具除水机制的染料敏化太阳能电池制造技术

本发明专利技术涉及一种具除水机制的染料敏化太阳能电池。该染料敏化太阳能电池包含：一工作电极，其包含一导电基板以及一感光层，该感光层设于所述导电基板之上；一对电极；一电解质，其介于所述工作电极和所述对电极之间；一吸水剂；及一封装材料，其是用于包覆所述电解质。本发明专利技术提供的染料敏化太阳能电池的除水机制是利用含有吸水剂的电解质、工作电极、感光层和/或封装材料，以达到防止水分降低染料敏化太阳能电池效能的目的。本发明专利技术借着吸水剂的使用以建立主动除水机制，可有效降低水对电池的影响，增加电池操作寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于用于电化学装置的除水机制，尤指用于染料敏化太阳能电池的除水机制。
技术介绍
在能源耗竭与环境保护的双重难题下，太阳能是极具潜力的绿色能源。由于硅晶太阳能电池的成本昂贵，使得具有低成本发电组件的染料敏化太阳能电池 (dye-sensitized solar cell，DSSC)的技术开发逐渐受到重视。请参阅图1，染料敏化太阳能电池100的主要内部结构包含工作电极(阳极)110、 对电极(阴极)120、电解质130。该阳极110包含导电基板111和接收太阳光能量的感光层 112，而阴极120则包含导电基板121以及适当厚度的触媒层122。前述导电基板111、121 视其基材113、123材质而定，例如若前述基材113、123为非导电或导电性较差的材料，可分别于基材113、123上设有由导电材料所构成的导电层114和124。感光层112含有表面吸附有光激发染料的光电极材料，而电解质130的主要成分为含碘及碘离子的有机溶液。由于染料敏化太阳能电池的结构简单，因此若使用塑料或钛板作为基材113、123， 所制成的染料敏化太阳能电池便得以具有可挠特性，而适合于更多用途。除此之外，基材 113、123亦可为玻璃材质。简单来说，染料敏化太阳能电池的工作原理是(1)感光层中的光电极材料受光子激发，使其中的染料成为氧化态并产生电子/电洞；O)电子导入导电基板的导电材料中，并经额外的金属布线和外部电路传递出去；(3)通过电解质中的氧化还原对将氧化态的染料还原至基态；及(4)通过外部电路所获得的电子于阴极上还原氧化还原对。染料敏化太阳能电池属于电化学装置，其中易吸附水的电解质的化学特性容易受到水的破坏，而感光层中光电极材料上的染料也会受水的影响而脱附。此外，水在电化学装置的操作中被水解而产生的气体(如氧气和氢气)，也会影响离子于系统中的传输阻力，造成光电转换效率的衰减。传统上为了防止水分进入染料敏化太阳能电池中，会在导电基板的外侧以真空镀膜或表面精密涂布技术的方式，布植单层或多层的阻水层，以降低水分进入电池内的速率， 而延长电池的使用寿命。然而，设置了该阻水层的同时，染料敏化太阳能电池不仅丧失了可挠曲的特质，也降低了光穿透度。并且设置阻水层也意味着生产成本的增加。据此，于整体染料敏化太阳能电池的发展上，目前的防水机制并不完善。
技术实现思路
据此，本专利技术的目的是提供一种供染料敏化太阳能电池使用的除水机制，借着吸水剂的使用，可有效降低水对电池的影响，增加电池操作寿命。为达到上述目的，本专利技术提供一种染料敏化太阳能电池的电解质，其包含 90-99. 999wt%的含碘及碘离子的有机溶剂；及0. 001_10wt%的吸水剂。在本专利技术提供的上述电解质中，优选地，上述有机溶剂为乙腈(acetonitrile)、 3-甲氧基丙腈(3-methoxypropionitrile)、Y-丁内酉旨(Y-butyrolactone)、二甲基甲酉先胺(N，N，-dimethylformamide)、二甲基乙酰胺(N，N，-dimethylacetamide)或二甲基亚砜 (dimethylsulfoxide)。本专利技术另提供一种染料敏化太阳能电池的光电极材料，其包含90-99. 999wt%的半导体纳米颗粒 ’及0. 001-10wt%的吸水剂。本专利技术又提供一种染料敏化太阳能电池的工作电极，其包含一导电基板；一感光层，其设置于上述导电基板之上；及一吸水剂层。在本专利技术提供的上述工作电极中，优选地，上述感光层含有本专利技术提供的上述的光电极材料。在本专利技术提供的上述工作电极中，优选地，上述吸水剂层是设置于上述感光层之上；和/或设置于上述导电基板之上，且上述感光层覆盖于该吸水剂层之上。在本专利技术提供的上述工作电极中，优选地，上述吸水剂层的起始材料包含 0. 001-50wt%&吸水剂；0. Ol-Iwt%的分散剂粘结剂；及 98. 989_19wt% 的溶剂。在本专利技术提供的上述工作电极中，优选地，上述分散剂为阳离子型分散剂、阴离子型分散剂、非离子型分散剂、两性型分散剂或其组合。在本专利技术提供的上述工作电极中，优选地，上述粘结剂为聚乙二醇、聚丙烯酸或乙烯纤维素。在本专利技术提供的上述工作电极中，优选地，上述溶剂为醇类；更优选地，为松油醇、乙醇或异丙醇。本专利技术再提供一种染料敏化太阳能电池，其包含一工作电极，其包含一导电基板以及一感光层，该感光层是设于上述导电基板之上；一对电极；一电解质，其是介于上述工作电极和上述对电极之间；一吸水剂；及一封装材料，其是用于包覆上述电解质。在本专利技术提供的染料敏化太阳能电池中，优选地，上述吸水剂混合于上述感光层中。在本专利技术提供的染料敏化太阳能电池中，优选地，上述吸水剂为一吸水剂层，其设置于上述感光层之上，和/或上述导电基板和上述感光层之间。在本专利技术提供的染料敏化太阳能电池中，优选地，上述吸水剂混合于上述电解质中。在本专利技术提供的染料敏化太阳能电池中，优选地，上述封装材料为热塑膜或UV胶。在本专利技术提供的染料敏化太阳能电池中，优选地，上述封装材料中混有吸水剂。根据本专利技术的具体技术方案，优选地，上述吸水剂为沸石分子筛、硅胶、氧化钙、氯化钙、活性碳、活性氧化铝、碳酸钙或其组合。根据本专利技术的具体技术方案，优选地，上述吸水剂的颗粒粒径小于50微米。根据本专利技术的具体技术方案，优选地，上述导电基板的材质为金属。根据本专利技术的具体技术方案，优选地，上述导电基板是于表面涂布有导电材料的基材。根据本专利技术的具体技术方案，优选地，上述基材的材质为玻璃、塑料或金属。根据本专利技术的具体技术方案，优选地，上述导电材料为铟锡氧化物(ΙΤ0， Indium Tin Oxide)、掺氟氧化锡(FTO，Fluorine-Doped Tin Oxide)、掺锑氧化锡(ΑΤΟ, Antimony-Doped Tin Oxide)、掺铝氧化锌(ΑΖ0, Aluminum-DopedZinc Oxide)、掺镓氧化锌 (GZ0, Gallium-Doped Zinc Oxide)、掺铟氧化锌(ΙΖ0, Indium Zinc Oxide)或其组合。综上所述，本专利技术借着吸水剂的使用以建立主动除水机制，可有效降低水对电池的影响，增加电池操作寿命。附图说明图1为常规染料敏化太阳能电池各层体结构的示意图。图2A为本专利技术的含有吸水剂层的工作电极的示意图。图2B为本专利技术的含有第一及第二吸水剂层的工作电极的示意图。图2C为本专利技术的另一个含有吸水剂层的工作电极的示意图。图3为本专利技术染料敏化太阳能电池的一实施例的各层体结构的示意图。图4为图3的染料敏化太阳能电池与不含有吸水剂的染料敏化太阳能电池对应天数的光电转换效率变化。图5为本专利技术染料敏化太阳能电池的另一实施例的各层体结构的示意图。主要组件符号说明染料敏化太阳能电池100 ；工作电极110 ；导电基板111 ；感光层112 ；基材113 ；导电层114 ；对电极120 ；导电基板121 ；触媒层122 ；基材123 ；导电层124 ；电解质130 ；工作电极200 ；导电基板210 ；第一吸水剂层213 ；感光层214 ；第二吸水剂层215 ；染料敏化太阳能电池300 ；工作电极310 ；导电基板311 ；感光层312 ；对电极320本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种染料敏化太阳能电池的电解质，其包含：９０－９９．９９９ｗｔ％的含碘及碘离子的有机溶剂；及０．００１－１０ｗｔ％的吸水剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建清，谢坤龙，刘念慈，
申请(专利权)人：福盈科技化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71