太阳能电池结构以及太阳能电池制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种太阳能电池以及太阳能电池制造方法，尤其涉及利用于增加太阳能电池电流传输效率的太阳能电池结构以及太阳能电池制造方法。
背景技术
以染料感光产生电流的染料太阳能电池，是近来被开发出来的一种崭新的太阳能电池，利用染料分子吸收光线产生电位差，进而产生电流；虽然目前光电转换效率未如硅晶太阳能电池佳，但是成本很低，若逐渐改进其光电转换效率，将极有可能于未来成为太阳能电池的主流技术。
染料太阳能电池的基板通常是玻璃基板，上、下分别有两层，基板也可以是透明且可弯曲的聚合箔(polymer foil)；二玻璃基板相邻的表面有一层透明导电的氧化层(后称导电层或电子传输层)，通常是使用二氧化锡(SnO2)，结合于玻璃基板上成为俗称之透明导电玻璃(transparent conducting oxide；TCO)，可作为电流传输的底层。
一侧的透明导电玻璃上长有一层二氧化钛(TiO2)粒子以作为一侧的工作电极，然后，涂上染料分子附着于二氧化钛的粒子上，染料分子对可见光具有很好的吸收特性，受光后的染料分子具有足够的激发态氧化还原电位，使得激发态染料分子的电子可注入二氧化钛导带；另一侧透明导电玻璃上的电极进一步镀上一层铂，来当作电解质反应的催化物，两侧电极上都有银导线来传输电流。二层电极间，则注入填满电解质(electrolyte)。
两侧的银导线互为相对，以往，二氧化钛以及铂都透过导电玻璃上的氧化层(导电层)来传输导通至导线，但是电子或空穴的传输以随机随向的方式，部份电子或空穴会传输至较远的银导线，因为传输距离愈远，则电子流或电流受阻值影响将会损耗，进而影响了此染料太阳能电池的性能。
有现有技术针对此问题加以解决，请参阅图1，图1为现有技术以孔槽13阻断以导引电流的示意图。现有技术，例为日本藤仓(Fujikura)的技术，如图所示的太阳能电池结构10中，上、下的导电玻璃20分为外侧绝缘的玻璃基板20A以及内侧的导电层20B，其于导线11与隔板12附近将导电玻璃20上的导电层20B以孔槽13阻断来绝缘，借此迫使导电层20B上所有的电子流或电流朝向同一方向传递至导线11。此法已做到导引电流的目的，解决了电子流或电流随处传导的问题，然而，此法却不是最有效的作法，以图例说明，以虚线圈起区域A4的电流，明明是往左方导线11比较近，但却被强迫往右方遥远的导线11行进，如此，反而因过远的传输路程，因阻值而消耗了电流。
因此，一种利用于增加太阳能电池电流传输效率的太阳能电池结构以及太阳能电池制造方法，成为人们的迫切需求。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能增加太阳能电池电流传输效率的太阳能电池结构以及太阳能电池制造方法，使产生的电流能于电子传输层上以最佳的路径传输，减少因阻值而生的损耗，使电流的传递效果为最佳。
为实现上述目的，本发明提供一种能增加太阳能电池电流传输效率的太阳能电池结构，该太阳能电池接收光线以产生电流，该太阳能电池结构包含一基板、一透明基板、二电子传输层、一光吸收反应层、以及一对极层。该透明基板与该基板相对层迭设置，以于该基板与该透明基板间形成一内部，该光线自相对该内部的外部，通过该透明基板以进入该内部。该二电子传输层设置于该内部，以分别贴附于该透明基板与该基板表面为佳，该二电子传输层并相互间隔以层迭相对。该光吸收反应层包含至少二相互分离的光吸收反应部，以及包含至少二第一导线。该光吸收反应层于该内部并设置于邻近该透明基板的电子传输层的表面，使该光吸收反应部通过该电子传输层与该第一导线电性耦接；其中该二光吸收反应部间所对应的电子传输层为阻断，该二第一导线分别设于该二光吸收反应部异于所述阻断处的两侧。该对极层对应该光吸收反应部包含至少二相互分离的对极部，以及对应该第一导线包含至少二第二导线。该对极层于该内部并设置于邻近该基板的电子传输层的表面，使该对极部通过该电子传输层与该第二导线电性耦接；其中该二对极部间所对应的电子传输层为阻断，该二第二导线分别设于该二对极部异于所述阻断处的两侧。
其中，该光吸收反应层吸收通过该透明基板进入该内部的光线，以产生电位差导致电流。
而且，为实现上述目的，本发明提供一种能增加太阳能电池电流传输效率的太阳能电池制造方法，该太阳能电池结构包含有相对层迭设置且以间距形成一内部的基板与透明基板，二电子传输层设置于该内部，并相互间隔以层迭相对，一光吸收反应层以及一对极层相对以分别设置于二电子传输层的相邻表面，该光吸收反应层设置于邻近该透明基板地电子传输层，并包含一光吸收反应部以及该光吸收反应部两侧的二第一导线，该光吸收反应部能通过该电子传输层与该第一导线电性耦接，该对极层对应该光吸收反应层设置于邻近该基板的电子传输层，并包含一对极部以及该对极部两侧的二第二导线，该对极部能通过该电子传输层与该第二导线电性耦接，其特征在于，该制造方法进一步包含下列步骤：制造一沟槽阻断该光吸收反应部以及与该光吸收反应部所邻近的电子传输层，成为二分离的光吸收反应部以及分离的电子传输层，并以另一沟槽阻断该对极部以及与该对极部所邻近的电子传输层，成为二分离的对极部以及分离的电子传输层；将该光吸收反应部与该对极部相对以层迭组合以形成该内部，使该第一导线与该第二导线相对应，并使该沟槽与该另一沟槽相对应；以及填充一电解质于该内部；其中，该光吸收反应部吸收通过该透明基板进入该内部的光线，以产生电位差导致电流。
因此，通过本发明能增加太阳能电池电流传输效率的太阳能电池结构以及太阳能电池制造方法，通过形成沟槽阻断基板上的电子传输层，使产生的电流能于电子传输层上以最佳的路径传输到最近的导线，减少因阻值所生的损耗，使电流的传递效果为最佳。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
图1为现有技术以孔槽阻断以导引电流的示意图；
图2为本发明太阳能电池结构的侧剖示意图；
图3为本发明太阳能电池制造方法的流程图；
图4为本发明太阳能电池制造方法前期的结构示意图；以及
图5为图3步骤S08之后的结构示意图。
其中，附图标记：
30：太阳能电池结构 32A：基板
32B：透明基板 33：电子传输层
34：光吸收反应层 36：对极层
40：内部 42：光线
3402：光吸收反应部 3404：第一导线
44：沟槽 3602：对极部
3604：第二导线 38：电解质
3402A：高能隙金属氧化物结构 3402B：染料分子
【具体实施方式】
请参阅图2，图2为本发明太阳能电池结构30的侧剖示意图。本发明关于一种能增加太阳能电池电流传输效率的太阳能电池结构30以及太阳能电池制造方法。太阳能电池结构30能接收光线42以产生电流，太阳能电池结构30进一步包含一基板32A、一透明基板32B、二电子传输层33、一光吸收反应层34、以及一对极层36。
透明基板32B与基板32A相对层迭设置，于整体结构30中的位置适合偏于外侧，有支撑以及保护的作用，于基板32A与透明基板32B间具有间距而形成一内部40。实务上基板32A也可以采用透明基板32B，而所谓透明基板32B可为玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、金属薄膜(METAL FOLIE)、或金属板(METAL Sheet)...等材质。整体结构30完成后，光线42自相对内部40的外部，通过透明基板32B以进入内部40。
该二电子传输层33设置于内部40，以分别贴附于透明基板32B与基板32A互为相邻的表面为佳，该二电子传输层33并相互间隔以层迭相对。当电子传输层33是贴附于透明基板32B与基板32A表面时，其实可采用透明导电基板(Transparent Conducting Oxide；TCO)来制作即可，其中该透明导电基板可由氟掺杂的氧化锡(FTO)、锡掺杂的氧化铟(ITO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、二氧化锡(SnO2)、或是锑掺杂二氧化锡(ATO)来制成。
光吸收反应层34包含由沟槽44阻断的至少二相互分离的光吸收反应部3402，以及包含至少二第一导线3404。光吸收反应层34于内部40并设置于邻近透明基板32B的电子传输层33的表面，使光吸收反应部3402通过电子传输层33与第一导线3404电性耦接。其中该二光吸收反应部3402间所对应的电子传输层33也被此沟槽44阻断，该二第一导线3404分别设于该二光吸收反应部3402异于所述阻断处的两侧。
对极层36对应光吸收反应部3402包含由另一沟槽44阻断的至少二相互分离的对极部3602，以及对应第一导线3404包含至少二第二导线3604。对极层36于内部40并设置于邻近基板32A的电子传输层33的表面，使对极部3602通过电子传输层33与第二导线3604电性耦接。其中该二对极部3602间所对应的电子传输层33也被所述另一沟槽44阻断，该二第二导线3604分别设于该二对极部3602异于所述阻断处的两侧。其中，第一导线以及第二导线3604可采用银导线为佳。最后，在导线3404、3604处以隔板使上、下结构相接，隔板采用高介电系数的绝缘材料，最后在内部40填充一电解质38，就成为整组的太阳能电池结构30。
其中，光吸收反应层34吸收通过透明基板32B进入内部40的光线42，以产生电位差导致电流。进一步说明，其中的光吸收反应部3402包含一高能隙金属氧化物结构3402A以及多数个染料分子3402B，而对极层36的材质可为铂金属薄膜、铂金属粒子、或是石墨等材质。该染料分子3402B附着于该高能隙金属氧化物结构3402A的表面，实际上是以该染料分子3402B来吸收光线42。其中，所述高能隙金属氧化物结构3402A的材质可以是二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe2O3)、或是氧化钨WO3。
请参阅图3，图3为本发明太阳能电池制造方法的流程图。本发明也是一种能增加太阳能电池电流传输效率的太阳能电池制造方法。配合图3请参阅图4，图4为本发明太阳能电池制造方法前期的结构示意图。
太阳能电池结构30包含有相对层迭设置且以间距形成内部40的基板32A与透明基板32B，基板32A可为透明基板32B，透明基板32B可采用玻璃基板。二电子传输层33设置于内部40，并相互间隔以层迭相对，实务上以将电子传输层33贴附于基板32A与透明基板32B表面为佳，所述电子传输层33贴附于玻璃基板的表面可以采用透明导电玻璃(Transparent Conducting Oxide；TCO)。光吸收反应层34以及对极层36相对以分别设置于二电子传输层33的相邻表面。
在上、下结构未组装结合之前，光吸收反应层34设置于邻近透明基板32B的电子传输层33，并包含一光吸收反应部3402以及光吸收反应部3402两侧的二第一导线3404，光吸收反应部3402能通过电子传输层33与第一导线3404电性耦接。对极层36对应光吸收反应层34设置于邻近基板32A的电子传输层33，并包含一对极部3602以及对极部3602两侧的二第二导线3604，对极部3602能通过电子传输层33与第二导线3604电性耦接。
在图4的结构状态下，图3的制造方法进一步包含下列步骤：
步骤S02：制造一沟槽44阻断光吸收反应部3402以及与光吸收反应部3402所邻近的电子传输层33，成为二分离的光吸收反应部3402以及分离的电子传输层33。
步骤S04：形成另一沟槽44阻断对极部3602以及与对极部3602所邻近的电子传输层33，成为二分离的对极部3602以及分离的电子传输层33。
实务上，以黄光显影蚀刻的方法来成型沟槽44的话，可将步骤S02与步骤S04同时并行。未来在微机电的发展下，不排除可用切削的方式成型沟槽44。
步骤S06：将光吸收反应部3402与对极部3602相对以层迭组合以形成内部40，使第一导线3404与第二导线3604相对应，并使沟槽44与另一沟槽44相对应。其中，第一导线以及第二导线3604采用银导线为佳，较有利于传导。
步骤S08：填充一电解质38于内部40。
配合图3请参阅图5，图5为图3步骤S08之后的结构示意图。由图5可见，沟槽44的形成即造成光吸收反应部3402与对极部3602分离，也造成底下贴附的电子传输层33分离且阻断电性的耦接，所以，所产生的电流会被迫通过电子传输层33传送至最近的导线，而改善现有电流不定向传导而被损耗的问题，也改善图1现有例定向传导但非为最近路径的问题。
最后，补充说明，光吸收反应部3402吸收通过透明基板32B进入内部40的光线42，以产生电位差导致电流。进一步说明，光吸收反应部3402为包含一高能隙金属氧化物结构3402A以及多数个染料分子3402B，对极层36可为一铂金属结构。该染料分子3402B附着于高能隙金属氧化物结构3402A的表面，该染料分子3402B用以吸收光线42。
因此，通过本发明能增加太阳能电池电流传输效率的太阳能电池结构30以及太阳能电池制造方法，通过于适当的位置形成沟槽44阻断基板32A上的电子传输层33，使产生的电流能于电子传输层33上以最佳的路径传输，减少因阻值所产生的损耗，使电流的传递效果为最佳。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。