[發(fā)明專利]內(nèi)部串聯(lián)染料敏化太陽能電池、制作方法及電源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310159016.2
• 申請(qǐng)日: 2013-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN104124060A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃福新;朱文峰;林逍;惠永正;傅克洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 凱惠科技發(fā)展（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01G9/008
• 分類號(hào): H01G9/008
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 鐘華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及內(nèi)部串聯(lián)染料敏化太陽能電池、制作方法及電源。

背景技術(shù)

太陽能是當(dāng)今世界重要開發(fā)的清潔能源，它將可能取代現(xiàn)有的能源材料，如汽油和柴油，并將在各個(gè)領(lǐng)域上發(fā)揮十分重要的作用。太陽能電池，作為一種利用光生伏特作用將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的光電池，自問世以來，就受到了世界各國(guó)專家的重視，且迅速發(fā)展。然而，近年來，面對(duì)世界光伏產(chǎn)業(yè)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)，全方位降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，已成為各大光伏產(chǎn)業(yè)公司共同追求的目標(biāo)。

染料敏化太陽能電池是一類特殊的光化學(xué)電池，它的工作原理類似自然界的光合作用，它的染料就像植物中的葉綠素。由于其材料來源方便、設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單、成本十分低廉，將可望成為未來光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流。“有光就有電”是太陽能電池的共同特點(diǎn)，但染料敏化太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)在于不僅在弱光或室內(nèi)光下具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，而且其光電轉(zhuǎn)換效率受入射光的入射角的影響較小，因此它將更加適合與各種電子產(chǎn)品和電器，尤其是室內(nèi)電子用品或電器的聯(lián)用，并具有十分廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。

高電壓輸出是實(shí)現(xiàn)染料敏化太陽能電池與各類電子產(chǎn)品聯(lián)用的前提。串聯(lián)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電池高電壓輸出的方法。研究染料敏化太陽能電池的串聯(lián)技術(shù)，進(jìn)而提高電池的效率和穩(wěn)定性，以及降低生產(chǎn)成本，是業(yè)內(nèi)十分關(guān)注的課題。目前，染料敏化太陽能電池的串聯(lián)主要有外部串聯(lián)和內(nèi)部串聯(lián)。外部串聯(lián)是利用導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)電池模塊之間的串聯(lián)，電池的有效面積低；與外部串聯(lián)相比，內(nèi)部串聯(lián)具有更大的有效面積，其結(jié)構(gòu)主要有兩種：W式串聯(lián)和Z式串聯(lián)。其中，W式串聯(lián)是在同一電池模塊上，電池的上下兩個(gè)正負(fù)電極的導(dǎo)電面上均分別交叉排列著光陽極層和光催化層，每個(gè)電極上的光陽極層和與其正對(duì)的光催化層構(gòu)成一個(gè)電池單元，從而實(shí)現(xiàn)相鄰電池單元之間的串聯(lián)，這樣不僅工藝復(fù)雜，而且光的電流受到對(duì)電極的影響會(huì)明顯減少；Z式串聯(lián)是在同一電池模塊內(nèi)的上下兩個(gè)正負(fù)電極上，光陽極層均位于上電極的導(dǎo)電面上，光催化層均位于下電極的導(dǎo)電面上，每個(gè)電極上的光陽極層和與其正對(duì)的光催化層構(gòu)成一個(gè)電池單元，相鄰電池單元之間的串聯(lián)連接是通過基底刻痕和導(dǎo)電指技術(shù)使相鄰電池單元的上下兩個(gè)電極面上的導(dǎo)電金屬直接接觸來實(shí)現(xiàn)的，這種做法是需要在上下兩個(gè)電極之間添加保護(hù)層或絕緣封裝材料層以避免電池的短路。很明顯，與W式串聯(lián)相比，Z式串聯(lián)不僅電極制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，而且電池對(duì)光的利用效率會(huì)更高。然而，目前的Z式串聯(lián)連接技術(shù)還存在以下缺點(diǎn)：串聯(lián)連接的接觸不良問題，串聯(lián)電池一般是由多條電極單元串聯(lián)而成的，如果其中有一條串聯(lián)電極單元出現(xiàn)問題，那么就會(huì)引起整個(gè)電池模塊不能正常工作，這樣就大大增加了串聯(lián)電池的廢品率。上述缺點(diǎn)在一定程度上限制了該技術(shù)的進(jìn)一步工業(yè)化推廣和應(yīng)用。因此，開發(fā)接觸良好，制備工藝簡(jiǎn)單，成品率高的內(nèi)部串聯(lián)電池是現(xiàn)在急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有染料敏化太陽能電池封裝不牢、接觸不良以及工業(yè)上對(duì)工藝技術(shù)和設(shè)備精度要求較高，成品率低等缺陷而提供了一種內(nèi)部串聯(lián)染料敏化太陽能電池、制作方法及電源。本發(fā)明的染料敏化太陽能電池電極連接性能好，不會(huì)發(fā)生串聯(lián)連接接觸不良或斷路問題，不需要要求絕緣封裝層材料和導(dǎo)電層材料的厚度相匹配，制作工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備精度要求低，有利于工業(yè)化的批量生產(chǎn)和降低成本。

本發(fā)明提供了一種內(nèi)部串聯(lián)連接的染料敏化太陽能電池，所述的染料敏化太陽能電池包括至少兩個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元包括：

一工作電極基底層以及與所述工作電極基底層對(duì)置的一對(duì)電極基底層，所述工作電極基底層的表面與所述對(duì)電極基底層的底面相對(duì)；

位于所述工作電極基底層的表面的一第一導(dǎo)電面；

位于所述對(duì)電極基底層的底面的一第二導(dǎo)電面；

位于所述第一導(dǎo)電面的一第一絕緣部；

位于所述第二導(dǎo)電面的一第二絕緣部；

位于所述第一導(dǎo)電面上的一第一導(dǎo)電指；

位于所述第二導(dǎo)電面上的一第二導(dǎo)電指；

形成于所述第一導(dǎo)電面上的一光陽極層；

形成于所述第二導(dǎo)電面上的一光催化層；

所述的染料敏化太陽能電池還包括：

一低溫固化導(dǎo)電連接單元和一阻隔層，所述的低溫固化導(dǎo)電連接單元用于連接一電池單元的第一導(dǎo)電指和與該電池單元相鄰的電池單元的第二導(dǎo)電指；所述的阻隔層連接所述第一導(dǎo)電面和所述第二導(dǎo)電面；其中，第一絕緣部和第二絕緣部被設(shè)置為：使得一電池單元的第一導(dǎo)電指和與該電池單元相鄰的電池單元的第二導(dǎo)電指得以通過低溫固化導(dǎo)電連接單元實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接；