專利名稱：染料敏化太陽能電池的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種染料敏化太陽能電池。
技術(shù)背景隨著地球環(huán)境的日益惡化，人們迫切需要多種清潔能源來代替原有的高碳能源， 而太陽能是取之不盡的清潔能源，因此，太陽能電池的開發(fā)和利用得到人們的日益重視。而染料敏化太陽能電池就是其中的一種新型太陽能電池，其基本構(gòu)成是包括附有第一導電膜的第一玻璃基板和附有第二導電膜的第二玻璃基板、金屬氧化物和染料、電解質(zhì)溶液和密封膠，所述第一玻璃基板的第一導電膜上設置有吸附了染料的納米結(jié)晶金屬氧化物薄膜層，作為光陽極(也稱正極)，所述第二玻璃基板的第二導電膜表面上涂有導電材料，作為對電極(也稱負極)，光陽極和對電極之間注入氧化-還原電解質(zhì)溶液并用密封膠密封形成太陽能電池。其工作原理是，當光照時，光陽極上的染料分子吸收太陽光能后，其中的電子變?yōu)榧ぐl(fā)狀態(tài)，激發(fā)態(tài)的電子進入緊鄰的金屬氧化物薄膜層，隨后進入導電膜，再通過外部電線把電子輸送到對電極，最后進入電解質(zhì)，染料中失去的電子則通過金屬氧化物從電解質(zhì)中得到補償，使染料回到初始狀態(tài)而形成電子回路，這樣就產(chǎn)生了光電流。與傳統(tǒng)的多晶硅太陽能電池相比，染料敏化太陽能電池可以以環(huán)保的方式及相對低的生產(chǎn)成本被人們?nèi)找嬷匾?。目前，染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率較低，其中的一個缺陷是由于染料分子光照時產(chǎn)生的電子在納米結(jié)晶金屬氧化物薄膜層中能擴散的距離短，大量的電子到達外部導線前已復合在薄膜層內(nèi)，無法為外部回路提供光電子，因此，單塊大面積的染料敏化太陽能電池，其發(fā)電效率也非常低下，在實際應用中受到限制。近期出現(xiàn)一種將多個染料敏化太陽能電池通過導電帶相互電連接集成的染料敏化太陽能電池模塊。但結(jié)構(gòu)復雜，制造成本高，不利于大批量生產(chǎn)
實用新型內(nèi)容
本實用新型能提供一種成本較低、效率較高、利于大批量生產(chǎn)的集成的染料敏化太陽能電池。本實用新型的技術(shù)解決方案是，提供一種集成的染料敏化太陽能電池，它包括表面附有第一導電膜的第一玻璃基板和表面附有第二導電膜的第二玻璃基板，所述第一玻璃基板表面的第一導電膜上設置有吸附了染料的納米結(jié)晶金屬氧化物薄膜層，作為光陽極， 所述第二玻璃基板表面的第二導電膜上涂有導電材料，作為對電極，在光陽極和對電極之間金屬氧化物薄膜層的四周用密封材料密封形成封閉空間，在所述的封閉空間中注入電解質(zhì)溶液，所述第一玻璃基板上的導電膜相互隔斷成多個相互絕緣的單元區(qū)域，所述每個單元區(qū)域?qū)щ娔さ谋砻嫔暇O有導電通道，所述第一玻璃基板的側(cè)面覆有第一側(cè)面金屬膜， 所述的導電通道與第一側(cè)面金屬膜電連接，所述第二玻璃基板的側(cè)面覆有第二側(cè)面金屬膜，所述第二側(cè)面金屬膜與第二玻璃基板表面上的導電材料電連接。[0007]采用以上結(jié)構(gòu)后，本實用新型染料敏化太陽能電池與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點。第一、本實用新型把同一玻璃基板面上的導電膜設置成多組相互隔斷的單元區(qū)域，每一個單元區(qū)域能制成一個小電池，這樣，一塊玻璃基板制成的電池其內(nèi)部就包含有多個單元小電池，能制成容量較大的集成的電池，適合大批量生產(chǎn)。第二、每個單元區(qū)域的導電膜邊緣的表面上均設有導電通道，并與側(cè)面的金屬膜電連接，能有效地縮短染料分子中產(chǎn)生的光電子需要擴散的距離，能使得更多的電子通過導電通道轉(zhuǎn)移到電池外部的側(cè)面金屬膜上，提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率。第三、本實用新型染料太陽能電池在接外部導線時，可直接把外部導線牢固地焊接在側(cè)面的金屬膜上而形成外部回路，連接方便，有利于降低生產(chǎn)成本。第四，本實用新型染料太陽能電池采用在側(cè)面的金屬膜上焊接外部導線，能最大限度的提高基板表面導電膜的利用率，同時可避免因把導線焊接在基板表面上而引起的電池的不易密封的問題。所述第一玻璃基板表面上的導電通道還覆有保護層。涂有保護層，能防止電解質(zhì)溶液對導電通道進行侵蝕，可靠性更高。所述導電通道設置在單元區(qū)域的邊緣并與單元區(qū)域的導電膜接觸。將導電通道設置在單元區(qū)域的邊緣，就可以直接在導電通道的表面上設置保護層，而不會影響到與之相鄰的單元區(qū)域，也不會影響到單元區(qū)域內(nèi)的金屬氧化物薄膜層的加工，簡單方便。所述導電通道為銀漿印刷形成的表面金屬膜。銀漿印刷并高溫燒結(jié)形成導電通道，導電通道采用銀漿印刷更加方便、效果更好。所述第一玻璃基板的相對兩個側(cè)面均覆有第一側(cè)面金屬膜，所述第二玻璃基板的相對兩個側(cè)面均覆有第二側(cè)面金屬膜。當電池的第一玻璃基板上有較多的單元區(qū)域時，可從玻璃基板兩側(cè)的金屬膜上與單元區(qū)域?qū)崿F(xiàn)電連接，簡化外部導線的連接方式。所述第一玻璃基板上導電通道與第一側(cè)面金屬膜連接的邊棱設置倒角。設置倒角使導電通道與第一側(cè)面金屬膜連接更加牢靠，不易損壞。所述第一玻璃基板側(cè)面的第一側(cè)面金屬膜為一整體，所述第二玻璃基板側(cè)面的第二側(cè)面金屬膜為一整體。側(cè)面金屬膜為一整體，即將單塊集成的染料敏化太陽能電池內(nèi)的多個單元電池直接并聯(lián)，方便生產(chǎn)及使用。所述第一玻璃基板側(cè)面的第一側(cè)面金屬膜為相互隔斷的多段金屬膜，所述第二玻璃基板側(cè)面的第二側(cè)面金屬膜也為相互隔斷的多段金屬膜。采用這種結(jié)構(gòu)，即將單塊集成的染料敏化太陽能電池內(nèi)的每個單元電池相互獨立開來，這樣可以通過外部導線對各單元電池進行串聯(lián)或者并聯(lián)連接。
附圖1是本實用新型染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本實用新型染料敏化太陽能電池第一玻璃基板的平面示意圖；附圖3是本實用新型染料敏化太陽能電池第一玻璃基板的側(cè)視圖；附圖4是本實用新型染料敏化太陽能電池第一玻璃基板側(cè)面金屬膜為多段的立體示意圖；[0023]附圖5是本實用新型染料敏化太陽能電池第一玻璃基板側(cè)面金屬膜為一整體的立體示意圖；附圖6是本實用新型染料敏化太陽能電池第一玻璃基板的導電膜劃分為單元區(qū)域平面示意圖；如圖所示1. 1、第一玻璃基板，1.2、第二玻璃基板，2. 1、第一導電膜，2. 2、第二導電膜，3. 1、第一側(cè)面金屬膜，3. 2、第二側(cè)面金屬膜，4、外部導線，5、金屬氧化物薄膜層，6、電解質(zhì)溶液，7、密封材料，8、導電材料，9、導電通道，10、單元區(qū)域，11.保護層。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示本實用新型的技術(shù)解決方案是，提供一種集成的染料敏化太陽能電池，它包括表面附有第一導電膜2. 1的第一玻璃基板1. 1和表面附有第二導電膜2. 2的第二玻璃基板1. 2，在本實施例中，導電膜采用FTO導電膜，所述第一玻璃基板1. 1上的導電膜2. 1相互隔斷形成多個相互絕緣的單元區(qū)域10，本實施例中是采用激光加熱切割的方法將FTO導電膜2. 1分成多個單元的小方塊導電膜，形成多個相互絕緣的單元區(qū)域10，所述每個單元區(qū)域10的第一導電膜2. 1的表面上分別設置有吸附了染料的金屬氧化物薄膜層5，在本實施例中金屬氧化物薄膜層5采用納米結(jié)晶二氧化鈦薄膜層， 作為光陽極，所述第二玻璃基板1. 2表面的第二導電膜2. 2上涂有導電材料8，在本實施例中導電材料8采用金屬鉬，作為對電極，所述第二玻璃基板1. 2上設有多個電解液6的灌注孔，與第一玻璃基板1. 1上的單元區(qū)域10相對應，在第二玻璃基板1. 2的相對部位上，每個單元區(qū)域設有二個通孔，在本實施例中灌注孔是利用超聲波來打孔的，在第一玻璃基板1. 1 和第二玻璃基板1.2之間(即在光陽極和對電極之間)四周及每個單元金屬氧化物薄膜層 5的四周處均采用密封材料7密封形成封閉空間，在本實施例中密封材料7為紫外線(UV) 固化膠，在所述每個單元金屬氧化物薄膜層5的封閉空間中注入電解質(zhì)溶液6，然后把灌注孔用密封膠密封，所述每個單元區(qū)域10的導電膜邊緣上均覆有導電通道9，在導電通道9上覆有保護層11，在本實施例中保護層11為低熔點玻璃粉，所述第一玻璃基板1. 1的側(cè)面覆有第一側(cè)面金屬膜3. 1，所述每個導電通道9均與第一側(cè)面金屬膜3. 1電連接，所述第二玻璃基板1. 2的側(cè)面覆有第二側(cè)面金屬膜3. 2，所述第二側(cè)面金屬膜3. 2與表面上的導電材料 8電連接。本實施例中導電通道9和兩個側(cè)面金屬膜均采用銀漿印刷后經(jīng)高溫燒結(jié)而成，當吸附在二氧化鈦上的染料受光照后即產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的電子，被二氧化鈦收集后轉(zhuǎn)移到緊鄰的導電膜2. 1上，通過導電通道9可把產(chǎn)生的光電子輸送到電池外部的第一側(cè)面金屬膜3. 1， 即側(cè)面銀漿電極3. 1上，利用焊接在側(cè)面銀漿電極3. 1上的外部導線4把電子輸送到對點電極上，就產(chǎn)生光電流，而染料中失去的電子則從電解質(zhì)溶液6中得到補償，使染料回到基態(tài)。所述導電通道9設置在單元區(qū)域10的邊緣并與單元區(qū)域10上的導電膜接觸?？梢灾苯釉趯щ娡ǖ?上設置保護層11，生產(chǎn)更加方便。所述導電通道9為銀漿印刷并燒結(jié)形成的表面金屬膜。導電通道9采用銀漿印刷加工方便、導電效果更好。所述第一玻璃基板1. 1上的導電通道9上還覆有保護層11。涂有保護層11，能防止電解質(zhì)溶液6對導電通道9進行氧化侵蝕，可靠性更高。所述第一玻璃基板1. 1的相對兩個側(cè)面均覆有側(cè)面第一金屬膜3. 1，所述第二玻璃基板1. 2的相對兩個側(cè)面均覆有第二側(cè)面金屬膜3. 2。當?shù)谝徊ＡЩ?. 1上有較多的單元區(qū)域10時，各單元區(qū)域10可從兩側(cè)面的第一側(cè)面金屬膜3. 1與外部電路相連接，能制成容量更大的集成的電池。所述第一玻璃基板1. 1上導電通道9與第一側(cè)面金屬膜3. 1接觸連接的邊棱處設置倒角。導電通道9的一端延伸到第一玻璃基板1. 1側(cè)面倒角處，在第一玻璃基板1. 1的側(cè)面上涂覆有第一側(cè)面金屬膜3. 1 ；導電通道9和第一側(cè)面金屬膜3. 1相連通；設置倒角使導電通道與側(cè)面金屬膜連接更加牢靠，不易損壞。如圖5所示所述第一玻璃基板1. 1側(cè)面的第一側(cè)面金屬膜3. 1為一整體，所述第二玻璃基板1. 2側(cè)面的第二側(cè)面金屬膜3. 2為一整體。側(cè)面金屬膜為一整體，即將單塊集成的染料敏化太陽能電池中的每個單元電池直接并聯(lián)，方便生產(chǎn)及使用。如圖4所示所述第一玻璃基板1. 1側(cè)面的第一側(cè)面金屬膜3. 1為相互隔斷的多段金屬膜，所述第二玻璃基板1. 2側(cè)面的第二側(cè)面金屬膜3. 2也為相互隔斷的多段金屬膜。 所述每個導電通道9分別與相對應的各段金屬膜連接。采用這種結(jié)構(gòu)，即將單塊集成的染料敏化太陽能電池中的每個單元電池相互獨立開來，這樣可以通過外部電線對各單元電池進行串聯(lián)或并聯(lián)的設計連接。所述第一玻璃基板1. 1及所述每個單元區(qū)域10的周圍均涂有密封材料7并與第二玻璃基板1.2密封。所述金屬氧化物薄膜層5的周圍涂有密封材料，由于第一到電膜2. 1 相互隔斷成單元區(qū)域10，故金屬氧化物薄膜層5也相互隔斷，換句話說，所述每個單元區(qū)域 10的周圍均涂有密封材料7，并且為了將整個電池密封，所述整個第一玻璃基板1.1的周圍也涂有密封材料7與第二玻璃基板密封。所述第二玻璃基板1. 2表面上的導電材料8相互隔斷成多個相互絕緣的單元區(qū)域，所述每個單元區(qū)域的導電材料8均與所述第二側(cè)面金屬膜3. 2電連接。所述導電材料8 可不劃分單元區(qū)域作為一個整體來使用，也可劃分成與第一玻璃基板1. 1上的第一導電膜 2. 1相對應的單元區(qū)域，也可根據(jù)實際需求劃分不與第一玻璃基板1. 1上的第一導電膜2. 1 相對應的單元區(qū)域，上述這幾種結(jié)構(gòu)均可以采用。本實用新型的實施例已經(jīng)在上面詳細說明，但是應該清楚明白的是，對本領域技術(shù)人員可能出現(xiàn)的這里所述的實用新型概念的許多變化和修改仍將落入本實用新型書權(quán)利要求書所定義的范圍之內(nèi)，如單元區(qū)域可采用不同的幾何形狀，可根據(jù)需要作出變化，如圓形，橢圓形等等，導電通道也可以根據(jù)需要作出形狀方面的改變，如線條型、矩形等。
權(quán)利要求1.一種染料敏化太陽能電池，它包括表面附有第一導電膜(2.1)的第一玻璃基板(1.1)和表面附有第二導電膜(2. 的第二玻璃基板(1.2)，所述第一玻璃基板(1.1)表面的第一導電膜(2. 1)上設置有吸附了染料的金屬氧化物薄膜層(5)，所述第二玻璃基板(1.2)表面的第二導電膜(2.2)上涂有導電材料(8)，在第一玻璃基板(1. 1)和第二玻璃基板(1.2)之間金屬氧化物薄膜層(5)的周圍涂有密封材料(7)形成封閉空間，所述封閉空間中注入電解質(zhì)溶液(6)，其特征在于所述第一玻璃基板(1. 1)上的第一導電膜(2. 1)相互隔斷成多個相互絕緣的單元區(qū)域(10)，所述每個單元區(qū)域(10)的第一導電膜(2. 1)的表面上均設有導電通道(9)，所述第一玻璃基板(1. 1)的側(cè)面覆有第一側(cè)面金屬膜(3. 1)，所述的導電通道(9)與第一側(cè)面金屬膜(3. 1)電連接，所述第二玻璃基板(1.2)的側(cè)面覆有第二側(cè)面金屬膜(3.幻，所述第二側(cè)面金屬膜(3. 2)與第二玻璃基板(1. 2)表面上的導電材料(8)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于所述第一玻璃基板(1.1) 上的導電通道(9)上還覆有保護層(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于所述導電通道(9)設置在單元區(qū)域(10)的邊緣并與單元區(qū)域(10)的導電膜接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于所述導電通道(9)為銀漿印刷形成的導電金屬膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于所述第一玻璃基板(1.1) 的相對兩個側(cè)面均覆有第一側(cè)面金屬膜(3. 1)，所述第二玻璃基板(1. 的相對兩個側(cè)面均覆有第二側(cè)面金屬膜(3. 2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于所述第一玻璃基板(1.1) 的導電通道(9)與第一側(cè)面金屬膜(3. 1)接觸連接的邊棱設置倒角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于所述第一玻璃基板(1.1) 側(cè)面的第一側(cè)面金屬膜(3. 1)為一整體，所述第二玻璃基板(1. 側(cè)面的第二側(cè)面金屬膜 (3. 2)為一整體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于所述第一玻璃基板(1.1) 側(cè)面的第一側(cè)面金屬膜(3. 1)為相互隔斷的多段金屬膜，所述第二玻璃基板(1.2)側(cè)面的第二側(cè)面金屬膜(3. 2)也為相互隔斷的多段金屬膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于所述第一玻璃基板(1.1) 及所述每個單元區(qū)域(10)的周圍均涂有密封材料(7)并與第二玻璃基板(1. 密封。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池，其特征在于所述第二玻璃基板 (1.2)表面上的導電材料(8)相互隔斷成多個相互絕緣的單元區(qū)域，所述每個單元區(qū)域的導電材料(8)均與所述第二側(cè)面金屬膜(3.2)電連接。
專利摘要本實用新型公開了一種染料敏化太陽能電池，包括表面附有第一導電膜的第一玻璃基板和表面附有第二導電膜的第二玻璃基板，所述第一玻璃基板上的第一導電膜相互隔斷成多個相互絕緣的單元區(qū)域，所述每個單元區(qū)域的第一導電膜的表面上均設有導電通道，所述第一玻璃基板的側(cè)面覆有第一側(cè)面金屬膜，所述的導電通道與第一側(cè)面金屬膜電連接，所述第二玻璃基板的側(cè)面覆有第二側(cè)面金屬膜，所述第二側(cè)面金屬膜與第二玻璃基板表面上的導電材料電連接。這種集成的染料敏化太陽能電池成本較低、效率較高、利于大批量生產(chǎn)。
文檔編號H01G9/048GK201984962SQ201020677979
公開日2011年9月21日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者俞益庭, 張暴洪 申請人:寧波天明電子股份有限公司