本發(fā)明大致涉及水分解裝置,諸如,太陽能電池,并且在一個具體方面,涉及在制造水分解裝置時的改進。
背景技術(shù):與光相互作用的電氣裝置是眾所周知的。實例包括發(fā)光二極管(其發(fā)射光)、太陽能電池模塊(其捕獲光并將光轉(zhuǎn)換成電)、以及顯示屏(其可改變其反射的光)。大部分這種裝置將一種或另一種形式的玻璃用作關(guān)鍵的透明襯底材料。然而,由于玻璃通常易碎、較重、昂貴并且通常不太適合于進行高容量低成本的批量生產(chǎn),所以這通常具有問題。為此,人們在這種裝置中使用更便宜的透明聚合物材料代替玻璃的興趣越來越濃。理想地,這與裝置本身簡單廉價的制造技術(shù)相結(jié)合,比如,利用商業(yè)印刷工藝。在這方面,一個問題是將透明的聚合物襯底整合到柔性電氣裝置的制造中。已經(jīng)試用并且正在使用幾種方法。常見的一種方法(由EP0348229中所公開的柔性觸摸屏例證)是使用透明的聚合物薄片,該薄片已經(jīng)在一側(cè)上涂有透明的導電層。薄片用作該裝置的其余部分置于其上的透明電極,通常用作多層結(jié)構(gòu)。另一種方法(由DE19846160中所描述的光伏裝置例證)是在非透明的柔性聚合物薄膜上制造該裝置,并且然后在裝置上涂覆透明聚合物薄膜,從而防止蒸氣、氧氣或灰塵進入該裝置。雖然上述那些技術(shù)在技術(shù)上較為成功,但是這些技術(shù)通常不能進行高容量低成本的批量生產(chǎn)制造,尤其在與光相互作用的裝置方面。然而,制造這種裝置的成本可能是被社會實際接納的關(guān)鍵因素。實際上,在很多情況下,僅僅制造這種裝置的成本和復雜性就會終止其一般用途和應用。目前以柔性低檔格式制造了各種電氣裝置。這包括使用柔性聚合物基底或封裝元件的電池、電容器以及超級電容器。例如,JP7037559、JP11086807、EP0499005、KR20010029825、JP3034519、以及US5650243描述了通過將這種裝置層壓在兩個或更多個聚合物薄膜之間而制造的電池、電容器以及超級電容器。與光調(diào)制裝置相比,電池、電容器以及超級電容器通常具有遠遠更低的制造要求,這是因為它們在柔性聚合物元件中不需要具有光學透明性,并且它們的層狀設(shè)置通常在更大程度上容許層厚度發(fā)生微小的變化。光調(diào)制裝置對這種變化非常敏感,這種變化通常完全破壞其效用。為了防止蒸氣、氧氣或灰塵,或者為了使這種裝置更堅固,因此主要包含上述電池、電容器以及超級電容器內(nèi)的層壓聚合物。在相關(guān)的領(lǐng)域中,已經(jīng)將氫氣(H2)視為未來理想的燃料。在存在氧氣(O2)的情況下進行燃燒時,氫氣產(chǎn)生水(H2O),作為唯一的廢產(chǎn)物。因此,氫氣提供了化石燃料的清潔無污染的替換物。氫氣增添了以下優(yōu)點:在稱為燃料電池的固態(tài)裝置中,氫氣可與氧氣發(fā)生反應,該燃料電池將所產(chǎn)生的能量用作電流,而非熱量或壓力。與例如內(nèi)燃機中所采用那種簡單的燃燒相比,燃料電池提供更大的固有能量效率。一種方便的氫氣源是將水太陽能分解成氫氣(H2)和氧氣(O2)。利用陽光從水制成的氫氣期望提供一種充足的可再生清潔能源。然而,不存在任何實用經(jīng)濟的裝置或其制造方法來進行這種反應。因此,從未實現(xiàn)太陽能產(chǎn)生氫氣的可能性。需要改進的水分解裝置和/或改進其制造的方法,這解決或至少改善了現(xiàn)有技術(shù)中固有的一個或多個問題。在本說明書內(nèi)引用任何現(xiàn)有出版物(或源自現(xiàn)有出版物的信息)或者引用任何已知材料,并非并且不應視為確認或承認或通過任何形式暗示,現(xiàn)有出版物(或源自現(xiàn)有出版物的信息)或已知材料構(gòu)成本說明書所涉及的人們進行努力的領(lǐng)域中的公共常識部分。
技術(shù)實現(xiàn)要素:根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種制造(即,制作)水分解裝置或太陽能電池的方法。在一個特定的形式中,該方法提供了一種相對高容量低成本的批量生產(chǎn)的方法。在一個示例性實施例中,該方法有助于同時共同組裝一個或多個子單元和兩個或更多個聚合物薄膜或薄片,以形成水分解裝置。根據(jù)另一個方面,提供了一種改進的水分解裝置,諸如,水分解太陽能電池。在一個實例形式中,提供了一種水分解裝置,其包括用于從水中產(chǎn)生氧氣的第一電極以及用于從水中產(chǎn)生氫氣的第二電極。第一電極和第二電極位于第一外部聚合物層和第二外部聚合物層之間。至少一個間隔層位于第一外部聚合物層和第二外部聚合物層之間。在各種其他實例中:兩個或更多個間隔層位于第一外部聚合物層和第二外部聚合物層之間;所述至少一個間隔層或至少一個其他間隔層位于第一電極和第二電極之間;和/或第一外部聚合物層形成用于氧氣的一個通道的至少一部分,并且第二外部聚合物層形成用于氫氣的另一個通道的至少一部分。在另外的其他實例中:第一外部聚合物層和第二外部聚合物層為具有肋條的擠壓式雙壁薄片的壁部;具有肋條的至少一個雙壁薄片在內(nèi)表面的至少一部分上具有金屬涂層;金屬為鎳;至少一個雙壁薄片的第一壁部為導電聚合物,并且至少一個雙壁薄片的第二壁部為非導電透明聚合物;和/或第一電極位于第一雙壁薄片內(nèi),并且第二電極位于第二雙壁薄片內(nèi)。在一個實例形式中,提供了一種水分解裝置,其包括水分解太陽能電池,該電池位于第一透氣層和第二透氣層之間,并且第一聚合物薄膜和第二聚合物薄膜連接在一起時,封裝第一透氣層和第二透氣層。在另一個實例形式中,提供了一種水分解裝置,包括:第一外部聚合物薄膜;第二外部聚合物薄膜;太陽能電池,其位于第一外部聚合物薄膜和第二外部聚合物薄膜之間;以及至少一個墊片,其位于第一外部聚合物薄膜和第二外部聚合物薄膜之間??蛇x地,第一透氣層位于第一外部聚合物薄膜和太陽能電池之間,并且第二透氣層位于第二外部聚合物薄膜和太陽能電池之間。在另一個實例形式中,提供了一種制造水分解裝置的方法,作為單層壓工藝,所述方法包括:將水分解太陽能電池至少部分放置在位于第一聚合物薄膜內(nèi)的凹槽內(nèi);以及將第二聚合物薄膜固定到第一聚合物薄膜中,以便覆蓋水分解太陽能電池。根據(jù)又一方面,使用一組容易組裝的堅固的子單元,制造水分解裝置,在聚合物層壓工藝的過程中,這些子單元然后在層狀設(shè)置內(nèi)相結(jié)合。優(yōu)選地,雖然并非必然,但是至少一個凹槽位于專門設(shè)計成容納所組裝的子單元的一個或多個層壓聚合物內(nèi)。在一個特定的實例形式中,層壓聚合物不僅用作堅固的封裝裝置,而且對于組裝工藝本身而言,必不可少。在另一個特定的實例形式中,包括至少一個層壓聚合物或者至少一個層壓聚合物有助于操作該裝置。在一個實例形式中,提供了一種制造水分解裝置的方法,該方法包括:將水分解單元至少部分放置在位于第一聚合物薄膜內(nèi)的凹槽內(nèi);以及將光學上透明的聚合物薄膜固定到第一聚合物薄膜中,以便覆蓋水分解單元。在另一個實例形式中,提供了一種水分解裝置,其包括:水分解單元,其至少部分位于凹槽內(nèi),所述凹槽位于第一聚合物薄膜內(nèi);以及光學上透明的聚合物薄膜,其固定到第一聚合物薄膜中,以便覆蓋所述水分解單元。在一個特定的實例中,在單層壓工藝中形成該裝置。在另一個示例性實施例中,提供了一種用于制造(即,制作)水分解裝置的方法,所述方法以下步驟:將水分解單元(其可包括已經(jīng)預先層壓的多個子單元)和位于水分解單元的頂部的第一聚合物薄膜以及位于水分解單元的底部的第二聚合物薄膜同時組裝在一起。在另一個示例性實施例中,提供了一種用于產(chǎn)生水分解裝置的方法,所述方法包括:在雙壁薄片的內(nèi)表面的至少一部分上沉積一層金屬;使雙壁薄片和至少一個其他雙壁薄片相結(jié)合,以便在水分解裝置中提供電極。在另一個示例性實施例中,提供了一種用于制造(即,制作)水分解裝置的高容量低成本的批量生產(chǎn)方法,所述方法包括同時共同組裝:(1)一個或多個不同的子單元,當以層狀布置組裝時,這些子單元附加地包括水分解單元;以及(2)兩個或更多個聚合物薄膜或薄片,其中:(i)至少一個聚合物薄膜或在光學上透明的薄片,并且(ii)至少一個聚合物薄膜或薄片壓?。?,刻?。┯兄辽僖粋€凹槽,一個或多個子單元至少部分地裝配在該凹槽內(nèi);其中,一個聚合物薄膜或薄片層壓或放置在該單元的頂部,并且另一個聚合物薄膜或薄片層壓或放置在該單元的底部。在另一個示例性實施例中,提供了一種水分解裝置,其包括:(1)一個或多個不同的子單元,其組裝在層狀設(shè)置內(nèi),以便形成水分解單元;以及(2)兩個或更多個聚合物薄膜或薄片,其中:(i)至少一個聚合物薄膜或薄片在光學上透明,并且(ii)至少一個聚合物薄膜或薄片壓?。矗逃。┯兄辽僖粋€凹槽,一個或多個子單元至少部分地裝配在該凹槽內(nèi);其中,一個聚合物薄膜或薄片層壓或放置在該單元的頂部,并且另一個聚合物薄膜或薄片層壓或放置在該單元的底部。應注意的是,引用壓?。?,刻?。员闾峁┲辽僖粋€凹槽,也應視為提供至少一個凹口、凹陷、腔體等等的引用。在一個特定的實例中,一個或多個子單元可為電極,通過該電極,可從水分解裝置中獲得電流或者可將電流輸入水分解裝置中。優(yōu)選地但并非排外地,聚合物薄膜具有彈性或者半剛性。優(yōu)選地但并非排外地,可單獨地優(yōu)化、制備并且制造要共同組裝的子單元,以便適合于水分解裝置內(nèi)。優(yōu)選地但并非排外地,共同組裝的子單元可定制成容易容納在外殼內(nèi),該外殼由聚合物層壓板內(nèi)的一個或多個凹槽提供。優(yōu)選地但并非排外地,共同組裝的子單元可包括一個或多個“墊片”(即,間隔元件或“間隔層”),這些墊片在已經(jīng)或即將分層的其他子單元或元件之間保持適當?shù)木嚯x。這種墊片(比如,形成間隔層)的實例包括但不限于肋條、壓印結(jié)構(gòu)、珠子、球體等等。在甚至更具體的但并非限制性的實例中,墊片可為CellgardPP或PE分離器薄膜(CelgardLLC)、由3M制造的那種玻璃泡(3MTM玻璃泡iM30K)、或擠壓式雙壁薄片的內(nèi)部肋條或波紋。優(yōu)選地但并非排外地,在高速連續(xù)的卷筒工藝內(nèi),可組裝子單元和聚合物薄膜或薄片。優(yōu)選地但并非排外地,共同組裝的子單元內(nèi)的電極層可具有單獨的電連接裝置,其可包括在聚合物層壓板和外面之間傳送的導線或調(diào)整片。根據(jù)各種實例方面:水分解單元包括兩個或更多個子單元,并且至少部分形成為單層壓工藝或先前的層壓工藝的一部分;子單元為層狀薄膜;至少一個子單元為電極;和/或至少一個子單元為間隔層或墊片。根據(jù)一個實例應用,提供了一種水分解單元,在通過太陽光照明時和/或在應用一種合適的電壓時,其從水中產(chǎn)生氫氣和氧氣。水分解太陽能電池優(yōu)選地但并非排外地包括共同層壓多個透明的聚合物阻擋膜和夾入水分解單元的透氣(但是不透水)薄膜,在一個示例性實施例中,已經(jīng)共同組裝該水分解單元。水分解太陽能電池優(yōu)選地但并非排外地包括背面接觸式太陽能電池。在一個實例形式中,背面接觸式染料敏化太陽能電池優(yōu)選地但并非排外地包括共同層壓夾入多層聯(lián)合組件的兩個透明聚合物薄膜。多層聯(lián)合組件優(yōu)選地包括但不限于將以下物品共同組裝到多層結(jié)構(gòu)內(nèi),在該多層結(jié)構(gòu)內(nèi),電極彼此不接觸:(I)多孔薄鈦箔電極,已經(jīng)在該電極上沉積和燒結(jié)一層TiO2,隨后,一種合適的捕光染料(比如但不限于3(2,2'-聯(lián)吡啶)釕(II)高氯酸鹽)已經(jīng)吸入TiO2層內(nèi),(II)墊片,其可包括CellgardPP或PE分離器薄膜(CelgardLLC)或由3M制造的那種玻璃泡(3MTM玻璃泡iM30K),以及(III)薄鈦箔反電極。整個組件優(yōu)選地但并非排外地層壓在三個側(cè)邊上,并且然后倒填充有包含I-/I3-耦合的合適的溶劑,在染料敏化太陽能電池內(nèi)需要這種溶劑。該溶劑可為但不限于乙腈、戊二腈、甲氧基丙睛、或戊腈。用于層壓板內(nèi)的聚合物薄片可為但不限于DuPont(杜邦公司)的Sirlyn、聚碳酸酯和/或聚酯。然而,在用于水分解太陽能電池內(nèi)的實例形式中,通過涂有包含立方烷水氧化催化劑的一層聚合物全氟磺酸,已經(jīng)進一步地精心制作在上面(I)內(nèi)所描述的工作電極。在題為“WaterOxidationCatalyst(水氧化催化劑)”的國際專利公開號WO2008/116254-A1中描述了一個實例工藝,該案并入本文中,以作交叉引用?;蛘撸谏厦妫↖)內(nèi)所描述的工作電極可使用在AngewandteChemie國際版(2008)第47卷第7335頁(題為“SustainedWaterOxidationPhotocatalysis...”)或美國化學學會會刊(2010)第132卷第2892頁(題為“SolarDrivenWaterOxidation...”)上刊登的期刊論文內(nèi)使用的方法、催化劑以及染料,這兩個期刊論文并均并入本文中,以作交叉引用。如有必要,可將外部電壓施加到該組件的兩個電極中。該組件內(nèi)的反電極優(yōu)選地但并非排外地包括上面(III)的電極或相似的導電表面,其涂有導電聚合物復合材料,例如,在AdvancedMaterials(2010)第22(15)卷第1727頁(題為“ConductingPolymerCompositeMaterialsforHydrogenGeneration”)上刊登的期刊論文內(nèi)所描述的那種類型,該期刊論文并入本文中,以作交叉引用。附圖說明現(xiàn)在僅僅借助非限制性實例并且參照附圖來描述本發(fā)明的實施例,附圖中:圖1為示出嵌入式元件可壓印或刻印到聚合物薄片或薄膜內(nèi)的方式的示意圖;圖2為示出一個示例性實施例的共同元件和通用方法的示意圖;圖3為電致變色裝置(electrochromicdevice)的示意圖;圖4為背面接觸式染料敏化太陽能電池的示意圖;圖5包括三個示意圖(a)-(c),這些示意圖示出了用于組裝固態(tài)染料敏化太陽能電池的方法。圖5(a)示出了在組裝電池之前工作電極的制備。圖5(b)示出了在組裝之前反電極的制備。圖5(c)示出了組裝各個子單元的方式,以便在層壓工藝中形成最終的固態(tài)染料敏化太陽能電池;圖6示出了兩個示意圖,其示出了:(a)(圖4中所示類型的)背面接觸式太陽能電池中的工作電極的改進,以便包含能夠?qū)⑺趸呻p氧O2的催化劑,以及(b)這種電池中的反電極的改進,以便包含能夠?qū)⑺€原成二氫H2的催化劑;圖7為示出用于制造水分解的染料敏化太陽能電池的實例方法的示意圖;圖8為可使用的電觸頭的幾個實例的示意圖;圖9為可用于在電池內(nèi)移動液體或氣體的微流體管道的幾個實例的示意圖;圖10提供了在通過化學鍍鎳進行涂覆之前和之后的一個實例波紋狀(即,雙壁)塑料薄片的示意圖;圖11為包括鍍鎳的雙壁薄片結(jié)構(gòu)的電解模塊的示意圖;圖12為可制造密封的聚合物電解器的一個實例工藝的示意圖;圖13為聚合物電解器的一部分的可選實例的示意圖;以及圖14示意性描述了任何制造用于太陽能驅(qū)動的或太陽能輔助的水電解中的包括透明壁的雙壁型單元。具體實施方式描述僅僅通過實例提供的以下模式,以便更準確地理解一個或多個優(yōu)選實施例的主題。在圖中,在闡述示例性實施例的特征時所包含的相似參考數(shù)字用于表示所有圖中相似的部件。實例1:通用實施方法圖1示出了一種通用方法,通過該方法,合適的凹槽可壓印或刻印到聚合物薄膜內(nèi)。如120中所示,聚合物薄膜110在包含合適的表面凹凸結(jié)構(gòu)或突出部分的壓花輥之間穿過,從而在高壓下并且可能在高溫下在壓印或刻印的聚合物薄膜130上提供至少一個凹槽132、凹口、凹陷、腔體等。對于特定的應用而言,必要時,可在聚合物薄膜130中提供多個凹槽。應注意的是,凹槽的特定幾何形狀或剖面可變化,僅僅通過實例闡述凹槽132的特定剖面。在凹槽的一部分內(nèi)可提供特征或者這些特征可作為凹槽的一部分,例如,在壓印或刻印工藝中形成。這種特征可包括支柱、井、其他的凹槽、壁部、突出部分和/或凸出物等。這些特征可用于協(xié)助將單元或子單元保持、保留或放置在凹槽中。圖2示意性示出了一個示例性實施例的通用方法。通過在層壓輥之間穿過的同時共同層壓以下物品和子單元,以便形成層壓板170:(1)(層1):透明聚合物層110,其(可選地)不包含任何凹槽,因此具有橫截面剖面(profile)111;(2)(層2):薄電極140,其具有橫截面剖面141,可包括但不限于:a.金屬箔,諸如,Ti、Pt、Al、或Au箔;或者b.印刷導電層,諸如,由NorCote公司(美國)制造的導電的、透明或不透明的ELG類油墨;或者c.沉積的金屬導電層,諸如,Al、Pt、或Au層;或者d.沉積的透明導電層,諸如,銦錫氧化物層(ITO);或者e.印刷或沉積的導電層,諸如,導電聚合物層;(3)(層3):間隔層或墊片150,其用于分離電極140和160,從而防止短路。這種墊片的實例包括但不限于肋條、壓印結(jié)構(gòu)、珠子、球體等。在甚至更具體的但非限制性的實例中,墊片可為CellgardPP或PE分離器薄膜(CelgardLLC)或由3M制造的那種玻璃泡(3MTM玻璃泡iM30K);(4)(層4):薄反電極160,其具有橫截面剖面161,可包括但不限于在以上(2)a-e中所描述的任何相同的材料;(5)(層5):聚合物薄膜130,已經(jīng)壓印或刻印該聚合物薄膜,以便具有至少一個凹槽;聚合物薄膜130具有示例性橫截面剖面131,以上(2)-(4)中的電極和墊片可容納在該橫截面剖面內(nèi)。因此,提供了一種制造光調(diào)制電氣裝置的方法,諸如,水分解裝置。作為單層壓工藝,該方法包括將光調(diào)制電氣單元(例如,由作為薄電極140、間隔層150、薄反電極160的子單元形成)至少部分地放置在設(shè)置于聚合物薄膜130(即,第一聚合物薄膜)中的凹槽內(nèi)。作為單層壓工藝的一部分,將透明聚合物薄膜110(即,光學上透明的聚合物薄膜)固定于聚合物薄膜130,以便覆蓋光調(diào)制電氣單元。圖2的右上角的細節(jié)示出了將這些層中的每個層組合成單層壓裝置或產(chǎn)品的物理方法。每層通常連續(xù)地脫離其自身的輥子,并且組合(即,層壓)成單個層壓板170。層壓或固定層的方法可包括任何已知的方法,包括:(i)將上部和下部聚合物薄片有效地熔入彼此之內(nèi)(即,通過應用熱輥層壓技術(shù)),或(ii)將上部和下部聚合物薄片有效地粘合到彼此中(即,通過應用和介入一種合適的粘合劑;可通過壓力、熱、光或任何其他合適的方法激活該粘合劑)。在粘合劑用于進行層壓的情況下,要理解的是,在本文中所提供的這個實例以及其他實例中所描述的所有技術(shù)通常適合于在層壓過程中所涉及的相關(guān)聚合物薄膜和子單元之間包含粘合劑涂層。在層壓工藝之后,最終薄膜具有示例性橫截面剖面180。通過實例說明,最終薄膜的橫截面剖面180包括上部透明層111的橫截面剖面,在嵌入式橫截面剖面131中,通過間隔層150與下部電極161分離的上部電極141位于上部透明層的下面。一個電極為光調(diào)制裝置的工作電極,另一個電極為光調(diào)制裝置的反電極??蛇x地,包含電極140、間隔層150、以及反電極160的嵌入式腔室可包含液體電解質(zhì),在層壓工藝之前、在層壓工藝的過程中或者在層壓工藝之時,該液體電解質(zhì)被引入由或至少部分由凹槽形成的腔室內(nèi),或者被引入凹槽自身內(nèi)。在各種實例中,透明薄膜和壓?。矗逃。┍∧さ捻樞蚩筛淖儯?,壓印薄膜可定位成上部層,而透明薄膜可定位成下部層。而且,任一個或這兩個薄膜可壓印,以便均提供至少一個凹槽。因此,光調(diào)制電氣單元(諸如,水分解電池)也可至少部分地裝配到設(shè)置在透明聚合物薄膜中的另一個凹槽內(nèi),從而這兩層具有容納電氣單元的凹槽。而且,這兩個薄膜可以是透明的。雖然密封在聚合物層壓板內(nèi),但是由于在層壓板內(nèi)存在延伸到外面的電氣連接裝置,所以上部和下部電極140和160通常設(shè)置成與外部電路電連接??蛇x地,嵌入式腔室可具有定制的剖面,以便包含內(nèi)置式間隔元件,從而防止一個或多個上部或下部電極粘附在層壓的聚合物薄膜上,從而允許液體電解質(zhì)移動到那個電極。實例2:電致變色裝置的制造這個實例描述了一種制造電致變色裝置的改進方法,例如,在題為“ChargeConductingMedium(充電導電介質(zhì))”的國際公開號WO2007002989中所描述的那種方法,該案通過引用并入本文中。圖3描述了制造電致變色裝置的方法。PVDF薄膜1911在任一側(cè)上涂有導電層,諸如,Ag、Pt或ITO。上部導電層1913為工作電極,而下部導電層1914為反電極。上部導電層1913(工作電極)然后在頂側(cè)上疊印(over-print)有導電聚合物層1912,其可為PPy、PEDOT或PANI。下部導電層1914(反電極)疊印有不同的導電聚合物1915,諸如,PEDOT。所產(chǎn)生的子組件在圖3中表示為190。子組件190與具有橫截面剖面111的透明聚合物薄膜110以及具有橫截面剖面131的壓印聚合物薄膜130共同組裝并且受到層壓,以便產(chǎn)生層壓板170。所產(chǎn)生的薄膜200具有所示的示例性橫截面結(jié)構(gòu)。薄膜200包括透明上部聚合物薄膜111,該薄膜夾有具有橫截面剖面131的下部嵌入式聚合物薄膜,其中,該凹槽包含PVDF薄膜1911,該薄膜夾有上部工作電極1913和下部反電極1914,導電聚合物層1912沉積在上部工作電極上,第二導電聚合物1915沉積在下部反電極上。通過使用和具有各種連接器,上部和下部電極能夠連接至外部電路。在電極上施加適度的電壓(例如,1-2V)時,根據(jù)以下方面,導電聚合物改變顏色:PPy:黃變藍,或反之;PEDOT:藍變天藍,或反之;PANI:藍變綠,或反之。實例3:背面接觸式染料敏化太陽能電池的制造圖4中的頂部順序描述了預處理背面接觸式染料敏化太陽能電池中的工作電極的方法。圖4中的下部示意圖描述了組裝背面接觸式染料敏化太陽能電池的過程。參看圖4中的頂部順序:如步驟214中所示,將具有橫截面211的多孔薄鈦箔140浸涂或印制TiO2層。然后,在步驟215中,通過加熱而燒結(jié)涂覆箔上的TiO2。在燒結(jié)之后,箔具有橫截面剖面211,涂有TiO2層212。然后,在步驟216中,將箔卷起,墊片放置在連續(xù)的層之間,從而產(chǎn)生卷起但分離的箔217。在步驟219中,將這個分離的箔217放置在包含一種合適的染料溶液(諸如,釕(II)3(2,2'-聯(lián)吡啶)高氯酸鹽)的容器218內(nèi),并且允許這個分離的箔浸泡。在浸泡一段時間之后,例如24個小時,TiO2層已經(jīng)吸收了大量的染料。然后,從容器218中去除箔217,清洗、干燥并且展開箔,以便提供具有橫截面結(jié)構(gòu)191的工作電極210,包括涂有TiO2層212的鈦箔211,該TiO2層上吸收有一層染料213。參看圖4中的下部示意圖:然后,以下5層聯(lián)合組件按照下面所提供的順序(從上到下)形成并且如圖4中所示進行層壓:(層1):上部透明聚合物薄片110,其具有橫截面結(jié)構(gòu)111,(層2):上部工作電極210,其具有橫截面剖面191(包含鈦箔211,其涂有在其上已經(jīng)吸收一層染料213的燒結(jié)的TiO2212),(層3):間隔層150,(層4):下部反電極220,其包括具有橫截面221的純凈的鈦箔,(層5):下部壓印的聚合物薄膜,其包含具有橫截面剖面131的凹槽。層壓以上聯(lián)合組件,以便形成層壓板170,同時包括包含所需要的I-/I3-耦聯(lián)的液體電解質(zhì),從而產(chǎn)生具有橫截面設(shè)置230的聚合物薄膜,即:上部透明聚合物薄膜111,其夾有下部聚合物薄膜131,該下部聚合物薄膜包含壓印凹槽,背面接觸式太陽能電池裝配在該凹槽內(nèi)。所組裝的背面接觸式太陽能電池具有以下結(jié)構(gòu):上部電極211,TiO2層212已經(jīng)涂覆在其上,該TiO2層本身已經(jīng)涂有一種合適的染料213;墊片150,用于分離電極并且防止短路;下部電極211,其用作反電極;液體電解質(zhì),其位于壓印凹槽內(nèi)部并且位于間隔元件和電極周圍。在通過陽光進行照明時,層壓的背面接觸式太陽能電池在這兩個電極之間產(chǎn)生電壓。由于陽光對背面接觸式太陽能電池的影響,所以通過連接元件與這兩個電極連接的外部電路產(chǎn)生電流。太陽能電池的層壓聚合物結(jié)構(gòu)能夠進行高容量低成本的批量生產(chǎn)。層壓的聚合物層保護太陽能電池并且延長其壽命。層壓的聚合物薄膜可為例如DuPont(杜邦公司)的Sirlyn、聚碳酸酯或聚酯。電解質(zhì)中的液體可為例如乙腈、戊二腈、甲氧基丙睛或戊腈。層壓工藝可包括首先層壓該裝置的三個側(cè)邊,然后引入液體電解質(zhì),隨后層壓第四側(cè)。可選地,在層壓之前,可將液體電解質(zhì)直接引入嵌入式腔體內(nèi),以便將液體電解質(zhì)限制在層壓的聚合物薄膜內(nèi)。實例4:固態(tài)染料敏化太陽能電池的制造這個實例描述了制造固態(tài)染料敏化太陽能電池的方法的改進,例如,在Langmuir(2010)第26(3)卷第1452頁上刊登的題為“FlexibleandCompressibleGortex-PEDOTMembraneElectrodesforSolid-StateDye-SensitizedSolarCells(用于固態(tài)染料敏化太陽能電池的柔性可壓縮Gortex-PEDOT薄膜電極)”的期刊論文中所描述的那種類型,該期刊論文以引用方式并入本文中。圖5(a)描述了在固態(tài)染料敏化太陽能電池的最終組裝之前其工作電極子單元的制備。涂有透明導電層(諸如,銦錫氧化物(ITO))或NorCote生產(chǎn)的ELK系列的透明導電油墨的聚合物薄片240具有橫截面剖面241。在步驟300中,該薄片浸涂或印有專門制定的TiO2膏。然后,利用熱或壓力燒結(jié)所述膏,以便產(chǎn)生納米微粒TiO2涂層2412。然后,卷起所產(chǎn)生的具有橫截面剖面242的薄片(在步驟310中),同時確保在卷動中每個連續(xù)的薄片之間具有較小的間隙。然后,將所產(chǎn)生的卷起的薄片320放入包含涂料溶液的鼓狀容器330內(nèi),在容器中,首先通過吸收一種合適的捕光染料涂覆該薄片,然后電泳涂覆PEDOT層。步驟340示出了在進行這種處理的過程中在滾筒330內(nèi)卷起的薄片320。完成步驟340之后,從滾筒中去除薄片,干燥并展開該薄片。所產(chǎn)生的薄片250現(xiàn)在具有橫截面剖面243,其包括具有透明導電層2411的透鏡聚合物薄片,該聚合物薄片首先在外面涂有燒結(jié)的TiO2涂層2412,然后涂覆TiO2染料PEDOT層2413。圖5(b)描述了在固態(tài)染料敏化太陽能電池的最終組裝之前其反電極子單元的制備?;滓r底251例如為Gortex薄膜,其使用低功率等離子體聚合涂有大約10nm的聚(順丁烯二酸酐)。所產(chǎn)生的等離子體處理的Gortex薄膜具有橫截面剖面2511。然后,在步驟400中,對該薄膜濺射涂覆一層(大約40nm厚)金、鈦或鎳,以便減小薄層電阻。Gortex電極現(xiàn)在表示為252,并且具有橫截面剖面2512。其包括初始的等離子體處理的薄膜2513,該薄膜過涂有一層金、鈦或鎳2514。在以下步驟410中,薄膜252的一側(cè)經(jīng)受PEDOT的氣相聚合作用。Gortex薄膜253的最終形式具有橫截面剖面2515,包括等離子體處理的Gortex基底2513,過涂有一層金、鈦或鎳2514,通過一層PEDOT2516過涂。圖5(c)示出了最終的固態(tài)染料敏化太陽能電池的組裝。如下制造和層壓4層聯(lián)合組件(按照從上到下的順序,如圖5(c)中所示):(層1):上部透明聚合物薄片110,其具有橫截面結(jié)構(gòu)111,(層2):上部反電極253,其具有橫截面剖面2515(包含初始的等離子體處理的Gortex基底2513,過涂有一層金、鈦或鎳2514,其已經(jīng)進一步過涂有一層PEDOT2516),(層3):下部工作電極250,其具有橫截面剖面243,包括涂有透明導電層2411的透明聚合物基底,該透明導電層已經(jīng)過涂有燒結(jié)的TiO22412,一層染料和PEDOT2413已經(jīng)沉積在其上,(層4):下部壓印的聚合物薄膜,其包含具有橫截面剖面131的凹槽。要注意的是,在組件的層2和3之間沒有墊片。相反,這些層通過層壓工藝在壓縮一起。該工藝的主要優(yōu)點在于Gortex可高度壓縮,從而確保在層2和3之間進行良好的電接觸。優(yōu)選地,在完全為固態(tài)的組件內(nèi)沒有液體電解質(zhì)。最終的組件具有橫截面剖面450。該組件包括上部聚合物薄片111,其層壓至下部聚合薄片131。固態(tài)染料敏化太陽能電池位于下部聚合物薄片內(nèi)的凹槽內(nèi),其包括反電極(等離子體處理的Gortex2513,過涂有導電金屬層2514以及一層PEDOT2516,壓縮在工作電極上,該工作電極包括透明的導電薄片2411,過涂有燒結(jié)的TiO22412以及一層染料和PEDOT層2413)。在通過太陽光進行照明時,層壓的固態(tài)染料敏化太陽能電池在這兩個電極之間產(chǎn)生電壓。太陽能電池的...