[發明專利]染料敏化太陽能電池模塊及其制造方法

有效

• 申請號: 201210126429.6
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號: CN103137338B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 宋美蓮;金元中;李起春;金相學;李芝容;張容準;金容九;宋仁雨
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20;H01G9/048;H01G9/08
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及染料敏化太陽能電池模塊及其制造方法。更加具體地，本發明涉及染料敏化太陽能電池模塊，相比于現有技術，其通過在構造的電池板中增加相對于電池板面積的有效電池面積，例如光電極的面積，來改進電池板的性能和效率，本發明還涉及制造該電池模塊的方法。

背景技術

近年來，隨著全球變暖逐漸成為一個嚴重的問題，已經開始出現利用環境友好的能源的技術。其中，最為環境友好的領域是利用新的且可再生的能源的太陽能電池領域。太陽能電池采用硅太陽能電池、薄膜太陽能電池(其使用無機材料，例如CIGS(Cu(InGa)Se₂(銅銦鎵硒)和CdTe(碲化鎘))、染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池和無機-有機混合太陽能電池。

在這些類型的太陽能電池中，硅太陽能電池已經被廣泛地商業應用于各個領域，例如房屋和工廠，但是對于在例如車輛和機器等產品上的使用而言，它們的價格和安裝成本過分昂貴。

另一方面，相比于硅太陽能電池，染料敏化太陽能電池不昂貴，且可以實現半透明設計或其它多種設計。這樣的染料敏化太陽能電池不僅可以像硅太陽能電池一樣應用到房屋中，也可以應用到光伏建筑一體化(BIPV)電力產生系統中，且可以應用到多個領域，包括電子工業領域，例如家用電器、便攜式電子設備和車輛。

這些染料敏化太陽能電池系統通常包括使用光電轉化機構而產生電的系統。這個光電轉化機構被配置成，從由TiO₂電極吸附的Ru類色素中吸收可見光然后形成光電流。

圖1是表明傳統的染料敏化太陽能電池模塊的橫截面視圖。如圖所示，染料敏化太陽能電池模塊1包括工作電極10(其上堆疊有吸附染料的光電極12)、對電極20(其上堆疊有催化電極22)、以及填充在工作電極10與對電極20之間的密閉空間內的電解質30。

示例性的染料敏化太陽能電池模塊1包括：光電極12(即，半導體氧化物薄膜)，例如TiO₂電極，能夠吸收光的Ru類染料吸附到其上，該光電極12堆疊在工作電極10的透明導電基板11上；催化電極22，使用鉑(Pt)形成且堆疊在對電極20的透明導電基板21上；以及I^-/I₃^-類電解質30，填充在由密封劑31密封的工作電極10與對電極20之間的空間中，其中所述工作電極10和對電極20相互結合。

可以在染料敏化太陽能電池模塊的內部形成集電極，以通過將染料敏化太陽能電池模塊進行實際應用而獲取需要的電力，使得可以有效地收集光電流。然后，當通過相同的工序制造模塊時，工作電極中集電極和光電極的大小影響染料敏化太陽能電池的整體效率。從而，集電極的結構、形狀、和布置影響系統的整體效率。因此在具有大表面面積的應用中，需要能夠收集光電流的集電極。

該集電極可以包括由保護膜所環繞的集電極單元，以及連接有集電極單元的集電極底部。也就是說，在一般的具有集電極的染料敏化太陽能電池模塊中，在工作電極的情況下，在TiO₂光電極12之間被保護膜環繞的銀集電極單元(未示出)以線性形式形成在透明導電基板11上。然后，集電極單元延伸至沿著透明導電基板11外周而堆疊的集電極底部13并且互相一體連接。

同樣地，在對電極20中，也形成在催化電極22之間且由保護膜環繞的薄的集電極單元(未示出)，且該集電極單元延伸至沿著透明導電基板21外周而堆疊的集電極底部23并相互一體連接。

如圖1所示，集電極底部13和23都暴露于電極10和20中的模塊10的外部，當通過使用多個太陽能電池模塊1構成太陽能電池板時起到電連接相鄰模塊的電極部的作用。

同時，在小型家用電子設備的情況下，單個的染料敏化太陽能電池模塊足以應對其應用。然而，對于需要大面積的車輛、房屋等的天窗或全景頂部而言，多個染料敏化太陽能電池模塊應該相互串聯或并聯連接，使得它們可以被用于大的區域。其中，因為房屋的窗子有窗框，當染料敏化太陽能電池模塊安裝在窗內時可以應用框架結構。然而，將與用于房屋的相同的框架結構應用到例如車輛的天窗或全景頂部的結構是不可能的。從而，需要開發出用于固定染料敏化太陽能電池模塊的新方法。