專利名稱：染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊及其制造方法、光電轉(zhuǎn)換元件模塊及其制造方法以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊及其制造方法、光電轉(zhuǎn)換元件模塊及其制造方法以及電子設(shè)備，并且本發(fā)明例如適合應(yīng)用于使用由擔(dān)載染料的半導(dǎo)體精細(xì)顆粒制成的染料增感型半導(dǎo)體層的染料增感型太陽能電池模塊以及各種電子設(shè)備。

背景技術(shù)：
據(jù)稱當(dāng)使用諸如煤或石油之類的化石燃料作為能量源時，因為由于使用石油燃料產(chǎn)生的二氧化碳而導(dǎo)致全球變暖。此外，使用核能則充滿了由于核輻射導(dǎo)致的污染的風(fēng)險。目前，當(dāng)許多人談及對環(huán)境的擔(dān)憂時，對于這些能量的依賴性充滿了問題。
另一方面，作為用于將太陽光轉(zhuǎn)換為電能的光電轉(zhuǎn)換元件的太陽能電池對全球環(huán)境的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小得多，這是因為其使用太陽光作為能量源，由此被期望進(jìn)一步廣泛使用。
雖然已知多種材料可作為用于太陽能電池的材料，但是商業(yè)化的許多太陽能電池都是使用硅。這些太陽能電池大致被分類成使用單晶硅或多晶硅的晶體硅系統(tǒng)太陽能電池和非晶硅系統(tǒng)太陽能電池。到目前為止，在很多情況下單晶硅或多晶硅(即，晶體硅)已經(jīng)被用于太陽能電池。
然而，雖然晶體硅系統(tǒng)太陽能電池中的表示將光(太陽)能轉(zhuǎn)換成電能的性能的光電轉(zhuǎn)換效率高于非晶硅系統(tǒng)太陽能電池，但是晶體硅系統(tǒng)太陽能電池的生產(chǎn)率低，這是因為生長晶體消耗大量能量和時間，因此晶體硅系統(tǒng)太陽能電池在成本方面是不利的。
此外，非晶硅系統(tǒng)太陽能電池與晶體硅系統(tǒng)太陽能電池相比具有光吸收性能高、基板選擇范圍寬并且易于促進(jìn)增大面積的特點。然而，非晶硅系統(tǒng)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率卻低于晶體硅系統(tǒng)太陽能電池。而且，盡管非晶硅系統(tǒng)太陽能電池與晶體硅系統(tǒng)太陽能電池相比具有更高的生產(chǎn)率，但其要求與晶體硅系統(tǒng)太陽能電池相似的真空工藝來制造，由此仍然在設(shè)備方面存在大的負(fù)擔(dān)。
另一方面，為了降低太陽能電池的成本，已對多種使用有機(jī)材料來代替硅系材料的太陽能電池進(jìn)行了研究。然而，這樣的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率低至小于或等于約1％，而且還涉及耐久性的問題。
在這樣的情況下，報導(dǎo)了一種較便宜的太陽能電池，其使用由染料增感的半導(dǎo)體精細(xì)顆粒(參考Nature，353，第737-740頁，1991)。該太陽能電池為太陽能濕電池，其具有氧化鈦多孔薄膜作為光電極，所述氧化鈦多孔薄膜通過使用釕絡(luò)合物作為增感染料而被光譜增感，也就是說，該太陽能電池是電化學(xué)太陽能電池。該染料增感型太陽能電池的優(yōu)點在于可以使用較便宜的氧化鈦，增感染料的光吸收遍及高達(dá)800nm的寬的可見光波長范圍，并且因為光電轉(zhuǎn)換中的量子效率高而可以實現(xiàn)高的能量轉(zhuǎn)換效率。此外，因為在制造過程中真空工藝不是必需的，所以不需要大型設(shè)備。而且，該染料增感型太陽能電池已經(jīng)吸引了全世界的注意，因為其具有諸如“透明的”、“柔性的”和“多彩的”之類的設(shè)計性能，這在傳統(tǒng)的硅系統(tǒng)太陽能電池中是缺乏的。
近年來，開發(fā)染料增感型太陽能電池模塊的行動已經(jīng)被刺激起來了。在這些染料增感型太陽能電池模塊中，使用塑料基板作為支撐基材的柔性太陽能電池模塊正在被積極地開發(fā)。然而，盡管在用于制造一般的染料增感型太陽能電池模塊的工藝中需要進(jìn)行灼燒處理，用于形成用于染料增感型半導(dǎo)體層的多孔半導(dǎo)體層，但是當(dāng)如上所述使用塑料基板作為支撐基材時，在塑料基板的耐熱溫度(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)的關(guān)系中，可以使灼燒階段中的加熱溫度僅僅升高到約150℃。因此，目前，所得多孔半導(dǎo)體層的結(jié)晶性能以及顆粒的結(jié)合狀態(tài)較差。因為在這樣的狀態(tài)下電子傳導(dǎo)性低，所以使用塑料基板的染料增感型太陽能電池模塊的發(fā)電效率低至小于使用玻璃基板的染料增感型太陽能電池模塊的一半。
考慮到前述內(nèi)容，本發(fā)明要解決的一個問題是提供一種諸如染料增感型太陽能電池模塊之類的染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊及其制造方法，該染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊可以具有重量輕、薄以及柔性的結(jié)構(gòu)，并且可以獲得高的電力效率，并提供一種使用該優(yōu)異的染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊的電子設(shè)備。
更一般地，本發(fā)明要解決的問題是提供一種光電轉(zhuǎn)換元件模塊(諸如包括染料增感型太陽能電池模塊和硅系統(tǒng)太陽能電池模塊在內(nèi)的各種太陽能電池模塊中的任何一種)，該光電轉(zhuǎn)換元件模塊可以具有重量輕、薄以及柔性的結(jié)構(gòu)，并且可以獲得高的電力效率，并提供一種使用該優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換元件模塊的電子設(shè)備。


發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，根據(jù)第一發(fā)明，提供了一種染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，其具有處于支撐基材上的多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的特征在于 厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板被用作所述支撐基材，并且尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜被接合到所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。
在第一發(fā)明中，薄膜玻璃基板被用作支撐基材，由此在形成用于染料增感半導(dǎo)體層的多孔半導(dǎo)體層的階段可以在約500℃的高溫下進(jìn)行灼燒處理。因此，因為多孔半導(dǎo)體層的結(jié)晶性能以及顆粒的結(jié)合狀態(tài)變得令人滿意，由此可以獲得高的電子傳導(dǎo)性，所以可以獲得高的發(fā)電效率。此外，厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板不僅易于彎曲(即柔性的)，而且重量輕，這與塑料基板的情形相似。薄膜玻璃基板由于其厚度變小而易于彎曲，并導(dǎo)致重量減輕。然而，當(dāng)厚度變得太小時，機(jī)械強(qiáng)度被減小太多。因此，從這些方面考慮，存在優(yōu)選的厚度。具體地，厚度優(yōu)選處于0.01mm-0.2mm的范圍內(nèi)。厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板可以通過利用拋光減薄較厚的玻璃基板來制造，或者可以使用被制造成從一開始就具有上述厚度的薄膜玻璃基板。對用于薄膜玻璃基板的材料沒有特別限制，可以使用各種常規(guī)已知材料中的任意一種。因此，用于薄膜玻璃基板的材料適當(dāng)?shù)剡x自這些各種材料。薄膜玻璃基板也可以根據(jù)需要被制成硬化玻璃的形式，從而可以提高其機(jī)械強(qiáng)度。
另一方面，在厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板的情況下，當(dāng)在表面或端表面上出現(xiàn)細(xì)微裂紋或損傷時，在一些情況下容易發(fā)生斷裂。也就是說，認(rèn)為薄膜玻璃基板的機(jī)械強(qiáng)度依賴于薄膜玻璃基板的表面或端表面的光滑度也不為過。因此，為了防止薄膜玻璃基板的斷裂并由此為了防止染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的損壞，尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜被接合到所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上，理想地，染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的兩個表面上。染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面的整個表面由保護(hù)膜覆蓋，從而可以大大地提高染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊抗彎機(jī)械強(qiáng)度。因此，可以顯著減少薄膜玻璃基板的斷裂，并且因此可以防止染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的損壞。為了進(jìn)一步提高染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊抗彎機(jī)械強(qiáng)度，理想地，薄膜玻璃基板的端表面的至少一部分(適當(dāng)?shù)兀锌赡艿亩吮砻?由所述保護(hù)膜覆蓋。因此，當(dāng)保護(hù)膜被接合到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的僅僅一個表面上時，優(yōu)選地，保護(hù)膜被折疊，從而覆蓋薄膜玻璃基板的端表面。當(dāng)保護(hù)膜被分別接合到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的兩個表面上時，優(yōu)選地，這些保護(hù)膜在其從薄膜玻璃基板伸出的部分彼此接合，從而覆蓋薄膜玻璃基板的端表面。對于薄膜玻璃基板的端表面的保護(hù)優(yōu)選針對薄膜玻璃基板的整個周邊來進(jìn)行。然而，當(dāng)薄膜玻璃基板是多邊形時，并且將被彎曲的邊被確定為一個或多個邊時，理想的是，覆蓋至少一個或多個邊的端表面。透明材料被用作被接合到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的光入射側(cè)表面的保護(hù)膜以及膠粘劑。
通常，染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊在所述薄膜玻璃基板上的多個區(qū)域上具有透明導(dǎo)電層，染料增感半導(dǎo)體層、多孔絕緣層以及對電極依次層疊在每個透明導(dǎo)電層上，由此構(gòu)造所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，并且所述保護(hù)膜被接合到所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件一側(cè)的表面上，由此用所述保護(hù)膜覆蓋所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件。當(dāng)在所述薄膜玻璃基板上的多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件彼此串聯(lián)電連接時，一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的透明導(dǎo)電層與另一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的對電極在該兩個彼此相鄰的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件之間所限定的部分中彼此電連接。至少所述染料增感半導(dǎo)體層和所述多孔絕緣層，通常除了所述染料增感半導(dǎo)體層和所述多孔絕緣層之外還有所述對電極，用電解質(zhì)浸透?？梢栽趯⑷玖显龈邪雽?dǎo)體層、多孔絕緣層和對電極依次層疊之前或者可以在將染料增感半導(dǎo)體層、多孔絕緣層和對電極依次層疊之后，將形成在薄膜玻璃基板上的多個區(qū)域上的透明導(dǎo)電層圖案化。此圖案化可以通過使用傳統(tǒng)上已知的各種的刻蝕方法、激光刻畫、物理拋光處理等中的任意一種來進(jìn)行。
形成在薄膜玻璃基板上的透明導(dǎo)電層的表面電阻(薄膜電阻)優(yōu)選被設(shè)定為較低。具體地，透明導(dǎo)電層的表面電阻優(yōu)選等于或小于500Ω/□，并且更優(yōu)選等于或低于100Ω/□。可以使用已知材料作為用于透明導(dǎo)電層的材料。具體地，雖然在此提供了銦-錫復(fù)合氧化物(ITO)、摻氟SnO2(FTO)、摻銻SnO2(ATO)、SnO2、ZnO、銦-鋅復(fù)合氧化物(IZO)或類似物，但是本發(fā)明本限于此。并且，也可以使用通過將上述材料中的兩種或更多種相互組合所得到的材料。此外，為了通過減小具有形成在薄膜玻璃基板上的透明導(dǎo)電層的透明導(dǎo)電基板的表面電阻來提高集電效率，可以特意地設(shè)置由具有高的導(dǎo)電性的金屬或類似物制成的或者由諸如碳之類的導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)線。雖然對于用于導(dǎo)線的導(dǎo)電材料沒有具體限制，但是該導(dǎo)電材料理想地具有高的耐腐蝕性、高耐氧化性并且導(dǎo)電材料本身具有低的漏電流。
染料增感半導(dǎo)體層是由擔(dān)載染料的半導(dǎo)體精細(xì)顆粒制成的多孔半導(dǎo)體層。除了以硅為代表的元素半導(dǎo)體之外，還可以使用各種化合物半導(dǎo)體、具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的化合物等作為用于半導(dǎo)體精細(xì)顆粒的材料。這些半導(dǎo)體中的每一種優(yōu)選是n-型半導(dǎo)體，其中，傳導(dǎo)帶中的電子在光激發(fā)下變?yōu)檩d流子，以提供陽極電流。具體地舉例來說，這些半導(dǎo)體是TiO2、ZnO、WO3、Nb2O5、TiSrO3、SnO2等。在這些中，銳鈦礦型TiO2是尤其優(yōu)選的。半導(dǎo)體的種類不限于此，也可以使用將上述半導(dǎo)體中的兩種或更多種混合所得到的半導(dǎo)體材料。而且，半導(dǎo)體精細(xì)顆粒根據(jù)需要可以具有各種形式，諸如粒狀形式、管狀形式、棒狀形式。
雖然對于半導(dǎo)體精細(xì)顆粒的粒徑?jīng)]有具體限制，但是半導(dǎo)體精細(xì)顆粒的粒徑優(yōu)選為初級粒子的平均粒徑在1-200nm的范圍內(nèi)，尤其優(yōu)選的是，初級粒子的平均粒徑在5-100nm的范圍內(nèi)。此外，可以將一種半導(dǎo)體精細(xì)顆粒與平均粒徑更大的半導(dǎo)體精細(xì)顆?；旌希⑶胰肷涔獗痪哂懈笃骄降陌雽?dǎo)體精細(xì)顆粒散射，由此提高量子產(chǎn)率。在此情況下，用于特定混合的半導(dǎo)體精細(xì)顆粒的平均粒徑優(yōu)選為20nm-500nm。
雖然對于制造由半導(dǎo)體精細(xì)顆粒制成的半導(dǎo)體層的方法沒有具體限制，但是當(dāng)考慮物質(zhì)性、便利性、制造成本等時，濕法成膜方法是優(yōu)選的。并且，如下的方法是優(yōu)選的其中，制備通過將半導(dǎo)體精細(xì)顆粒的粉末或溶膠均勻分散到諸如水或有機(jī)溶劑之類的溶劑中所得到的糊料，然后將糊料施加到透明導(dǎo)電基板上。對于用于此施加的方法沒有具體限制，因此可以根據(jù)已知方法進(jìn)行施加。例如，可以根據(jù)浸涂法、噴涂法、線棒法、旋涂法、輥涂法、刀涂法或凹版印涂法進(jìn)行上述施加。此外，也可以根據(jù)濕法印刷法進(jìn)行上述施加。在此，濕法印刷法的實例為諸如凸版印刷、平版印刷、凹版印刷、銅版印刷、膠版印刷以及絲網(wǎng)印刷的各種方法。當(dāng)結(jié)晶氧化鈦被用作用于半導(dǎo)體精細(xì)顆粒的材料時，從光催化活性方面考慮，其晶體類型優(yōu)選是銳鈦礦型。銳鈦礦型氧化鈦可以是商業(yè)化的粉末、溶膠或漿料?；蛘撸部梢酝ㄟ^使用例如水解氧化鈦烷氧化物的已知方法制造具有預(yù)定粒徑的銳鈦礦型氧化鈦。當(dāng)使用商業(yè)化的粉末時，優(yōu)選分解次級聚集體。并且，在制備施加液體的階段，顆粒由優(yōu)選通過使用研缽、球磨機(jī)、超聲波分散設(shè)備等進(jìn)行分散。此時，為了防止從次級聚集體分解出的顆粒再次聚集，可以添加乙酰丙酮、氫氯酸、硝酸、表面活性劑、螯合劑等。此外，為了增稠，可以添加各種增稠劑，諸如聚合物分子(諸如聚氧化乙烯或聚乙烯醇)以及纖維素體系增稠劑。
由半導(dǎo)體精細(xì)顆粒制成的半導(dǎo)體層(換句話說，半導(dǎo)體精細(xì)顆粒層)優(yōu)選具有大的表面積，從而能夠吸附大量增感染料。為此，將半導(dǎo)體精細(xì)顆粒層施加到支撐體上的狀態(tài)下的表面積優(yōu)選是投影面積的10倍或更多倍，并且更優(yōu)選是投影面積的100倍或更多倍。雖然對于表面積的上限沒有具體限制，但是表面積通常為投影面積的約1000倍。一般來說，因為隨著半導(dǎo)體精細(xì)顆粒層的厚度進(jìn)一步增大，單位投影面積擔(dān)載的染料的量增大，所以光俘獲率變高。然而，因為每一個入射電子的擴(kuò)散距離增大，所以由于電荷的再結(jié)合導(dǎo)致的損耗也增大。因此，雖然半導(dǎo)體精細(xì)顆粒層存在優(yōu)選厚度，但是優(yōu)選厚度一般在1-100μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1-50μm的范圍內(nèi)，尤其優(yōu)選在3-30μm的范圍內(nèi)。優(yōu)選的是，在半導(dǎo)體精細(xì)顆粒層被施加到支撐體上之后，使得顆粒彼此電接觸，并且進(jìn)行灼燒，以便提高膜強(qiáng)度以及提高與基板的粘附。雖然對于灼燒溫度的范圍沒有具體限制，但是灼燒溫度通常在40-700℃的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在40-650℃的范圍內(nèi)，這是因為灼燒溫度被升得太高時，基板的電阻提高，并且基板可能熔融。此外，雖然對于灼燒時間沒有具體限制，但是灼燒時間通常在約10分鐘-約10小時的范圍內(nèi)。為了提高半導(dǎo)體精細(xì)顆粒層的表面積并且提高半導(dǎo)體精細(xì)顆粒之間的頸連，例如可以進(jìn)行采用四氯化鈦溶液的化學(xué)覆鍍、采用三氯化鈦溶液的頸連處理、針對具有10nm或更小的直徑的半導(dǎo)體超細(xì)顆粒溶膠的浸涂處理等。
對于半導(dǎo)體層所擔(dān)載的染料沒有具體限制，只要其具有增感作用。例如，在此提供呫噸體系染料，諸如羅丹明B(Rhodamine B)、玫瑰紅(rosebengal)、曙紅(eosine)或紅霉素(erythrocine)；花青體系染料，諸如部花青(merocyanine)、喹啉菁(quinocyanine)或隱花青(cryptocyanine)；堿性染料，諸如酚藏花紅(phenosafranine)、Cabri藍(lán)(Cabri Blue)、硫辛(thiocine)或亞甲藍(lán)(Methylene Blue)；或卟啉體系化合物，諸如葉綠素、鋅卟啉或鎂卟啉。對于其它染料，在此可以給出偶氮染料、酞菁化合物、鄰吡喃酮體系化合物、Ru聯(lián)吡啶絡(luò)合物、Ru三聯(lián)吡啶絡(luò)合物、蒽醌體系染料、多環(huán)醌體系染料、方酸菁等。在這些中，Ru聯(lián)吡啶絡(luò)合物是尤其優(yōu)選的，因為其量子產(chǎn)率高。但是，增感染料不限于此，因此上述增感染料中的兩種或更多種可以被彼此混合。
對于將染料吸附到半導(dǎo)體層的方法沒有具體限制。但是，上述的增感染料可以被溶解在諸如醇類、腈類、硝基甲烷、鹵代烴、醚類、二甲基亞砜、酰胺類、N-甲基吡咯烷酮、1，3-二甲基咪唑烷酮、3-甲基噁唑烷酮、酯類、碳酸酯類、酮類、烴和水的溶劑中。并且，半導(dǎo)體層可以被浸漬在上述的溶劑中，或者染料溶液可以被施加到半導(dǎo)體層上。此外，當(dāng)染料具有高酸度時，可以添加脫氧膽酸或類似物，以減少染料分子之間的締合。
在增感染料被吸附之后，可以使用胺類來處理半導(dǎo)體電極的表面，以促進(jìn)過量吸附的增感染料的去除。吡啶、4-叔丁基吡啶、聚乙烯基吡啶等被提供作為胺類的實例。當(dāng)這樣的胺類是液體時，其可以按原樣使用，或者可以被溶解在有機(jī)溶劑中來使用。
對于用于多孔絕緣層的材料沒有具體限制，只要其不具有導(dǎo)電性。具體地，優(yōu)選使用其中含有選自Zr、A1、Ti、Si、Zn、W和Nb的至少一種或多種元素的氧化物，尤其是氧化鋯、氧化鋁、氧化鈦、氧化硅等。通常，使用該氧化物的精細(xì)顆粒。多孔絕緣層的空隙率優(yōu)選等于或大于10％。雖然對于空隙率的上限沒有限制，但是從多孔絕緣層的物理強(qiáng)度方面來看，孔隙率通常優(yōu)選在約10％-約80％的范圍內(nèi)?？紫堵实扔诨蛐∮?0％將對電解質(zhì)的擴(kuò)散產(chǎn)生影響，從而顯著降低染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的特性。此外，多孔絕緣層的微孔直徑優(yōu)選在1-1000nm的范圍內(nèi)。當(dāng)微孔直徑小于1nm時，會對電解質(zhì)的擴(kuò)散和染料的浸漬產(chǎn)生影響，從而降低染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的特性。而且，當(dāng)微孔直徑大于1000nm時，會導(dǎo)致因為對電極的催化粒子進(jìn)入多孔絕緣層中而引起短路的可能性。雖然對于制造多孔絕緣層的方法沒有限制，但是多孔絕緣層優(yōu)選是上述氧化物顆粒的燒結(jié)體。
對于用于對電極的材料沒有具體限制，因此當(dāng)本身具有催化活性的材料具有導(dǎo)電性時，此材料可以被原樣用于對電極。當(dāng)催化劑本身不具有導(dǎo)電性時，也可以使用導(dǎo)電材料和具有催化活性的材料的組合。具體地，例如，對電極優(yōu)選包含至少一種或多種選自Pt、Ru、Ir和C的元素。除了別的之外，對電極優(yōu)選包含Pt或C。具體地，對電極優(yōu)選包含C，因為作為其中包含C的材料的炭黑是廉價的。
對電極可以由在多孔絕緣層一側(cè)的一個表面上具有催化劑層的、由金屬或合金制成的箔來形成，或者由具有催化能力的材料制成的箔來形成。在此情況下，因為對電極可以被構(gòu)造得很薄，所以染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的小型化和重量減輕變得可能。此外，用于由金屬或合金制成的、形成對電極的箔的材料以及具有催化能力的、形成對電極的材料分別具有廣泛的選擇空間，由此對用于對電極的材料不存在限制。而且，因為染料增感半導(dǎo)體層和對電極通過多孔絕緣層彼此分離，所以可以防止染料增感半導(dǎo)體層的染料吸附在對電極上，由此不會引起特性的劣化。優(yōu)選使用由金屬或合金(其中包含至少一種或多種選自Ti、Ni、Cr、Fe、Nb、Ta、W、Co和Zr的元素)制成箔作為由金屬或合金制成的、形成對電極的箔。在由金屬或合金制成的箔的多孔絕緣層一側(cè)的一般表面上提供的催化劑層或具有催化能力的材料優(yōu)選包含至少一種或多種選自Pt，Ru，Ir和C的元素。從染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的減薄來考慮，對電極的厚度，即由金屬或合金制成的箔和催化劑層的厚度的總和或著具有催化能力的材料的厚度，優(yōu)選等于或小于0.1mm。為了將催化劑層擔(dān)載在由金屬或合金制成的箔上，可以使用如下方法其中含有催化劑或催化劑前驅(qū)體的溶液的濕涂法；諸如濺射法、真空蒸鍍法之類的干法方法或者化學(xué)氣相沉積法等。在此情況下，對電極和透明導(dǎo)電層可以彼此直接接合，或者可以通過導(dǎo)電材料彼此接合。在后一情況下，具體地，對電極和透明導(dǎo)電層例如通過導(dǎo)電膠粘劑或者熔點為300℃或更低的低熔點金屬或合金彼此接合。商業(yè)化的銀、碳、鎳或銅糊料等可以被用作導(dǎo)電膠粘劑，并且除此之外，也可以使用各向異性導(dǎo)電膠粘劑或膜狀膠粘劑。此外，也可以使用各種能夠與透明導(dǎo)電層接合的低熔點金屬或合金，諸如In和In-Sn體系焊料。而且，當(dāng)放點解和透明導(dǎo)電層之間的接合部分直接接觸電解質(zhì)時，接合部分可以用樹脂保護(hù)，從而防止接合部分直接接觸電解質(zhì)。
雖然對用于保護(hù)膜的材料沒有具體限制，只要該材料是樹脂體系材料，但是適當(dāng)?shù)兀哂懈邭怏w阻隔性能的材料被用作用于保護(hù)膜的材料。具體地，例如，具有氧氣透過率等于或小于100(cc/m2/天/atm)、水蒸汽透過率等于小于100(cc/m2/天)的高氣體阻隔性能的材料被用作用于保護(hù)膜的材料。例如，以食品用包裝膜為代表的具有氣體阻隔性能的膜被用作用于保護(hù)膜的材料。適當(dāng)?shù)?，如下的具有氣體阻隔性能的膜被用作用于保護(hù)膜的材料，所述具有氣體阻隔性能的膜通過將至少一種或多種分別都具有氣體阻隔性能的、選自鋁、氧化硅和氧化鋁等的材料進(jìn)行層疊而獲得。保護(hù)膜在減壓下和惰性氣氛中被適當(dāng)?shù)孛芊?。這樣的保護(hù)膜被設(shè)置在染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件一側(cè)的表面上，或者設(shè)置在薄膜玻璃基板的背表面上，這導(dǎo)致氣體(諸如氧氣、水蒸汽等)不能從外部滲透到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的內(nèi)部。因此，可以已知諸如光電轉(zhuǎn)換效率之類的特性的劣化，并且可以提高染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的耐久性。雖然對用于保護(hù)膜的接合的接合層用材料沒有具體限制，但是優(yōu)選的是，使用具有高氣體阻隔性能和化學(xué)惰性的電絕緣材料。具體地，可以使用樹脂、玻璃釉料等。更具體地，可以使用各種可紫外(UV)固化樹脂(諸如環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、硅酮樹脂和丙烯酸樹脂)、各種熱固性樹脂、熱熔樹脂、低熔點玻璃釉料等。雖然該接合層優(yōu)選與保護(hù)膜一體化，但是本發(fā)明不限于此。
除了碘(I2)與金屬碘化物或有機(jī)碘化物的組合或者溴(Br2)與金屬溴化物或有機(jī)溴化物的組合之外，還可以使用金屬絡(luò)合物諸如氰鐵酸氯化物/氰鐵酸氯化物或二茂鐵/二茂鐵離子，硫化合物諸如多硫化鈉或烷基硫醇/烷基二硫化物，或者紫精染料，氫醌/醌等作為電解質(zhì)。Li、Na、K、Mg、Ca、Cs等優(yōu)選作為上述金屬化合物的陽離子，并且季銨化合物諸如四烷基銨類、吡啶鎓類或咪唑鎓類優(yōu)選作為上述有機(jī)化合物的陽離子。然而，本發(fā)明不限于此。此外，也可以使用通過混合上述材料中的兩種或更多種獲得的材料。在這些中，通過將I2與LiI、NaI或季銨化合物諸如碘化咪唑鎓彼此組合獲得的電解質(zhì)是優(yōu)選的。電解質(zhì)鹽的濃度優(yōu)選對于溶劑在0.05-5M的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選對于溶劑在0.2-3M的范圍內(nèi)。I2或Br2的濃度優(yōu)選在0.0005-1M的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在0.001-0.3M的范圍內(nèi)。此外，可以添加由以4-叔丁基吡啶為代表的胺體系化合物制成的添加劑，以提高開路電壓。
水、醇類、醚類、酯類、碳酸酯類、內(nèi)酯類、羧酸酯類、磷酸三酯類、雜環(huán)化合物類、腈類、酮類、酰胺類、硝基甲烷、鹵代烴、二甲基亞砜、環(huán)丁砜、N-甲基吡咯烷酮、1，3-二甲基咪唑烷酮、3-甲基噁唑烷酮、烴等被提供作為構(gòu)成上述電解質(zhì)組合物的溶劑。但是，本發(fā)明不限于此，并且也可以使用通過混合上述材料中的兩種或更多種獲得的材料。而且，也可以使用四烷基體系、吡啶鎓體系或咪唑鎓體系季銨鹽的離子液體作為溶劑。
為了減少染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的液體泄露和電解質(zhì)的揮發(fā)，可以將凝膠劑、聚合物、交聯(lián)單體等溶解在上述電解質(zhì)組合物中，并且除此之外，可以將無機(jī)陶瓷粒子分散在電解質(zhì)組合物中。由此，所得材料也可以被用作凝膠狀電解質(zhì)。對于凝膠基質(zhì)與電解質(zhì)組合物之間的比例，當(dāng)電解質(zhì)組合物的量大時，離子導(dǎo)電率提高，但是機(jī)械強(qiáng)度降低。相反地，當(dāng)電解質(zhì)組合物的量太小時，機(jī)械強(qiáng)度大，但是離子導(dǎo)電率降低。因此，電解質(zhì)組合物理想地為凝膠狀電解質(zhì)的50-99wt％的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選地為80-97wt％的范圍內(nèi)。此外，上述電解質(zhì)和增塑劑都被溶解在聚合物中，并且增塑劑被揮發(fā)去除，從而還可以實現(xiàn)整體固體型染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。
對于制造染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的方法沒有具體限制。但是，當(dāng)考慮各個層的厚度、生產(chǎn)率、圖案精確性等時，半導(dǎo)體層、多孔絕緣層、對電極和接合層(以及在對電極具有催化劑層的情況下還有催化劑層)全部優(yōu)選通過使用濕法施加法(諸如絲網(wǎng)印刷或噴涂)來形成，并且尤其優(yōu)選地，全部通過使用絲網(wǎng)印刷來形成，然后吸附染料。半導(dǎo)體層和多孔絕緣層優(yōu)選通過施加和灼燒其中含有構(gòu)成相應(yīng)的層的顆粒的糊料來形成，然后吸附染料。上述各層的孔隙率根據(jù)糊料的粘結(jié)劑組分和顆粒之間的比例來確定。雖然對電極優(yōu)選類似地通過施加和灼燒糊料來形成，但是當(dāng)在對電極上吸附染料對特性存在影響時，可以在其中至多半導(dǎo)體層和多孔絕緣層被形成的階段中將染料吸附在半導(dǎo)體層上，然后可以將對電極形成在多孔絕緣層上。當(dāng)對電極由在由金屬或合金制成的箔的多孔絕緣層一側(cè)的表面上具有催化劑層的構(gòu)件所形成時，由金屬或合金制成的箔的上的催化劑層朝向多孔絕緣層一側(cè)，并且對電極被接合到相鄰的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的透明導(dǎo)電層。例如，可以通過利用使用分配器、印刷、噴墨等的方法進(jìn)行電解質(zhì)填充，用于用電解質(zhì)浸透每一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的染料增感半導(dǎo)體層、多孔絕緣層等。但是，在具有彼此串聯(lián)連接的多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊中，電解質(zhì)的流出導(dǎo)致在染料增感光電轉(zhuǎn)換元件之間發(fā)生短路。因此，不期望的是，電解質(zhì)的添加量超過用電解質(zhì)浸透每一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的染料增感半導(dǎo)體層、多孔絕緣層等所需的量。
染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊可以根據(jù)其應(yīng)用被制造成各種形狀，并且因此對其形狀沒有具體限制。
染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊最典型地被構(gòu)造成染料增感太陽能電池模塊。但是，染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊也可以被構(gòu)造為除染料增感太陽能電池模塊之類的任何其它合適的模塊，例如染料增感光傳感器等。
根據(jù)第二發(fā)明，提供了一種制造染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的方法，所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊具有處于支撐基材上的多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，所述方法的特征在于包括如下步驟 使用厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板作為所述支撐基材，并且在所述薄膜玻璃基板上形成所述多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，由此形成所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊；以及 將尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜接合到所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。
在上述制造染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的方法中，通常，當(dāng)將染料增感半導(dǎo)體層、多孔絕緣層和對電極依次層疊在透明導(dǎo)電層上，從而形成染料增感光電轉(zhuǎn)換元件時，一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的透明導(dǎo)電層與另一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的對電極在其處于彼此相鄰的兩個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件之間的部分中彼此電連接。
在第二發(fā)明中，對于除上述之外的任何其它方面，結(jié)合第一發(fā)明所描述的內(nèi)容同樣成立，除非該內(nèi)容與其本質(zhì)不相符。
根據(jù)第三發(fā)明，提供了一種使用染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備的特征在于 所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊是具有處于支撐基材上的多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊；以及 厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板被用作所述支撐基材，并且尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜被接合到所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。
電子設(shè)備基本上可以是任何類型的，因此包括便攜型和固定型電子設(shè)備。作為具體實例有移動電話、移動設(shè)備、機(jī)器人、個人計算機(jī)、機(jī)載設(shè)備、各種家用電器等。在此情況下，染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊例如是用作這些電子設(shè)備中的任何一種的電源的染料增感太陽能電池。
在第三發(fā)明中，對于除上述之外的任何其它方面，結(jié)合第一發(fā)明所描述的內(nèi)容同樣成立，除非該內(nèi)容與其本質(zhì)不相符。
根據(jù)第四方面，提供了一種光電轉(zhuǎn)換元件模塊，其具有處于支撐基材上的多個光電轉(zhuǎn)換元件，所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊的特征在于 厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板被用作所述支撐基材，并且尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜被接合到所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。
根據(jù)第五發(fā)明，提供了一種制造光電轉(zhuǎn)換元件模塊的方法，所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊具有處于支撐基材上的多個光電轉(zhuǎn)換元件，所述方法的特征在于包括如下步驟 使用厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板作為所述支撐基材，并且在所述薄膜玻璃基板上形成所述多個光電轉(zhuǎn)換元件，由此形成所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊；以及 將尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜接合到所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。
根據(jù)第六發(fā)明，提供了一種使用光電轉(zhuǎn)換元件模塊的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備的特征在于 所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊是具有處于支撐基材上的多個光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換元件模塊；以及 厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板被用作所述支撐基材，并且尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜被接合到所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。
在第四到第六發(fā)明中，光電轉(zhuǎn)換元件中不僅包括染料增感光電轉(zhuǎn)換元件(諸如染料增感太陽能電池)，而且還包括常規(guī)已知的光電轉(zhuǎn)換元件(諸如硅系統(tǒng)太陽能電池)。
在第四到第六發(fā)明中，對于除上述之外的任何其它方面，結(jié)合第一發(fā)明所描述的內(nèi)容同樣成立，除非該內(nèi)容與其本質(zhì)不相符。
在如上所述所構(gòu)造的本發(fā)明中，用作支撐基材的厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板是柔性的并且重量輕。此外，通過設(shè)置尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的、接合到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊或光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面的樹脂體系保護(hù)膜，可以提高染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊或光電轉(zhuǎn)換元件模塊的機(jī)械強(qiáng)度。除此之外，薄膜玻璃基板可以耐受約500℃的溫度的加熱。因此，在染料增感光電轉(zhuǎn)換元件中，在形成用于染料增感半導(dǎo)體層的多孔半導(dǎo)體層的階段，可以在例如約500℃的高溫下進(jìn)行灼燒處理。因此，多孔半導(dǎo)體層的結(jié)晶性能以及顆粒的結(jié)合狀態(tài)變得令人滿意。結(jié)果，可以獲得高的電子傳導(dǎo)性，所以可以獲得高的發(fā)電效率。此外，因為在硅系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換元件中，諸如硅膜的沉積和熱處理之類的工藝可以在高達(dá)約500℃的高溫下進(jìn)行，所以可以獲得良好質(zhì)量的硅膜，并且可以獲得高的發(fā)電效率。
根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)能夠被構(gòu)造得重量輕、薄且柔性的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊或光電轉(zhuǎn)換元件模塊，并且該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊或光電轉(zhuǎn)換元件模塊可以獲得高的發(fā)電效率。而且，可以實現(xiàn)使用優(yōu)異的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊或光電轉(zhuǎn)換元件模塊的高性能電子設(shè)備。



圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊的剖視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊的主要部分的放大剖視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊的俯視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊的主要部分的放大俯視圖。
圖5是用于說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊的制造方法的剖視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊的剖視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊的主要部分的放大剖視圖。

具體實施例方式 下面將參照附圖描述本發(fā)明的實施方式。應(yīng)該注意，在下面的實施方式中，相同或相應(yīng)的部分分別由相同的標(biāo)號表示。
圖1-3分別示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊。在此，圖1是染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊的剖視圖，圖2是染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊的主要部分的剖視圖，圖3是染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊的俯視圖。圖1對應(yīng)于沿圖3的線X-X所取的剖視圖，圖2是沿圖3的線X-X所取的局部放大剖視圖。
如圖1-3所示，在該染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊中，多個條形的透明導(dǎo)電層2彼此平行地設(shè)置在絕緣透明薄膜玻璃基板1上。薄膜玻璃基板1的厚度被設(shè)為等于或小于0.2mm，并且合適地，在0.01-0.2mm的范圍內(nèi)。沿與各個透明導(dǎo)電層2相同的方向延伸的條形染料增感半導(dǎo)體層3、條形多孔絕緣層4以及條形對電極5依次被層疊在各個透明導(dǎo)電層2上，從而構(gòu)造各個染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件模塊。至少，染料增感半導(dǎo)體層3和多孔絕緣層4被完全用電解質(zhì)浸漬，通常，染料增感半導(dǎo)體層3、多孔絕緣層4和對電極5被完全用電解質(zhì)浸漬。在此情況下，染料增感半導(dǎo)體層3的寬度小于透明導(dǎo)電層2的寬度，并且鄰近沿透明導(dǎo)電層2的縱向的一側(cè)的部分被暴露。多孔絕緣層4的寬度大于染料增感半導(dǎo)體層3的寬度，并且多孔絕緣層4被設(shè)置成覆蓋整個染料增感半導(dǎo)體層3。多孔絕緣層4的一端沿染料增感半導(dǎo)體層3的一個側(cè)表面延伸，以接觸薄膜玻璃基板1，并且其另一端沿染料增感半導(dǎo)體層3的另一側(cè)表面延伸，以接觸透明導(dǎo)電層2。此外，一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的對電極5的一端被接合到相鄰的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的透明導(dǎo)電層2。結(jié)果，多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件被彼此串聯(lián)電連接。雖然圖1和3示出了其中8個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件被彼此串聯(lián)電連接的情形，但是無需贅言，彼此串聯(lián)連接的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的數(shù)量可以根據(jù)需要選定，因此不限于8個。引出電極6被連接到其上形成有處于彼此串聯(lián)的多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件中的一端的那個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的透明導(dǎo)電層2。并且，引出電極7被連接到鄰近其上形成有處于另一端的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的透明導(dǎo)電層2所形成的、并且該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的對電極5的一端被連接到其上的透明導(dǎo)電層2。接合層8被設(shè)置來覆蓋每兩個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件之間的對電極5與多孔絕緣層4之間所限定的部分的整個表面以及對電極5的整個表面。其尺寸大于薄膜玻璃基板1的樹脂體系保護(hù)膜9被接合到接合層8的整個表面。另一方面，在薄膜玻璃基板1的背表面上整個地設(shè)置接合層10，并且其尺寸大于薄膜玻璃基板1的樹脂體系保護(hù)膜11被接合到接合層10的整個表面上。并且，保護(hù)膜9和保護(hù)膜11在其各自的從薄膜玻璃基板1伸出的部分中彼此接合，從而薄膜玻璃基板1的端表面也由保護(hù)膜9覆蓋。雖然透明構(gòu)件分別被用作接合到光入射表面?zhèn)鹊谋Ｗo(hù)膜11和接合層10，但是可以或可以不分別使用透明構(gòu)件作為保護(hù)膜9和接合層8。通過放大多孔絕緣層4、對電極5和接合層8的一部分(由圖3中的點劃線所包圍的部分)所獲得的頂視圖在圖4中示出。
通過將染料擔(dān)載在半導(dǎo)體精細(xì)顆粒層或多孔半導(dǎo)體層中所獲得層被用作染料增感半導(dǎo)體層3。由氣體阻隔材料制成的樹脂體系膜適于用作保護(hù)層9和11中的至少之一。例如，氧氣透過率等于或小于100(cc/m2/天/atm)、水蒸汽透過率等于或小于100(g/m2/天)的膜被適于用作保護(hù)層9和11中的至少之一。此外，抗反射(AR)膜適于用作光入射側(cè)的保護(hù)膜11，以抑制由于反射造成的入射光的光量損失。
從預(yù)先根據(jù)需要所提供的那些選出的材料可以被分別用于薄膜玻璃基板1、透明導(dǎo)電層2、染料增感半導(dǎo)體層3、多孔絕緣層4、對電極5以及接合層8和10. 下面將對制造染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的方法進(jìn)行描述。
首先，如圖5的A中所示，制備薄膜玻璃基板1，在薄膜玻璃基板1的整個表面上形成透明導(dǎo)電層2，然后通過刻蝕將透明導(dǎo)電層2圖案化成條形形狀。在此，厚度為0.2mm或更小的基板可以從一開始被用作薄膜玻璃基板1，或者厚度大于0.2mm的基板可以被用作薄膜玻璃基板1。在后一種情況下，稍后通過拋光或類似手段將薄膜玻璃基板1減薄到具有0.2mm或更小的厚度。接著，將半導(dǎo)體精細(xì)顆粒分散于其中的糊料以預(yù)定的間距涂覆在每一個透明導(dǎo)電層2上。然后，將薄膜玻璃基板1在預(yù)定溫度下加熱來燒結(jié)半導(dǎo)體精細(xì)顆粒，從而形成由半導(dǎo)體精細(xì)顆粒燒結(jié)體制成的多孔半導(dǎo)體層。
接著，將多孔絕緣層4形成在整個表面上，然后通過刻蝕將多孔絕緣層4圖案化成條形形狀。接著，將對電極5形成在多孔絕緣層4的整個表面上，并且對電極5的一端被接合到各個透明導(dǎo)電層2上。
接著，例如將其上依次形成有由半導(dǎo)體精細(xì)顆粒燒結(jié)體制成的多孔半導(dǎo)體層、多孔絕緣層4和對電極5的薄膜玻璃基板1浸漬在染料溶液中，由此擔(dān)載用于增感構(gòu)成多孔半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體精細(xì)顆粒的染料。以這樣的方式，形成染料增感半導(dǎo)體層3。
接著，電解質(zhì)被施加到對電極5一側(cè)的表面上。并且，至少染料增感半導(dǎo)體層3和多孔絕緣層4完全由電解質(zhì)浸漬，通常，染料增感半導(dǎo)體層3、多孔絕緣層4和對電極5完全由電解質(zhì)浸漬。
接著，引出電極6被連接到其上形成有處于一端的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的透明導(dǎo)電層2，引出電極7被連接到鄰近其上形成有處于另一端的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的透明導(dǎo)電層2所形成的透明導(dǎo)電層2。
接著，如圖5中的B所示，將保護(hù)膜9通過接合層8接合到對電極5一側(cè)的表面上。
接著，當(dāng)厚度大于0.2mm的基板被用作薄膜玻璃基板1時，通過拋光或類似手段將薄膜玻璃基板1減薄到具有0.2mm或更小的厚度。
此后，將保護(hù)膜11通過接合層10接合到薄膜玻璃基板1的背表面上，并且保護(hù)膜11和保護(hù)膜9的從薄膜玻璃基板1伸出的部分被彼此接合，從而由保護(hù)膜9覆蓋薄膜玻璃基板1的端表面。
以如上所述的方式制造圖1-3中所示的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。
下面將對染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的操作進(jìn)行描述。
透射穿過薄膜玻璃基板1而被從薄膜玻璃基板1側(cè)入射的光激發(fā)染料增感半導(dǎo)體層3的染料，以產(chǎn)生電子。電子被快速地從染料傳遞到染料增感半導(dǎo)體層3的半導(dǎo)體精細(xì)顆粒。另一方面，已經(jīng)失去電子的染料從染料增感半導(dǎo)體層3和多孔絕緣層4中的每一個由其完全浸漬的電解質(zhì)中的離子接收電子，并且在對電極5的表面上，已經(jīng)傳遞電子的分子再次接收電子。根據(jù)這一系列反應(yīng)，在電連接到染料增感半導(dǎo)體層3的透明導(dǎo)電層2和對電極5之間產(chǎn)生電動勢。光電轉(zhuǎn)換以上述方式進(jìn)行。在此情況下，在引出電極6和引出電極7之間產(chǎn)生多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的電動勢的總電動勢，其中，所述引出電極6被連接到處于彼此串聯(lián)的多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件中的一端的那個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的透明導(dǎo)電層2，所述引出電極7被連接到處于另一端的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的透明導(dǎo)電層2。
根據(jù)第一實施方式，厚度為0.2mm或更小(適當(dāng)?shù)兀?.01mm-0.2mm的范圍內(nèi))的薄膜玻璃基板1被用作支撐基材，染料增感光電轉(zhuǎn)換元件側(cè)的整個表面以及薄膜玻璃基板1的端表面由保護(hù)膜9覆蓋，并且薄膜玻璃基板1的整個背表面由保護(hù)膜11覆蓋。因此，可以構(gòu)造重量輕、薄的以及柔性的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，并且染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的機(jī)械強(qiáng)度也可以被充分地保證。此外，因為薄膜玻璃基板1被用作支撐基材，所以在形成用于染料增感半導(dǎo)體層3的多孔半導(dǎo)體層的階段中的灼燒處理可以在約500℃的溫度下進(jìn)行。結(jié)果，可以使得多孔半導(dǎo)體層的結(jié)晶性能以及顆粒的結(jié)合狀態(tài)令人滿意，由此可以使得電子傳導(dǎo)性令人滿意。因此，可以提高染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的發(fā)電效率。而且，由氣體阻隔材料制成的膜被分別用作保護(hù)膜9和11，這防止了諸如氧氣、水蒸汽之類的氣體從外部滲透到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊內(nèi)部，由此可以抑制諸如光電轉(zhuǎn)換效率之類的特性的劣化。因此，可以實現(xiàn)可以長時間保持優(yōu)異的特性并且可以具有高的耐久性的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。此外，因為染料增感半導(dǎo)體層3和對電極5通過多孔絕緣層4彼此分離，所以可以防止染料增感半導(dǎo)體層3的染料被吸附在對電極5上，由此不會引起特性的劣化。因此，可以實現(xiàn)具有與擁有Z型結(jié)構(gòu)的染料增感太陽能電池模塊的相同的發(fā)電性能的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。
下面將描述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的實施例。
實施例1 準(zhǔn)備由Nippon Sheet Glass Co.，Ltd.制造的非晶太陽能電池用FTO玻璃基板(表面電阻率為10Ω/□)，其中，F(xiàn)TO膜被形成在尺寸為60mm×46mm、厚度為4mm的玻璃基板上。通過刻蝕將FTO膜圖案化成九條條形圖案，以在每兩個條形圖案之間限定出寬度為0.5mm的間距。此后，通過依次使用丙酮、醇、堿性體系清潔液和超純凈水，進(jìn)行超聲清潔，然后進(jìn)行充分干燥。
通過絲網(wǎng)印刷機(jī)，將Solaronix制造的氧化鈦糊料施加到FTO玻璃基板上的九個FTO膜中的除末端處的一個FTO膜之外的八個FTO膜上，從而獲得其中每一個的寬度為5mm、長度為40mm的八個條形圖案(總面積為16cm2)。對于糊料，透明Ti-Nanoxide TSP糊料和其中含有散亂粒子的Ti-Nanoxide DSP被從玻璃基板一側(cè)依次層疊，從而分別具有7μm和13μm的厚度。結(jié)果，得到總厚度為20μm的多孔TiO2膜。將所得的多孔TiO2膜在電爐中在500℃下灼燒30分鐘，隨后放置到冷卻，然后將該多孔TiO2膜浸漬在0.1mol/L的TiCl4溶液中，并在70℃下保持30分鐘，通過使用純凈水和醇進(jìn)行充分清潔。在干燥之后，再次將多孔TiO2膜在500℃下灼燒30分鐘。以此方式，制造TiO2燒結(jié)體。
接著，將通過使用商業(yè)化的TiO2顆粒(具有200nm的粒徑)、萜品醇和乙基纖維素制備的用于絲網(wǎng)印刷的TiO2糊料以41mm的長度、5.5mm的寬度和10μm的厚度施加到上述的TiO2燒結(jié)體上。將TiO2糊料干燥，并且將通過使用商業(yè)化的炭黑和石墨顆粒、萜品醇和乙基纖維素制備的用于絲網(wǎng)印刷的糊料以40mm的長度、6mm的寬度和30μm的厚度施加到上述的TiO2層上，以形成對電極。而且，在將所得的糊料干燥之后，將糊料在電爐中在450℃下灼燒30分鐘。以此方式，形成多孔絕緣層以及多孔對電極。
接著，在室溫下將TiO2燒結(jié)體在0.5mM的順式-二(異硫氰酸)-N，N-二(2，2’-聯(lián)吡啶-4，4’-二羧酸)-釕(II)二叔丁基銨鹽(N719染料)的叔丁醇/乙腈混合介質(zhì)(體積比1∶1)中浸漬48小時，由此將染料擔(dān)載在TiO2燒結(jié)體中。使用乙腈清潔具有這樣擔(dān)載在其中的染料的TiO2燒結(jié)體，然后在暗處進(jìn)行干燥。以上述方式制造了染料增感的TiO2燒結(jié)體。
將0.045g碘化鈉(NaI)、1.11g碘化1-丙基-2，3-二甲基咪唑鎓、0.11g的碘(I2)以及0.081g的4-叔丁基吡啶溶解在3g γ-丁內(nèi)酯中，從而制備電解質(zhì)組合物。
接著，使用分配器將這樣制備的電解質(zhì)組合物施加到對電極一側(cè)的整個表面上，對電極、多孔絕緣層和染料增感半導(dǎo)體層的內(nèi)部浸透電解質(zhì)組合物。而且，將從對電極、多孔絕緣層和染料增感半導(dǎo)體層析出的多余的電解質(zhì)組合物清潔掉。
接著，通過使用超聲焊接方法，將尺寸分別為60mm×3mm、厚度分別為30μm的鈦箔接合到引出電極接合部分，從而分別形成引出電極6和7，其中，所述引出電極接合部分設(shè)置在由FTO玻璃基板的兩端的FTO膜形成的透明導(dǎo)電層上。
接著，將通過將熱熔樹脂作為接合層接合到其上蒸鍍有鋁的氣體阻隔膜的粘貼表面上而得到的保護(hù)膜剪切成尺寸為70mm×56mm的片，并將所得的膜在減壓下熱壓在染料增感光電轉(zhuǎn)換元件側(cè)的表面上，從而得到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。
接著，通過磨盤拋光(lap polishing)和光學(xué)拋光連續(xù)地拋光厚度為4mm并且其上形成有所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的玻璃基板的背表面，從而得到厚度為0.1mm的薄膜玻璃基板。
將由Asahi Glass Co.，Ltd.制造的AR膜(商標(biāo)為“ARCTOP”)剪切成70mm×56mm的尺寸，并且將其粘貼到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的光入射側(cè)的表面(即薄膜玻璃基板的背表面)上，并且通過熱壓合，將其伸出薄膜玻璃基板的部分接合到接合到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件側(cè)的保護(hù)膜，從而覆蓋薄膜玻璃基板的端表面。
通過上述過程得到了期望的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。在該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊中，八個尺寸分別為5mm×40mm的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件彼此串聯(lián)連接。
實施例2 以與實施例1的相似的方式制造染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，不同之處在于，使用如下的構(gòu)件其中由ITO(厚度為450nm)/ATO(厚度為50nm)制成的透明導(dǎo)電層使用濺射被形成在厚度為0.1mm的、經(jīng)過硬化玻璃處理的薄膜玻璃基板上，以具有與實施例1的FTO膜相同的圖案，因此，不進(jìn)行針對薄膜玻璃基板的背表面拋光。
對比例1 以與實施例1的相似的方式制造染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，不同之處在于，不進(jìn)行針對玻璃基板的背表面拋光，由此原樣保留玻璃基板的0.4mm的厚度。
對比例2 以與實施例2的相似的方式制造染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，不同之處在于，沒有AR膜被形成在薄膜玻璃基板的背表面上作為保護(hù)膜，類似地具有0.1mm的厚度的薄膜玻璃基板用厚度0.1mm的薄膜玻璃基板覆蓋，也沒有保護(hù)膜被形成在染料增感光電轉(zhuǎn)換元件一側(cè)的表面上。
對比例3 其中ITO膜被蒸鍍在聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜上的塑料膜(表面電阻率為20Ω/□，尺寸為60mm×46mm)被用作透明導(dǎo)電基板，并且通過刻蝕將ITO膜圖案化成九條條形圖案，以在每兩個條形圖案之間限定出寬度為0.5mm的間距。此后，通過依次使用丙酮、醇、堿性體系清潔液和超純凈水，進(jìn)行超聲清潔，然后進(jìn)行充分干燥。
低溫沉積用氧化鈦糊料(由Peccell Technologies制造)被用作氧化鈦糊料，并且通過使用刮刀方法，將該氧化鈦糊料施加到PEN/ITO基板上的九個ITO膜中的除末端處的一個ITO膜之外的八個ITO膜上，從而獲得其中每一個的寬度為5mm、長度為40mm的八個條形圖案(總面積為16cm2)。在干燥該膜之后，將該膜在熱板上在150℃下保持30分鐘。以上述方式制造多孔TiO2層。
接著，將通過使用商業(yè)化的TiO2顆粒(具有200nm的粒徑)、萜品醇和乙基纖維素制備的用于絲網(wǎng)印刷的TiO2糊料以41mm的長度、5.5mm的寬度和10μm的厚度施加到上述的多孔TiO2層上。將TiO2糊料干燥，并且將通過使用商業(yè)化的炭黑和石墨顆粒、萜品醇和乙基纖維素制備的用于絲網(wǎng)印刷的糊料以40mm的長度、6mm的寬度和30μm的厚度施加到上述的TiO2層上，以形成對電極。而且，在將所得的糊料干燥之后，將糊料在熱板上在150℃下保持30分鐘。以此方式，形成多孔絕緣層以及多孔對電極。
接著，在室溫下將多孔TiO2層在0.5mM的順式-二(異硫氰酸)-N，N-二(2，2’-聯(lián)吡啶-4，4’-二羧酸)-釕(II)二叔丁基銨鹽(N719染料)的叔丁醇/乙腈混合介質(zhì)(體積比1∶1)中浸漬48小時，由此將染料擔(dān)載在多孔TiO2層中。使用乙腈清潔具有這樣擔(dān)載在其中的染料的多孔TiO2層，然后在暗處進(jìn)行干燥。以上述方式制造了染料增感的多孔TiO2層。
將0.045g碘化鈉(NaI)、1.11g碘化1-丙基-2，3-二甲基咪唑鎓、0.11g的碘(I2)以及0.081g的4-叔丁基吡啶溶解在3g γ-丁內(nèi)酯中，從而制備電解質(zhì)組合物。
接著，使用分配器將這樣制備的電解質(zhì)組合物施加到對電極一側(cè)的整個表面上，對電極、多孔絕緣層和染料增感半導(dǎo)體層的內(nèi)部浸透電解質(zhì)組合物。而且，將從對電極、多孔絕緣層和染料增感半導(dǎo)體層析出的多余的電解質(zhì)組合物清潔掉。
接著，通過使用超聲焊接方法，將尺寸分別為60mm×3mm、厚度分別為30μm的鈦箔接合到引出電極接合部分，從而分別形成引出電極，其中，所述引出電極接合部分設(shè)置在由PEN/ITO基板的兩側(cè)的ITO膜形成的透明導(dǎo)電層上。
接著，將通過將熱熔樹脂作為接合層接合到其上蒸鍍有鋁的氣體阻隔膜的粘貼表面上而得到的保護(hù)膜剪切成尺寸為70mm×56mm的片，并將所得的膜在減壓下熱壓在染料增感光電轉(zhuǎn)換元件側(cè)的表面上，從而用保護(hù)膜完全覆蓋染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件側(cè)的表面。
通過上述過程得到了期望的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。在該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊中，八個尺寸分別為5mm×40mm的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件彼此串聯(lián)連接。
對于以上述方式制造的實施例1和2以及對比例1-3的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊測量在AM1.5(1sun)的輻射條件下的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，對于完成了光電轉(zhuǎn)換效率的測量的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊進(jìn)行彎曲測試，計算在即將發(fā)生斷裂之前的曲率半徑。計算結(jié)果被示于表1中。
表1 *所有數(shù)據(jù)是所制造的五個樣品的平均值 從表1將了解，實施例1和2的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊具有優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換效率、小的最小曲率半徑以及輕的重量。雖然對比例1因為玻璃基板具有4mm的大的厚度而表現(xiàn)出高的光電轉(zhuǎn)換效率，但是因為染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊不彎曲而不能測量曲率半徑，除此之外，重量非常重。雖然對比例2表現(xiàn)出高的光電轉(zhuǎn)換效率，但是與實施例1和2中的每一個相比曲率半徑非常大。雖然對比例3是其中不使用薄膜玻璃基板而是使用PEN/ITO基板來制造的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的示例，但是光電轉(zhuǎn)換效率非常低，這是因為在形成多孔TiO2層的階段沒有在500℃下進(jìn)行灼燒。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。
如圖6所示，在此染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊中，沒有保護(hù)膜11被接合到薄膜玻璃基板1的背表面上，并且接合到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件一側(cè)的表面上的保護(hù)膜9在薄膜玻璃基板1的端表面處被折疊，以接合到薄膜玻璃基板1的背表面上。該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的其它結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一實施方式的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的相同。
制造該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的方法與制造根據(jù)第一實施方式的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的相同，不同之處在于，沒有保護(hù)膜11被接合到薄膜玻璃基板1的背表面上，并且保護(hù)膜9在薄膜玻璃基板1的端表面處被折疊。
根據(jù)第二實施方式，可以獲得與第一實施方式中的相同的優(yōu)點。
下面將描述該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的實施例。
實施例3 以與實施例1的相似的方式制造染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，不同之處在于，沒有AR膜接合到薄膜玻璃基板的背表面上，并且接合到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件一側(cè)的表面上的保護(hù)膜在薄膜玻璃基板的端表面處被折疊，以接合到薄膜玻璃基板的背表面上。
對比例4 以與實施例3的相似的方式制造染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，不同之處在于，接合到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件一側(cè)的表面上的保護(hù)膜的尺寸被設(shè)定為小于薄膜玻璃基板的尺寸(60mm×46mm)的58mm×44mm的尺寸，并且該保護(hù)膜被接合以暴露出薄膜玻璃基板的端表面。
對于以上述方式制造的實施例3以及對比例4的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊測量在AM1.5(1sun)的輻射條件下的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，對于完成了光電轉(zhuǎn)換效率的測量的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊進(jìn)行彎曲測試，計算在即將發(fā)生斷裂之前的曲率半徑。計算結(jié)果被示于表1中。
從表1將了解，實施例3的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊具有優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換效率、小的最小曲率半徑以及輕的重量。雖然對比例4表現(xiàn)出高的光電轉(zhuǎn)換效率，但是與實施例3相比曲率半徑非常大，這是因為保護(hù)膜的尺寸小于薄膜玻璃基板的尺寸，因此薄膜玻璃基板的端表面沒有覆蓋保護(hù)膜。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。
如圖7所示，在此染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊中，對電極5或者由如下的箔來形成該箔由具有其中含有至少一種或多種選自由Pt、Ru、Ir和C組成的組中的元素的催化劑層的材料制成，或者由如下的箔來形成該箔由其中含有提供在或者由金屬或者由合金制成的箔的處于多孔絕緣層4一側(cè)的一個表面上的至少一種或多種選自由Pt、Ru、Ir和C組成的組中的元素的材料制成，其中所述合金含有至少一種或多種選自由Ti、Ni、Cr、Fe、Nb、Ta、W、Co和Zr組成的組中的元素。并且，一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的對電極5的一端通過導(dǎo)電材料12接合到相鄰的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的透明導(dǎo)電層2。此染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的其它結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一實施方式的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的相同。
下面將描述制造該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的方法。
首先，以與第一實施方式相似的方式進(jìn)行制造過程，直到形成多孔絕緣層4，然后在透明導(dǎo)電層2的每一個上的與對電極5的接合部分上形成導(dǎo)電材料12。并且對電極5被形成，然后被接合到導(dǎo)電材料12上，其中，所述對電極5由在具有預(yù)定形狀的金屬或合金制成的箔的一個表面上具有催化劑層的材料制成的箔來形成，或者具有催化能力的材料制成的箔來形成。
接著，以與第一實施方式相似的方式形成引出電極6和7。
接著，除液體注入孔的部分之外，在每兩個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件之間的對電極5與多孔絕緣層4之間所限定出的部分的整個表面上，以及對電極5的整個表面上形成接合層8，其中，對于每一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件預(yù)先形成所述液體注入孔。
接著，通過對于每一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件預(yù)先形成的液體注入孔注入電解質(zhì)溶液，從而至少將染料增感半導(dǎo)體層3和多孔絕緣層4用電解質(zhì)完全浸透，通常，將染料增感半導(dǎo)體層3、多孔絕緣層4以及對電極5用電解質(zhì)完全浸透。
此后，以與第一實施方式相似的方式進(jìn)行保護(hù)膜9接合過程以及之后的過程，從而制造出該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。
根據(jù)第三實施方式，除了與第一實施方式相似的優(yōu)點之外，還可以獲得如下的優(yōu)點。也就是說，因為對電極5由在金屬或合金制成的箔上具有催化劑層的材料所制成的箔或者由具有催化能力的材料所制成的箔來形成，所以對電極5可以被構(gòu)造得很薄，因此使得染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的減薄和減重成為可能。此外，形成對電極5的由金屬或合金制成的箔以及催化劑層的材料、或者具有催化能力的材料具有廣泛的選擇空間，由此對于對電極的材料不存在限制。而且，因為染料增感半導(dǎo)體層3和對電極5通過多孔絕緣層4彼此分離，所以可以防止染料增感半導(dǎo)體層3的染料吸附在對電極5上，由此不會引起特性的劣化。因此，可以實現(xiàn)具有與擁有Z型結(jié)構(gòu)的染料增感太陽能電池模塊相同的發(fā)電性能的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。
下面將描述該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的實施例。
實施例4 在通過使用FTO玻璃基板以與實施例1相似的方式將過程進(jìn)行到制造了染料增感TiO2燒結(jié)體之后，將各向異性導(dǎo)電糊料以0.5mm的寬度施加到條形染料增感TiO2燒結(jié)體上，以與條形染料增感TiO2燒結(jié)體平行，然后進(jìn)行干燥。
接著，通過用0.05mM的氯鉑酸的異丙醇(IPA)溶液噴涂厚度為0.05mm的鈦箔的一個表面，并在385℃下進(jìn)行灼燒獲得對電極，將該對電極剪切成分別具有6mm×40mm的尺寸的片。并且，將氯鉑酸被噴涂到其上的表面朝向染料增感TiO2燒結(jié)體一側(cè)，由此進(jìn)行對齊，然后通過熱壓合將上述的各向異性導(dǎo)電糊料和對電極彼此接合。
通過進(jìn)行絲網(wǎng)印刷將UV固化膠粘劑施加到FTO玻璃基板上，以覆蓋全部染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，留下直徑為1mm的用于液體注入的圖案。在施加之后，當(dāng)優(yōu)選排出氣泡時，通過使用傳送帶式UV曝光系統(tǒng)，將紫外光輻射到UV固化膠粘劑上，從而固化UV固化膠粘劑。
接著，以與實施例1相似的方式制備的電解質(zhì)組合物在減壓下通過液體注入孔(直徑為1mm，以如上所述的方式被制備)被注入，然后將電解質(zhì)組合物在0.4MPa的增大壓力下保持30分鐘，使得電解質(zhì)溶液完全地滲透到每一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件中。以此方式，染料增感TiO2燒結(jié)體和多孔絕緣層中的每一個被電解質(zhì)浸透。
接著，用UV固化膠粘劑密封用于電解質(zhì)溶液的液體注入孔之后，與實施例1類似，將保護(hù)膜接合到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件側(cè)。并且，在將玻璃基板拋光以獲得厚度為0.1mm的薄膜玻璃基板之后，將保護(hù)膜接合到所得到的薄膜玻璃基板的背表面上，并且這些保護(hù)膜在其伸出薄膜玻璃基板的部分彼此接合，從而獲得染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明第四實施方式的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。
在根據(jù)第一實施方式的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊中，電解質(zhì)由其中包含碘的電解質(zhì)組合物制成，在本染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊中，電解質(zhì)中還包含具有至少一個異氰酸酯基團(tuán)(-NCO)的化合物，其中所述化合物除了該異氰酸酯基團(tuán)之外還適當(dāng)?shù)匕辽僖粋€或多個含氮官能團(tuán)，或者所述電解質(zhì)除了上述化合物之外還包含具有至少一個或多個含氮官能團(tuán)的化合物。雖然對于具有至少一個或多個異氰酸酯基團(tuán)(-NCO)的化合物沒有特別限制，但是該化合物優(yōu)選與電解質(zhì)鹽、電解質(zhì)的溶劑以及其它添加劑相容。雖然具有至少一個或多個含氮官能團(tuán)的化合物適當(dāng)?shù)厥前敷w系化合物，但是相關(guān)的化合物并不限于此。雖然對于該胺體系化合物沒有特別限制，但是該化合物優(yōu)選與電解質(zhì)鹽、電解質(zhì)的溶劑以及其它添加劑相容。使得含氮官能團(tuán)與具有至少一個或多個異氰酸酯基團(tuán)的化合物共存，這尤其大大地有利于提高染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的開路電壓。具體地，具有至少一個或多個異氰酸酯基團(tuán)的化合物例如是苯異氰酸酯、2-氯乙基異氰酸酯、間氯苯異氰酸酯、環(huán)己基異氰酸酯、鄰甲苯異氰酸酯、對甲苯異氰酸酯、正己基異氰酸酯、2，4-甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯或類似物。然而，本發(fā)明不限于此。此外，具體地，胺體系化合物例如為4-叔丁基吡啶、苯胺、N，N-二甲基苯胺、N-甲基苯并咪唑或類似物。然而，本發(fā)明不限于此。
除了上述的內(nèi)容之外，其它的與根據(jù)第一實施方式的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊相似。
根據(jù)第四實施方式，除了與第一實施方式相同的優(yōu)點之外，還可以獲得如下優(yōu)點電解質(zhì)由其中含有具有至少一個或多個異氰酸酯基團(tuán)的化合物的電解質(zhì)化合物制成，這使得短路電流和開路電壓兩者都可以被增大，從而可以獲得具有非常高的光電轉(zhuǎn)換效率的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。
下面將描述該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的實施例。
實施例5 在制備實施例1的電解質(zhì)化合物的過程中，除了0.045g碘化鈉(NaI)、1.11g碘化1-丙基-2，3-二甲基咪唑鎓、0.11g的碘(I2)以及0.081g的4-叔丁基吡啶之外，還將0.071g(0.2mol/L)苯異氰酸酯溶解在3g γ-丁內(nèi)酯中。其它方面與實施例1的相似，并且得到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊。
盡管到目前為止已經(jīng)具體描述了本發(fā)明的實施方式和這些實施方式的實施例，但是本發(fā)明不限于上述的實施方式和實施例，并且可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思進(jìn)行各種改變。
例如，上述實施方式和實施例中提供的數(shù)值、結(jié)構(gòu)、形狀、材料、原料、工藝等僅為示例性，因此可以根據(jù)需要采用與上述實施方式和實施例中所提供的不同的數(shù)值、結(jié)構(gòu)、形狀、材料、原料、工藝等。
權(quán)利要求
1.一種染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，其具有處于支撐基材上的多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，其中
厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板被用作所述支撐基材，并且尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜被接合到所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，其中，所述薄膜玻璃基板的端表面的至少一部分由所述保護(hù)膜覆蓋。
3.如權(quán)利要求2所述的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，其中，所述薄膜玻璃基板的至少一側(cè)或多側(cè)上的所述端表面由所述保護(hù)膜覆蓋。
4.如權(quán)利要求3所述的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，其中，所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊在所述薄膜玻璃基板上的多個區(qū)域上具有透明導(dǎo)電層，染料增感半導(dǎo)體層、多孔絕緣層以及對電極依次層疊在所述透明導(dǎo)電層上，由此構(gòu)造所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，并且所述保護(hù)膜被接合到所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件一側(cè)的表面上，由此用所述保護(hù)膜覆蓋所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件。
5.如權(quán)利要求4所述的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，其中，一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的所述透明導(dǎo)電層與另一個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的所述對電極在該兩個彼此相鄰的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件之間所限定的部分中彼此電連接。
6.如權(quán)利要求5所述的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，其中，至少所述染料增感半導(dǎo)體層和所述多孔絕緣層用電解質(zhì)浸透。
7.如權(quán)利要求6所述的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，其中，所述電解質(zhì)包括其中包含具有至少一個或多個異氰酸酯基團(tuán)的化合物的電解質(zhì)組合物。
8.如權(quán)利要求4所述的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，其中，所述對電極由在金屬或合金制成的箔的所述多孔絕緣層一側(cè)的一個表面上具有催化劑層的材料所制成的箔來形成，或者由具有催化能力的材料所制成的箔來形成。
9.一種制造染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的方法，所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊具有處于支撐基材上的多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，所述方法包括如下步驟
使用厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板作為所述支撐基材，并且在所述薄膜玻璃基板上形成所述多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件，由此形成所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊；以及
將尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜接合到所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。
10.一種使用染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的電子設(shè)備，其中
所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊是具有處于支撐基材上的多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊；以及
厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板被用作所述支撐基材，并且尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜被接合到所述染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。
11.一種光電轉(zhuǎn)換元件模塊，其具有處于支撐基材上的多個光電轉(zhuǎn)換元件，其中
厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板被用作所述支撐基材，并且尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜被接合到所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。
12.一種制造光電轉(zhuǎn)換元件模塊的方法，所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊具有處于支撐基材上的多個光電轉(zhuǎn)換元件，所述方法包括如下步驟
使用厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板作為所述支撐基材，并且在所述薄膜玻璃基板上形成所述多個光電轉(zhuǎn)換元件，由此形成所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊；以及
將尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜接合到所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。
13.一種使用光電轉(zhuǎn)換元件模塊的電子設(shè)備，其中
所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊是具有處于支撐基材上的多個光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換元件模塊；以及
厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板被用作所述支撐基材，并且尺寸等于或大于所述薄膜玻璃基板的樹脂體系保護(hù)膜被接合到所述光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種諸如染料增感太陽能電池模塊的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊，該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊可具有重量輕、薄及柔性的結(jié)構(gòu)，并可獲得高的發(fā)電效率。還公開了一種制造該染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的方法。具體地，在具有處于支撐基材上的多個染料增感光電轉(zhuǎn)換元件的染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊中，厚度為0.2mm或更小的薄膜玻璃基板(1)被用作支撐基材，尺寸大于薄膜玻璃基板(1)的樹脂保護(hù)膜(9，11)被接合到染料增感光電轉(zhuǎn)換元件模塊的至少一個表面上。染料增感半導(dǎo)體層(3)、多孔絕緣層(4)及對電極(5)依次層疊在形成在薄膜玻璃基板(1)上的透明導(dǎo)電層(2)上，由此構(gòu)造染料增感光電轉(zhuǎn)換元件。染料增感半導(dǎo)體層(3)和多孔絕緣層(4)由電解質(zhì)浸透。
文檔編號H01L31/04GK101606275SQ20088000482
公開日2009年12月16日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者諸岡正浩, 折橋正樹, 高田晴美 申請人:索尼株式會社