[發(fā)明專利]染料敏化太陽能電池的制造方法及制造裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010136226.6
• 申請(qǐng)日: 2010-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN101840794A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樸春成;金鐘民;黃定玟;金崗范;嚴(yán)廷勇;趙顯乘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社DMS;TG能源股份公司
• 主分類號(hào): H01G9/20
• 分類號(hào): H01G9/20;H01M14/00;H01L51/48
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 劉建

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種染料敏化太陽能電池的制造方法及其裝置。

背景技術(shù)

由于化石燃料的枯竭及價(jià)格飛漲，地球氣候的急劇變化，人們更需要有能夠持續(xù)維持的能源獲取技術(shù)。其中太陽能因其無限清潔和穩(wěn)定性最為人所注目。

現(xiàn)有的硅太陽能電池雖然被廣泛研究，且已經(jīng)被運(yùn)用于產(chǎn)業(yè)中，但由于其成本昂貴使經(jīng)濟(jì)性降低成為問題。近年來，對(duì)不但具有僅次于硅太陽能電池的能源轉(zhuǎn)換效率，而且生產(chǎn)成本低廉的下一代太陽能電池--染料敏化太陽能電池(DSSC：Dye-Sensitized?Solar?Cell)的研究就活躍起來了。

一般，DSSC由涂布有在透明導(dǎo)電基片上吸附光敏染料分子的多孔納米粒子氧化物的半導(dǎo)體電極(稱“透明電極”)；在透明導(dǎo)電基片上涂布有白金或碳的對(duì)電極(稱“對(duì)向電極”)；以及填充在期間的電解質(zhì)層組成。染料分子具有吸收太陽光，而生成電子-空穴偶(electron-hole?pair)的作用。

傳統(tǒng)的DSSC大致上經(jīng)過①制作透明電極；②制作對(duì)電極；③將透明電極和對(duì)電極以維持預(yù)定間隔疊層后進(jìn)行密封；④將電解質(zhì)層填充在兩個(gè)電極之間的空間內(nèi)；⑤密封的過程制作。當(dāng)然，為通電的電路就可以按照元件(cell)的結(jié)構(gòu)及特性適當(dāng)設(shè)計(jì)。

此時(shí)，透明電極經(jīng)過以下過程制作：a)首先將多孔納米粒子氧化物(例如TiO2)涂布在透明導(dǎo)電基片上(在本發(fā)明中，光敏染料分子還沒吸附在納米粒子氧化物之前的透明電極稱為‘pre-透明電極’)；b)接著，將該pre-透明電極浸漬在適當(dāng)濃度的光敏染料分子被溶解的染料液中后靜置；c)從染料液中取出pre-透明電極后清洗并干燥。

從染料分子的吸附方面來看，上述傳統(tǒng)技術(shù)存在如下問題：

(1)由于需要將pre-透明電極浸漬在染料液并靜置后再進(jìn)行清洗/干燥的過程，其制作過程復(fù)雜，花費(fèi)很多時(shí)間。而且由于需要將整個(gè)基片浸漬在染料溶液中，于是需要使用比實(shí)際所需量更多的染料溶液。

(2)由于以單純將基片浸漬在染料溶液后靜置的方式來吸附染料分子，于是為了吸附足夠的染料分子需要很長(zhǎng)時(shí)間。

(3)為了疊層透明電極和對(duì)電極，在移動(dòng)(或操作)透明電極的過程中，會(huì)有被吸附的染料分子因撞擊或掛擦而脫離的可能性。而且，疊層的透明電極和對(duì)電極在封接的過程中，還需要進(jìn)行全部或部分的高溫處理，此時(shí)部分染料分子會(huì)被高溫分解而失去其功能。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新的染料敏化太陽能電池的制造方法及其制造裝置，由此達(dá)到每單位時(shí)間的染料分子吸附效率良好，且沒有染料分子的浪費(fèi)，工程簡(jiǎn)單，被吸附的染料分子能夠穩(wěn)定地保存/維持的功效。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供由包括涂布有在透明導(dǎo)電基片上吸附光敏染料分子的多孔納米粒子氧化物的半導(dǎo)體電極(稱“透明電極”)；在透明導(dǎo)電基片上涂布有白金或碳的對(duì)電極(稱“對(duì)向電極”)；以及填充在期間的電解質(zhì)層組成的染料敏化太陽能電池的制造方法及其制造裝置。

本發(fā)明并不是有關(guān)染料敏化太陽能電池的具體組成成分或結(jié)構(gòu)，于是對(duì)基片的種類、納米粒子氧化物的種類和特性、光敏染料的種類和特性、對(duì)向電極本身的結(jié)構(gòu)以及電解質(zhì)的性狀和種類等在此不再贅述。

為求說明的明確性，在本發(fā)明分別將在納米粒子氧化物上還沒吸附光敏染料分子之前的透明電極稱為‘pre-透明電極’，將pre-透明電極和對(duì)向電極呈部分封接的狀態(tài)的基片稱為‘pre-電池板’。

制造方法

根據(jù)本發(fā)明的染料敏化太陽能電池的制造方法，包括以下步驟：(A)在透明導(dǎo)電基片上涂布納米粒子氧化物并進(jìn)行燒結(jié)，以制作pre-透明電極；(B)制作對(duì)向電極；(C)按照通常的方法，將該pre-透明電極基片與對(duì)向電極相對(duì)一定間隔疊層后進(jìn)行密封-此時(shí)為了使基片內(nèi)部與外部貫穿，在兩側(cè)末端分別形成至少一個(gè)以上的開口部；(D)透過該兩側(cè)開口部，使光敏染料分子溶液流向該被封接的基片內(nèi)部，使得染料分子吸附到該納米粒子氧化物上；(E)染料分子的吸附完成后，透過該兩側(cè)開口部，使清洗溶液流向該被封接的基片內(nèi)部，以除掉未被吸附的染料分子；以及(F)清洗完成后，透過該開口部注入電解質(zhì)于被封接的基片內(nèi)部，并將開口部封閉。

在本發(fā)明的前述(D)步驟中，染料分子可以從上部流向下部、或從下部流向上部或水平流動(dòng)。此時(shí)，為了防止染料分子的浪費(fèi)，提高工作效率，最好是讓光敏染料分子溶液得以循環(huán)。而且使其重復(fù)循環(huán)時(shí)，較佳地讓染料分子濃度調(diào)節(jié)到一定程度。