專利名稱：一種染料敏化太陽能電池的封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光伏技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種染料敏化太陽能電池的封裝技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著全球性礦物能源的枯竭和環(huán)境污染問題的加劇，太陽能資源的利用已經(jīng)引起 了世界的關(guān)注，由此光伏技術(shù)的研究也成為世界范圍內(nèi)的熱點(diǎn)。在各種新型太陽能電池中， 染料敏化太陽能電池以其制作工藝簡單、便于大規(guī)模生產(chǎn)、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)愈來愈受到廣 泛重視。目前，染料敏化太陽能電池多孔光陽極的性能對電池的性能的影響尤為重要，因 此多年來關(guān)于光陽極膜的研究也越來越多。目前液態(tài)染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率 較高，在IOcmX IOcm的玻璃基板上可以達(dá)到6%，已經(jīng)基本接近實(shí)用水平。但是液態(tài)電解質(zhì) 的揮發(fā)泄露長期穩(wěn)定性不很理想制約著其實(shí)際應(yīng)用的進(jìn)程，主要是由于目前液態(tài)電解質(zhì)的 染料敏化太陽能電池是采用高分子的有機(jī)材料進(jìn)行封裝的。有機(jī)高分子材料不但在高溫下 容易老化而導(dǎo)致電解質(zhì)泄露，同時(shí)液態(tài)電解質(zhì)的碘離子也會(huì)不斷的在有機(jī)高分子材料中進(jìn) 行擴(kuò)散，從而導(dǎo)致電解質(zhì)的揮發(fā)而降低染料敏化太陽能電池的壽命。采用玻璃粉的進(jìn)行高 溫?zé)Y(jié)的方法也有人進(jìn)行研究，由于陽極敏化材料在高溫條件下會(huì)分解而采用循環(huán)染料的 方式進(jìn)行染料敏化工藝，致使染料敏化效果欠佳，制作工藝復(fù)雜并功耗較大。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種染料敏化太陽能電池的密 封方法，該方法避免因高分子材料的老化而導(dǎo)致液態(tài)電解質(zhì)揮發(fā)和泄露，避免了高溫?zé)Y(jié) 玻璃料導(dǎo)致敏化材料的分解。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的，一種染料敏化太陽能電池的封裝 方法，其特征在于首先將封裝材料燒結(jié)于光陰極導(dǎo)電玻璃基板上，然后將光陽極的導(dǎo)電玻 璃基板和光陰極的導(dǎo)電玻璃基板對接，采用輻照源加熱封裝材料，使封裝材料軟化，冷卻后 形成介于兩片導(dǎo)電玻璃之間的封條，實(shí)現(xiàn)染料敏化太陽能電池的封接；所述的封裝材料中 至少摻雜一種降低熔點(diǎn)的過渡金屬。所述摻雜的過渡金屬是指釩、鑭或釹。所述的封裝材料中還摻雜降低熱膨脹系數(shù)的填料。所述的輻照源是指激光或者紅外光源。所述輻照源加熱的溫度彡IOO0C。室溫下，所述封裝材料與導(dǎo)電玻璃基板之間的最大膨脹失配是lOOppm。所述封接材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度小于350°C。所述封裝材料的寬度為3mm，距離導(dǎo)電玻璃基板邊緣1mm。所述降低熱膨脹系數(shù)的填料是硅酸鋁鋰。所述降低熱膨脹系數(shù)的填料的平均粒度范圍是5-lOum。
3
本發(fā)明提出了一種染料敏化太陽能電池的密封方法，通過將封裝材料預(yù)燒結(jié)在光 陰極導(dǎo)電玻璃基板上，將光陽極導(dǎo)電玻璃基板與光陰極導(dǎo)電玻璃基板進(jìn)行對接，然后采用 輻照源(如激光、紅外光)加熱封裝材料，使其熔化將兩玻璃基板封接在一起溶化在激光的 條件下進(jìn)行封接。該封裝材料中至少摻雜了一種過渡金屬來降低熔點(diǎn)，并添加填料來降低 熱膨脹系數(shù)，從而當(dāng)有輻照源照射時(shí)，玻璃料可以軟化形成封條而粘合上下玻璃基板，可以 避免高溫分解敏化染料。本發(fā)明采用玻璃料在激光或者紅外光的條件下進(jìn)行封接，避免因高分子材料的老 化而導(dǎo)致液態(tài)電解質(zhì)揮發(fā)和泄露，避免了高溫?zé)Y(jié)玻璃料導(dǎo)致敏化材料的分解，避免了循 環(huán)染料的復(fù)雜制備工藝，同時(shí)保證了良好的氣密性和良好的機(jī)械強(qiáng)度。


圖1為采用本發(fā)明方法封接后的染料敏化太陽能電池的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，采用本發(fā)明方法封接的染料敏化太陽能電池呈三明治結(jié)構(gòu)，其中包 括光陽極導(dǎo)電玻璃基板1、染料敏化的光陽極薄膜2和光陰極導(dǎo)電玻璃基板3。光陽極導(dǎo)電 玻璃基板1和光陰極導(dǎo)電玻璃基板3采用透明的FTO導(dǎo)電玻璃，透光率在85%以上。首先 在光陽極導(dǎo)電玻璃基板1上制備有光陽極半導(dǎo)體薄膜材料，該光陽極半導(dǎo)體薄膜材料經(jīng)染 料敏化后得到染料敏化的光陽極薄膜2，在光陰極導(dǎo)電玻璃基板3上采用超聲打孔機(jī)打有 用于灌注電解質(zhì)的孔5，并印刷Pt漿料制備光陰極，將摻雜有過渡金屬釩、鑭、釹中一種或 多種的低溫封裝材料4預(yù)燒結(jié)在光陰極導(dǎo)電玻璃基板3上，低溫封裝材料4的寬度為3mm， 距離玻璃邊緣Imm處，從而保證了對接后染料敏化的光陽極薄膜2與低溫封裝材料4有Imm 的間距，低溫封裝材料4的玻璃轉(zhuǎn)化溫度小于350°C ；低溫封裝材料4中還摻雜降低熱膨脹 系數(shù)的硅酸鋁鋰，從而使光陽極導(dǎo)電玻璃基板1和光陰極導(dǎo)電玻璃基板3具有相匹配的膨 脹系數(shù)，室溫下，低溫封裝材料4與導(dǎo)電玻璃基板之間的最大膨脹失配是lOOppm。將光陽 極導(dǎo)電玻璃基板1和光陰極導(dǎo)電玻璃基板3對接后采用輻射源6 (激光或者紅外光源)進(jìn) 行照射加熱，輻照源加熱的溫度< 100°C，低溫封裝材料4經(jīng)光照軟化將陽極導(dǎo)電玻璃基板 1和陰極導(dǎo)電玻璃基板3粘結(jié)在一起，冷卻后形成封條，防止周圍環(huán)境中的水分和氧氣進(jìn)入 到染料敏化的光陽極薄膜2中；從而實(shí)現(xiàn)了染料敏化太陽能電池的封接。
權(quán)利要求
一種染料敏化太陽能電池的封裝方法，其特征在于首先將封裝材料燒結(jié)于光陰極導(dǎo)電玻璃基板上，然后將光陽極的導(dǎo)電玻璃基板和光陰極的導(dǎo)電玻璃基板對接，采用輻照源加熱封裝材料，使封裝材料軟化，冷卻后形成介于兩片導(dǎo)電玻璃之間的封條，實(shí)現(xiàn)染料敏化太陽能電池的封接；所述的封裝材料中至少摻雜一種降低熔點(diǎn)的過渡金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池的封裝方法，其特征在于所述摻 雜的過渡金屬是指釩、鑭或釹。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池的封裝方法，其特征在于所述的 封裝材料中還摻雜降低熱膨脹系數(shù)的填料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池的封裝方法，其特征在于所述的 輻照源是指激光或者紅外光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種染料敏化太陽能電池的封裝方法，其特征在于所 述輻照源加熱的溫度彡100°c。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池的封裝方法，其特征在于室溫下， 所述封裝材料與導(dǎo)電玻璃基板之間的最大膨脹失配是lOOppm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池的封裝方法，其特征在于所述封 接材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度小于350°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種染料敏化太陽能電池的封裝方法，其特征在于所述封 裝材料的寬度為3mm，距離導(dǎo)電玻璃基板邊緣1mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種染料敏化太陽能電池的封裝方法，其特征在于所述降 低熱膨脹系數(shù)的填料是硅酸鋁鋰。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或9所述的一種染料敏化太陽能電池的封裝方法，其特征在于所 述降低熱膨脹系數(shù)的填料的平均粒度范圍是5-lOum。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種染料敏化太陽能電池的封裝方法，通過將封裝材料預(yù)燒結(jié)在光陰極導(dǎo)電玻璃基板上，將光陽極導(dǎo)電玻璃基板與光陰極導(dǎo)電玻璃基板進(jìn)行對接，然后采用輻照源(如激光、紅外光)加熱封裝材料，使其熔化將兩玻璃基板封接在一起溶化在激光的條件下進(jìn)行封接；所述封裝材料中至少摻雜了一種降低熔點(diǎn)的過渡金屬，還摻雜降低熱膨脹系數(shù)的填料，從而當(dāng)有輻照源照射時(shí)，封裝材料軟化形成封條而粘合上下玻璃基板，避免高溫封裝分解敏化染料，同時(shí)保證了良好的氣密性和良好的機(jī)械強(qiáng)度。
文檔編號H01L51/48GK101894687SQ20101020906
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者姜春華 申請人:彩虹集團(tuán)公司