層。在襯底 箱上制備的完整碳/散射/二氧化鈦層還可被轉(zhuǎn)移到ΡΕΤ/ΙΤ0。另外，在襯底箱上制備的二氧 化鈦或二氧化鈦/散射/碳夾層可以涂覆有ΙΤ0或FT0(例如，通過噴霧熱解ΙΤ0或FT0前體溶 液或印刷/燒結(jié)ΙΤ0或FT0膏)并且然后被轉(zhuǎn)移到平面PET載體。
[0191] 在圖6中示意示出的具體示例中，輥間過程以下列順序來實行：
[0192] 步驟1:在襯底箱上印刷陰極，接下來進行干燥；
[0193] 步驟2:在襯底箱上印刷絕緣體(間隔物），接下來進行干燥;和 [0194]步驟3:在襯底箱上印刷二氧化鈦，接下來進行干燥。
[0195]步驟4,染料電池結(jié)構(gòu)的燒結(jié)(未示出）也可在輥間過程中執(zhí)行。通常，燒結(jié)步驟包 括高溫燒結(jié)。
[0196] 在圖7中示意示出的具體示例中，輥間過程還可包括以下：
[0197]步驟5:激光刻劃透明導(dǎo)電層（ΙΤ0)以在其上產(chǎn)生必要的不連續(xù)性；
[0198] 步驟6:將燒結(jié)染料電池結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電塑料電池壁(ΙΤ0/ΡΕΤ);
[0199] 步驟7:用染料使燒結(jié)染料電池結(jié)構(gòu)染色；
[0200] 步驟8:印刷電解質(zhì)；
[0201 ]步驟9.施加電池(和模塊)密封劑來產(chǎn)生外圍密封物;和 [0202]步驟10:使用覆蓋膜(例如，塑料)覆蓋模塊。
[0203] 隨后，可將模塊分離。
[0204] 如上文所述，與圖6和圖7相關(guān)聯(lián)的卷裝進出式過程充當本發(fā)明的示例性實施方 案。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解其他卷裝進出式制造方法可以利用各種順序，包括在圖 2A-F中所述的那些及其組合。轉(zhuǎn)移工藝根據(jù)本發(fā)明可有利地自然擴展，并且可適合用于卷 裝進出式高吞吐量制造。
[0205] 上述過程允許制備具有高效高溫燒結(jié)陽極的全塑料染料電池（即，其中電池的頂 壁和底壁都由塑料制成的染料電池）。
[0206] 本發(fā)明人相信本發(fā)明的方法和染料電池結(jié)構(gòu)相對于利用鈦箱作為電池的一個壁 (在其上高質(zhì)量二氧化鈦可以被直接燒結(jié))的傳統(tǒng)的塑料電池可以是非常有利的。這種電池 因為鈦箱導(dǎo)致價格昂貴并且不可以是透明的（與本發(fā)明的染料電池不同）。這種電池必須從 陰極側(cè)來照明（具有關(guān)于必須經(jīng)由陰極和暗電解質(zhì)來經(jīng)過二氧化鈦的光損失）的事實意味 著低效率，通常僅~3%，大約是使用本發(fā)明的試驗染料電池所獲得效率的一半。相對于其 中直接照明（即，經(jīng)由陽極的電池壁）的電池，這種構(gòu)造不利地具有二氧化鈦層內(nèi)電荷收集 的更長平均路徑，從而進一步減低電池效率。
[0207] 本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將理解關(guān)于以上方法的許多變形，無論任何情況下可 能維持適用于卷裝進出式制造，都是可能的（其中許多在上文提供的附圖中示出）。更精確 的轉(zhuǎn)移可以通過將金屬箱/導(dǎo)電塑料元件在輥之間通過之前夾在兩個不銹鋼箱之間來獲 得。
[0208] 或者或另外，輥可以由合金或金屬(例如，不銹鋼，鈦，黃銅）制成。如本領(lǐng)域的那些 普通技術(shù)人員將理解，輥可以是未涂覆或(例如，用橡膠、各種塑料)涂覆的。輥可以由橡膠 或塑料，或本領(lǐng)域那些技術(shù)人員已知的其他材料制成。
[0209] 從襯底或載體箱到塑料或?qū)щ娝芰仙系霓D(zhuǎn)移不僅僅適合燒結(jié)二氧化鈦。例如，燒 結(jié)或涂覆的碳或鉑，或完整多層的二氧化鈦/陰極夾層也可以通過此技術(shù)來轉(zhuǎn)移。
[0210] 二氧化鈦層可以是單個或多個層，并且可以并入本領(lǐng)域已知的各種二氧化鈦散射 和阻擋層。完整二氧化鈦/陰極夾層還可能以相反定向轉(zhuǎn)移，使得陰極側(cè)與平面或?qū)щ娝芰?表面配合。轉(zhuǎn)移可以在普通塑料或具有通過圖案化移除選擇的導(dǎo)電表面區(qū)的導(dǎo)電塑料(后 者實現(xiàn)在單個襯底上制造串聯(lián)染料電池)上進行。染料串接可以通過連續(xù)轉(zhuǎn)移二氧化鈦層 來建立，其中在層轉(zhuǎn)移之前或之后施加具有互補光譜響應(yīng)的不同染料。
[0211] 如本文在說明書和接下來的權(quán)利要求部分使用的，術(shù)語"在...頂上"包括但不限 于"直接在頂上，并且在物理上附接到"。
[0212] 如本文在說明書和接下來的權(quán)利要求部分使用的，術(shù)語"在很大程度上包括"等， 關(guān)于制劑內(nèi)的成分來說，指代至少30%的重量含量;術(shù)語〃大多包括〃等，關(guān)于制劑內(nèi)的成分 來說，指代至少50%的重量含量；術(shù)語"主要包括"等，關(guān)于制劑內(nèi)的成分來說，指代至少 75%的重量含量;術(shù)語"基本上包括"等，關(guān)于制劑內(nèi)的成分來說，指代至少90%的重量含 量。
[0213] 如本文在說明書和接下來的權(quán)利要求部分使用的，術(shù)語"染料電池結(jié)構(gòu)"意指包括 太陽能染料電池的各個部分，各部分具有一個或多個層。術(shù)語"染料電池結(jié)構(gòu)"還意指包括 還沒有經(jīng)受干燥或燒結(jié)的一個或多個層，例如納米顆粒二氧化鈦膏、碳膏或間隔層膏。
[0214] 應(yīng)當理解，為了清楚而在單獨實施方案的上下文中描述的本發(fā)明的某些特征，也 可以組合在單個實施方案中提供。相反地，為了簡潔在單個實施方案的上下文中描述的本 發(fā)明的各種特征也可以分開提供或以任意合適的子組合提供。
[0215] 雖然已結(jié)合具體實施方案描述了本發(fā)明，但是許多替代形式、修改和變形對于本 領(lǐng)域的那些技術(shù)人員是明顯的。因此，本發(fā)明旨在涵蓋落在所附權(quán)利要求的精神和寬泛范 圍內(nèi)的全部這種替代形式、修改和變形。
【主權(quán)項】
1. 一種光伏染料電池布置，其包括： 至少一個光伏染料電池，各自具有： (a) 電池殼體，所述殼體包括沿所述殼體的第一寬面的至少部分透明的電池壁； (b) 至少部分透明的導(dǎo)電層，其在所述光伏電池內(nèi)，設(shè)置在所述電池壁的第一內(nèi)表面 上，所述內(nèi)表面由塑料制成； (c) 陽極，其以相對于所述第一內(nèi)表面的遠端方式設(shè)置在所述至少部分透明的導(dǎo)電層 上，所述陽極包括： (i) 多孔膜表面，其設(shè)置在所述導(dǎo)電層的寬面上方并與所述導(dǎo)電層的寬面電連通，并且 適于與包括氧化還原電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)的電解質(zhì)緊密接觸，所述多孔膜包括多個納米顆粒;和 (ii) 染料，其設(shè)置在所述多孔膜的表面上，所述染料和所述多孔膜適于借助所述氧化 還原電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)將光子轉(zhuǎn)變成電子;和 (d) 陰極，其抵靠所述殼體的第二寬面上的第二內(nèi)表面設(shè)置，基本上相對所述陽極并在 所述陽極上方，所述陰極包括設(shè)置成以流體方式接觸所述電解質(zhì)的催化表面， 所述多孔膜是含有高溫燒結(jié)的二氧化鈦的燒結(jié)多孔膜。2. 如權(quán)利要求1所述的染料電池布置，所述高溫燒結(jié)的二氧化鈦具有在至少400°C、至 少425°C、至少450°C、至少475°C、至少500°C、至少525°C、至少550°C或至少575°C的溫度下 燒結(jié)的二氧化鈦的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。3. 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的染料電池布置，所述陰極包括至少一種類型的導(dǎo)電 性碳，所述導(dǎo)電性碳選自石墨烯、碳納米管、碳黑、石墨和富勒烯組成的組。4. 如權(quán)利要求1-3中任一項所述的染料電池布置，所述第二內(nèi)表面由塑料制成。5. 如權(quán)利要求1-4中任一項所述的染料電池布置，所述第一和第二寬面由或在很大程 度上、大多、主要或基本上由塑料組成。6. 如權(quán)利要求1-5中任一項所述的染料電池布置，所述至少一個染料電池包括多個染 料電池。7. 如權(quán)利要求6所述的染料電池布置，所述電池殼體包含所述多個染料電池。8. 如權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的染料電池布置，所述至少部分透明的電池壁是由所 述多個染料電池共用的單個、共同的至少部分透明的電池壁。9. 如權(quán)利要求6-8中的任一項所述的染料電池布置，所述多個染料電池通過至少一個 電池間電連接件來電串聯(lián)，所述電池間電連接件物理上連接在所述多個染料電池中的第一 染料電池的所述陰極與所述多個染料電池中的第二染料電池的所述陽極之間。10. 如權(quán)利要求9所述的染料電池布置，所述電池間電連接件相對于所述至少部分透明 的導(dǎo)電層具有不同的構(gòu)成，或相對于所述陰極的任意部件具有不同的構(gòu)成。11. 如權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的染料電池布置，通過在很大程度上、大多、主要、 基本上或完全徑向包封所述電池間電連接件的聚合物密封劑，物理上從設(shè)置在所述染料電 池內(nèi)的所述電解質(zhì)密封所述電池間電連接件。12. 如權(quán)利要求1-11中任一項所述的染料電池布置，所述電池壁是柔性電池壁。13. 如權(quán)利要求12所述的染料電池布置，所述柔性電池壁具有足夠的柔性以用于卷裝 進出式轉(zhuǎn)移工藝。14. 一種生產(chǎn)光伏染料電池布置的方法，所述方法包括： (a) 提供柔性中間襯底； (b) 在所述中間襯底上施加含有二氧化鈦顆粒的膏層以形成第一結(jié)構(gòu)； (c) 使所述第一結(jié)構(gòu)經(jīng)受在至少370°C的溫度下進行燒結(jié)，以產(chǎn)生包括燒結(jié)二氧化鈦層 的燒結(jié)結(jié)構(gòu)； (d) 將所述燒結(jié)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到柔性塑料襯底；以及 (e) 將所述燒結(jié)結(jié)構(gòu)固定粘附到所述柔性塑料襯底。15. 如權(quán)利要求14所述的方法，所述燒結(jié)結(jié)構(gòu)布置成使得在(e)中，所述燒結(jié)二氧化鈦 層直接固定粘附到所述柔性塑料襯底。16. 如權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的方法，所述固定粘附包括至少一個機械壓制操 作。17. 如權(quán)利要求14-16中任一項所述的方法，所述柔性中間載體襯底的表面在很大程度 上、大多、主要或基本上由選自石墨、鋁、不銹鋼和鈦組成的組的材料組成。18. 如權(quán)利要求14-17中的任一項所述的方法，對于所述燒結(jié)來說，所述柔性中間載體 襯底可重復(fù)耐用。19. 如權(quán)利要求14-18中的任一項所述的方法，其還包括使用所述柔性中間載體襯底的 單個、特定襯底重復(fù)所述施加、所述經(jīng)受和所述轉(zhuǎn)移[(步驟(b)-(d)]至少2次、至少5次、至 少20次、至少50次、至少200次或至少1000次。20. 如權(quán)利要求14-19中的任一項所述的方法，所述柔性塑料襯底具有透明導(dǎo)電層，所 述轉(zhuǎn)移被執(zhí)行以便抵靠所述透明導(dǎo)電層并置所述燒結(jié)二氧化鈦層。21. 如權(quán)利要求14-20中的任一項所述的方法，其還包括:在步驟(d)之前，在所述燒結(jié) 二氧化鈦層頂上或上方施加陰極層。22. 如權(quán)利要求14-21中的任一項所述的方法，其還包括:在步驟(c)之前，干燥所述膏 層，并在所述二氧化鈦顆粒頂上[上方]施加二氧化鈦散射層。23. 如權(quán)利要求14-22中的任一項所述的方法，其還包括:在所述二氧化鈦散射層頂上 [上方]放置一體的(單一或自支撐的）陰極。24. 如權(quán)利要求14-23中的任一項所述的方法，其中在移動帶上執(zhí)行步驟(b)到(e)中的 至少一個。25. 如權(quán)利要求14-24中的任一項所述的方法，其中在步驟(a)中利用所述柔性中間襯 底卷。26. 如權(quán)利要求14-25中的任一項所述的方法，其還包括卷起在步驟(e)中產(chǎn)生的粘附 燒結(jié)結(jié)構(gòu)，以形成所述光伏染料電池布置卷。
【專利摘要】具有塑料殼體的太陽能染料電池，以及構(gòu)建這種太陽能染料電池的方法。
【IPC分類】H01G9/20
【公開號】CN105453203
【申請?zhí)枴緾N201480044952
【發(fā)明人】B·布林, N·斯坦恩, R·帕茲, J·格爾德斯汀
【申請人】3G太陽能光電有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年7月15日
【公告號】EP3022748A1, US20160141113, WO2015008227A1