[發明專利]染料敏化太陽能電池的串/并聯混合模塊及其制造方法

在審

• 申請號: 201410844137.5
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN105304331A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 李恩榮;丁海允;金相學;宋美蓮;鄭敬真
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: H01G9/008
• 分類號: H01G9/008;H01G9/20;H01G9/26
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及一種通過串聯和/或并聯單元電池形成的染料敏化太陽能電池的模塊及其制造方法。

背景技術

開發提供以下許多優點的一種染料敏化太陽能電池(DSSC)，例如與現有硅太陽能電池相比制造成本低、高能量轉化效率以及電池透明且柔性，從而DSSC可以用于各種應用領域中。

DSSC包括光電極，該光電極具有生成電子空穴對的染料分子以及傳輸所生成的電子的半導體層。電解質使用電子再次補給染料分子。對電極涂有用作電解質溶液的氧化還原反應的催化劑的鉑層。如果光照射在DSSC上，那么吸收光的染料處于激發狀態，使得電子移動到半導體層的導帶中，并且所傳導的電子沿著電極流動到外部電路中，從而以低能狀態傳輸電能。在這種狀態下，電子移動到對電極中。然后，染料從電解質溶液中接收與傳輸給半導體層的電子的數量對應的電子，從而染料恢復到其原始狀態。電解質用于通過氧化還原反應從對電極中接收電子，然后，將電子傳輸給染料。

用作電池的陰極的光電極包括半導體層，例如，二氧化鈦TiO₂。在光電極的表面上吸附有染料，該染料吸收可見范圍的光并且生成電子空穴對。用于將電子提供給染料的電解質由氧化還原物種構成，例如，I^-/I₃。LiI、NaI、烷基碘化銨、碘化咪唑等用作I^-離子的源，并且I₃^-離子通過在溶劑中溶解I₂產生。對電極由鉑等構成，并且用作離子氧化還原反應的催化劑，從而通過在表面上的氧化還原反應，將電子提供給包含在電解質內的離子。

染料敏化太陽能電池制造如下；稱為單元電池的最小單元彼此電連接，并且經封裝后制成模塊。然后，將這些模塊彼此組合形成陣列。因此，單元電池產生足以在家庭或者工業上使用的電流和電壓是不可能的。通過將單元電池彼此連接制成的模塊被分成Z串聯模塊、單塊串聯模塊以及W串聯模塊。

在該技術背景部分中公開的以上信息僅僅用于增強對本發明的背景的理解，因此，其可能包含未構成在該國家為本領域的技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

致力于作出本發明，以解決與現有技術相關的上述問題。

一方面，本發明提供了以下一種模塊機構，其中，與單個串聯模塊不同，在一個太陽能模塊中的V-I組合是多樣化的，并且在連接的電池之間的上部和下部結構彼此相同，從而實現均勻的電池透射率。在本發明的模塊結構中不需要導電網格(conductivegrid，導電柵極、導電柵體)的額外區域，從而使有效面積最大化并且增加了美學效果。

在本發明構思的一個示例性實施方式中，一種染料敏化太陽能電池模塊包括在相同襯底中彼此并聯連接的子模塊。每個子模塊包括多個電池，該多個電池具有相同的上部結構和下部結構并且通過導電網格彼此串聯連接。所述導電網格將燃料敏化太陽能電池模塊的上部襯底和下部襯底彼此連接。

構成各個子模塊的各個電池可以具有相同的上部結構和下部結構。

兩個以上相鄰的子模塊連接的部分可包括：在位于上部位置的光電極或者在位于下部位置的對電極之上的導電網格，并且可包括：在剩余一側上的透明電極的分離結構。兩個以上相鄰子模塊連接的部分可包括：僅在上部襯底和下部襯底中的任何一個上的導電網格。

在本發明構思的另一個示例性實施方式中，一種制造染料敏化太陽能電池模塊的方法包括，將導電網格施加于模塊的上部和下部襯底的每個上。從連接子模塊的部分的陽極側或陰極側中消除所述導電網格。將上部襯底和下部襯底連接在一起，除了子模塊的連接部分以外的上部導電網格和下部導電網格彼此重疊，以在子模塊中呈現彼此串聯連接的電池。能夠制造該種染料敏化太陽能電池模塊，其中，彼此連接兩個以上相鄰的子模塊的部分具有位于上部位置的光電極或者位于下部位置的對電極上的導電網格，以及透明電極的分離結構形成在剩余一側上。

本發明的模塊結構具有以下效果：

第一，串聯連接的相鄰電池的上部結構和下部結構彼此相同，使得各個電池具有相同的透射率，從而確保視覺穩定性。

第二，可在所有電池彼此串聯連接的情況下簡單地消除串聯模塊結構中的導電網格的一部分，從而能夠獲取并聯結構。

第三，不需要額外的網格面積，使得能夠盡可能增大有效面積。

在下文中討論本發明構思的其他方面和示例性實施方式。

附圖說明