專利名稱：大面積染料敏化太陽能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光伏技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大面積染料敏化太陽能電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
自1991年瑞士洛桑工學(xué)院的Gratzel教授等人首次利用納米技術(shù)，使大面積染料敏化太陽能電池(DSSCs)的光電轉(zhuǎn)化效率取得突破性進(jìn)展以來(0’ Regan, B. ；Gratzel, Μ. Nature 1991，353，737.)，大面積染料敏化太陽能電池以其簡單的制作工藝，低廉的成本和良好的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。這種光伏電池的制作成本僅為硅太陽能電池的1/5 1/10，使用壽命能夠達(dá)到20年以上。但是目前制備的大面積染料敏化太陽能電池，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜而且制備過程也復(fù)雜，需要較長的周期，得到的太陽能電池組的各個(gè)電池之間的接觸性能有限。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制備方便及接觸性能良好的大面積染料敏化太陽能電池。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種大面積染料敏化太陽能電池，包括位于該大面積染料太陽能電池四周的電池密封組件、多個(gè)依次電連接的電池單元，該電池單元包括敏化光陽極、與該敏化光陽極相對的對電極、位于該敏化光陽極和該對電極之間的電解質(zhì)以及電池密封部件，該敏化光陽極包括第一基板、覆蓋于該第一基板上的第一導(dǎo)電膜、覆蓋于該第一導(dǎo)電膜上的致密半導(dǎo)體膜及覆蓋于致密半導(dǎo)體膜上的敏化多孔半導(dǎo)體膜，該對電極包括第二基板、覆蓋于該第二基板上的第二導(dǎo)電膜和覆蓋于第二導(dǎo)電膜上的催化劑層，該電池單元的第一導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜與相鄰的另一電池單元的第二導(dǎo)電膜或催化劑層通過電極連接材料部件接。本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步提供一種大面積染料敏化太陽能電池制備方法，包括如下步驟按預(yù)定方式在基板上形成兩張以上導(dǎo)電膜，制成導(dǎo)電基板，所述預(yù)定方式是指導(dǎo)電膜間隔排列，相鄰導(dǎo)電膜之間形成絕緣區(qū)域，按照致密半導(dǎo)體膜面積小于導(dǎo)電膜面積的方式在每個(gè)導(dǎo)電膜上制備致密半導(dǎo)體膜，在每個(gè)致密半導(dǎo)體膜上制備多孔半導(dǎo)體膜，用染料敏化，得到敏化光陽極；在所述基板四周制備電池密封部件；在所述包括敏化光陽極的基板中導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域及其一側(cè)導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜上制備由第一隔件、電極連接部件及第二隔件組成的分隔部件，使所述電極連接部件位于導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域一側(cè)導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜上，使所述第一隔件位于所述電極連接部件一側(cè)的絕緣區(qū)域，同時(shí)使第二隔件位于電極連接部件另一側(cè)的導(dǎo)電膜或催化劑層上；按預(yù)定方式在另一基板上形成兩張以上導(dǎo)電膜，制備導(dǎo)電基板，所述預(yù)定方式是指導(dǎo)電膜間隔排列，相鄰導(dǎo)電膜之間形成絕緣區(qū)域，該導(dǎo)電膜和前述制備敏化光陽極步驟中導(dǎo)電膜相對應(yīng)，然后在所述導(dǎo)電膜上制備催化劑層，形成對電極；將所述包括敏化光陽極的基板和所述包括對電極的基板按照預(yù)定方式重疊，所述預(yù)訂方式是指將所述包括對電極的基板中導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域和所述第二隔件對接以及使電極連接部件與包括對電極的基板中導(dǎo)電膜或催化劑層連接，擠壓所述光陽極和所述對電極使所述敏化光陽極、電池密封部件、分隔部件及對電極密封接觸，注入電解質(zhì)材料，得到大面積染料敏化太陽能電池。本發(fā)明實(shí)施例大面積染料敏化太陽能電池，通過設(shè)置分隔部件，使其結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好，電池單元之間接觸性能優(yōu)異，不會出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了制備方法的簡單可行。本發(fā)明實(shí)施例制備方法，通過噴涂、對光陽極及對電極導(dǎo)電膜的設(shè)計(jì)，使得本方法操作簡單，實(shí)現(xiàn)電池單元的連接與密封，大大減少了現(xiàn)有技術(shù)的制備流程。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的大面積染料敏化太陽能電池截面示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供一種大面積染料敏化太陽能電池，包括位于該大面積染料太陽能電池四周的電池密封組件、多個(gè)依次電連接的電池單元，該電池單元包括敏化光陽極、與該敏化光陽極相對的對電極及位于該敏化光陽極和該對電極之間的電解質(zhì)，該敏化光陽極包括第一基板、覆蓋于該第一基板上的第一導(dǎo)電膜、覆蓋于該第一導(dǎo)電膜上的致密半導(dǎo)體膜及覆蓋于致密半導(dǎo)體膜上的敏化多孔半導(dǎo)體膜，該對電極包括第二基板、覆蓋于該第二基板上的第二導(dǎo)電膜和覆蓋于第二導(dǎo)電膜上的催化劑層，該電池單元的第一導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜與相鄰的另一電池單元的第二導(dǎo)電膜或催化劑層通過電極連接部件電連接。具體地，本發(fā)明實(shí)施例大面積染料敏化太陽能電池，從整體上，包括敏化光陽極組件、對電極組件、電池密封組件及電解質(zhì)組件，該敏化光陽極組件與該對電極組件相對，該電解質(zhì)組件位于該敏化光陽極組件和該對電極組件之間，該電池密封組件形成在大面積染料敏化太陽能電池四周，該大面積染料敏化太陽能電池還包括將該敏化光陽極組件、對電極組件、電解質(zhì)組件分別分隔為相對應(yīng)的至少兩個(gè)以上敏化光陽極、至少兩個(gè)以上對電極、 至少兩個(gè)以上電解質(zhì)的分隔部件，每對對應(yīng)分隔的染料敏化光陽極、對電極及電解質(zhì)組成一個(gè)電池單元，每個(gè)敏化光陽極包括第一基板、覆蓋于該第一基板上的第一導(dǎo)電膜，覆蓋于該第一導(dǎo)電膜上的致密半導(dǎo)體膜及覆蓋于致密半導(dǎo)體膜上的敏化多孔半導(dǎo)體膜，每個(gè)對電極包括第二基板、覆蓋于該第二基板上的第二導(dǎo)電膜和覆蓋于第二導(dǎo)電膜上的催化劑層。 具體地，本發(fā)明實(shí)施例大面積染料敏化太陽能電池中，任一電池單元的敏化光陽極的第一導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜與對電極的第二導(dǎo)電膜錯(cuò)位相對設(shè)置。該分隔部件包括第一隔件、 電極連接部件及第二隔件，該電極連接部件位于該第一隔件和該第二隔件之間。
具體地，該分隔部件包括緊密接觸的第一隔件、第二隔件及位于第一隔件和第二隔件之間的電極連接部件，該分隔部件可以分為上部和下部。該下部位于包括敏化光陽極的基板上，具體為，第一隔件位于相鄰敏化光陽極第一導(dǎo)電膜之間并且將導(dǎo)電膜絕緣隔開， 該電極連接部件位于第一隔件左側(cè)或右側(cè)的第一導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜上，該第二隔件位于上述電極連接部件同一側(cè)并且緊鄰電極連接部件的第一導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜上并且密封接觸；分隔部件上部位于包括對電極的基板上，具體為，該第二隔件位于對電極第二導(dǎo)電膜之間并且將第二導(dǎo)電膜絕緣隔開，該電極連接部件位于該第二隔件左側(cè)或右側(cè)的第二導(dǎo)電膜或催化劑層上，該第一隔件位于上述電極連接部件同一側(cè)并且緊鄰電極連接部件的第二導(dǎo)電膜或催化劑上并密封接觸。因此，實(shí)現(xiàn)每個(gè)電池單元密封。該大面積染料敏化太陽能電池通過分隔部件分為至少兩個(gè)以上電池單元，該分隔部件對本發(fā)明實(shí)施例大面積染料敏化太陽能電池進(jìn)行物理性分隔，因此，該電池單元的組成與結(jié)構(gòu)與整個(gè)大面積染料敏化太陽能電池相似，不同之處在于電池單元與電池之間面積不同。這些電池單元又通過該分隔部件而實(shí)現(xiàn)各自的密封，保證各個(gè)電池單元的電解質(zhì)不會泄露。該分隔部件包括第一隔件、電極連接部件和第二隔件，該電極連接部件位于第一隔件和第二隔件之間，三者緊密接觸。具體地，請參閱圖1，該圖1顯示本發(fā)明實(shí)施例大面積染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)。該大面積染料敏化太陽能電池1分隔為至少第一電池單元2和第二電池單元3， 該第一電池單元2包括敏化光陽極21、對電極22、電解質(zhì)5及電池密封部件，該敏化光陽極 21包括基板211、導(dǎo)電膜212、致密半導(dǎo)體膜213及敏化多孔半導(dǎo)體膜214，該對電極22包括基板221、導(dǎo)電膜222及催化劑層223，該第二電池單元3包括敏化光陽極31、對電極32、 電解質(zhì)陽及電池密封部件，該敏化光陽極31包括基板311、導(dǎo)電膜312、致密半導(dǎo)體膜313 及敏化多孔半導(dǎo)體膜314，該對電極32包括基板321、導(dǎo)電膜322及催化劑層323。該第一電池單元2與第二電池單元3中的電池密封部件沒有在圖1中顯示。該第一隔件將相鄰兩個(gè)電池單元光陽極導(dǎo)電膜絕緣隔開，該第二隔件將相鄰兩個(gè)電池單元對電極導(dǎo)電膜絕緣隔開。具體地，該第一隔件41將該第一電池單元2的光陽極21 和第二電池單元3的光陽極31絕緣隔開，具體是將導(dǎo)電膜212和導(dǎo)電膜312絕緣隔開，該第二隔件43將該第一電池單元2對電極22和第二電池單元3對電極32絕緣隔開，具體是將導(dǎo)電膜222和導(dǎo)電膜322絕緣隔開，該電極連接部件42將第一電池單元2催化劑層223 或?qū)щ娔?22與第二電池單元3導(dǎo)電膜312連接。另外，該第一隔件對電極導(dǎo)電膜或催化劑層密封連接，該第二隔件和敏化光陽極導(dǎo)電膜密封連接。具體地，該第一隔件42與第一電池單元2對電極22的導(dǎo)電膜222或催化劑層223連接，該第一隔件43與第二電池單元3敏化光陽極31導(dǎo)電膜312連接。該第一隔件41和電極連接部件42頂端同時(shí)接觸于第一電池單元2對電極22催化劑層222或?qū)щ娔?23上，也可以電極連接部件42接觸于第一電池單元2對電極22導(dǎo)電膜222上而第一隔件41接觸于第一電池單元2對電極22催化劑層223上。該第二隔件43和電極連接部件42可以同時(shí)接觸于第二電池單元3敏化光陽極31導(dǎo)電膜312上或者第二隔件43接觸于第二電池單元3敏化光陽極31致密半導(dǎo)體膜313上而電極連接部件42接觸于第二電池單元3敏化光陽極31導(dǎo)電膜312上。進(jìn)一步地，該第一隔件41、電極連接部件42及第二隔件43之間緊密接觸。該第一隔件41、電極連接部件42及第二隔件43按照電極連接部42件位于第一隔件41與第二隔件43中間的順序并列排列。該分隔部件4的排列方式包括從左至右，第一隔件41、電極連接部件42及第二隔件43 ；第二隔件43、電極連接部件42及第一隔件41。本發(fā)明實(shí)施例大面積染料敏化太陽能電池由多個(gè)電池單元組成，該電池單元也即太陽能電池單元，每個(gè)電池單元之間通過內(nèi)部的電極連接部件而串聯(lián)為一個(gè)整體的太陽能電池，在光照射下，太陽能電池單元將光能轉(zhuǎn)化為電能，各個(gè)電池單元的產(chǎn)生的電壓相加， 從而大大增加該大面積染料敏化太陽能電池的輸出電壓。具體地，該大面積染料敏化太陽能電池的敏化光陽極或者對電極所使用的基板為透明基板，其材料沒有限制，可以為玻璃或其他透明高分子材料。該大面積染料敏化太陽能電池敏化光陽極或?qū)﹄姌O所使用的導(dǎo)電膜的材質(zhì)亦沒有限制，可以為氧化銦、氧化銦錫、氟摻雜氧化銦錫及氟摻雜氧化錫等。該致密半導(dǎo)體膜為致密二氧化鈦半導(dǎo)體層。該致密半導(dǎo)體膜，是通過在25-100°C 條件下在導(dǎo)電膜上噴涂鈦的化合物溶液，例如四氯化鈦，鈦酸四正丁酯，鈦酸四乙酯，鈦酸異丙酯中的一種或幾種，然后在300-500°C溫度條件下煅燒30-120分鐘而得到的。該敏化多孔半導(dǎo)體膜是通過在25_80°C條件下將半導(dǎo)體漿料噴涂于該致密半導(dǎo)體膜上，噴涂壓力為0. 2-lMPa,然后在300-500°C條件下煅燒30-120分鐘，再用染料敏化而得至IJ。該多孔半導(dǎo)體膜的厚度在1微米至1毫米之間，優(yōu)選10-20微米。該半導(dǎo)體漿料由納米半導(dǎo)體材料、成膜劑、分散劑組成，其質(zhì)量比為1 0-1 3-20。該納米半導(dǎo)體材料選自納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化錫、納米氧化鉻及納米氧化硅中的一種或以上；該成膜劑選自乙基纖維素或聚乙二醇等；該分散劑選自水、乙醇、正丁醇及松油醇中的一種或以上。在制備多孔半導(dǎo)體膜后，將該多孔半導(dǎo)體膜置于染料中敏化5-M小時(shí)，得到敏化多孔半導(dǎo)體膜。染料沒有限制，例如天然染料、合成染料，可以使用金屬絡(luò)合物或者有機(jī)染料。該催化劑層選自金、鉬或者其他催化劑物質(zhì)，將催化劑物質(zhì)通過噴涂、印刷或者磁控濺射方法在對電極導(dǎo)電膜上形成。本發(fā)明實(shí)施例大面積染料敏化太陽能電池所使用的電解質(zhì)沒有限制，可以為各種電解質(zhì)；本發(fā)明實(shí)施例所使用的電池密封部件材料為UV膠。該大面積染料敏化太陽能電池通過分隔部件而分為兩個(gè)以上電池單元，該電池單元個(gè)數(shù)沒有限制，例如2、3、4、5、6、7、8、9、50等。電池單元個(gè)數(shù)不同，所得到的大面積染料敏化太陽能電池的輸出電壓或電流而不同，因此該電池單元個(gè)數(shù)根據(jù)大面積染料敏化太陽能電池的目標(biāo)電壓或電流而決定。該電極連接部件將電池單元的敏化光陽極導(dǎo)電膜與相鄰另一電池單元對電極催化劑層相連接，從而實(shí)現(xiàn)電池單元的內(nèi)部串聯(lián)。該第一隔件、第二隔件的材料為固化膠，該固化膠包括紫外光固化膠、熱固化膠及環(huán)氧樹脂固化膠等，優(yōu)選為紫外固化膠。該電極連接部件的材料為固化膠與導(dǎo)電粉體或?qū)щ娎w維混合物。該導(dǎo)電粉體選自鈦粉、鎳粉、銅粉、銀粉、金粉、鐵粉、碳粉等中的一種或以上，該導(dǎo)電纖維選自金屬絲、表面鍍金屬纖維中一種或以上。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種大面積染料敏化太陽能電池制備方法，包括如下步驟
按預(yù)定方式在基板上形成兩張以上導(dǎo)電膜，制成導(dǎo)電基板，所述預(yù)定方式是指導(dǎo)電膜間隔排列，相鄰導(dǎo)電膜之間形成絕緣區(qū)域，按照致密半導(dǎo)體膜面積小于導(dǎo)電膜面積的方式在每個(gè)導(dǎo)電膜上制備致密半導(dǎo)體膜，在每個(gè)致密半導(dǎo)體膜上制備多孔半導(dǎo)體膜，用染料敏化，得到敏化光陽極；在所述基板四周制備電池密封部件；在所述包括敏化光陽極的基板中導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域及其一側(cè)導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜上制備由第一隔件、電極連接部件及第二隔件組成的分隔部件，使所述電極連接部件位于導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域一側(cè)導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜上，使所述第一隔件位于所述電極連接部件一側(cè)的絕緣區(qū)域，同時(shí)使第二隔件位于電極連接部件另一側(cè)的導(dǎo)電膜或催化劑層上；按預(yù)定方式在另一基板上形成兩張以上導(dǎo)電膜，制備導(dǎo)電基板，所述預(yù)定方式是指導(dǎo)電膜間隔排列，相鄰導(dǎo)電膜之間形成絕緣區(qū)域，該導(dǎo)電膜和前述制備敏化光陽極步驟中導(dǎo)電膜相對應(yīng)，然后在所述導(dǎo)電膜上制備催化劑層，形成對電極；將所述包括敏化光陽極的基板和所述包括對電極的基板按照預(yù)定方式重疊，所述預(yù)訂方式是指將所述包括對電極的基板中導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域和所述第二隔件對接以及使電極連接部件與包括對電極的基板中導(dǎo)電膜或催化劑層連接，擠壓所述光陽極和所述對電極使所述敏化光陽極、電池密封部件、分隔部件及對電極密封接觸，注入電解質(zhì)材料，得到大面積染料敏化太陽能電池。具體地，本發(fā)明實(shí)施例制備方法中，所選用的透明基板、導(dǎo)電膜、致密半導(dǎo)體膜的制備、多孔半導(dǎo)體膜的制備及敏化與前面所述相同，在此不做詳細(xì)闡述。在制備導(dǎo)電基板步驟中，可以使用磁控濺射的方法在透明基底上制備一張整體導(dǎo)電膜，然后使用激光刻劃、機(jī)械刻劃、高壓水刻及光刻膠等方式對該導(dǎo)電膜進(jìn)行刻劃，將導(dǎo)電膜分割為多個(gè)小面積導(dǎo)電膜，該小面積導(dǎo)電膜間隔排列，小面積導(dǎo)電膜之間間隔一定的距離，該距離沒有限制，實(shí)現(xiàn)小面積導(dǎo)電膜之間絕緣即可。也可以直接將小面積導(dǎo)電膜用磁控濺射的方法制備于透明基板上，使該小面積導(dǎo)電膜之間間隔排列，存在一定距離，該距離亦無限制，實(shí)現(xiàn)小面積導(dǎo)電膜之間絕緣即可。在導(dǎo)電膜上表面制備致密半導(dǎo)體膜，該致密半導(dǎo)體膜面積小于導(dǎo)電膜面積，具體地，該致密半導(dǎo)體膜的邊緣比該小面積導(dǎo)電膜的邊緣向里縮進(jìn)，縮進(jìn)的距離沒有限制。本發(fā)明實(shí)施例制備方法中，制備致密半導(dǎo)體膜和多孔半導(dǎo)體膜均采用噴涂方法， 該噴涂方法可以為高低氣壓空氣噴涂、高壓無氣噴涂及靜電噴涂等，所使用的噴涂工具沒有限制，可以為噴涂筆或噴涂槍等。該分隔部件在包括敏化光陽極的基板上制備，具體如下在所述包括敏化光陽極的基板中導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域及其一側(cè)導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜上制備電極連接部件，在所述電極連接部件一側(cè)的絕緣區(qū)域制備第一隔件，在該電極連接部件另一側(cè)的導(dǎo)電膜或催化劑層制備第二隔件，第二隔件的厚度與對電極中導(dǎo)電膜之間的絕緣區(qū)域尺寸相吻合或比該絕緣區(qū)域尺寸小。該第一隔件、電極連接部件及第二隔件的厚度沒有限制，優(yōu)選為1-5毫米。也可以采用其他順序制備分隔部件，例如先制備電極連接部件，再制備第一隔件或第二隔件。同時(shí)在將對電極和光陽極重疊步驟中，首先保證對電極導(dǎo)電膜之間絕緣區(qū)域和第二隔件之間重合，實(shí)現(xiàn)對電極導(dǎo)電膜之間絕緣和密封，同時(shí)，使得第一隔件和對電極的導(dǎo)電膜或者催化劑層相接觸，同時(shí)使電池連接部件和對電極導(dǎo)電膜或者催化劑層相接觸，實(shí)現(xiàn)敏化光陽極導(dǎo)電膜與對電極導(dǎo)電膜或催化劑層之間相連接，從而實(shí)現(xiàn)電池單元的串聯(lián)連接。本發(fā)明實(shí)施例制備方法中，電池密封部件、第一隔件、第二隔件及電極連接部件中使用固化膠作為原料或原料之一，將對電極與敏化光陽極重疊后，通過擠壓機(jī)或分配器進(jìn)行擠壓，實(shí)現(xiàn)太陽能電池各個(gè)部件緊密接觸，再通過UV燈照射或相應(yīng)固化方式，實(shí)現(xiàn)電池密封部件、第一隔件、第二隔件及電極連接部件固化，保證太陽能電池及電池單元密封不泄
Mo本發(fā)明實(shí)施例大面積染料敏化太陽能電池，結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好，電池單元之間接觸性能優(yōu)異，不會出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了制備方法的簡單可行。說明下大面積方面效果本發(fā)明實(shí)施例制備方法，操作簡單，通過巧妙設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電池單元的連接與密封， 大大減少了現(xiàn)有技術(shù)的制備流程。以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。實(shí)施例一本發(fā)明實(shí)施例大面積染料敏化太陽能電池制備方法，包括如下步驟步驟i)，在尺寸為IlOmmX IOOmm的透明導(dǎo)電玻璃(FTO)上用光刻膠將導(dǎo)電膜刻劃成4塊間隔排列、互不連通的條狀導(dǎo)電膜，導(dǎo)電膜之間為間隔寬度4mm的絕緣區(qū)域；步驟ii)，將鏤空的模板置于上述導(dǎo)電膜上，用空氣噴涂的方法，在導(dǎo)電膜上噴涂一層四氯化鈦溶液，噴涂時(shí)導(dǎo)電膜表面溫度為70°C，噴涂壓力為0. 2MPa，然后在450°C燒結(jié) 30分鐘，形成致密半導(dǎo)體薄膜；步驟iii)，在鏤空的模板置于步驟ii)得到的致密半導(dǎo)體薄膜表面，用空氣噴涂的方法將納米半導(dǎo)體漿料噴涂在致密半導(dǎo)體薄膜表面，該納米半導(dǎo)體漿料包括Ig納米二氧化鈦、0. 5g乙基纖維素及15g正丁醇，噴涂時(shí)玻璃表面溫度50°C，噴涂壓力0. 5MPa ；然后在450°C燒結(jié)30分鐘，得到厚度為15 μ m的多孔二氧化鈦半導(dǎo)體薄膜；步驟iv)，將多孔半導(dǎo)體薄膜浸泡在染料N719的乙醇溶液中(N719的濃度為 5X 10_4mol/L)，浸泡M小時(shí)，使染料均勻吸附在多孔薄膜表面，得到染料敏化光陽極；步驟ν)，在步驟iv)制備的敏化光陽極導(dǎo)電膜上3個(gè)絕緣區(qū)域同一側(cè)附近，將3g 鈦粉與2gUV膠混合而成的電極連接材料制備成3條尺寸為3mmX90mm的條狀導(dǎo)電帶，制備電極連接部件；步驟vi)，用擠壓機(jī)將UV膠在電解連接材料的兩側(cè)成型，制備第一隔件和第二隔件，使第一隔件位于上述敏化光陽極導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域，然后用擠壓機(jī)將UV膠在導(dǎo)電基板四周成型，制備電池密封部件；步驟vii)，在另一塊尺寸為IlOmmX IOOmm的導(dǎo)電玻璃(FTO)上，用光刻膠按與敏化光陽極對應(yīng)尺寸，將導(dǎo)電膜刻劃成4條間隔排列，互不連通的條狀導(dǎo)電膜，導(dǎo)電膜之間為間隔寬度4mm的絕緣區(qū)域；步驟viii)，將鏤空的模板置于導(dǎo)電膜表面，用噴涂方法，在60°C條件下，將濃度為5X 10_4mol/L的氯鉬酸異丙醇溶液噴涂在導(dǎo)電膜上，經(jīng)380°C燒結(jié)即制得鉬催化劑層，得到對電極；步驟ix)，將敏化光陽極和對電極進(jìn)行重疊，使上述第二隔件位于對電極導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域，用UV燈將電極連接材料和UV膠進(jìn)行固化；步驟χ)，用真空抽氣的方法注入電解質(zhì)，并密封電解質(zhì)注入小孔，即制成4個(gè)光電池串聯(lián)的大面積大面積染料敏化太陽能電池。實(shí)施例二本發(fā)明實(shí)施例大面積染料敏化太陽能電池制備方法，包括如下步驟步驟i)，在尺寸為IlOmmX IOOmm的透明導(dǎo)電玻璃(FTO)上，用光刻膠將導(dǎo)電膜刻劃成4塊間隔排列、互不連通的條狀導(dǎo)電膜，導(dǎo)電膜之間為間隔寬度4mm的絕緣區(qū)域；步驟ii)，將鏤空的模板置于上述導(dǎo)電膜上，用空氣噴涂的方法，在導(dǎo)電膜上噴涂一層鈦酸四正丁酯溶液，噴涂時(shí)導(dǎo)電膜表面溫度為100°c，噴涂壓力為0. 2MPa，然后在 450°C燒結(jié)30分鐘，形成致密半導(dǎo)體薄膜；步驟iii)，在鏤空的模板置于步驟ii)得到的致密半導(dǎo)體薄膜表面，用空氣噴涂的方法將納米半導(dǎo)體漿料噴涂在致密半導(dǎo)體薄膜表面，該納米半導(dǎo)體漿料包括Ig納米二氧化鈦及3g水，噴涂時(shí)玻璃表面溫度80°C，噴涂壓力IMPa ；然后在450°C燒結(jié)30分鐘，得到厚度為約20 μ m的多孔二氧化鈦半導(dǎo)體薄膜；步驟iv)，將多孔半導(dǎo)體薄膜浸泡在染料N719的乙醇溶液中(N719的濃度為 5X 10_4mol/L)，浸泡M小時(shí)，使染料均勻吸附在多孔薄膜表面，得到染料敏化光陽極；步驟ν)，在步驟iv)制備的敏化敏化光陽極導(dǎo)電膜上3個(gè)絕緣區(qū)域同一側(cè)附近，將 Ig銀粉與IgUY膠混合而成的電極連接材料制備成3條尺寸為3mmX 90mm的條狀導(dǎo)電帶，制備電極連接部件；步驟vi)，用擠壓機(jī)將UV膠在電解連接材料的兩側(cè)成型，制備第一隔件和第二隔件，使第一隔件位于上述敏化光陽極導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域，然后用擠壓機(jī)將UV膠在導(dǎo)電基板四周成型，制備電池密封部件；步驟vii)，在另一塊尺寸為IlOmmX IOOmm的透明玻璃上覆蓋導(dǎo)電膜，用光刻膠按與敏化光陽極導(dǎo)電膜對應(yīng)尺寸，將導(dǎo)電膜刻劃成4條間隔排列，互不連通的條狀導(dǎo)電膜，導(dǎo)電膜之間為間隔寬度4mm的絕緣區(qū)域；步驟viii)，將鏤空的模板置于導(dǎo)電膜表面，用噴涂方法，在60°C條件下，將濃度為5X 10_4mol/L的氯鉬酸異丙醇溶液噴涂在導(dǎo)電膜上，經(jīng)380°C燒結(jié)即制得鉬催化劑層，得到對電極；步驟ix)，將敏化光陽極和對電極進(jìn)行重疊，使上述第二隔件位于對電極導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域，電極連接部件連接敏化光陽極導(dǎo)電膜和對電極導(dǎo)電膜或催化劑層，用UV燈將電極連接材料和UV膠進(jìn)行固化；步驟χ)，用真空抽氣的方法注入電解質(zhì)，并密封電解質(zhì)注入小孔，即制成4個(gè)光電池串聯(lián)的大面積大面積染料敏化太陽能電池。實(shí)施例三本發(fā)明實(shí)施例大面積染料敏化太陽能電池制備方法，包括如下步驟步驟i)，在尺寸為160mmX IOOmm的透明導(dǎo)電玻璃(FTO)上覆蓋導(dǎo)電膜，制備導(dǎo)電基板，用光刻膠將導(dǎo)電膜刻劃成6塊間隔排列、互不連通的條狀導(dǎo)電膜，導(dǎo)電膜之間為間隔寬度4mm的絕緣區(qū)域；步驟ii)，將鏤空的模板置于上述導(dǎo)電膜上，用空氣噴涂的方法，在導(dǎo)電膜上噴涂
10一層鈦酸四乙酯溶液，噴涂時(shí)導(dǎo)電膜表面溫度為25°C，噴涂壓力為0. 4Mpa，然后在450°C燒結(jié)30分鐘，形成致密半導(dǎo)體薄膜；步驟iii)，在鏤空的模板置于步驟ii)得到的致密半導(dǎo)體薄膜表面，用空氣噴涂的方法將納米半導(dǎo)體漿料噴涂在致密半導(dǎo)體薄膜表面，該納米半導(dǎo)體漿料包括Ig納米氧化鋅、Ig聚乙二醇2000及20g乙醇，噴涂時(shí)玻璃表面溫度25 V，噴涂壓力0. 2MPa ；然后在 450°C燒結(jié)30分鐘，得到厚度為約10 μ m的多孔二氧化鈦半導(dǎo)體薄膜；步驟iv)，將多孔半導(dǎo)體薄膜浸泡在染料N719的乙醇溶液中(N719的濃度為 5X 10_4mol/L)，浸泡M小時(shí)，使染料均勻吸附在多孔薄膜表面，得到染料敏化光陽極；步驟ν)，在步驟iv)制備的敏化光陽極導(dǎo)電膜上5個(gè)絕緣區(qū)域同一側(cè)附近，將3g 銅粉與IgUV膠混合而成的電極連接材料制備成5條尺寸為3mmX 90mm的條狀導(dǎo)電帶，制備電極連接部件；步驟vi)，用擠壓機(jī)將UV膠在電解連接材料的兩側(cè)成型，制備第一隔件和第二隔件，使第一隔件位于上述敏化光陽極導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域，然后用擠壓機(jī)將UV膠在導(dǎo)電基板四周成型，制備電池密封部件；步驟vii)，在另一塊尺寸為160mmX IOOmm的透明玻璃上覆蓋導(dǎo)電膜，用光刻膠按與敏化光陽極導(dǎo)電膜對應(yīng)尺寸，將導(dǎo)電膜刻劃成6條間隔排列，互不連通的條狀導(dǎo)電膜，導(dǎo)電膜之間為間隔寬度4mm的絕緣區(qū)域；步驟viii)，將鏤空的模板置于導(dǎo)電膜表面，用噴涂方法，在60°C條件下，將濃度為5X 10_4mol/L的氯鉬酸異丙醇溶液噴涂在導(dǎo)電膜上，經(jīng)380°C燒結(jié)即制得鉬催化劑層，得到對電極；步驟ix)，將敏化光陽極和對電極進(jìn)行重疊，使上述第二隔件位于對電極導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域，電極連接部件連接敏化光陽極導(dǎo)電膜和對電極導(dǎo)電膜或催化劑層，用UV燈將電極連接材料和UV膠進(jìn)行固化；步驟χ)，用真空抽氣方法注入電解質(zhì)，并密封電解質(zhì)注入小孔，即制成6個(gè)光電池串聯(lián)的大面積大面積染料敏化太陽能電池。對比例單個(gè)太陽能電池制備包括如下步驟1.將尺寸為30mmX50mm的FTO導(dǎo)電玻璃清洗干凈后，用空氣噴涂的方法，在導(dǎo)電膜上噴涂一層四氯化鈦溶液，噴涂時(shí)導(dǎo)電膜表面溫度為70°C，噴涂完畢后將基板在450°C 燒結(jié)30分鐘，形成致密半導(dǎo)體薄膜；2.在第1步驟處理好的致密半導(dǎo)體薄膜表面，用噴涂法將納米二氧化鈦漿料噴涂在致密半導(dǎo)體薄膜表面，漿料配比如下納米二氧化鈦乙基纖維素正丁醇的比例為 Ig 0. 5g 15g，噴涂時(shí)玻璃表面溫度50°C，噴涂壓力0. 5Mpa;噴涂完畢，在450°C燒結(jié)30 分鐘，得到厚度為約15 μ m的多孔二氧化鈦半導(dǎo)體薄膜；3.將多孔半導(dǎo)體薄膜浸泡在染料N719的乙醇溶液中(N719的濃度為 5X10-4mol/L)，浸泡M小時(shí)，使染料均勻吸附在多孔薄膜表面后，去除多余溶液，制得染料敏化光陽極；4.采用擠壓機(jī)將UV膠在導(dǎo)電基底四周均勻成型；5.在另一塊導(dǎo)電玻璃上，采用真空濺鍍的方法制備鉬催化劑層，得到對電極；
6.將光陽極和對電極按照設(shè)計(jì)的位置進(jìn)行重疊，用UV燈將導(dǎo)電漿料和UV膠進(jìn)行固化；7.采用真空抽氣的方法注入電解質(zhì)，并密封電解質(zhì)注入小孔，即得到單個(gè)染料敏化太陽能電池。請參見表1，表1顯示本發(fā)明實(shí)施例一、二及三大面積染料敏化太陽能電池開路電壓和短路電流的測試結(jié)果，并因此計(jì)算出上述實(shí)施例所制備的大面積染料敏化太陽能電池的填充因子和光轉(zhuǎn)化效率。
權(quán)利要求
1.一種大面積染料敏化太陽能電池，包括位于所述大面積染料太陽能電池四周的電池密封組件、多個(gè)依次電連接的電池單元，其特征在于，所述電池單元包括敏化光陽極、與所述敏化光陽極相對的對電極及位于所述敏化光陽極和所述對電極之間的電解質(zhì)，所述敏化光陽極包括第一基板、覆蓋于所述第一基板上的第一導(dǎo)電膜、覆蓋于所述第一導(dǎo)電膜上的致密半導(dǎo)體膜及覆蓋于致密半導(dǎo)體膜上的敏化多孔半導(dǎo)體膜，所述對電極包括第二基板、 覆蓋于所述第二基板上的第二導(dǎo)電膜和覆蓋于第二導(dǎo)電膜上的催化劑層，所述電池單元的第一導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜與相鄰的另一電池單元的第二導(dǎo)電膜或催化劑層通過電極連接部件電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的大面積染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述電池單元的敏化光陽極的第一導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜與對電極的第二導(dǎo)電膜錯(cuò)位相對設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的大面積染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述相鄰的兩電池單元之間設(shè)有分隔部件。
4.如權(quán)利要求3所述的大面積染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述分隔部件包括第一隔件、電極連接部件及第二隔件，所述電極連接部件位于所述第一隔件和所述第二隔件之間，所述第一隔件將相鄰兩個(gè)所述電池單元的敏化光陽極絕緣隔開，所述第二隔件將所述相鄰兩個(gè)電池單元的對電極絕緣隔開。
5.如權(quán)利要求4所述大面積染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述第一隔件和所述對電極第二導(dǎo)電膜或催化劑層密封接觸，所述第二隔件與所述敏化光陽極第一導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜密封接觸。
6.如權(quán)利要求1所述的大面積染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述敏化多孔半導(dǎo)體膜包括質(zhì)量比1:0-1: 3-20的納米半導(dǎo)體材料、成膜劑、分散劑。
7.如權(quán)利要求1所述的大面積染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述電極連接部件是固化膠與導(dǎo)電粉體或?qū)щ娎w維的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的大面積染料敏化太陽能電池，其特征在于，所述第一隔件、第二隔件及所述電池密封部件為固化膠。
9.一種大面積染料敏化太陽能電池制備方法，包括如下步驟按預(yù)定方式在基板上形成兩張以上導(dǎo)電膜，制成導(dǎo)電基板，所述預(yù)定方式是指導(dǎo)電膜間隔排列，相鄰導(dǎo)電膜之間形成絕緣區(qū)域，按照致密半導(dǎo)體膜面積小于導(dǎo)電膜面積的方式在每個(gè)導(dǎo)電膜上制備致密半導(dǎo)體膜，在每個(gè)致密半導(dǎo)體膜上制備多孔半導(dǎo)體膜，用染料敏化，得到敏化光陽極；在所述基板四周制備電池密封部件；在所述包括敏化光陽極的基板中導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域及其一側(cè)導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜上制備由第一隔件、電極連接部件及第二隔件組成的分隔部件，使所述電極連接部件位于導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域一側(cè)導(dǎo)電膜或致密半導(dǎo)體膜上，使所述第一隔件位于所述電極連接部件一側(cè)的絕緣區(qū)域，同時(shí)使第二隔件位于電極連接部件另一側(cè)的導(dǎo)電膜或催化劑層上；按預(yù)定方式在另一基板上形成兩張以上導(dǎo)電膜，制備導(dǎo)電基板，所述預(yù)定方式是指導(dǎo)電膜間隔排列，相鄰導(dǎo)電膜之間形成絕緣區(qū)域，該導(dǎo)電膜和前述制備敏化光陽極步驟中導(dǎo)電膜相對應(yīng)，然后在所述導(dǎo)電膜上制備催化劑層，形成對電極；將所述包括敏化光陽極的基板和所述包括對電極的基板按照預(yù)定方式重疊，所述預(yù)訂方式是指將所述包括對電極的基板中導(dǎo)電膜絕緣區(qū)域和所述第二隔件對接以及使電極連接部件與包括對電極的基板中導(dǎo)電膜或催化劑層連接，擠壓所述光陽極和所述對電極使所述敏化光陽極、電池密封部件、分隔部件及對電極密封接觸，注入電解質(zhì)材料，得到大面積染料敏化太陽能電池。
10.如權(quán)利要求9所述的大面積染料敏化太陽能電池制備方法，其特征在于，所述致密半導(dǎo)體膜及所述多孔半導(dǎo)體膜通過噴涂方法制備。
全文摘要
本發(fā)明適用于光伏技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種大面積染料敏化太陽能電池及其制備方法。該大面積染料敏化太陽能電池通過分隔部件分為至少第一電池單元及第二電池單元，該第一電池單元或第二電池單元均包括敏化光陽極、對電極、電解質(zhì)及電池密封部件。本發(fā)明大面積染料敏化太陽能電池，通過設(shè)置分隔部件，使其結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好，電池單元之間接觸性能優(yōu)異，不會出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了制備方法的簡單可行。本發(fā)明制備方法，操作簡單，通過巧妙設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電池單元的連接與密封，大大減少了現(xiàn)有技術(shù)的制備流程。
文檔編號H01G9/02GK102468054SQ20101054404
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者馮小明, 周明杰, 王平, 黃輝 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司