專利名稱：染料敏化太陽(yáng)能電池模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及染料敏化太陽(yáng)能電池模塊及其制造方法。更加具體地，本發(fā)明涉及染料敏化太陽(yáng)能電池模塊，相比于現(xiàn)有技術(shù)，其通過(guò)在構(gòu)造的電池板中增加相對(duì)于電池板面積的有效電池面積，例如光電極的面積，來(lái)改進(jìn)電池板的性能和效率，本發(fā)明還涉及制造該電池模塊的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著全球變暖逐漸成為一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)利用環(huán)境友好的能源的技術(shù)。其中，最為環(huán)境友好的領(lǐng)域是利用新的且可再生的能源的太陽(yáng)能電池領(lǐng)域。太陽(yáng)能電池采用硅太陽(yáng)能電池、薄膜太陽(yáng)能電池(其使用無(wú)機(jī)材料，例如CIGS(CudnGa)Se2 (銅銦鎵硒)和CdTe (碲化鎘))、染料敏化太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池和無(wú)機(jī)-有機(jī)混合太陽(yáng)能電池。在這些類型的太陽(yáng)能電池中，硅太陽(yáng)能電池已經(jīng)被廣泛地商業(yè)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，例如房屋和工廠，但是對(duì)于在例如車輛和機(jī)器等產(chǎn)品上的使用而言，它們的價(jià)格和安裝成本過(guò)分昂貴。另一方面，相比于硅太陽(yáng)能電池，染料敏化太陽(yáng)能電池不昂貴，且可以實(shí)現(xiàn)半透明設(shè)計(jì)或其它多種設(shè)計(jì)。這樣的染料敏化太陽(yáng)能電池不僅可以像硅太陽(yáng)能電池一樣應(yīng)用到房屋中，也可以應(yīng)用到光伏建筑一體化(BIPV)電力產(chǎn)生系統(tǒng)中，且可以應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域，包括電子工業(yè)領(lǐng)域，例如家用電器、便攜式電子設(shè)備和車輛。這些染料敏化太陽(yáng)能電池系統(tǒng)通常包括使用光電轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)而產(chǎn)生電的系統(tǒng)。這個(gè)光電轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)被配置成，從由TiO2電極吸附的Ru類色素中吸收可見(jiàn)光然后形成光電流。圖1是表明傳統(tǒng)的染 料敏化太陽(yáng)能電池模塊的橫截面視圖。如圖所示，染料敏化太陽(yáng)能電池模塊I包括工作電極10(其上堆疊有吸附染料的光電極12)、對(duì)電極20(其上堆疊有催化電極22)、以及填充在工作電極10與對(duì)電極20之間的密閉空間內(nèi)的電解質(zhì)30。示例性的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊I包括:光電極12 (即，半導(dǎo)體氧化物薄膜)，例如TiO2電極，能夠吸收光的Ru類染料吸附到其上，該光電極12堆疊在工作電極10的透明導(dǎo)電基板11上；催化電極22，使用鉬(Pt)形成且堆疊在對(duì)電極20的透明導(dǎo)電基板21上；以及Γ/If類電解質(zhì)30，填充在由密封劑31密封的工作電極10與對(duì)電極20之間的空間中，其中所述工作電極10和對(duì)電極20相互結(jié)合?？梢栽谌玖厦艋?yáng)能電池模塊的內(nèi)部形成集電極，以通過(guò)將染料敏化太陽(yáng)能電池模塊進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用而獲取需要的電力，使得可以有效地收集光電流。然后，當(dāng)通過(guò)相同的工序制造模塊時(shí)，工作電極中集電極和光電極的大小影響染料敏化太陽(yáng)能電池的整體效率。從而，集電極的結(jié)構(gòu)、形狀、和布置影響系統(tǒng)的整體效率。因此在具有大表面面積的應(yīng)用中，需要能夠收集光電流的集電極。該集電極可以包括由保護(hù)膜所環(huán)繞的集電極單元，以及連接有集電極單元的集電極底部。也就是說(shuō)，在一般的具有集電極的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊中，在工作電極的情況下，在TiO2光電極12之間被保護(hù)膜環(huán)繞的銀集電極單元(未示出)以線性形式形成在透明導(dǎo)電基板11上。然后，集電極單元延伸至沿著透明導(dǎo)電基板11外周而堆疊的集電極底部13并且互相一體連接。同樣地，在對(duì)電極20中，也形成在催化電極22之間且由保護(hù)膜環(huán)繞的薄的集電極單元(未示出)，且該集電極單元延伸至沿著透明導(dǎo)電基板21外周而堆疊的集電極底部23并相互一體連接。如圖1所示，集電極底部13和23都暴露于電極10和20中的模塊10的外部，當(dāng)通過(guò)使用多個(gè)太陽(yáng)能電池模塊I構(gòu)成太陽(yáng)能電池板時(shí)起到電連接相鄰模塊的電極部的作用。同時(shí)，在小型家用電子設(shè)備的情況下，單個(gè)的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊足以應(yīng)對(duì)其應(yīng)用。然而，對(duì)于需要大面積的車輛、房屋等的天窗或全景頂部而言，多個(gè)染料敏化太陽(yáng)能電池模塊應(yīng)該相互串聯(lián)或并聯(lián)連接，使得它們可以被用于大的區(qū)域。其中，因?yàn)榉课莸拇白佑写翱?，?dāng)染料敏化太陽(yáng)能電池模塊安裝在窗內(nèi)時(shí)可以應(yīng)用框架結(jié)構(gòu)。然而，將與用于房屋的相同的框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用到例如車輛的天窗或全景頂部的結(jié)構(gòu)是不可能的。從而，需要開(kāi)發(fā)出用于固定染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的新方法。在如上所述的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊I中，光電極12、染料、電解質(zhì)30、和催化電極22布置在工作電極10和對(duì)電極20的透明導(dǎo)電基板11和12之間。在制造圖1所示的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊I時(shí)，首先通過(guò)密封劑31將工作電極10和對(duì)電極20互相結(jié)合，通過(guò)形成在工作電極10的一側(cè)的電解質(zhì)注射口 24來(lái)注射電解質(zhì)30，并經(jīng)由密封玻璃來(lái)密封電解質(zhì)注射口 24，從而完成染料敏化太陽(yáng)能電池模塊I。一旦分別組裝，將多個(gè)以上述方式制造的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊I以電池板的形式進(jìn)行布置，然后暴露在模塊外部的電極部件互相連接，從而完成太陽(yáng)能電池板。圖2是使用傳統(tǒng)的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊而構(gòu)造的電池板的剖面圖，其示出模塊之間的連接。如圖所示，集電極底部13和23暴露在染料敏化太陽(yáng)能電池模塊I的外部。當(dāng)兩個(gè)相鄰模塊以電池板的形式布置時(shí)，通過(guò)使工作電極10和對(duì)電極20的暴露電極部相互垂直地接合來(lái)組裝兩個(gè)模塊1，從而使暴露電極部的集電極底部13和23互相接觸。為使相鄰模塊I的電極部如上所述地相互連接，電極部通常暴露在模塊的外表面上。此外，當(dāng)模塊中工作電極10和對(duì)電極20的外周對(duì)齊而使得正好相互重合時(shí)，不應(yīng)該將電極部互相連接。反而，當(dāng)對(duì)電極20的外邊緣和工作電極10的外邊緣如圖1所示分別布置在相對(duì)電極的對(duì)應(yīng)邊緣以外時(shí)，應(yīng)該將電極部相互連接。換言之，在工作電極10的右外緣布置在對(duì)電極20的右外緣以外的位置且對(duì)電極20的左外緣布置在工作電極10的左外緣以外的位置時(shí)，電極部相互連接。然而，如上所述在使兩個(gè)電極結(jié)合而同時(shí)防止兩個(gè)電極完全互相重合的情況下，電極的暴露部是脆弱的且對(duì)設(shè)計(jì)造成限制，從而使市場(chǎng)銷售性降低。更加具體地，當(dāng)構(gòu)造如圖2和圖3所示的使用多個(gè)太陽(yáng)能電池模塊I的太陽(yáng)能電池板100時(shí)，電極的暴露部在整個(gè)電池板區(qū)域中占據(jù)的面積越大，有效電池面積例如光電極的面積越小。由于暴露電極面積對(duì)整個(gè)電池板面積內(nèi)的有效電池面積(例如光電極的面積)的限制，存在與增加電池板性能和效率相關(guān)的限制。此外，為實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)注射而在對(duì)電極20處形成電解質(zhì)注射口 24，需要用于注射口形成的另外的處理步驟。在堵住電解質(zhì)注射口 24的過(guò)程中，需要使用密封玻璃25和粘合齊IJ，例如surlyn (沙林)，其增加制造成本。另外，即使在經(jīng)粘合劑固定密封玻璃25后，密封玻璃25可能很容易地從電解質(zhì)注射口 24分離。結(jié)果，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有與其設(shè)計(jì)相關(guān)的安全問(wèn)題，例如電解質(zhì)泄漏，且附著于對(duì)電極20外表面上的電解質(zhì)注射口 24之上的密封玻璃25可能使外觀變差，并進(jìn)而使系統(tǒng)的性能和市場(chǎng)可銷售性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種染料敏化太陽(yáng)能電池模塊及其制造方法，其將在外部突出的電極部除去，以防止電極部分被破壞并改進(jìn)模塊的設(shè)計(jì)和市場(chǎng)可銷售性。同時(shí)，本發(fā)明提供染料敏化太陽(yáng)能電池模塊及其制造方法，相比于現(xiàn)有技術(shù)，其通過(guò)在構(gòu)造的電池板中增加相對(duì)于整個(gè)電池板的表面積的有效電池面積,例如光電極表面積，來(lái)改進(jìn)電池板的性能和效率。此外，本發(fā)明提供染料敏化太陽(yáng)能電池模塊及其制造方法，其具有形成在已改變的位置處的電解質(zhì)注射口，以改善由傳統(tǒng)技術(shù)中形成于對(duì)電極處的電解質(zhì)注射口所引起的模塊的整體安全性和質(zhì)量，并且改進(jìn)模塊的設(shè)計(jì)和市場(chǎng)可銷售性。一方面，本發(fā)明提供制造染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的方法，該方法包括以下步驟:將透明導(dǎo)電材料層堆疊在玻璃基板上，以制備工作電極用透明導(dǎo)電基板和對(duì)電極用透明導(dǎo)電基板；將集電極和光電極堆疊在工作電極用透明導(dǎo)電基板上以完成工作電極，并且將集電極和催化電極堆疊在對(duì)電極用透明導(dǎo)電基板上以完成對(duì)電極，同時(shí)使透明導(dǎo)電基板的集電極延伸至透明導(dǎo)電基板的側(cè)表面，從而完成連接部件形成在透明導(dǎo)電基板側(cè)表面的工作電極和對(duì)電極；通過(guò)密封劑將工作電極和對(duì)電極中除用于形成電解質(zhì)注射口的部分邊緣之外的邊緣相互結(jié)合；并且通過(guò)電解質(zhì)注射孔將電解質(zhì)注射到工作電極與對(duì)電極之間的空間中，然后通過(guò)密封劑將電解質(zhì)注射孔密封，從而完成連接部件暴露至外部的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊。另一方面，本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊包括:工作電極，通過(guò)將集電極和吸附染料的光電極堆疊在透明導(dǎo)電基板上而形成；對(duì)電極，通過(guò)將集電極和催化電極堆疊在透明導(dǎo)電基板上而形成；和電解質(zhì)，被填充在由密封劑密封的工作電極與對(duì)電極之間的空間中。集電極具有從集電極延伸的連接部件。這些連接部件形成在工作電極和對(duì)電極的透明導(dǎo)電基板的側(cè)表面處。因此，在根據(jù)本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊和制備該電池模塊的方法中，形成在模塊側(cè)表面的連接部件使得可以通過(guò)簡(jiǎn)單地將模塊布置在一個(gè)平面上、然后使模塊的側(cè)表面互相結(jié)合并除去各個(gè)模塊中在外部突出的電極部而構(gòu)造電池板，從而增加有效電池面積。通過(guò)如此的操作，本發(fā)明的示例說(shuō)明的實(shí)施方式能夠改進(jìn)模塊和電池板的性能、增加效率、并促進(jìn)模塊間的結(jié)合。此外，根據(jù)本發(fā)明，與傳統(tǒng)技術(shù)有關(guān)的由用于模塊間結(jié)合的向外突出的電極部所引起的所有問(wèn)題都可以解決，所述問(wèn)題包括電極部件的損壞以及設(shè)計(jì)和市場(chǎng)可銷售性的降低。同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)改進(jìn)的方法在改進(jìn)的位置形成電解質(zhì)注射口，從而改善安全性、設(shè)計(jì)的降級(jí)和市場(chǎng)可銷售性。


現(xiàn)在將參考附示的本發(fā)明的某些示例性實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明的上述和其它特征，下文給出的這些實(shí)施方式僅僅用于示例說(shuō)明，因此不是對(duì)本發(fā)明的限制，其中:圖1是示出傳統(tǒng)的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的橫截面視圖；圖2是傳統(tǒng)染料敏化太陽(yáng)能電池板的橫截面視圖；圖3是使用傳統(tǒng)染料敏化太陽(yáng)能電池模塊而構(gòu)建的電池板的俯視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的橫截面視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的透視圖；圖6是沿著圖5中A-A’線截取的橫截面視圖；圖7是圖5所示的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊在已將電解質(zhì)注射到染料敏化太陽(yáng)能電池模塊中且電解質(zhì)注射口已被堵住的狀態(tài)下的透視圖；圖8是通過(guò)使根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的兩個(gè)染料敏化太陽(yáng)能電池模塊相互結(jié)合而構(gòu)造的電池板的橫截面視圖；并且圖9是使用根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊而構(gòu)造的電池板的俯視圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，本發(fā)明的示例性實(shí)施方式將參考附圖進(jìn)行具體說(shuō)明，以使本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠輕易地實(shí)施本發(fā)明。應(yīng)理解，本文使用的術(shù)語(yǔ)“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語(yǔ)包括通常的機(jī)動(dòng)車，例如，包括多功能運(yùn)動(dòng)車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務(wù)車的客車，包括各種船只和船舶的水運(yùn)工具，飛行器等等，并且包括混合動(dòng)力車、電動(dòng)車、燃燒、插入式混合電動(dòng)車、氫動(dòng)力車和其它代用燃料車(例如，來(lái)源于石油以外的資源的燃料)。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的橫截面視圖，并且圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊在電解質(zhì)注射口敞開(kāi)的狀態(tài)下的透視圖。此外，圖6是沿著圖5中A-A’線截取的橫截面視圖且示出電解質(zhì)注射口的位置，并且圖7是圖5所示染料敏化太陽(yáng)能電池模塊在已將電解質(zhì)注射到染料敏化太陽(yáng)能電池模塊中且電解質(zhì)注射口已被堵住的狀態(tài)下的透視圖。此外，圖8是通過(guò)使根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的兩個(gè)染料敏化太陽(yáng)能電池模塊相互結(jié)合而構(gòu)造的電池板的橫截面視圖，并且圖9是使用根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊而構(gòu)造的電池板的俯視圖。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊I中的大部分元件都沒(méi)有顯著不同于傳統(tǒng)模塊中的元件。即，染料敏化太陽(yáng)能電池模塊I包括工作電極10，其上堆疊有吸附染料(例如，公眾已知的Ru類色素)的光電極12 ;對(duì)電極20，其上堆疊有催化電極22 ；和電解質(zhì)30，被填充在工作電極10與對(duì)電極20之間的密封空間內(nèi)。然而，形成和結(jié)構(gòu)、電解質(zhì)注射口的位置和形成、以及使電解質(zhì)注射口密封的方法都顯著不同。
在下文中，將描述制備太陽(yáng)能電池模塊的方法。首先，通過(guò)將透明電極材料堆疊在例如玻璃基板的透明基板上而制備待用于工作電極10和對(duì)電極20的透明導(dǎo)電基板11和21。此處，IZO (銦鋅氧化物)、ITO (銦錫氧化物)、和AZO (摻鋁氧化鋅)以及FTO (摻氟氧化錫)可以用作透明電極材料。接下來(lái)，洗滌并干燥透明導(dǎo)電基板11和12，然后使用一種已知的銀糊通過(guò)絲網(wǎng)印刷來(lái)形成集電極單元(未示出)和底部13和23，之后再次干燥。接下來(lái)，在燒結(jié)爐中熱處理(例如于500與550攝氏度之間的溫度)底部13和23以使其塑化。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)如上所述形成集電極單元和底部13和23時(shí)，額外地形成分別從集電極底部13和23延伸并堆疊在透明導(dǎo)電基板11和21上的連接部件13a和23a。此時(shí)，連接部件13a和23a在透明導(dǎo)電基板11和21的所有側(cè)形成，即在太陽(yáng)能電池模塊I的所有側(cè)形成，其結(jié)合到相鄰模塊的連接部件以構(gòu)建電池板。連接部件13a和23a分別與集電極底部13和23 —體連接，并且連接部件13a和23a中的每一個(gè)都相當(dāng)于集電極的一部分。當(dāng)完成模塊I時(shí)，連接部件13a和23a中的每一個(gè)都在基板的一側(cè)(模塊側(cè))起到暴露于外部的電極部的作用，并且在由模塊I構(gòu)造的太陽(yáng)能電池板100中起到用于與相鄰模塊進(jìn)行電連接的外電極的作用。連接部件13a和23a從集電極底部13和23突出并暴露在基板的側(cè)向，其中所述集電極底部13和23分別形成于工作電極10和對(duì)電極20的透明導(dǎo)電基板11和21的上表面上，使得當(dāng)相鄰模塊的側(cè)表面相互結(jié)合用于構(gòu)造電池板時(shí)，相鄰模塊的連接部件可以相互連接。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，如圖5和圖7所示，連接部件13a和23a可以形成在模塊I (基板)的角落處。當(dāng)連接部件13a和23a形成在模塊I的整個(gè)側(cè)面以及角落上時(shí)，如下所述可能在使用模塊I之間結(jié)合用粘合劑以構(gòu)造電池板100時(shí)存在限制。即，為在模塊I之間進(jìn)行結(jié)合，粘合劑應(yīng)該應(yīng)用在除連接部件13a和23a以外的其它區(qū)域。然而，如果連接部件13a和23a中的每一個(gè)都在基板的整個(gè)側(cè)面上形成，應(yīng)該施用粘合劑以互相結(jié)合模塊的模塊側(cè)面區(qū)域(通過(guò)結(jié)合模塊用粘合劑而互相結(jié)合的區(qū)域)可能不足。在本發(fā)明中，如上所述，粘合劑用于模塊之間的結(jié)合。除該用途外，粘合劑被施用在用于工作電極10與對(duì)電極20之間的結(jié)合的密封劑31的外表面上，從而繼密封劑之后進(jìn)行附加的密封功能以防止工作電極與對(duì)電極之間的電解質(zhì)泄漏。然而，如果連接部件在基板的整個(gè)側(cè)表面上形成，則難以將粘合劑施用在工作電極與對(duì)電極之間的密封劑的外表面上。因此，在本發(fā)明中，不建議在基板的整個(gè)側(cè)表面上或基板側(cè)表面上過(guò)分寬的區(qū)域上形成連接部件13a和23a，其可能使得不可以將模塊相互結(jié)合或預(yù)期良好的附加密封功能。此外，優(yōu)選連接部件13a和23a的長(zhǎng)度，即從已形成有集電極的透明導(dǎo)電基板的上表面到連接部件的端部的垂直長(zhǎng)度(附圖中的垂直長(zhǎng)度)，占基板厚度的約50% 80%。將連接部件13a和23a的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)在基板厚度的80%以內(nèi)的原因?qū)⒃谥髤⒖紙D8進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，盡管各個(gè)連接部件13a和23a的長(zhǎng)度可以具有任何長(zhǎng)度，不優(yōu)選具有太短的值(即，小于基板厚度的50%的值)，因?yàn)檫@可能使由模塊構(gòu)成的電池板中相鄰模塊的連接部件之間的結(jié)合力降低。另外，可以通過(guò)附著導(dǎo)電膠帶來(lái)形成各個(gè)連接部件13a和23a，而不像上述集電極的其它部件一樣使用銀糊?？紤]到為使構(gòu)造電池板用的模塊的側(cè)面相結(jié)合而使用的粘合劑層的厚度，可以調(diào)整各個(gè)連接部件13a和23a的厚度。同時(shí)，考慮到粘合劑層的厚度，各個(gè)連接部件13a和23a的厚度可以形成為比集電極底部13和23或集電極單元的厚度更大(即，極像圖4所示的實(shí)施方式)。結(jié)果，通過(guò)如上所述形成集電極單元、集電極底部13和23、和連接部件13a和23a，制備出用于工作電極和對(duì)電極的一對(duì)基板。之后，在工作電極用基板的情況下，通過(guò)絲網(wǎng)印刷等在透明導(dǎo)電基板11上形成TiO2光電極12，然后使其干燥。此外，在對(duì)電極用基板的情況下，通過(guò)絲網(wǎng)印刷等將鉬前體溶液施加在透明導(dǎo)電基板21上形成鉬催化電極22，之后使其干燥。之后，通過(guò)使用已知的玻璃粉來(lái)形成用于各個(gè)基板的集電極的保護(hù)膜，然后使其干燥，其中可以使用絲網(wǎng)印刷。之后，在燒結(jié)爐中熱處理(例如，在500攝氏度)工作電極10和對(duì)電極20以使其塑化，并將染料吸附至工作電極10的TiO2光電極12。在如上所述完成的工作電極10和對(duì)電極20中，集電極的各個(gè)銀制集電極單元都由保護(hù)膜包裹并布置在光電極12 (在工作電極中)和催化電極22 (在對(duì)電極中)之間的線性方向上。集電極單元與分別沿著透明導(dǎo)電基板11和21的外周長(zhǎng)條地堆疊的集電極底部13和23連接。另外，在工作電極10和對(duì)電極20處形成的集電極底部13和23對(duì)應(yīng)于通過(guò)密封劑31與模塊I內(nèi)相對(duì)電極的匹配部相連接的部分，且形成在模塊側(cè)面的連接部件13a和23a對(duì)應(yīng)于電池板構(gòu)造完成時(shí)與相鄰模塊電連接的部分。當(dāng)工作電極10和對(duì)電極20均完成時(shí)，通過(guò)使用密封劑31而使工作電極10和對(duì)電極20相互結(jié)合，其中典型的surlyn或UV硬化劑可以用作密封劑31。此處，UV硬化劑是可以通過(guò)照射UV線而硬化的聚合材料。通過(guò)使用UV硬化劑，可以僅僅通過(guò)照射UV線而使工作電極和對(duì)電極相互結(jié)合，而無(wú)需單獨(dú)的熱處理。UV硬化劑可以包括聚丙烯腈、聚酯丙烯腈、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、和聚乙烯醇。在結(jié)合的時(shí)候，為使工作電極10與對(duì)電極20之間的空間密封，沿著電極的邊緣施用密封劑31然后使其硬化，從而使兩個(gè)電極相互結(jié)合并固定。在本發(fā)明中，如圖5和圖6所示，通過(guò)密封劑在工作電極10與對(duì)電極20之間形成電解質(zhì)注射口 32。當(dāng)兩個(gè)電極10和20通過(guò)密封劑31而相互結(jié)合時(shí)，將密封劑31施加在集電極上，更加準(zhǔn)確地說(shuō)，施加在集電極底部13和23上，使得通過(guò)密封劑31將集電極底部13和23附著到相對(duì)電極的集電極底部上。因?yàn)榧姌O通常具有約5μπι的厚度且密封劑通常具有20 μ m 100 μ m的厚度，密封劑在集電極上的使用對(duì)于集電極的厚度沒(méi)有顯著的影響。一旦電極相互結(jié)合，為在電極10與20之間的密封劑部形成電解質(zhì)注射口 32，沿著除待用作電解質(zhì)注射口之外的外邊緣部施用密封劑，之后工作電極10和對(duì)電極20相互結(jié)合。當(dāng)工作電極10和對(duì)電極20完全相互結(jié)合時(shí)，沒(méi)有施用密封劑的部分，即沒(méi)有通過(guò)密封劑密封的部分，在兩個(gè)電極10與20之間是敞開(kāi)的。也就是說(shuō)，在兩個(gè)電極之間形成間隙，并且該間隙起到電解質(zhì)注射口 32的作用，電解質(zhì)通過(guò)所述電解質(zhì)注射口 32可以被注射到兩個(gè)電極10與20之間的空間中。圖5示出包括工作電極10和對(duì)電極20的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊，其中，經(jīng)施加在除兩個(gè)電解質(zhì)注射口 32之外的外邊緣部的密封劑31而使所述兩個(gè)電極相互結(jié)合。優(yōu)選地，如圖5和圖6所示，在模塊I的角落(工作電極和對(duì)電極的角落)形成電解質(zhì)注射口32，使得電解質(zhì)能夠均勻地填充在兩個(gè)電極之間的整個(gè)內(nèi)部空間中。如果電解質(zhì)注射口不是形成在角落部，例如，如果電解質(zhì)注射口形成在模塊的中間部，注入電解質(zhì)時(shí)有很大的可能性會(huì)在角落部產(chǎn)生氣泡，這使得難以將電解質(zhì)均勻地填充到兩個(gè)電極之間的整個(gè)內(nèi)部空間中，而且使得隨著模塊大小增大，更難以將電解質(zhì)填充到角落部。如圖5和圖6所示，當(dāng)形成兩個(gè)電解質(zhì)注射口 32時(shí)，還優(yōu)選在模塊一側(cè)的角落以及其相反側(cè)的角落形成電解質(zhì)注射口 32，同時(shí)將兩個(gè)電解質(zhì)注射口 32呈斜對(duì)布置而不是將它們布置在相同方向上。這樣的布置可以使得電解質(zhì)均勻填充在兩個(gè)電極之間的整個(gè)內(nèi)部空間中而不在角落部產(chǎn)生氣泡。之后，通過(guò)由工作電極10與對(duì)電極20之間的密封劑形成的電解質(zhì)注射口 32來(lái)注射電解質(zhì)(例如，0.1M碘化鋰、0.05M碘、0.6M 1，3-二甲基咪唑碘、0.5M叔丁基吡啶/3-甲氧基丙腈)，之后堵住電解質(zhì)注射口 32以完全密封已注入有電解質(zhì)的模塊I的內(nèi)部空間。此時(shí)，通過(guò)使用不與電解質(zhì)反應(yīng)的典型太陽(yáng)能電池密封劑，例如UV硬化劑，來(lái)密封電解質(zhì)
注射口。在密封電解質(zhì)注射口 32時(shí)，密封劑可以僅用在電解質(zhì)注射口部分。然而，更優(yōu)選再次密封外部以保證密封劑的連續(xù)性。也就是說(shuō)，建議將密封劑再次施加在密封劑的整個(gè)外表面上以更加有效地密封兩個(gè)電極之間的空間。因此，不僅敞開(kāi)的電解質(zhì)注射口 32被堵住和密封，而且原先施用的密封劑也被重新密封，以提供雙重的密封效果。為防止密封劑覆蓋連接部件13a和23a，不言而喻的是，應(yīng)該將密封劑施用在除連接部件13a和23a之外的外部。通過(guò)密封電解質(zhì)注射口 32，完成染料敏化太陽(yáng)能電池模塊
I。在本發(fā)明中，因?yàn)楣ぷ麟姌O10不具有電解質(zhì)注射口，可以制造具有結(jié)構(gòu)相同的相對(duì)表面的模塊。此外，在密封劑部形成電解質(zhì)注射口的本發(fā)明的方法，比上述傳統(tǒng)方法更加容易和簡(jiǎn)單，其在由玻璃基板構(gòu)成的對(duì)電極處單獨(dú)地形成電解質(zhì)注射口。另外，與傳統(tǒng)技術(shù)不同，本發(fā)明不需要用于堵住電解質(zhì)注射口的單獨(dú)的密封玻璃，這就解決了傳統(tǒng)技術(shù)中與密封玻璃的使用相關(guān)的各種問(wèn)題，包括安全性相關(guān)問(wèn)題，例如電解質(zhì)的泄漏，以及外觀和市場(chǎng)可銷售性的降級(jí)。盡管沒(méi)有在上面作詳細(xì)描述，不用說(shuō)的是，使工作電極和對(duì)電極結(jié)合、堵住電解質(zhì)注射口、施用并硬化密封劑、以及在使用UV硬化劑的情況下照射UV線的步驟都應(yīng)該以和傳統(tǒng)技術(shù)相同的方式來(lái)進(jìn)行。以如上所述的方法制備的本發(fā)明的太陽(yáng)能電池模塊I具有如下結(jié)構(gòu):暴露于外部的電極部即集電極的連接部件13a和23a，位于模塊的側(cè)面。因此，如顯示電池板構(gòu)造的圖8和圖9所示，通過(guò)使多個(gè)模塊I相互結(jié)合而同時(shí)將多個(gè)模塊I布置在一個(gè)平面上并且使相鄰模塊I的連接部件13a和23a相互連接，可以制備一體化太陽(yáng)能電池板100。對(duì)于模塊I之間的結(jié)合，施用例如UV硬化劑、環(huán)氧樹(shù)脂、surlyn、或其它玻璃粘合劑的結(jié)合劑(由圖8中的102指示)，然后使其硬化。在將結(jié)合劑102施用在模塊的側(cè)表面上然后使模塊的側(cè)表面相互結(jié)合的情況下，模塊的側(cè)表面上的電解質(zhì)注射口 32也可以通過(guò)結(jié)合劑和在上述密封時(shí)使用的密封劑進(jìn)行雙重密封。此外，結(jié)合劑使除電解質(zhì)注射口之外的外密封劑部再次密封。因而，本發(fā)明有效地防止電解質(zhì)泄漏。此外，通過(guò)在模塊I的角落形成連接部件13a和23a，并通過(guò)在除連接部件的表面之外的其它區(qū)域上施用結(jié)合劑102而使模塊相互結(jié)合，可以通過(guò)連接部件之間的結(jié)合并且通過(guò)在除連接部件之外的其它部件處的結(jié)合劑而完全堵住模塊間的間隙或余隙，從而改進(jìn)電池板的市場(chǎng)可銷售性。在上述構(gòu)造中，為將結(jié)合劑(例如，參見(jiàn)圖8中在連接部件上的結(jié)合劑)施用在連接部件的外側(cè)(即，模塊的外側(cè))，甚至在形成有連接部件的部分，連接部件13a和23a具有相應(yīng)于基板厚度的約80%以內(nèi)的值的長(zhǎng)度，從而完全堵住模塊之間的余隙(參見(jiàn)圖8中放大部分)。此外，當(dāng)連接部件13a和23a的長(zhǎng)度與基板厚度相等時(shí)，可能在相鄰模塊之間發(fā)生短路，而且根據(jù)電極的印刷度可能從外部看見(jiàn)連接部件。因此，在本發(fā)明中，應(yīng)該優(yōu)選將連接部件13a和23a的長(zhǎng)度限制到基板厚度的約80%以內(nèi)的值。根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)結(jié)合模塊來(lái)構(gòu)造電池板的方法已經(jīng)在以上進(jìn)行描述。在本發(fā)明中，連接部件形成在模塊的側(cè)面且相鄰模塊的連接部件在構(gòu)造的電池板中相互連接，因此，不同于現(xiàn)有技術(shù)，電極部不需要向外突出(即，在本發(fā)明中工作電極和對(duì)電極完全相互重合)。結(jié)果，本發(fā)明可以防止電極部件損壞、消除設(shè)計(jì)中的限制、并幫助減少市場(chǎng)可銷售性的降級(jí)。此外，在構(gòu)造多個(gè)模塊的時(shí)候，可以使電池板的整個(gè)區(qū)域中由電極部(相當(dāng)于連接部件)占據(jù)的用于相鄰模塊之間的連接的面積最小化，因此可以增加光電極的有效電池面積，從而使得可以改進(jìn)模塊和電池板性能并且提高效率(參見(jiàn)圖8和圖9)。另外，當(dāng)使多個(gè)模塊相互結(jié)合時(shí)，本發(fā)明允許將模塊簡(jiǎn)單地布置在一個(gè)平面上，然后在模塊的各個(gè)側(cè)表面上互相結(jié)合。因此，與其中兩個(gè)相鄰模塊的工作電極和對(duì)電極相互進(jìn)行垂直接合的傳統(tǒng)方法(參見(jiàn)圖3)相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了模塊之間的簡(jiǎn)化結(jié)合方法、電池板制備中效率的提高、以及電池板設(shè)計(jì)的改進(jìn)。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，本發(fā)明的范圍并不限制于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員使用在所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明基本概念而做出的各種更改和改進(jìn)也包括在本發(fā)明的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種制備染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的方法，所述方法包括: 將透明導(dǎo)電材料層堆疊在玻璃基板上，以形成工作電極用透明導(dǎo)電基板和對(duì)電極用透明導(dǎo)電基板； 將集電極和光電極堆疊在所述工作電極用透明導(dǎo)電基板上以完成所述工作電極，并且將集電極和催化電極堆疊在所述對(duì)電極用透明導(dǎo)電基板上以完成所述對(duì)電極，同時(shí)使所述透明導(dǎo)電基板的集電極延伸至所述透明導(dǎo)電基板的側(cè)表面，從而完成連接部件形成在所述透明導(dǎo)電基板的側(cè)表面的所述工作電極和所述對(duì)電極；通過(guò)所述工作電極和所述對(duì)電極的除一個(gè)或多個(gè)部分外的外邊緣周圍的密封劑，使所述工作電極和所述對(duì)電極的邊緣相互結(jié)合，所述一個(gè)或多個(gè)部分形成電解質(zhì)注射口 ；以及通過(guò)所述電解質(zhì)注射孔將電解質(zhì)注射到所述工作電極與所述對(duì)電極之間的空間中，然后用密封劑密封所述電解質(zhì)注射孔，從而完成所述連接部件暴露于外部的所述染料敏化太陽(yáng)能電池模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述連接部件形成在所述染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的角落處。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述連接部件的從形成有所述集電極的透明導(dǎo)電基板到所述連接部件的端部的垂直長(zhǎng)度，分別小于或等于所述透明導(dǎo)電基板厚度的80%。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電解質(zhì)注射口分別形成于所述工作電極和所述對(duì)電極的角落處。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述電解質(zhì)注射口形成在模塊一側(cè)的角落和所述模塊相反側(cè)的角落，同時(shí)該兩個(gè)電解質(zhì)注射口布置在斜對(duì)位置。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)使所述電解質(zhì)注射口密封時(shí)，通過(guò)在所述工作電極和所述對(duì)電極相互結(jié)合時(shí) 形成的第一密封劑的外表面上附加施用第二密封劑，將所述工作電極和所述對(duì)電極之間的除所述連接部件的表面之外的部分進(jìn)行再密封。
7.一種染料敏化太陽(yáng)能電池模塊，其由如權(quán)利要求1所述的方法所制備，所述染料敏化太陽(yáng)能電池模塊包括: 工作電極，包括透明導(dǎo)電基板上的集電極和吸附染料的光電極； 對(duì)電極，包括透明導(dǎo)電基板上的集電極和催化電極；以及 電解質(zhì)，被注射到通過(guò)密封劑密封的所述工作電極與所述對(duì)電極之間的空間中， 其中所述集電極具有從所述集電極延伸的連接部件，所述連接部件形成在所述工作電極和所述對(duì)電極的透明導(dǎo)電基板的各個(gè)側(cè)表面上。
8.一種包括多個(gè)染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的染料敏化太陽(yáng)能電池板，其包括: 工作電極，包括透明導(dǎo)電基板上的堆疊集電極和吸附染料的光電極； 對(duì)電極，包括透明導(dǎo)電基板上的堆疊集電極和催化電極；以及 電解質(zhì)，被注射到通過(guò)密封劑密封的所述工作電極與所述對(duì)電極之間的空間中， 其中所述集電極具有從所述集電極延伸的連接部件，所述連接部件形成在所述工作電極和所述對(duì)電極的透明導(dǎo)電基板的各個(gè)側(cè)表面上，而且 所述染料敏化太陽(yáng)能電池模塊布置在一個(gè)平面上，并且相鄰染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的所述連接部件相互連接。
9.如權(quán)利要求8所述的染料敏化太陽(yáng)能電池板，其中所述相鄰染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的除所述連接部件之外的側(cè)表面通過(guò)結(jié)合劑而相互連接并一體化。
10.一種包括多個(gè)染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的染料敏化太陽(yáng)能電池板，各個(gè)所述染料敏化太陽(yáng)能電池模塊包括: 工作電極，包括透明導(dǎo)電基板上的堆疊集電極和吸附染料的光電極； 對(duì)電極，包括透明導(dǎo)電基板上的堆疊集電極和催化電極；以及 電解質(zhì)，被注射到通過(guò)密封劑密封的所述工作電極與所述對(duì)電極之間的空間中， 其中所述集電極具有從所述集電極延伸的連接部件，所述連接部件形成在所述工作電極和所述對(duì)電極的透明導(dǎo)電基板的側(cè)表面上，并且 所述染料敏化 太陽(yáng)能電池模塊布置在一個(gè)平面上，并且相鄰染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的所述連接部件相互連接。
11.如權(quán)利要求10所述的染料敏化太陽(yáng)能電池板，其中所述相鄰染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的除所述連接部件之外的側(cè)表面通過(guò)結(jié)合劑而相互連接并一體化。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的是一種染料敏化太陽(yáng)能電池模塊和制備該電池模塊的方法。更加具體地，對(duì)電極具有形成在透明導(dǎo)電基板的側(cè)表面內(nèi)的連接部件。通過(guò)沿著除邊緣的一個(gè)或多個(gè)部分之外的外周的密封劑，使工作電極和對(duì)電極的邊緣相互結(jié)合，以形成電解質(zhì)注射口。之后通過(guò)電解質(zhì)注射孔將電解質(zhì)注射到工作電極與對(duì)電極之間的空間中。之后通過(guò)密封劑來(lái)密封電解質(zhì)注射孔。
文檔編號(hào)H01G9/08GK103137338SQ201210126429
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者宋美蓮, 金元中, 李起春, 金相學(xué), 李芝容, 張容準(zhǔn), 金容九, 宋仁雨 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社