[發(fā)明專利]噴墨印刷用半導(dǎo)體氧化物油墨組合物、其制造方法、以及使用其制造光電轉(zhuǎn)換元件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110065596.X
• 申請(qǐng)日: 2011-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN102464913A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金元中;金相學(xué);張容準(zhǔn);金容九;宋美蓮;宋仁雨;李起春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C09D11/02
• 分類號(hào): C09D11/02;B41J2/01;H01G9/042;H01G9/20;H01M14/00;H01L51/48;B60J1/00
• 代理公司: 北京尚誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;李巍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及噴墨印刷用半導(dǎo)體氧化物油墨組合物、其制造方法、以及使用其制造光電轉(zhuǎn)換元件的方法。特別地，本發(fā)明涉及適于噴墨印刷的半導(dǎo)體氧化物油墨組合物，其有助于有效地生產(chǎn)光電轉(zhuǎn)換元件，如曲面染料敏化太陽能電池，還涉及制造該半導(dǎo)體氧化物油墨組合物的方法，以及使用該半導(dǎo)體氧化物油墨組合物制造光電轉(zhuǎn)換元件的方法。?

背景技術(shù)

近來，對(duì)環(huán)境友好能源的日益關(guān)注已引起對(duì)光電轉(zhuǎn)換元件如太陽能電池的深入研究。其中，已知染料敏化太陽能電池適用于光伏建筑一體化(BIPV)，這是因?yàn)樗鼈兛梢匝刂ㄖ锏那€表面安裝，同時(shí)保留它們的視覺優(yōu)勢，如美麗的色調(diào)和半透明的特點(diǎn)。?

許多高效的混合電動(dòng)車(“HEVs”)裝有天窗，在其頂部具有硅太陽能電池板。然而，這種類型的天窗是不透明的，因而失去了其初始預(yù)期的敞開的吸引力。因此，需要開發(fā)用于具有染料敏化太陽能電池的車輛的天窗，其具有透明度和空氣動(dòng)力學(xué)曲面設(shè)計(jì)。?

染料敏化太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)包括工作電極和連接到該工作電極上的反電極。染料，半導(dǎo)體氧化物和電解液注入到工作電極與反電極之間。該染料吸收光從而發(fā)射電子。該半導(dǎo)體氧化物具有多孔的納米顆粒，其將所發(fā)射的電子傳輸?shù)酵獠侩姌O上。該電解液釋放電子從而彌補(bǔ)所發(fā)射的電子。被氧化的電解液可通過該反電極還原。?

將參考圖1描述制造染料敏化太陽能電池的基本方法。?

首先，清洗涂覆有透明電極(透明導(dǎo)電層)的導(dǎo)電基底，如ITO(銦摻雜氧化錫)或FTO(氟摻雜氧化錫)，其用作工作電極(ST1)。?

然后利用絲網(wǎng)印刷法將由TiO₂、ZnO、SnO₂、或Nb₂O₅制成的半導(dǎo)體氧化物電極涂覆在所清洗的導(dǎo)電基底上(ST2)，并隨后進(jìn)行干燥?和燒結(jié)(ST3)。一般地，當(dāng)采用TiO₂納米顆粒時(shí)，染料敏化太陽能電池具有優(yōu)異的效率。重復(fù)涂覆和燒結(jié)直至獲得期望的厚度。?

在大面積染料敏化太陽能電池的情況下，可以利用銀格柵(grid)提高效率(ST4)。對(duì)于單元電池尺寸的染料敏化太陽能電池，一般不進(jìn)行這個(gè)步驟。像半導(dǎo)體氧化物電極一樣，對(duì)該銀格柵進(jìn)行絲網(wǎng)印刷、干燥和燒結(jié)(ST5)。然后將如此處理的銀格柵浸泡在染料中，持續(xù)適宜的時(shí)間(例如約24小時(shí))，以使該染料可吸附在其上，從而完成工作電極(ST6)。?

接著，清洗涂覆有透明電極的導(dǎo)電基底，其用作反電極。將鉑涂覆在所清洗的導(dǎo)電基底上(ST7)，接著進(jìn)行干燥和燒結(jié)(ST8)。如上結(jié)合工作電極描述，對(duì)于大面積染料敏化太陽能電池，可以包括銀格柵從而提高效率。?

通過具有粘附特性的有機(jī)或無機(jī)材料，如Surlyn^TM、環(huán)氧化物、或玻璃料，將如此制造的兩個(gè)電極(工作電極和反電極)連接在一起(ST9)。將電解液進(jìn)一步注入兩個(gè)電極之間，從而完成染料敏化太陽能電池的形成(ST10)。?

在該制造方法中，燒結(jié)步驟可以在適宜的溫度下進(jìn)行，例如400℃～800℃的溫度，持續(xù)適宜的時(shí)間，例如5分鐘～2小時(shí)，或更長。?

如上所述，通過經(jīng)由絲網(wǎng)印刷法將各種組成材料涂覆在平面基底上，可制備一般的染料敏化太陽能電池。?

為了利用絲網(wǎng)印刷法在導(dǎo)電基底上制備期望的圖案，將糊狀物擠壓地推入到由塑料或金屬纖維制成的具有致密網(wǎng)孔的絲網(wǎng)的孔中。使基底與絲網(wǎng)的孔接觸，并通過刮漿板(squeegee)施加預(yù)定的壓力從而在基底上形成涂覆層。在進(jìn)行絲網(wǎng)印刷法時(shí)，必須重復(fù)對(duì)涂覆層的干燥和燒結(jié)過程至少3-6次，從而阻止隨后的絲網(wǎng)印刷步驟中可能出現(xiàn)的任何損壞。結(jié)果，該制造方法變得更復(fù)雜且制造成本增加。?

而且，如果在絲網(wǎng)印刷法中利用曲面基底制造染料敏化太陽能電池，則它可能導(dǎo)致涂覆層沿著該基底表面的厚度不同，如在該基底中心部分和兩端之間。此外，如果試圖防止此種厚度差而在增加的刮漿板壓力下進(jìn)行涂覆過程，則當(dāng)在恒定張力下固定時(shí)絲網(wǎng)可能被損壞。因此，很難將絲網(wǎng)印刷法應(yīng)用到曲面基底上。?

因而，有必要利用其他方法制造曲面染料敏化太陽能電池，如具有兩個(gè)不同曲率R1和R2的曲面染料敏化太陽能電池。?

近年來，隨著LCD或OLED技術(shù)的發(fā)展，用于制造顯示器或半導(dǎo)體的噴墨印刷法已受到越來越多的關(guān)注，因?yàn)閲娔∷⒎ㄊ菬o接觸的涂覆方法，并且能夠?qū)?fù)雜圖案進(jìn)行迅速涂覆。?