[发明专利]使用薄玻璃板基板的染料敏化太阳能电池模块及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种染料敏化太阳能电池模块及其制造方法，更具体涉及一种通过使用薄玻璃板基板减少其厚度来减小电池的重量而不降低性能的大面积染料敏化太阳能电池模块，及其制造方法。

背景技术

近年来，由于全球变暖成为一个严重的问题，对于使用环境友好型能源的技术已经开始表现为在能源的未来发展中的必要性。特别是，太阳能电池已经显著有利，因为它们可以使用可再生能源。这些太阳能电池包括硅太阳能电池、使用例如铜铟镓硒(CIGS)(Cu(InGa)Se₂)和碲化镉(CdTe)的无机材料的薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池、以及有机无机混合太阳能电池。

在这些太阳能电池中，硅太阳能电池已被广泛地商用于多个领域，例如房屋和工厂，然而它们的价格以及安装成本对于较小应用来说过于昂贵。然而，染料敏化太阳能电池相较于硅太阳能电池而言更便宜，并且能够获得半透明设计或其它多种设计。因此，正在进行对染料敏化太阳能电池的多种研究。

更具体地，染料敏化太阳能电池不仅仅可以用于房屋，而且可以用来建立集成了类似硅太阳能电池的光伏发电系统，并且可以应用到包括电子工业领域在内的多个领域，例如家用电器以及便携式电子设备，以及车辆顶部以及玻璃窗。这种染料敏化太阳能电池包括用于产生电流的系统，其通过使用被配置成从吸附到TiO₂的Ru基颜料吸收可见光并且形成光电流的光电转换机构。

图1是示出常规染料敏化太阳能电池模块的截面图。如图1所示，染料敏化太阳能电池模块1包括工作电极10，在其上堆叠吸附有染料的光电极13；对电极20，在其上堆叠有催化电极23；以及填充在工作电极10和对电极20之间的密封空间内的电解质30。

染料敏化太阳能电池模块1的例子包括染料敏化太阳能电池模块1，诸如TiO₂的光电极13(或者半导体氧化物厚膜)，其中Ru基染料能够吸收光，被堆叠在工作电极10的透明导电基板11a上。使用铂Pt的催化电极23堆叠在对电极20的透明导电基板21a上，并且I^-/I₃^-基电解质30填充在用密封剂31密封的彼此连接的工作电极10和对电极20之间的空间内。

收集器可以形成在染料敏化太阳能电池模块的内部，以通过将染料敏化太阳能电池模块应用到实际应用中来获得必要的电能，从而可以有效地收集光电流。则，当利用相同工艺来制造模块时，染料敏化太阳能电池的总效率将由工作电极中的收集器和光电极的尺寸来决定。因此，对于染料敏化太阳能电池模块结构已经进行许多研究，包括成分、外形以及收集器的排列，以提供最有效的电池。特别是可以使用能够收集光电流的收集器，以将染料敏化太阳能电池应用到大区域的应用上。

在图1中，附图标记11表示工作电极10的基板，附图标记12表示形成在基板11上的透明电极材料层(FTO，掺氟氧化锡(SnO₂:F))，附图标记21表示对电极20的基板，以及附图标记22表示形成在基板21上的透明电极材料层。此外，附图标记25表示暴露到模块1的外面的收集器24a的部分，即对电极20的收集器底部25。

图2是示出在工作电极10中形成收集器14a的例子的图示。收集器14a包括由保护膜16包围的收集器单元14，以及连接到收集器单元14的收集器底部15。更具体地，如图2所示，在具有收集器14a的普通染料敏化太阳能电池模块中，由插入在收集器单元14和TiO₂光电极13之间的保护膜16包围的银收集器单元14线性地形成在透明导电基板11a上。然后，收集器单元14延伸到沿着透明导电基板11a的周边堆叠的收集器底部15，以彼此整体地连接。

同样地，尽管在附图中没有示出，然而由插入在收集器单元和催化电极23之间的保护膜包围的薄收集器单元，形成在对电极20中。收集器单元延伸到沿着对电极20的周边堆叠的收集器底部25(参见图1)以彼此整体地连接。

如图1所示，当太阳能电池模块通过利用多个太阳能电池模块1而被构造时，在电极10和20中，收集器底部15和25暴露于模块1的外部，并且用作电连接相邻模块的电极部分。

在由钠钙玻璃构成的玻璃基板11和21上堆叠透明电极材料，例如FTO，来制造用于工作电极10和对电极20的透明导电基板11a和21a，在此情况下玻璃基板11和21的厚度约为2-3mm。