染料敏化太陽(yáng)能電池模塊及其制造方法和車輛部件及車輛的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種染料敏化太陽(yáng)能電池模塊及其制造方法。染料敏化太陽(yáng)能電池模 塊可包括具有減小的厚度的無(wú)堿薄玻璃，而不是傳統(tǒng)的堿石灰，作為制造染料敏化太陽(yáng)能 電池模塊的玻璃材料，使得染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的工作電極和對(duì)電極可具有減小70% 至80%的厚度和重量，沒有玻璃的彎曲現(xiàn)象或性能劣化。運(yùn)樣，本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電 池模塊可適當(dāng)?shù)赜米餍枰獪p小重量的車用部件。
【背景技術(shù)】
[0002] 染料敏化太陽(yáng)能電池通常包括光電極、集電極、對(duì)電極、密封劑、染料和電解液、W 及涂有透明導(dǎo)電材料的玻璃材料。染料敏化太陽(yáng)能電池已經(jīng)引起了許多關(guān)注。雖然染料敏 化太陽(yáng)能電池具有比娃太陽(yáng)能電池小的光電轉(zhuǎn)換效率，但是染料敏化太陽(yáng)能電池可在內(nèi)部 使用，用1/3價(jià)格的較低成本制造，并此外可采用多種顏色。然而，為了將染料敏化太陽(yáng)能 電池應(yīng)用于車輛，染料敏化太陽(yáng)能電池應(yīng)具有柔性且其厚度和重量應(yīng)減小，W根據(jù)環(huán)曲率 附設(shè)染料敏化太陽(yáng)能電池。為此，應(yīng)減小對(duì)厚度和重量具有最大影響的玻璃材料的厚度和 重量。例如，在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中，已使用高分子材料，例如陽(yáng)T、PI、PEN，等等，并已使用具有 1. Omm或更小的厚度的薄玻璃。然而，高分子材料可能具有例如缺少高溫穩(wěn)定性的缺點(diǎn)，使 得需要降低涂在襯底上的所有材料的燒結(jié)溫度。
[000引因此，已經(jīng)研究了使用具有1. Omm或更小的厚度的薄玻璃的方法。已主要且通常 使用具有在2. Omm至2. 5mm的范圍內(nèi)的厚度的堿石灰透明導(dǎo)電玻璃，作為在染料敏化太陽(yáng) 能電池中使用的玻璃襯底，因?yàn)楸∪玖厦艋?yáng)能電池需要具有1. Omm或更小的厚度的透 明導(dǎo)電薄玻璃，已使用厚度減小的堿石灰透明導(dǎo)電玻璃來(lái)制造該襯底。然而，為了用納米顆 粒形成用于光電極的材料（例如二氧化鐵（Ti化)）、用于對(duì)電極的材料（銀（Ag))、用于對(duì) 電極的材料（銷（Pt))，等等，在400°C至600°C的范圍內(nèi)的高溫下執(zhí)行燒結(jié)處理，然而，在燒 結(jié)處理過程中可能出現(xiàn)堿石灰透明導(dǎo)電薄玻璃的劣化或彎曲現(xiàn)象。
[0004]圖1示出了染料敏化太陽(yáng)能電池的玻璃襯底，其中，在堿石灰玻璃13的一個(gè)表面 上施加FTO透明電極11。當(dāng)如圖所示從左側(cè)開始將溫度變成25°C、200°C、400°C和25°C時(shí)， 示出了玻璃襯底的形式。當(dāng)對(duì)其施加FTO透明電極11的堿石灰玻璃13按照獨(dú)特的熱膨 脹系數(shù)經(jīng)歷快速溫度變化時(shí)，可能由于膨脹/收縮度的差異而出現(xiàn)彎曲或劣化現(xiàn)象。當(dāng)在 大約200°C的溫度下加熱玻璃襯底時(shí)，玻璃襯底可根據(jù)獨(dú)特的熱膨脹系數(shù)按照堿石灰玻璃 13和FTO透明電極11的差脹而稍微彎曲。當(dāng)通過增加溫度而加熱玻璃襯底并保持在大約 400°C的溫度下，膨脹度可變成飽和度。當(dāng)再次將玻璃襯底冷卻至室溫時(shí)，在堿石灰玻璃13 或FTO透明電極11可不同程度地收縮的同時(shí)，堿石灰玻璃可彎曲。 陽(yáng)0化]相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的韓國(guó)專利未審查公開號(hào)2014-0064247公開了一種太陽(yáng)能電池 襯底，其由堿石灰玻璃、低鐵玻璃和無(wú)堿玻璃中的任何一種玻璃制成。詳細(xì)地，包括在金屬 錐上合成石墨締的步驟、在合成的石墨締上形成Ti化（其是太陽(yáng)能電池部件）并去除金屬 錐的步驟、W及制造太陽(yáng)能電池的步驟。然而，在從石墨締轉(zhuǎn)移到玻璃襯底上時(shí)，或在轉(zhuǎn)移 之前在Ti化上涂覆脫模層時(shí)，可能損壞光電極，和/或可能增加該過程的價(jià)格/時(shí)間。
[0006] 此外，日本專利注冊(cè)號(hào)5366154公開了一種太陽(yáng)能電池，其在由無(wú)堿玻璃、低堿玻 璃、陶瓷或塑料制成的襯底和下電極層之間包括娃酸層。詳細(xì)地，公開了一種通過相繼層壓 CIS基光電轉(zhuǎn)換層和上電極層而形成的太陽(yáng)能電池，但是由于使用了不同的半導(dǎo)體化合物， 所W可能難W在形成薄膜時(shí)精確地控制太陽(yáng)能電池，并且，大尺寸模塊的轉(zhuǎn)換效率可能低 于小尺寸模塊的轉(zhuǎn)換效率。
[0007] 因此，需要開發(fā)出一種通過節(jié)省現(xiàn)有模塊的厚度和重量并防止高溫下的彎曲現(xiàn)象 而適合于應(yīng)用于車輛等的染料敏化太陽(yáng)能電池。
[0008] 在此【背景技術(shù)】部分中公開的W上信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的【背景技術(shù)】的理解，因 此，其可包含并不形成本國(guó)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明已經(jīng)努力解決與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上述問題。
[0010] 在優(yōu)選方面中，可使用具有減小的厚度的無(wú)堿薄玻璃，而不是傳統(tǒng)的堿石灰，作為 制造染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的玻璃材料。特別地，染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的工作電極 和對(duì)電極可具有減小70%至80%的厚度和重量，沒有玻璃的彎曲現(xiàn)象或性能劣化。運(yùn)樣， 本發(fā)明的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊可適當(dāng)?shù)赜米餍枰獪p小重量的車用部件。
[0011] 如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)"無(wú)堿"可指的是不包含任何堿金屬元素（元素周期表的 I族元素，例如裡、鋼和鐘）的材料或物質(zhì)。
[0012] 如本文中所使用的，"薄玻璃"可具有大幅減小的厚度，其可小于1. Ornm,小于 0. 9mm，小于0. 8mm，小于0. 7mm，小于0. 6mm，小于0. 5mm,小于0. 4mm.小于0. 3mm，小于 0. 2mm，或小于 0. 1mm。
[0013] 另外，本發(fā)明提供一種沒有玻璃襯底的彎曲現(xiàn)象和性能劣化的染料敏化太陽(yáng)能電 池模塊。
[0014] 此外，本發(fā)明還提供一種玻璃襯底的厚度和重量減小的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊 及其制造方法。
[0015] 此外，本發(fā)明還提供一種車輛的部件，例如車頂，其可包括如本文中所述的可適當(dāng) 地應(yīng)用于重量減小的車輛的染料敏化太陽(yáng)能電池模塊。
[0016] 在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種染料敏化太陽(yáng)能電池模塊，包括：工作電極，該工 作電極包括工作電極透明導(dǎo)電薄膜和工作電極的保護(hù)層，該工作電極的保護(hù)層包括光電極 和工作電極的集電極；對(duì)電極，該對(duì)電極包括對(duì)電極透明導(dǎo)電薄膜和對(duì)電極的保護(hù)層，該對(duì) 電極的保護(hù)層包括催化電極和對(duì)電極的集電極；W及電解液。特別地，工作電極的保護(hù)層 和對(duì)電極的保護(hù)層可分別層壓在工作電極透明導(dǎo)電薄膜和對(duì)電極透明導(dǎo)電薄膜上。此外， 工作電極透明導(dǎo)電薄膜和對(duì)電極透明導(dǎo)電薄膜中的每個(gè)可包括層壓在無(wú)堿薄玻璃上的FTO 透明電極層。工作電極和對(duì)電極可布置為彼此相對(duì)且通過密封劑粘合，并且在形成于工作 電極和對(duì)電極之間的空間中可填充電解液。
[0017] 如本文中所使用的，"薄膜"指的是單層或多層材料，例如透明導(dǎo)電材料，具有在從 納米級(jí)到幾毫米級(jí)的范圍內(nèi)的總厚度。組成薄膜的材料可W固相或液相適當(dāng)?shù)貙訅夯蛲扛?在襯底上，不限制其制造或制作方法。 陽(yáng)01引優(yōu)選地，工作電極透明導(dǎo)電薄膜和對(duì)電極透明導(dǎo)電薄膜中的每個(gè)可具有在0.1 mm 至1. Omm的范圍內(nèi)的厚度，光電極可具有在4ym至15ym的范圍內(nèi)的厚度，染料敏化太陽(yáng) 能電池模塊的總厚度在0. 2mm至4. Omm的范圍內(nèi)。
[0019] 在另一方面中，本發(fā)明提供一種用于制造染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的方法。該方 法可包括：通過在堿性薄玻璃上層壓FTO透明電極層來(lái)分別制造工作電極透明導(dǎo)電薄膜和 對(duì)電極透明導(dǎo)電薄膜；通過在工作電極透明導(dǎo)電薄膜上層壓工作電極的保護(hù)層來(lái)形成工 作電極，該工作電極的保護(hù)層包括光電極和工作電極的集電極；通過在對(duì)電極透明導(dǎo)電薄 膜上層壓對(duì)電極的保護(hù)層來(lái)形成對(duì)電極，該對(duì)電極的保護(hù)層包括催化電極和對(duì)電極的集電 極；將工作電極和對(duì)電極布置為彼此相對(duì)；通過密封劑粘合工作電極和對(duì)電極；W及將電 解液通過電解液入口注入到由密封劑密封的形成于工作電極和對(duì)電極之間的空間中，并密 封電解液入口的開口，W制造染料敏化太陽(yáng)能電池模塊。
[0020] 可在對(duì)電極的兩個(gè)邊緣處形成電解液入口。
[0021] 特別地，可將工作電極和對(duì)電極布置為具有一空間，然后在該空間中在工作電極 和對(duì)電極之間填充電解液。
[0022] 工作電極透明導(dǎo)電薄膜和對(duì)電極透明導(dǎo)電薄膜中的每個(gè)可具有在0.1 mm至1. Omm 的范圍內(nèi)的厚度，光電極具有在4ym至15ym的范圍內(nèi)的厚度。
[0023] 本發(fā)明的方法可進(jìn)一步包括：當(dāng)形成工作電極時(shí)，吸附光電極上的染料。
[0024] 電解液入口的尺寸可在0. 5mm至1. 5mm的范圍內(nèi)。 陽(yáng)0巧]當(dāng)分別形成工作電極和對(duì)電極時(shí)，熱處理溫度可在400°C至600°C的范圍內(nèi)。 陽(yáng)026] 染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的總厚度可在0. 2mm至4. Omm的范圍內(nèi)。
[0027] 在又一方面中，本發(fā)明提供一種車輛部件，其包括如本文中所述的染料敏化太陽(yáng) 能電池模塊。例如，該車輛部件可W是車輛的車頂。此外提供包括如本文中所述的染料敏 化太陽(yáng)能電池模塊的車輛。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，可采用具有減小的厚度的無(wú)堿薄玻璃，而不是傳統(tǒng)的堿石灰，作為制 造染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的玻璃材料，使得染料敏化太陽(yáng)能電池模塊的工作電極和對(duì)電 極可具有減小70%至80%的厚度和重量，沒有玻璃的彎曲現(xiàn)象或性能劣化。特別地，該染 料敏化太陽(yáng)能電池模