以向外部電路28中的負(fù)載26供應(yīng)功率，如圖所示。
[0115] 將理解的是本發(fā)明的染料太陽(yáng)能電池以及生產(chǎn)這些電池的方法不將其應(yīng)用限制 到以下描述中闡述的或附圖中示出的構(gòu)造的細(xì)節(jié)和部件的布置。本發(fā)明能夠以其他實(shí)施方 案或以各種方式實(shí)踐或?qū)嵭小４送?，要理解，本文采用的措辭和術(shù)語(yǔ)是出于描述的目的，而 不應(yīng)被認(rèn)為是限制。
[0116] 圖2A是本發(fā)明的染料電池生產(chǎn)方法的一個(gè)方面的示意框圖，所述方法包括整體轉(zhuǎn) 移步驟或方法。在該染料電池生產(chǎn)方法中，催化陰極層被施加到柔性中間襯底表面。催化活 性可通過(guò)各種形式的碳(包括但不限于碳納米管）、通過(guò)鉑顆?；蛲ㄟ^(guò)本領(lǐng)域那些技術(shù)人員 已知的任意其他材料來(lái)提供。然后可實(shí)現(xiàn)干燥和/或燒結(jié)步驟。在下文中描述了這種柔性襯 底和表面的必要和希望的特征，并提供了幾個(gè)示例性襯底。間隔和/或散射層膏可被施加在 陰極層頂上。間隔層可通過(guò)印刷工藝諸如絲網(wǎng)印刷被施加，所述印刷之后接下來(lái)進(jìn)行干燥 和/或燒結(jié)。
[0117] 然后，可施加納米顆粒二氧化鈦，接下來(lái)再次干燥和/或燒結(jié)步驟?？梢允┘佣嘤?一層的二氧化鈦膏。在膏中的二氧化鈦顆粒可以是具有低于200nm并且更通常地小于或遠(yuǎn) 小于100nm的平均粒度的納米顆粒，如本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將理解。
[0118] 納米顆粒二氧化鈦然后可涂覆有阻擋涂層;這可通過(guò)各種常規(guī)方法中的任意方 法，例如在氯化鈦溶液中浸漬涂覆；電泳沉積;或使用二氧化鈦前體的絲網(wǎng)印刷來(lái)實(shí)現(xiàn)。該 涂覆過(guò)程之后接下來(lái)可以是干燥和/或燒結(jié)。
[0119] 雖然到此處為止可能已進(jìn)行了多于一個(gè)燒結(jié)步驟，但是必要的是在這些燒結(jié)步驟 中的一個(gè)或至少一個(gè)中，納米顆粒二氧化鈦經(jīng)受高溫?zé)Y(jié)。如本文在說(shuō)明書(shū)和接下來(lái)的權(quán) 利要求部分使用的，術(shù)語(yǔ)"高溫?zé)Y(jié)"、"經(jīng)歷的高溫?zé)Y(jié)"等相對(duì)于電池部件或材料來(lái)說(shuō)指 代部件被加熱到至少370°C的結(jié)構(gòu)特征，以實(shí)現(xiàn)電池部件的不同結(jié)構(gòu)特征。通常，該燒結(jié)可 以在至少400°C、至少425°C、至少435°C、至少450°C、至少480°C、至少500°C、至少520°C或至 少550°C的溫度下進(jìn)行以實(shí)現(xiàn)電池部件的另外的有利結(jié)構(gòu)特征。特別是關(guān)于燒結(jié)二氧化鈦， 二氧化鈦加熱高于370°C并且優(yōu)選更高(例如，450°C到550°C)的結(jié)構(gòu)被改性來(lái)實(shí)現(xiàn)更高效 率的電池。不希望受到理論的束縛，本發(fā)明人相信燒結(jié)產(chǎn)生顆粒間變細(xì)，這改善電荷載體傳 輸通過(guò)多孔二氧化鈦基質(zhì)。
[0120] 我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所獲得的染料電池結(jié)構(gòu)，包括多孔高溫?zé)Y(jié)二氧化鈦層和一個(gè)或 多個(gè)陰極層，可以從柔性中間表面被轉(zhuǎn)移到柔性目標(biāo)表面諸如柔性塑料襯底的表面(通常 是至少部分透明或基本上透明）。燒結(jié)的導(dǎo)電催化陰極層可以從柔性中襯底并沿超薄(通常 小于15微米）的燒結(jié)多孔納米顆粒二氧化鈦層124被基本上剝離，以整體方式被轉(zhuǎn)移(例如 在輥之間）到柔性塑料目標(biāo)表面，任選覆蓋有(預(yù)圖案化的)透明導(dǎo)電層。
[0121] 我們已發(fā)現(xiàn)，這種轉(zhuǎn)移可以是完全或基本上完全的而無(wú)需各層的分解和/或惡化， 包括超薄(通常小于15微米)燒結(jié)多孔納米顆粒二氧化鈦層124。
[0122] 我們已發(fā)現(xiàn)，許多常見(jiàn)的柔性支撐件諸如銅金屬、鎳金屬和一些碳鋼：
[0123] ?可能傾向于過(guò)強(qiáng)結(jié)合到二氧化鈦層，從而阻礙各層的適當(dāng)轉(zhuǎn)移;和/或
[0124] ?從化學(xué)的角度來(lái)看，可能不夠惰性來(lái)可靠和可重復(fù)經(jīng)受燒結(jié)條件和/或在處理 過(guò)程中基本上保持未污染。
[0125] 在本發(fā)明的方法中使用的示例性柔性中間表面包括由鋁、不銹鋼、鈦和石墨制成 的箱。這種箱的特征在于它們經(jīng)受燒結(jié)條件的能力，包括至少370°C并且通常達(dá)到450°C到 550°C的溫度。另外，柔性中間表面在高溫下應(yīng)該良好耐空氣、濕度和二氧化鈦前體分解產(chǎn) 物。這些柔性中間表面可以如普通石墨箱一樣光滑，并且可能略微更光滑。
[0126] 再次參考圖2A，將具有導(dǎo)電性表面層的柔性塑料襯底，例如至少部分透明的氧化 銦錫(IT0)層放置在染料電池結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極側(cè)。這種結(jié)構(gòu)然后被固定地轉(zhuǎn)移到柔性塑料襯底。 所述過(guò)程可以借助輥在連續(xù)或半連續(xù)工藝中有利地實(shí)現(xiàn)，在下文中更詳細(xì)描述。
[0127] 我們已發(fā)現(xiàn)，電子從燒結(jié)二氧化鈦層轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電的氧化錫層的效率可通過(guò)將所述 層例如通過(guò)機(jī)械壓制固定粘附到塑料襯底來(lái)明顯改善。我們還發(fā)現(xiàn)，這種機(jī)械壓制步驟中 的一個(gè)或多個(gè)，通常在從中間襯底轉(zhuǎn)移之后，可將多孔燒結(jié)二氧化鈦層充分粘附到塑料襯 底，而沒(méi)有有害的副作用，諸如該層或染料電池結(jié)構(gòu)內(nèi)的其他各層的部分分解。
[0128] 對(duì)于多個(gè)染料電池結(jié)構(gòu)，至少部分透明的導(dǎo)電層可以是預(yù)圖案化層，諸如ΙΤ0層。
[0129] 在本發(fā)明方法中，可以實(shí)現(xiàn)任選的額外的壓制步驟(例如，在輥之間）。
[0130] 為了完成太陽(yáng)能染料電池，向多孔二氧化鈦層施加染料，將電解質(zhì)（例如，通過(guò)印 刷）引入電池，并且使用本領(lǐng)域已知的各種密封劑中的任意密封劑從環(huán)境和/或任意相鄰電 池密封電池。將理解的是這些步驟可以在本發(fā)明的的染料電池制造方法內(nèi)的不同點(diǎn)處進(jìn)行 對(duì)于本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員是已知的。
[0131] 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，催化陰極層可以是足夠?qū)щ?、厚和連續(xù)的，以便實(shí)現(xiàn)從一個(gè)電池開(kāi) 始到下一個(gè)電池的IT 0的有效電流輸出。
[0132] 聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)，由聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）更好表征，和聚萘二甲酸 乙二醇酯(PEN)，由聚（2,6_萘二甲酸乙二酯)更好表征，都是可適合用作本發(fā)明的染料電池 和染料電池生產(chǎn)方法中的柔性塑料襯底的示例性是塑料材料。
[0133] 這些材料總體上可適合用于在約200°C或更低的溫度下二氧化鈦和碳層的低溫?zé)?結(jié)方法。但是，使用本發(fā)明的生產(chǎn)方法，可將這些材料有利固定到高溫?zé)Y(jié)的二氧化鈦，避 免了使用具有高溫穩(wěn)定性的襯底(諸如玻璃）的需要，并且如將在下文中更詳細(xì)描述，實(shí)現(xiàn) 了快速、高效和廉價(jià)構(gòu)建多個(gè)染料電池構(gòu)造。必須強(qiáng)調(diào)的是，使用柔性中間和目標(biāo)襯底使它 特別適用于利用卷裝進(jìn)出式電池制造方法來(lái)生產(chǎn)本發(fā)明的染料電池。
[0134] 在圖2A中還提供了各種任選的步驟。例如，在多個(gè)染料電池構(gòu)造的情況下，催化陰 極附加物或加長(zhǎng)部分可從催化陰極層單獨(dú)施加，接下來(lái)進(jìn)行干燥和/或燒結(jié)。類似地，可以 施加散射層或間隔層附加物，接下來(lái)進(jìn)行干燥和/或燒結(jié)。
[0135] 此外，作為使用具有透明導(dǎo)電層的塑料襯底完成電池的陽(yáng)極側(cè)的替代形式，可以 在多孔二氧化鈦層上施加至少半透明的導(dǎo)電層諸如FT0。在干燥和/或燒結(jié)后，可以在染料 電池結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極側(cè)上放置柔性塑料襯底(例如，沒(méi)有導(dǎo)電層的普通PET)。這種結(jié)構(gòu)然后被固 定地轉(zhuǎn)移到柔性塑料襯底。所述過(guò)程可以借助輥在連續(xù)或半連續(xù)工藝中有利地實(shí)現(xiàn)，在下 文中更詳細(xì)描述。
[0136] 該透明導(dǎo)電層的圖案化可以被執(zhí)行以在導(dǎo)電層中產(chǎn)生不連續(xù)性，不連續(xù)性可能實(shí) 質(zhì)上將布置分成多個(gè)染料電池。
[0137] 圖2B是本發(fā)明的染料電池生產(chǎn)方法的另一方面的示意框圖，所述方法包括反向整 體轉(zhuǎn)移步驟。在該染料電池生產(chǎn)方法中，可以向柔性中間襯底(或"載體"）表面施加納米顆 粒二氧化鈦膏，接下來(lái)進(jìn)行干燥和/或燒結(jié)步驟?？梢允┘佣嘤谝粚拥亩趸伕?。如上文 所述，在膏中的二氧化鈦顆?？梢允蔷哂行∮趌〇〇nm平均粒度的納米顆粒。
[0138] 任選地，納米顆粒二氧化鈦然后可被涂覆有阻擋涂層;這可通過(guò)各種上文所述的 常規(guī)方法中的任意方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。涂覆步驟接下來(lái)可以是干燥和/或燒結(jié)。
[0139] 然后，可向納米顆粒二氧化鈦層施加間隔和/或散射層膏，接下來(lái)進(jìn)行干燥和/或 燒結(jié)。間隔層可通過(guò)印刷工藝諸如絲網(wǎng)印刷來(lái)施加。
[0140]然后，可向間隔層施加催化陰極層，接下來(lái)進(jìn)行干燥和/或燒結(jié)步驟。如上文所述， 催化活性可通過(guò)各種形式的碳(包括但不限于碳納米管）、通過(guò)鉑顆?；蛲ㄟ^(guò)本領(lǐng)域那些技 術(shù)人員已知的任意其他材料來(lái)提供。
[0141]然后，可將染料電池結(jié)構(gòu)固定轉(zhuǎn)移到柔性塑料襯底，使得該結(jié)構(gòu)的陰極側(cè)抵靠該 襯底并置。所述過(guò)程可以借助輥在連續(xù)或半連續(xù)工藝中有利地實(shí)現(xiàn)，在下文中更詳細(xì)描述。 我們還發(fā)現(xiàn)，一個(gè)或多個(gè)機(jī)械壓制步驟，通常在從中間襯底轉(zhuǎn)移之后，可將陰極/催化陰極 層充分粘附到塑料襯底。
[0142] 在這種方法和結(jié)構(gòu)中，柔性塑料襯底不需要具有至少部分透明的導(dǎo)電表面層(例 如，ΙΤ0層）。
[0143] 為了完成太陽(yáng)能染料電池，向多孔二氧化鈦層施加染料，并且使用本領(lǐng)域已知的 各種密封劑中的任意密封劑在邊緣處(并且從任意相鄰電池)密封電池。將理解的是這些步 驟可以在本發(fā)明的的染料電池制造方法內(nèi)的不同點(diǎn)處進(jìn)行對(duì)于本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人 員是已知的。
[0144] 然后，可覆蓋電池的陽(yáng)極側(cè)，優(yōu)選通過(guò)具有可抵靠多孔二氧化鈦層并置的至少半 透明的導(dǎo)電層的覆蓋物。通常，使用具有ΙΤ0(或等效物)導(dǎo)電層的塑料(例如，PET)覆蓋物實(shí) 現(xiàn)電池封閉。所述過(guò)程可以借助輥在連續(xù)或半連續(xù)工藝中有利地實(shí)現(xiàn)，在下文中更詳細(xì)描 述。
[0145] 通?？稍陔姵胤忾]后將電解質(zhì)引入電池中。
[0146] 在多電池構(gòu)造的情況下，導(dǎo)電層可被預(yù)圖案化，如本文所述。
[0147] 在圖2B中還提供了各種任選的步驟。例如，在多個(gè)染料電池構(gòu)造的情況下，催化陰 極附加物可從催化陰極層單獨(dú)施加，接下來(lái)進(jìn)行干燥和/或燒結(jié)。類似地，可以施加散射層 或間隔層附加物，接下來(lái)進(jìn)行干燥和/或燒結(jié)。
[0148] 圖2C是本發(fā)明的染料電池生產(chǎn)方法的另一方面的示意框圖，所述方法涉及結(jié)合放 置或轉(zhuǎn)移的陰極步驟的陽(yáng)極轉(zhuǎn)移步驟。在該染料電池生產(chǎn)方法中，可向柔性中間襯底表面 施加間隔和/或散射層膏，接下來(lái)進(jìn)行干燥和/或燒結(jié)步驟。間隔層可通過(guò)印刷工藝諸如絲 網(wǎng)印刷來(lái)施加。
[0149] 可向間隔和/或散射層施加納米顆粒二氧化鈦膏層，接下來(lái)進(jìn)行干燥和/或燒結(jié)步 驟?？梢允┘佣嘤谝粚拥亩趸伕?。如上文所述，在膏中的二氧化鈦顆?？梢允蔷哂行∮?1 OOnm平均粒度的納米顆粒。
[0150] 任選地，納米顆粒二氧化鈦然后可被涂覆有阻擋涂層，接下來(lái)進(jìn)行干燥和/或燒 結(jié)，基本上如上文所述。
[0151]但是，與圖2A和圖2B中所示的方法不同，在將陰極整合到染料電池結(jié)構(gòu)中之前，將 具有多孔高溫?zé)Y(jié)二氧化鈦層的染料電池結(jié)構(gòu)從柔性中間表面轉(zhuǎn)移到柔性目標(biāo)襯底(通常 是如所述的具有透明導(dǎo)電表面層的塑料襯底）。
[0152] 在將燒結(jié)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到塑料襯底后，可以任選地執(zhí)行至少一個(gè)額外的機(jī)械壓制步驟 以將多孔燒結(jié)二氧化鈦層固定粘附到塑料襯底。這些操作可有利地在輥之間被執(zhí)行。
[0153] 在多電池構(gòu)造的的情況下，可以施加或附加電池互連件(諸如結(jié)構(gòu)導(dǎo)電元件325， 在圖3中示出并在下文中描述）。
[0154] 染料可以被施加到多孔二氧化鈦層。陰極(通常是獨(dú)立、放置的一體成形結(jié)構(gòu)部 件），它可以被預(yù)先浸泡在電解質(zhì)中，可以放置在先前通過(guò)柔性中間襯底覆蓋的側(cè)上的染料 電池結(jié)構(gòu)上。
[0155] 或者，可向第二柔性中間表面上施加催化