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染料敏化太阳能电池.pdf

摘要
申请专利号:

CN201410047936.X

申请日:

2014.02.11

公开号:

太阳城集团CN103985549A

公开日:

2014.08.13

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01G 9/20申请公布日:20140813|||公开
IPC分类号: H01G9/20; H01G9/048 主分类号: H01G9/20
申请人: 优志旺电机株式会社
发明人: 藤泽繁树
地址: 日本东京都
优先权: 2013.02.12 JP 2013-024034; 2013.05.13 JP 2013-100933
专利代理机构: 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人: 房永峰
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法律状态
申请(专利)号:

CN201410047936.X

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2016.10.05|||2014.08.13

法律状态类型:

发明专利申请公布后的视为撤回|||公开

摘要

本发明提供的染料敏化太阳能电池,在两端具有密封部的透光性的管状容器的内部,具备由担载敏化染料的半导体层构成的光电极、与该光电极接触而形成的集电极以及与该集电极对置的对置电极,在所述管状容器的内部填充电解液而成的染料敏化太阳能电池中,能够在所述对置电极与所述集电极之间维持规定的间隙,并且,它们不会短路,可获得良好的发电效率。该染料敏化太阳能电池的特征在于,所述对置电极形成为大致圆筒状,由在半径方向上具有弹性恢复力的金属板构成,该对置电极与所述集电极或光电极以在该对置电极的外周夹设有绝缘体的方式弹性地抵接。

权利要求书

权利要求书
1.  一种染料敏化太阳能电池,
在两端具有密封部的透光性的管状容器的内部,具备由担载敏化染料的半导体层构成的光电极、与该光电极接触而形成的集电极、以及与该集电极及所述光电极对置的对置电极,
在所述管状容器的内部填充电解液而成的染料敏化太阳能电池中,
其特征在于,
所述对置电极形成为大致圆筒状,由在半径方向上具有弹性恢复力的金属板构成,
该对置电极与所述集电极或光电极以在该对置电极的外周夹设有绝缘体的方式弹性地抵接。

2.  如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,
所述集电极由金属多孔板构成,所述光电极层叠形成于该集电极上,
该光电极抵接于所述管状容器的内表面,
所述对置电极与所述集电极以夹设有所述绝缘体的方式抵接。

3.  如权利要求1所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,
所述集电极由透明导电膜构成,层叠形成于所述管状容器的内表面,
所述光电极层叠形成于所述集电极上,
所述对置电极与所述光电极以夹设有所述绝缘体的方式抵接。

4.  如权利要求1~3中任一项所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,
所述绝缘体由树脂材料或玻璃材料构成,在所述集电极与所述对置电极之间形成有供电解液流通的流路。

5.  如权利要求4所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,
所述绝缘体由片状体构成。

6.  如权利要求4所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,
所述绝缘体是由编成或织成的纤维布构成的圆筒状体,能够在半径方向上收缩、放大。

7.  如权利要求1~6中任一项所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,
所述对置电极在圆周方向的一部分形成有缝隙。

8.  如权利要求1~6中任一项所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,
所述对置电极在圆周方向的一部分被重合。

9.  一种染料敏化太阳能电池,
在两端具有密封部的透光性的管状容器的内部,具备由担载敏化染料的半导体层构成的光电极、与该光电极接触而形成的集电极、以及与该集电极及所述光电极对置的对置电极,
在所述管状容器的内部填充电解液而成的染料敏化太阳能电池中,
其特征在于,
所述集电极形成为大致圆筒状,由在半径方向上具有弹性恢复力的板状金属体构成,
所述光电极层叠形成于所述集电极上,通过该集电极的弹性恢复力而抵接于所述管状容器的内表面。

10.  如权利要求9所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,
构成所述集电极的板状金属体是金属多孔板。

11.  如权利要求9所述的染料敏化太阳能电池,其特征在于,
构成所述集电极的板状金属体是网状体。

说明书

说明书染料敏化太阳能电池
技术领域
本发明涉及将光能变换为电能的染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell,DSSC),尤其涉及在透光性的管状容器内配设有集电极、光电极及对置电极并封入了电解液的染料敏化太阳能电池。
背景技术
以往,将太阳光能变换为电能的太阳能电池对环境友善,作为清洁的能源正在进行积极的研究开发。尤其是,光电变换效率高,染料敏化太阳能电池作为低成本的太阳能电池而受到关注,并提出了各种方案。
其一例为日本专利第4840540号公报(专利文献1),在该染料敏化太阳能电池中,在透光性的管状容器内封入电解液,配设了在该容器的内表面形成的集电极、层叠形成于该集电极并由吸附有染料的多孔质半导体构成的光电极、以及与其对置的对置电极,使太阳光射入所述光电极而激发光电极从而放出电子,由此作为电能而取出。
这种染料敏化太阳能电池,其制造中不需要高真空的腔室等,具有设备方面的负担少、能够廉价地制造的优点,因而倍受瞩目。
图8中示出了该太阳能电池的概略构造。
在图8中,染料敏化太阳能电池,在由透明的玻璃构成的管状容器20的主体部21的内表面,层叠形成有由透明导电膜构成的集电极24以及由吸附有敏化染料的半导体层构成的光电极25,在所述管状容器20内以与光电极25分离并设有规定的间隙的方式配置有线圈状的对置电极26,并且在所述管状容器20内密封有具备电解质物质的电解液27。
所述管状容器20的主体部21的两端,如灯技术中的压封(pinch seal)那样,对构成管状容器20的玻璃进行加热/熔融来将其压垮,由此形成扁平的密封部22、23进行密闭。而且,在其一端侧的密封部22内埋设有金属箔33,来自对置电极26的内部引线31和从密封部22向外方突出的外部引线35与该金属箔33连接而产生导电状态。
此外,同样地,在另一端侧的密封部23内也埋设有金属箔34,该金属箔34上连接有经由绝缘部件15与所述对置电极26连接的内部引线32、以及从密封部23突出的外部引线36。而且,在所述管状容器20的主体部21的内表面形成的集电极24延伸到该密封部23内为止,以覆盖所述内部引线32、金属箔34及外部引线36的方式压封,并与它们电连接。
通过这种结构,在一方的密封部22,与对置电极26-内部引线31-金属箔33-外部引线35形成电连接,在另一方的密封部23,与光电极25-集电极24-内部引线32-金属箔34-外部引线36形成电连接。
在该现有技术中,线圈状的对置电极26的两端仅保持于管状容器20的密封部22、23,所以难以在该对置电极26与光电极25及集电极24之间维持规定的间隙,此外,该对置电极26容易变形,在其变形后,该对置电极26与光电极25―集电极24的位置关系改变,存在不能维持所述规定间隙从而发电效率降低的不良。
而且,该对置电极26的变形较大时,最终对置电极26与光电极25―集电极24接触而短路,产生无法发电的问题。
专利文献1:日本专利第4840540号公报
发明内容
本发明要解决的课题在于,鉴于上述现有技术的问题点,提供一种染料敏化太阳能电池,在透光性的管状容器的内部,具备由担载敏化染料的半导体层构成的光电极、与该光电极接触而形成的集电极以及与该集电极对置的对置电极,在所述管状容器的内部填充电解液而成的染料敏化太阳能电池中,在管状容器的内部,能够将对置电极与光电极或集电极的间隙一定地维持,并且,抑制对置电极的变形,防 止该对置电极与所述光电极或集电极的短路。
本发明的染料敏化太阳能电池,其特征在于,所述对置电极形成为大致圆筒状,由在半径方向上具有弹性恢复力的金属板构成,该对置电极与所述集电极或光电极以在其外周夹设有绝缘体的方式弹性地抵接。
此外,其特征在于,所述集电极由金属多孔板构成,所述光电极层叠形成于该集电极上,该光电极抵接于所述管状容器的内表面,所述对置电极与所述集电极以夹设有所述绝缘体的方式抵接。
此外,其特征在于,所述集电极由透明导电体构成,层叠形成于所述管状容器的内表面,所述光电极层叠形成于所述集电极上,所述对置电极与所述光电极以夹设有所述绝缘体的方式抵接。
此外,其特征在于,所述绝缘体由树脂材料或玻璃材料构成,在所述集电极与所述对置电极之间形成有供电解液流通的流路。
此外,其特征在于,所述绝缘体由片状体构成。
此外,其特征在于,所述绝缘体是由编成或织成的纤维布构成的圆筒状体,能够在半径方向上收缩、放大。
此外,其特征在于,所述对置电极在圆周方向的一部分形成有缝隙。
此外,其特征在于,所述对置电极在圆周方向的一部分被重合。
发明的效果
通过本发明的染料敏化太阳能电池,对置电极与集电极或光电极以夹设有绝缘体的方式弹性地抵接,由此起到如下效果:能够容易地将对置电极与集电极或光电极之间的间隙维持于规定的大小,并且能够防止上述对置电极与集电极或光电极的短路。
此外,通过弹性的抵接,也能够防止对置电极自身的变形,所述规定间隙的维持变得更可靠,能够抑制发电效率的降低。
附图说明
图1是本发明的染料敏化太阳能电池的侧剖视图。
图2是图1的横剖视图(A)及部分放大剖视图(B)。
图3是图2的仅对置电极的立体图。
图4是另一个实施例的横剖视图。
图5是图4的仅对置电极的立体图。
图6是另外一个实施例的横剖视图。
图7是另外一个实施例的横剖视图(A)及部分放大剖视图(B)。
图8是以往的染料敏化太阳能电池的侧剖视图。
符号说明
1              管状容器
2              主体部
3、4           密封部
5              集电极
5a             孔
6              光电极
7              对置电极
8              绝缘体
10             电解液
11、12         内部引线
13、14         金属箔
15、16         外部引线
S              缝隙
具体实施方式
图1是表示本发明的染料敏化太阳能电池的整体的侧剖视图。
在管状容器1的主体部2的内表面,抵接有在集电极5的表面上层叠形成了的光电极6。
如图2(A)、(B)所示,该集电极5由形成有多个孔5a的SUS等的金属多孔板、网状体构成,在该集电极5上烧制并层叠形成有光电极6,该光电极6由吸附有敏化染料的半导体层构成。如图2(A)所示,集电极5形成为大致圆筒形,以直径缩小了的状态插入到管状 容器1内,在该直径缩小约束力被解除时,通过该弹性恢复力抵接于管状容器1的内表面。由此,光电极6为与管状容器1的内表面抵接的电极。
采用这种结构,消除了在管状容器的内表面烧制集电极、光电极的麻烦。
又如图3所示,该对置电极7由SUS等的金属板构成,形成为大致圆筒状,以在其圆周方向的一部分形成有缝隙S的方式弯曲,在半径方向上具有弹性恢复力。
而且,如图2(A)、(B)所示,在其表面上层叠有片状的绝缘体8。
该绝缘体8只要是通过对置电极7的弹性力与管状容器1的内表面侧的集电极5密接的这种构造即可,例如,能够使用将纤维状的树脂材料、玻璃材料编成或织成的纤维布。此外,也能够使用将例如聚四氟乙烯等树脂材料形成为片状的构件,在此情况下,在片体上形成多个孔部而使用。
而且,在这样配设有集电极5、光电极6、对置电极7的管状容器1内封入了电解液10。
于是,染料敏化太阳能电池在受到太阳光时,光电极6的半导体层所吸附的染料受激发而产生电子,该电子从染料转移到半导体。失去了电子的染料从电解液10的离子接受电子,给予了该电子的电解质分子从对置电极7接受电子。这样,在外部引线15、16间产生电动势。
为此,在光电极6与对置电极7之间,存在电解液10流通的流路是优选的,集电极5中使用金属多孔板,该孔5a成为电解液流路,此外,对于绝缘体8而言,在为纤维布的情况下,其网眼成为电解液流路,在为片状树脂材料的情况下,形成有多个的孔部作为电解液流路发挥功能。
此外,优选的是,为了防止集电极5―光电极6与对置电极7的短路,如图1所示,在管状容器1的长度方向上,绝缘体8比集电极5―光电极6、对置电极7长。此外,优选的是,如图2(A)所示, 在管状容器1的圆周方向上,绝缘体8比集电极5―光电极6、对置电极7长。
对置电极7不限于如图3那样形成有缝隙S的形态,也可以如图4及图5所示,在圆周方向的一部分重叠的方式弯曲为大致圆筒状。
图4所示的方式,不仅仅是对置电极7,也可以是以绝缘体8、集电极5及光电极6全部重叠的方式形成的形态,但无需一定全部重叠。
图6中示出了绝缘体的不同的实施例,相对于上述实施例中的绝缘体8为片状,不同点在于绝缘体8为圆筒状。
该圆筒状绝缘体8能够在半径方向上收缩或放大,具体而言,由将树脂纤维、玻璃纤维编成或织成的纤维布构成。在将对置电极7及绝缘体8配置在管状容器1内时,首先,将对置电极7以直径缩小了的状态插入到圆筒状绝缘体8内,在将它们插入到管状容器1内之后,将对置电极7的直径缩小约束力释放从而直径扩大。圆筒状绝缘体8能够在半径方向上收缩或放大,所以与对置电极7一起在半径方向上放大,并与管状容器1内的集电极5抵接。
当然,在本实施例中,集电极5、光电极6及对置电极7也可以如图4、5那样,为在圆周方向的一部分重合的方式。
图7中示出了集电极及光电极的不同的实施例,在本例中,与图8所示的同样地,如图7(A)所示,集电极5形成于管状容器1的内表面,在集电极5的内表面层叠形成有光电极6。
即,所述集电极5由例如ITO膜等透明导电膜构成,烧制形成于管状容器1的内表面,其上层叠并烧制形成有光电极6。
而且,又如图7(B)所示,在此情况下,对置电极7与光电极6以夹设有绝缘体8的方式抵接。
此外,在图7(A)所示的实施例中,对置电极7的构造与图2中说明的构造同样地,示出了具有缝隙的大致圆筒形状的构造。
在此情况下,对置电极7的构造也能够如图4、5所示,设为在圆周方向的一部分重合。
另外,在本申请的附图中,为了有助于理解,对于光电极、集电 极、对置电极、绝缘体等,尤其是它们的厚度,与实际的尺寸相比夸张而记载。
若列举出它们的一个数值及一种材料例,则如以下这样。
管状容器:外径10mm×内径8mm(×壁厚1mm)钠钙玻璃(soda-lime glass)
集电极:厚度30μmm、400筛眼(mesh)的不锈钢网
光电极:膜厚40μm的二氧化钛粒子烧结体
绝缘体:厚度40μm的PTFE制片(薄膜过滤器)
对置电极:厚度20μm的钛片(表面白金涂层)
太阳城集团如以上说明那样,本发明的染料敏化太阳能电池中,将管状容器内配置的对置电极形成为大致圆筒状,并且由在半径方向上具有弹性恢复力的金属板构成,与在管状容器内表面设置的集电极或光电极以在对置电极外周夹设有绝缘体的方式弹性地抵接,由此与集电极及光电极,能够容易地维持依赖于绝缘体厚度的规定的间隙而提高发电效率,并且它们的绝缘得以确保,所以也不会产生由短路引起的发电功能的丧失等不良。

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