室外的各种光条件下产生电力。由于太阳能电池板的局部遮蔽，太阳能电池板的不同部分上的光条件也可能不同，这降低了太阳能电池板的效率。还期望太阳能电池板具有美学吸引力，因为它们对用户是可见的。
[0009]应注意，存在许多具有太阳能电池板的光伏充电器的示例，所述太阳能电池板包括串联连接的多个太阳能电池以用于为便携式电子装置供电。然而，用已知的太阳能电池板给便携式电子装置供电存在若干问题：它们对光强度和入射光的角度非常敏感。具有串联连接的太阳能电池的太阳能电池板对局部遮蔽敏感，因为如果一个太阳能电池不产生电流，则整个太阳能电池系列将停止产生电力。它们相当敏感并且容易破碎。例如，晶体硅太阳能电池是易碎的，并且当在便携式电子装置上使用时可能破裂。此外，用户可能不同意其中产品的大部分被太阳能电池板覆盖的美学，该太阳能电池板的上侧面上具有可见集电器的栅格。因此，需要改善用于便携式电子装置的光伏充电器。
[0010]WO2013/149787公开了具有串联结构的染料敏化太阳能电池组件，该串联结构包括彼此相邻布置并且串联连接的多个染料敏化太阳能电池单元。每个电池单元包括工作电极、用于从工作电极提取光生电子的第一传导层、包括第二传导层的对电极、用于将电子从对电极转移到工作电极的电解质、以及用于将对电极电连接到相邻电池单元的工作电极的串联连接元件。太阳能电池组件包括多孔绝缘基底，第一传导层为形成在多孔绝缘基底的一个侧面上的多孔传导层，第二传导层为形成在多孔绝缘基底的相对的侧面上的多孔传导层，串联连接元件为穿过多孔绝缘基底并在其中一个电池单元的第一传导层与相邻电池单元的第二传导层之间延伸的传导层，从而将一个电池单元的第一传导层与相邻电池单元的第二传导层电连接。
[0011]WO2014/184379公开了具有传导粒子的染料敏化太阳能电池，所述传导粒子通过多孔绝缘基底中的绝缘材料形成传导网络。所述粒子形成穿过绝缘基底的绝缘材料的一个或更多个电传导路径。传导粒子也可以是催化性的。由于绝缘基底中的传导网络，对电极和光吸收层之间的距离不再取决于多孔基底的厚度。因此，可以减小绝缘部分的厚度，并且由此可以减小对电极和光吸收层之间的距离。因此，传导介质中的电阻损耗被减小。由于对电极和光吸收层之间的距离不再取决于整个多孔基底的厚度而仅取决于绝缘部分的厚度，因此还可以使用对于安全机械处理足够厚的基底。
技术实现思路
[0012]本专利技术的目的在于至少部分地克服上述问题，并提供一种改进的染料敏化太阳能电池和光伏充电器，该光伏充电器适合于为消费者应用的电子装置充电，更特别地适合于为电子装置的可再充电电池充电。
[0013]该目的通过如权利要求1所限定的染料敏化太阳能电池来实现。
[0014]该染料敏化太阳能电池单元包括：
[0015]工作电极，该工作电极包括多孔的光吸收层，
[0016]多孔的第一传导层，该第一传导层包括用于从光吸收层提取光生电子的传导材料，其中，光吸收层布置在第一传导层的顶部上，
[0017]由绝缘材料制成的多孔绝缘层，其中第一传导层形成在多孔绝缘层的一个侧面上，
[0018]对电极，该对电极包括形成在多孔绝缘层的相对侧面上的多孔催化传导层，以及
[0019]离子基电解质，该离子基电解质用于将电子从对电极转移到工作电极，并且离子基电解质被布置在多孔的第一传导层、多孔催化传导层和多孔绝缘层的孔中，其中第一传导层包括形成在传导材料的表面上的绝本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种染料敏化太阳能电池单元(1；1')，包括：工作电极，所述工作电极包括多孔的光吸收层(10)，多孔的第一传导层(12)，所述第一传导层(12)包括用于从所述光吸收层(10)提取光生电子的传导材料，其中，所述光吸收层布置在所述第一传导层的顶部上，多孔绝缘层(105)，所述多孔绝缘层(105)由绝缘材料制成，其中，所述第一传导层(12)形成在所述多孔绝缘层(105)的一个侧面上，对电极，所述对电极包括形成在所述多孔绝缘层(105)的相对侧面上的多孔催化传导层(106；106')，以及离子基电解质，所述离子基电解质用于将电子从所述对电极转移到所述工作电极，且所述离子基电解质布置在所述多孔的第一传导层(12)、所述多孔催化传导层(106；106')和所述多孔绝缘层(105)的孔中，其中，所述第一传导层(12)包括形成在所述传导材料的表面上的绝缘氧化物层(109)，且所述多孔催化传导层(106；106')包括传导材料(107')和分布在所述传导材料(107')中的催化粒子(107")，所述催化粒子(107")用于改善电子从所述传导材料到所述电解质的转移。2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池单元，其中，所述催化粒子(107")基本上均匀地分布在所述多孔催化传导层(106；106')的所述传导材料(107')中。3.根据前述权利要求中任一项所述的染料敏化太阳能电池单元，其中，所述多孔催化传导层(106)的所述传导材料(107')形成多孔基体，且所述催化粒子(107")分布在所述多孔基体中。4.根据前述权利要求中任一项所述的染料敏化太阳能电池单元，其中，所述催化传导层(106；106')包括重量占1％-50％的催化粒子(107")。5.根据前述权利要求中任一项所述的染料敏化太阳能电池单元，其中，所述对电极包括第二传导层(16)，所述第二传导层(16)包括与所述多孔催化传导层(106；106')电接触的传导材料，其中，所述第二传导层(16)基本上是非催化的，且所述多孔催化传导层(106；106')设置在所述多孔绝缘层(105)与所述第二传导层(16)之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的染料敏化太阳能电池单元，其中，所述第一传导层(12)的所述传导材料(107')是钛，且所述绝缘氧化物层(109)是形成在所述钛的表面上的氧化钛。7.根据前述权利要求中任一项所述的染料敏化太阳能电池单元，其中，所述催化粒子(107”)是镀铂碳粒子。8.根据前述权利要求中任一项所述的染料敏化太阳能电池单元，其中，所述多孔催化传导层(106；106')的所述传导材料(107')是钛。9.根据前述权利要求中任一项所述的染料敏化太阳能电池单元，其中，所述多孔催化传导层(106；106')的所述传导材料(107')是钛，所述催化...
【专利技术属性】
技术研发人员：亨里克，
申请(专利权)人：埃塞格制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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