一种光导管互穿内照明太阳电池

摘要

本发明公开了一种光导管互穿内照明太阳电池，其特征在于：光阳极薄膜所在基底上空白地方通过光导管将没有照射到薄膜的太阳光引入到光阳极薄膜内部，通过光纤回收没有照射到阳极薄膜上的太阳光。太阳光通过在两端纳米光纤中全反射后进入到纳米散射管，再在纳米散射管内通过光的散射传递到光阳极薄膜内；其中光导管由两端纳米光纤和中间纳米散射管组成，与阳极薄膜构成光阳极基底，并且与光阴极基底等一起构成了太阳电池。本发明的优点是：通过光导管回收光阳极基底上没有照射到光阳极薄膜上的太阳光，并将太阳光全光谱引入到光阳极薄膜中，使光阳极薄膜更多的接收到太阳光，从而提高太阳电池的光电转换效率。

权利要求

1.一种光导管互穿内照明太阳电池，主要引入光导管结构，通过两端的纳米光纤和中间的纳米真空管将太阳光经过光纤内的全反射后进入到纳米散射管内散射到薄膜内，在光阳极基底上涂半导体薄膜，然后在非半导体薄膜的空白部分接上纳米光纤，在半导体薄膜中插入纳米散射管，且纳米散射管的两端与连在空白部分的纳米光纤的另一端相连，从而与阳极半导体薄膜构成了光导管互穿内照明薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种光导管互穿内照明太阳电池，其特征是：通过若干组光导管与光阳极薄膜组合在光阳极基板上，使光阳极的非光阳极薄膜空白部分的太阳光充分利用，并通过光导管将其引入到薄膜内部，构成光导管互穿内照明的光阳极薄膜。

3.根据权利要求1所述的一种光导管互穿内照明太阳电池，其特征是：由这种光导管组成的光导管互穿内照明光阳极薄膜所形成的光阳极基底，可与其光阴极基底及电解液构成太阳电池，由于光阳极空白部分的太阳光引入到光阳极薄膜上，使太阳光在膜内散射，从而产生更大的光电流，提高光电转换效率。

说明书

一种光导管互穿内照明太阳电池

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳电池的制备领域，尤其涉及一种光导管互穿内照明太阳电池以及制备方法和内容。

背景技术

[0002] 太阳电池种类繁多，主要是模仿光合作用原理，其中太阳电池的薄膜制备至关重要。薄膜的制备促使太阳能电池以更低成本，模拟自然界中植物利用太阳能进行光合作用，将太阳能转化为电能。

[0003] 太阳电池中的光电转化过程较为复杂，而决定其光电转化效率的因素很多，其中阳极薄膜的选取是个至关重要的部分。早期在这方面的研究主要集中在平板电极上，这类电极的主要缺点是只能在电极表面吸附单层染料分子，由于单层染料分子吸收太阳光的效率非常低，光电转换效率一直无法得到提高。为了克服单层染料的缺点，后来引进了纳米多孔的二氧化钛膜导电膜，使得整个半导体膜像海绵，有着很大的内部表面积，能够吸收更多的染料单分子层，这样即克服了原来电池中只能吸附单分子层而吸收少量太阳光的缺点，又可使太阳光在膜内多次反射，使太阳光被反复吸收，可产生更大的光电流。

[0004] 虽然太阳光线照射到多孔的薄膜上，光电转换效率得以提高，但是，由于染料和一些电解液等对太阳光的强吸收作用，使得太阳光强呈指数衰减，而原本的多孔薄膜又有一定的厚度，所以太阳光很难照射到薄膜的末端。现有的方案是在薄膜表面后端增加一层大颗粒反射层，但是这层发射层是将已经衰减的光折回至薄膜内部。折回的光强较弱，同时由于前段已经将最大吸收光谱吸收殆尽，剩下是一些吸收较弱的波长较长的红光，并不达到我们本发明的新型薄膜所传递的全光谱的太阳光；另外，由于传统的太阳电池封装电解液的需要，往往会留出除了薄膜以外的空白部分以便于封装电解液，而这部分的面积一直没有得到利用，浪费了相当大的空间。

发明内容

[0005] 本发明目的是提供一种光导管互穿内照明太阳电池，通过改变光阳极薄膜的结构，来增大光阳极薄膜的光照量，从而提高太阳电池的光电转化效率。将光阳极基底上的非光阳极薄膜的部分所损失的空白面积部分充分的利用，并通过光导管将太阳光引入到光阳极薄膜内，进而让光阳极薄膜能接受到更多的太阳光照射。

[0006] 本发明是这样实现的，一种光导管互穿内照明的新型太阳电池，主要由光阳极基底；光阴极基底；电解液组成。其特征在于：光阳极薄膜所在基底上空白地方通过光导管将没有照射到薄膜的太阳光引入到光阳极薄膜内；其中，太阳光通过光纤再回收没有照射到阳极薄膜上的太阳光，太阳光通过在两端纳米光纤中全反射后进入到纳米散射管，在纳米散射管通过光的散射进入光阳极薄膜内，与阳极薄膜构成光阳极基底；并且与光阴极基底；电解液一起构成了太阳电池。

[0007] 光阳极基底上涂半导体薄膜，然后在非半导体薄膜的空白部分接上纳米光纤，在半导体薄膜中插入纳米散射管，且纳米散射管的两端与连在空白部分的纳米光纤的另一端相连，从而与阳极半导体薄膜构成了光导管互穿内照明薄膜。

[0008] 本发明与现有实验室测试技术相比，具有以下有益效果：

[0009] 1、通过使用两端纳米光纤使太阳光全反射后进入到中间的纳米散射管中，在纳米散射管通过光的散射到光阳极薄膜中，成功改变了传统太阳光照射光阳极薄膜的方式。

[0010] 2、使用了光导管构造了光导管互穿薄膜照明薄膜，改变了原本的光阳极薄膜捕光方式。

[0011] 3、可以解决太阳光的单向传播而不能传到薄膜的末端的弊端，引入了光导管互穿薄膜照明薄膜可以使太阳光照到原本太阳光照不到的薄膜的末端，并将太阳光全光谱引入到薄膜内，使其太阳光照射到薄膜的末端。

[0012] 4、通过光导管构造了光导管互穿薄膜照明薄膜可以用于多类的太阳电池，解决了光电转换效率难以提高的问题。

附图说明

[0013] 图1为由纳米光纤和纳米散射管组成的光导管示意图。

[0014] 图2为光导管互穿薄膜照明薄膜的光阳极基底背面示意图。

[0015] 图3为光导管互穿薄膜照明薄膜的光阳极基底俯视示意图。

[0016] 图4为一种光导管互穿内照明的新型太阳电池的正面示意图。

[0017] 在图中，1、纳米光纤 2、纳米真空管 3、光阳极薄膜 4、光导管 5、光阳极基底 6、封装薄膜 7、光阴极基底

具体实施方式

[0018] 如图4所示，具体实施方式如下：

[0019] 实例一：

[0020] 光阳极基底上可以涂多孔二氧化钛薄膜3，然后在非多孔二氧化钛薄膜的部分接上纳米光纤1，光纤的另一端接上纳米真空管2，与多孔二氧化钛薄膜另一边接在空白区的光纤相接1，并置于多孔二氧化钛薄膜3中，并放置染料中敏化，组合成光阳极基底5；另一透明导电基底沉积铂，构成光阴极基底7；将其留有多孔二氧化钛薄膜形状的封装膜6置于两基底之间，注入电解液并将其两基底封装，构成光导管互穿薄膜照明薄膜的染料敏化太阳电池。

[0021] 实例二:

[0022] 光阳极导电玻璃上制备二氧化钛致密层和多孔支架薄膜，再在其上制备钙钛矿薄膜吸收层3，然后在非钙钛矿薄膜的部分接上纳米光纤1，光纤的另一端接上纳米散射管2，与钙钛矿薄膜另一边接在空白区的光纤相接1，并置于钙钛矿薄膜3中，组合成光阳极基底5；与制备的空穴传输层和背电极组成光阴极基底7，构成光导管互穿薄膜照明薄膜的钙钛矿太阳电池。