[發明專利]染料敏化太陽能電池模塊及其制備方法

有效

• 申請號: 200910083106.1
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101877282A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 孟慶波;張一多;李冬梅;羅艷紅;黃小銘
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/004;H01G9/04;H01M14/00;H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;徐丁峰

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術，具體地說，本發明涉及一種染料敏化太陽能電池模塊及其制備方法。

背景技術

染料敏化太陽能電池是一種生產工藝簡單、成本低廉、環境友好的太陽能電池。染料敏化太陽能電池一般由下至上包括：下基板、下導電層、下電極、電解質、上電極、上導電層和上基板；上電極用吸附了染料的納米半導體多孔薄膜制成，上導電層和上基板和使用透明材料制成。目前小面積的染料敏化太陽能電池的效率已經能達到11％以上，同時，由于其制作工藝相對簡單，其成本要遠低于硅系太陽能電池。但由于其封裝技術和模塊化技術仍然存在一些問題，阻礙了這種電池的廣泛應用。在電池模塊化方面，首先要解決的是電池串并聯的問題。

在電池并聯方面，由于目前的透明導電基板通常沒有很高的電導率，要實現大面積的并聯常用的方法是在導電基板上鋪設金屬網格以提高電導率，如中國專利ZL200410014456.X公開了該種結構的內部并聯大面積電池的制備方法。但單一的并聯會帶來一些問題，很重要的一點就是造成過大的電流，一塊10cm×10cm的電池若完全采用并聯其電流就會超過1A，這對于金屬網格的寬度提出了更高的要求，也帶來更多的熱損耗。因而必須引入串聯結構。

在串聯方面，一種思路是分別制造獨立的電池模塊，再在外部利用導線實現串聯，但這種方式浪費了大量的面積；第二種思路是在同一電池模塊內實現串聯。其中第二種思路主要有Z型接觸和W型接觸兩種方案。Z型接觸中，在同一電池模塊內的電池單元的上電極均為光陽極，下電極均為對電極，一個電池單元的對電極與相鄰電池單元的光陽極通過導電材料連接形成串聯，這種方案需要在導電材料兩側添加保護層以避免短路(Z型接觸可參考中國專利ZL200410014455.5)。Z型接觸工藝復雜，要在內部通過導電材料和高分子粘結材料的混合物連通兩塊基板，這對于加工過程的精度控制要求高。當導電材料的厚度和封裝材料的厚度不能精確匹配時，會造成封裝不牢或串聯接觸不良等問題，從而增大產品的廢品率。W型接觸中，在一個電池模塊內，電池單元的光陽極和對電極交錯排布，即當一個電池單元的上電極為光陽極時，其相鄰電池單元的上電極為對電極，這樣通過基板上的導電層即可實現串聯(W型接觸可參考中國專利ZL200510081764.9)。公開了這種結構的串聯電池模塊的制備方法。W型接觸的問題是需要在一塊基板上依次制備光陽極和對電極，由于兩電極功能正好相反，兩者在制備過程中容易造成互相污染，因此工藝十分復雜；同時，由于光從光陽極和對電極入射所產生的光電轉換效率會有所不同，因此W型接觸的串聯結構中存在電流不匹配的問題，造成額外的能量損失。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種能夠在同一電池模塊內實現串聯的工藝簡單的染料敏化太陽能電池模塊及其制備方法。

本發明的另一目的是提供一種能夠在同一電池模塊內同時實現串聯和并聯的染料敏化太陽能電池模塊及其制備方法。

為實現上述第一個發明目的，本發明提供的染料敏化太陽能電池模塊，所述電池模塊由多個基本電池單元組成，所述基本電池單元組成由下至上依次包括：下基板、下基板導電層、對電極、電解質、光陽極、上基板導電層和上基板；物理位置鄰近的基本電池單元組成電池組元，相鄰電池組元之間串聯或并聯；相鄰電池組元之間的串聯如下：在前級電池組元的最后一個基本電池單元的下基板導電層上設置接觸電極，在后級電池組元的第一個基本電池單元的上基板導電層上設置接觸電極，所述接觸極電極均位于所述基板的邊緣處，且前級電池組元的最后一個基本電池單元的對電極通過所述接觸電極之間的接觸與后級電池組元的第一個基本電池單元的光陽極電連接。

其中，所述導電層上具有導電網格，所述接觸電極是所述導電網格的延伸部。

其中，組成電池模塊的所有基本電池單元均共用一個上基板和一個下基板。

其中，導電網格的延伸部包括連續的表面延伸部和側面延伸部；所述表面延伸部制備在基板表面上，所述側面延伸部制備在基板側面上，所述表面延伸部與側面延伸部的交界處的基板邊緣的棱經過平滑處理或直接采用棱部平滑的基板。

其中，所述電池組元為并聯組元，所述并聯組元串聯形成同時具有并聯和串聯結構的太陽能電池模塊。

其中，所述染料敏化太陽能電池模塊的總電極由所述導電網格的延伸部引出。

其中，所述導電網格的網格線將并聯組元內部的各基本電池單元區隔開，但所述網格線留有缺口，所述缺口的位置交錯排布以使一個并聯組元內的導電網格形成一段連續的S形通道。