專利名稱：染料敏化太陽能電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及染料敏化太陽能電池模塊，尤其涉及具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，并且包括簡(jiǎn)化的處理步驟和增強(qiáng)的性能的染料敏化太陽能電池模塊。
背景技術(shù)：
通常，染料敏化太陽能電池模塊包括具有基于染料吸附的金屬氧化物的第一電極的第一基片、面對(duì)第一基片同時(shí)與其間隔開的具有第二電極的第二基片。電解質(zhì)注入到第一和第二基片之間。
根據(jù)染料敏化太陽能電池的基本原理，當(dāng)太陽光入射到染料敏化太陽能電池上時(shí)，光子被吸收到染料中并使染料進(jìn)入激發(fā)態(tài)。隨后，電子從激發(fā)的染料轉(zhuǎn)移到第一電極的過渡金屬氧化物的導(dǎo)帶。電子隨后流動(dòng)到外部電路為那里提供電能，并且轉(zhuǎn)化為較低的能量狀態(tài)，其能量狀態(tài)根據(jù)外電路的能量消耗量被降低。電子隨后轉(zhuǎn)移到第二電極。
一旦染料從電解質(zhì)溶液接收到與提供給過渡金屬氧化物的數(shù)目相同的電子，染料將回到其初始狀態(tài)。電解質(zhì)從對(duì)電極接收電子，并且通過氧化作用和還原作用將它們傳送給染料。
與傳統(tǒng)的硅太陽能電池相比，染料敏化太陽能電池可以以環(huán)保的方式以相對(duì)低的生產(chǎn)成本靈活生產(chǎn)。然而，這樣的染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率低，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。
韓國(guó)專利No.0384893公開了一種制造具有多個(gè)單元電池的染料敏化太陽能電池模塊的方法。單元電池分別制造，隨后，通過導(dǎo)電帶、導(dǎo)電雙面帶或絕緣雙面帶相互電連接。
然而，上述方法包括復(fù)雜的單元電池處理和重排步驟，而且提高了制造成本。
此外，由于導(dǎo)電帶的導(dǎo)電率，染料敏化太陽能電池的性能惡化，并且模塊的活性區(qū)域減小。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有簡(jiǎn)化的處理步驟和低制造成本的染料敏化太陽能電池模塊。
此外，根據(jù)本發(fā)明，還提供一種具有擴(kuò)大的活性區(qū)域，并且避免由于帶造成的電池性能惡化而具有良好光電轉(zhuǎn)換效率的染料敏化太陽能電池模塊。
染料敏化太陽能電池模塊包括具有用于多個(gè)單元電池的區(qū)域的相互面對(duì)的第一和第二導(dǎo)電基片。第一和第二電極形成在該第一或第二基片上，從而該第一和第二電極在各個(gè)單元電池相互面對(duì)。染料吸附在第一電極上。電解質(zhì)填充在各個(gè)單元電池的該第一基片和第二基片之間的空間。
絕緣區(qū)域可以形成在一對(duì)相鄰單元電池之間該第一和第二基片中的至少一個(gè)上。
絕緣區(qū)域形成在至少一對(duì)單元電池之間該第一和第二基片中的一個(gè)上，并且該對(duì)單元電池以串聯(lián)方式相互電耦合。第一和第二電極可以交替形成在相互串聯(lián)耦合的該對(duì)單元電池的第一和第二基片上。換言之，如果在一個(gè)單元電池中第一電極形成在該第一基片上，相鄰的單元電池中第一電極則形成在該第二基片上。然后，如果例如在第二基片上在單元電池之間沒有絕緣區(qū)域，則一個(gè)單元電池的形成在第二基片上的第一電極與相鄰單元電池的同樣形成在第二基片上的第二電極相耦合。將相反的電極連接在一起產(chǎn)生了如此連接的單元電池之間的串聯(lián)連接。
可以提供連接器或耦合器以相互電連接或耦合單元電池。
絕緣區(qū)域可以形成在至少一對(duì)單元電池之間第一和第二基片上，并且該對(duì)單元電池可以利用連接器相互并聯(lián)電耦合。對(duì)于相互并聯(lián)耦合的這對(duì)單元電池，第一電極在第一和第二基片中的一個(gè)上相互分離，并且第二電極在另一基片上相互分離。
第一和第二基片分別具有透明塑料或玻璃基片、以及在塑料或玻璃基片上形成的導(dǎo)電膜。絕緣區(qū)域通過隔開與各個(gè)導(dǎo)電單元相應(yīng)的導(dǎo)電膜來形成。
塑料基片包括從聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰亞胺(PI)和三乙酸纖維素(TAC)中選擇的聚合物，并且導(dǎo)電膜包括從銦錫氧化物(ITO)、氟錫氧化物(FTO)、ZnO-Ga2O3、ZnO-Al2O3、SnO2-Sb2O3中選擇的化合物。
第一電極可以包括選自含有Ti氧化物、Nb氧化物、Zn氧化物、Sn氧化物、Ta氧化物、W氧化物、Ni氧化物、Fe氧化物、Cr氧化物、V氧化物、Pm氧化物、Zr氧化物、Sr氧化物、In氧化物、Ir氧化物、La氧化物、Mo氧化物、Mg氧化物、Al氧化物、Y氧化物、Sc氧化物、Sm氧化物、Ga氧化物、In氧化物和SrTi氧化物的組中的一種或多種氧化物。
第二電極可以由從Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、WO3、TiO2、石墨和它們的混合物中選擇的材料形成。第二電極具有半透明性或透明性。
電解質(zhì)可以從液體電解質(zhì)、離子液體電解質(zhì)、類固體電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)和固體電解質(zhì)中選擇。
反射板可以從外面安裝于第一和第二基片中的一個(gè)。反射板由從金屬、氧化物、氮化物、碳質(zhì)化合物和聚合物薄膜中選擇的材料形成。反射板的反射率在5-100％的范圍。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的染料敏化太陽能電池模決的透視圖。
圖2是圖1中的染料敏化太陽能電池模塊沿I-I線截取的局部剖面圖。
圖3是圖1中示出的染料敏化太陽能電池模塊的局部分解透視圖，表示非裝配形式的染料敏化太陽能電池模塊，其中第一和第二基片相互分離，同時(shí)暴露各個(gè)基片的接合點(diǎn)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的染料敏化太陽能電池模塊的局部分解透視圖，表示其中第一和第二基片相互分離的狀態(tài)。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的染料敏化太陽能電池模塊的局部剖面圖。
圖6是根據(jù)例1的染料敏化太陽能電池模塊和其單元電池的電流-電壓特性曲線圖。
圖7是根據(jù)比較例的染料敏化太陽能電池模塊和其單元電池的電流-電壓特性曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照?qǐng)D1和圖2，第一和第二基片10、20相互分開預(yù)定的距離同時(shí)相互面對(duì)，并且在第一和第二基片10、20上劃分出多個(gè)電池區(qū)域從而在劃分出的電池區(qū)域中可以形成多個(gè)單元電池40。單元電池40可以作為具有第一和第二電極31、32，染料34和電解質(zhì)36的染料敏化太陽能電池起作用。
本實(shí)施例中，密封劑30設(shè)置在第一和第二基片10、20之間，同時(shí)圍繞各個(gè)單元電池40，從而將第一和第二基片10、20彼此密封，并且劃分出用于各個(gè)單元電池40的區(qū)域。在不同的實(shí)施例中密封劑30可以具有不同形態(tài)。
密封劑30可以由不同的材料形成，例如熱塑性聚合物膜，例如surlynTM。熱塑性聚合物膜設(shè)置在兩基片之間，并且通過真空密閉的方式熱壓。環(huán)氧樹脂或者紫外線(UV)硬化劑可以用于該目的。
首先對(duì)單元電池40進(jìn)行更詳細(xì)地說明，然后對(duì)多個(gè)單元電池40的電互連進(jìn)行說明。
如圖2所示，第一和第二基片10、20包括塑料或玻璃基片11、21，并且導(dǎo)電膜12、22分別形成在塑料或玻璃基片11、21上。因此，第一和第二基片10、20可以同時(shí)具有光傳輸和電傳導(dǎo)的特性。
第一和第二基片10、20可以由塑料材料形成，例如聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰亞胺(PI)、三乙酸纖維素(TAC)或其混合物。
導(dǎo)電膜12、22可以由銦錫氧化物(ITO)、氟錫氧化物(FTO)、ZnO-Ga2O3、ZnO-Al2O3、SnO2-Sb2O3或其混合物形成。
第一和第二電極31、32形成在第一和第二基片10、20上，同時(shí)相互面對(duì)?；蛘叩谝浑姌O31可以形成在第一基片10上，同時(shí)第二電極32形成在第二基片20上，或者第二電極32可以形成在第一基片10上，同時(shí)第一電極31形成在第二基片20上。這可以根據(jù)單元電池40的電互連改變。可能的變化將在后面說明。
第一電極31可以由基于Ti、Nb、Zn、Sn、Ta、W、Ni、Fe、Cr、V、Pm、Zr、Sr、In、Ir、La、Mo、Mg、Al、Y、Sc、Sm、Ga、In、SrTi或其混合物的金屬氧化物形成。第一電極31可以形成為厚度1-40μm。
第一電極31具有納米級(jí)顆粒直徑的均勻擴(kuò)散的納米氧化物顆粒，從而它可以具有多孔性和合理的表面粗糙度。
納米顆粒的平均顆粒直徑在3-100nm的范圍，其也可以在10-40nm的范圍。第一電極31的表面粗糙程度可以是20nm或更大。
TiO2被認(rèn)為是第一電極31的典型材料。對(duì)于顆粒直徑為10nm或更小的情況，在電極形成之后的熱處理期間TiO2在基片上的附著惡化，從而TiO2可能和基片分離。相反，如果TiO2的微粒直徑超過40nm，染料吸附點(diǎn)由于表面積的縮小而降低，并且可以避免分離。然而，具有更大顆粒直徑時(shí)，光電轉(zhuǎn)化效率也會(huì)惡化。因此，將第一電極31的顆粒直徑維持在10-40nm的范圍可以避免TiO2從基片上分離，同時(shí)保持高的光電轉(zhuǎn)化效率。
基于銦錫氧化物的導(dǎo)電顆?？梢蕴砑拥降谝浑姌O31中使電子易于傳輸。此外，光學(xué)散射顆?？梢蕴砑拥降谝浑姌O31中來擴(kuò)展光路并提高效率。光學(xué)散射顆?？梢杂膳c第一電極31相同的材料形成，并且可以具有150nm或更大的平均顆粒直徑從而高效地散射光線。
作為選擇，平均顆粒直徑為100nm或更小的納米金屬氧化物顆微粒的糊可以涂在第一和第二基片10、20上預(yù)定區(qū)域處。該糊可以被熱處理和干燥從而形成第一電極31。
根據(jù)將糊涂覆在第一和第二基片10、20上的方法，糊的物理特性略有不同。通常使用刮板或絲網(wǎng)印刷技術(shù)來將糊涂覆在基片上。作為選擇，旋涂或噴霧技術(shù)可以用來增強(qiáng)光傳輸。此外，包括擠壓技術(shù)的通常的濕涂技術(shù)可以用于該目的。
當(dāng)粘合劑添加到糊中時(shí)，糊在450-600℃熱處理30分鐘。沒有這樣的粘合劑時(shí)，可以在200℃熱處理糊。
為了維持第一電極31的多孔性，可以將聚合物添加到糊中，并且在400-600℃熱處理。在這種情況下，聚合物可以從熱處理后沒有有機(jī)質(zhì)含量殘留的材料中選擇，該材料例如為聚乙烯乙二醇酯(PEG)、聚乙烯氧化物(PEO)、聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)?？紤]到涂覆條件包括相關(guān)的涂覆技術(shù)，選擇具有適當(dāng)分子量的聚合物，并且添加到糊中。當(dāng)聚合物添加到糊中時(shí)，多孔性、擴(kuò)散性、薄膜結(jié)構(gòu)和薄膜附著力都提高了。
第二電極32可以由從Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、WO3、TiO2、石墨和它們的混合物中選擇的材料形成。在一些實(shí)施例中，第二電極32可以由具有高反射率的Pt形成。
第二電極32可以具有1-300nm的厚度和10-100％的光傳輸率。也就是說，第二電極32可以是半透明或透明的。由于第一和第二電極31、32可以形成在相同基片10或20上，因此入射光線可以通過第二電極32。
第二電極32可以通過真空沉積、電化學(xué)沉積或化學(xué)沉積技術(shù)形成。
染料34吸附在第一電極31的納米顆粒表面。染料34可以包括能吸收可見光的材料，例如釕(Ru)合成物。Ru屬于鉑族，是可以形成多種有機(jī)金屬化合物的元素。
染料34可以由Ru((COOEt)2bpy)2(NCS)2·2CH3CN或Ru((COOH)2bpy)2(NCS)2·2CH3CN形成。除了(COOEt)2或(COOH)2，染料可以包括可以和多孔電極表面結(jié)合的原子團(tuán)，多孔電極可以是例如基于TiO2的。隨著原子團(tuán)相關(guān)的改進(jìn)，電子和空穴的復(fù)合被避免了，從而增強(qiáng)了能量轉(zhuǎn)化效率。此外，可以引入提高對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)可見光的吸收從而提高能量轉(zhuǎn)化效率的染料和可易于發(fā)射電子的新染料。
節(jié)約成本的、豐富的多色有機(jī)色素可以用于染料。有機(jī)色素，例如香豆素(coumarine)、脫鎂葉綠酸或卟啉可以單獨(dú)的或和Ru合成物結(jié)合著使用。有機(jī)色素提高了對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)可見光的吸收，并且提高了電池的能量轉(zhuǎn)換效率。
包括第一電極31的第一或第二基片10、20在溶解有染料的酒精溶液中浸泡大約12小時(shí)，從而染料自然吸附在第一電極31的納米顆粒上。
對(duì)應(yīng)于每個(gè)單元電池40，電解質(zhì)36形成在第一和第二電極31、32之間。電解質(zhì)36可以是液體電解質(zhì)、離子液體電解質(zhì)、類固體電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)或固體電解質(zhì)。
電解質(zhì)36均勻擴(kuò)散到第一和第二基片10、20之間的第一電極31的納米顆粒中。
電解質(zhì)36包括碘化物-三碘化物對(duì)，具有通過氧化作用和還原作用從對(duì)電極接收電子，并將它們傳輸給染料34的作用。開路電壓根據(jù)第一電極31的費(fèi)米能級(jí)和電解質(zhì)36的氧化及還原作用程度(oxidation and reduction level)之間的差別而決定。
所示的實(shí)施例中，絕緣區(qū)域14、24和連接器38一起用來以串聯(lián)、并聯(lián)或混合的形式將多個(gè)單元電池40彼此電連接。
第一絕緣區(qū)域14形成在第一基片10上，第二絕緣區(qū)域24形成在第二基片20上。
第一和第二基片10、20的導(dǎo)電膜部分12、22被部分除去來形成絕緣區(qū)域14、24，從而截?cái)嚯娮恿鲃?dòng)。絕緣區(qū)域14、24可以通過用濕刻或干刻在適當(dāng)區(qū)域除去導(dǎo)電膜12、22的一部分來形成?？蛇x擇的，疊壓以絕緣區(qū)域14、24為輪廓的導(dǎo)電膜12、22，以形成絕緣區(qū)域14、24和導(dǎo)電膜12，22。
也就是說，對(duì)應(yīng)單元電池40的導(dǎo)電膜部分12、22可以相互分開從而形成絕緣區(qū)域14、24。結(jié)果，在絕緣區(qū)域14、24處沒有電流可以通過第一和第二基片10、20。在一實(shí)施例中，絕緣區(qū)域14、24可以通過部分地除去導(dǎo)電膜12、22來形成，但是絕緣區(qū)域14、24的結(jié)構(gòu)不限于此。
例如，對(duì)于行方向上(圖3中x軸所示的方向)的一對(duì)相鄰單元電池40，第一絕緣體14形成在單元電池40之間的第一基片10上，而第二絕緣體24沒有形成在單元電池40之間的第二基片20上。對(duì)于一對(duì)單元電池40，第一和第二電極31、32可以分別交替地形成在第一和第二基片10、20上。
因此，在沒有絕緣體24時(shí)，對(duì)于一對(duì)單元電池40，第一電極31和第二電極32通過第二基片20的導(dǎo)電膜部分22相互串聯(lián)電耦合。
對(duì)于列方向上(圖3中y軸所示的方向)的一對(duì)相鄰的單元電池40，第一和第二絕緣區(qū)域14、24形成在第一和第二基片10、20上。從而，對(duì)于列方向(圖中y軸的方向)上的彼此相鄰的單元電池40，沒有電流通過第一和第二基片10、20。這種情況下，單元電池40可以利用連接器38相互并聯(lián)電耦合。連接器可以由導(dǎo)線形成。
對(duì)應(yīng)該對(duì)單元電池40的第一和第二電極31、32通過第一和第二絕緣區(qū)域14、24相互絕緣，同時(shí)通過連接器38相互并聯(lián)耦合。
如圖3所示，形成連接器38的導(dǎo)線安裝到第一基片10上，并且目互連接多個(gè)單元電池40。但是，本發(fā)明不局限于圖示的結(jié)構(gòu)，并且多個(gè)單元電池40可以通過多種其他方式相互連接。
例如，在已說明的實(shí)施例中，在行方向上絕緣區(qū)域僅形成在一個(gè)基片上，從而單元電池相互串聯(lián)耦合，或者在列方向上絕緣區(qū)域形成在兩個(gè)基片上，從而單元電池相互并聯(lián)耦合。然而，本發(fā)明并不局限于這種結(jié)構(gòu)。多個(gè)單元電池40可以僅利用絕緣區(qū)域相互并聯(lián)或串聯(lián)耦合，而不需要以單獨(dú)的形式形成任何連接器。此外，可以以各種方式形成電連接。
如上所述，在該實(shí)施例中，只提供了絕緣區(qū)域14、24和連接器38來使多個(gè)單元電池40電互連，而沒有使用導(dǎo)電帶、導(dǎo)電雙面帶或絕緣雙面帶。
因此，電池容量不會(huì)由于帶的導(dǎo)電率而惡化，并且由于良好的填充因數(shù)，短路電流的損失也降到最小。此外，消除了帶區(qū)域從而增加了活性區(qū)域。
此外，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，多個(gè)單元電池40形成在基片10、20上，并且絕緣區(qū)域14、24形成在各個(gè)單元電池40之間從而將單元電池40彼此電連接或者相互絕緣，從而制成染料敏化太陽能電池模塊。因此，染料敏化太陽能電池模塊的處理步驟簡(jiǎn)化了，同時(shí)生產(chǎn)成本降低。
下面將說明根據(jù)本發(fā)明的第二和第三實(shí)施例的染料敏化太陽能電池模塊。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的染料敏化太陽能電池模塊的局部分解透視圖。如虛線箭頭45所示，利用形成在第一或第二基片10、20上的絕緣區(qū)域42、44，多個(gè)單元電池40相互串聯(lián)耦合。也就是說，絕緣區(qū)域42、44只形成在將被串聯(lián)耦合的單元電池40之間第一或第二基片10、20中的一個(gè)上，并且單元電池40通過另一基片相互串聯(lián)耦合。在該實(shí)施例中，由于不需要并聯(lián)連接，因此不需要單獨(dú)的連接器，并且僅僅需要在串聯(lián)耦合的單元電池40的兩端47、49處得到電壓。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的染料敏化太陽能電池模塊的局部剖面圖。
在該實(shí)施例中，單個(gè)反射板46從外面安裝于第一或第二基片10、20。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，反射板46可以放置在陽光入射側(cè)的對(duì)面。
反射板46可以由金屬材料、氧化物、氮化物、碳質(zhì)化合物或聚合物膜形成，并且它的反射率可設(shè)定在5-100％范圍內(nèi)。
如圖5所示，在反射板46安裝在第一基片10的外面的情況下，太陽光，入射到第二基片20上并且經(jīng)過第一基片10的太陽光被反射板46反射，并且重新進(jìn)入第二基片20。因此，與沒有反射板46的情況相比，可以吸收更大量的陽光，從而提高能量轉(zhuǎn)換效率。
制造根據(jù)本發(fā)明的示例性染料敏化太陽能電池模塊，其被稱為發(fā)明示例模塊。還通過單獨(dú)生產(chǎn)單元電池并將它們用導(dǎo)電帶相互連接來制造另一染料敏化太陽能電池模塊，其被稱為比較示例模塊。兩個(gè)模塊——也就是發(fā)明示例模塊和比較示例模塊——的電流電壓特性，用100mW/cm2的氙燈作為光源進(jìn)行分析。
圖6是發(fā)明示例模塊和其單元電池的電流-電壓特性圖。圖7是表明比較示例模塊和其單元電池的電流-電壓特性的圖。
在圖6中，線條(a)表示光線從第一電極或者電子發(fā)射電極一側(cè)入射的單元電池的電流-電壓特性，線條(b)表示光線從第二電極一側(cè)入射的單元電池的電流-電壓特性，線條(c)表示這些單元電池形成的發(fā)明示例模塊的電流-電壓特性。
如圖6中的線條(a)所示，光線從第一電極一側(cè)入射的單元電池具有7.42mA的短路電流、0.67V的開路電壓和0.37的填充因數(shù)。如同一圖中的線條(b)所示，光線從第二電極一側(cè)入射的單元電池具有5.4mA的短路電流、0.65V的開路電壓和0.43的填充因數(shù)。如線條(c)所示，發(fā)明示例模塊具有20.5mA的短路電流、1.1V的開路電壓和0.52的填充因數(shù)。
在圖7中，線條(a)表示單元電池的電流-電壓特性，并且線條(b)表示由這些單元電池形成的比較示例模塊的電流-電壓特性。
如圖7中的線條(a)所示，對(duì)比示例的單元電池具有9.8mA的短路電流、0.72V的開路電壓和0.53的填充因數(shù)。如同一圖中的線條(b)所示，對(duì)比示例模塊具有21mA的短路電流、1.25V的開路電壓和0.33的填充因數(shù)。
對(duì)圖6和圖7的比較表明，與對(duì)比示例模塊的單元電池相比較，用來生產(chǎn)發(fā)明示例的染料每化太陽能電池模塊的單元電池具有明顯更小的短路電流、開路電壓和填充因數(shù)。但是，兩種模塊——發(fā)明示例模塊和比較示例模塊——的短路電流、開路電壓的總體值是相似的。此外，發(fā)明示例模塊的填充因數(shù)比對(duì)比示例模塊的更大。簡(jiǎn)言之，根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)的示例性染料敏化太陽能電池模塊具有降低短路電流損耗和填充因數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)。
描述染料敏化太陽能電池模塊的圖中僅示出包括兩列三行單元電池的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明不局限于所示的實(shí)施例并且發(fā)明結(jié)構(gòu)的實(shí)施例可以包括具有多個(gè)單元電池的多種情況。
本發(fā)明的示例性實(shí)施例已經(jīng)在上面詳細(xì)說明，但是應(yīng)該清楚明白的是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員可能出現(xiàn)的這里所教的基本發(fā)明概念的許多變化和/或修改仍將落入后附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明思想和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種染料敏化太陽能電池模塊，包括相互面對(duì)的第一和第二導(dǎo)電基片，該第一和第二基片包括多個(gè)單元電池區(qū)域；第一和第二電極，其分別形成在該第一或第二基片上，從而該第一和第二電極在單元電池區(qū)域相互面對(duì)；吸附在該第一電極上的染料；填充該單元電池區(qū)域該第一和第二基片之間的空間從而形成單元電池的電解質(zhì)；以及形成在一對(duì)相鄰單元電池之間該第一和第二基片中至少一個(gè)上的絕緣區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中該絕緣區(qū)域形成在至少一對(duì)單元電池之間該第一和第二基片中至少一個(gè)上，并且該對(duì)單元電池以串聯(lián)的形式相互電耦合從而形成串聯(lián)耦合單元電池。
3.如權(quán)利要求2所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中該第一和第二電極交替地形成在該串聯(lián)耦合單元電池處第一和第二基片上。
4.如權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池模塊，還包括用于電互連該單元電池的連接器。
5.如權(quán)利要求4所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中絕緣區(qū)域形成在至少一對(duì)單元電池之間該第一和第二基片上，并且該對(duì)單元電池用連接器相互并聯(lián)電耦合以形成并聯(lián)耦合單元電池。
6.如權(quán)利要求5所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中對(duì)于該并聯(lián)耦合單元電池，該第一電極在該第一和第二基片中的一個(gè)上相互分離，并且該第二電極在另一基片上相互分離。
7.如權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中第一和第二基片每個(gè)包括透明塑料或玻璃基片、以及形成在該塑料或玻璃基片上的導(dǎo)電膜。
8.如權(quán)利要求7所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中絕緣區(qū)域通過分隔對(duì)應(yīng)各個(gè)單元電池的該導(dǎo)電膜形成。
9.如權(quán)利要求7所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中塑料基片包括選自含有聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰亞胺(PI)和三乙酸纖維素(TAC)的組的聚合物，并且導(dǎo)電膜包括選自含有銦錫氧化物(ITO)、氟錫氧化物(FTO)、ZnO-Ga2O3、ZnO-Al2O3、SnO2-Sb2O3的組的化合物。
10.如權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中該第一電極包括選自含有Ti氧化物、Nb氧化物、Zn氧化物、Sn氧化物、Ta氧化物、W氧化物、Ni氧化物、Fe氧化物、Cr氧化物、V氧化物、Pm氧化物、Zr氧化物、Sr氧化物、In氧化物、Ir氧化物、La氧化物、Mo氧化物、Mg氧化物、Al氧化物、Y氧化物、Sc氧化物、Sm氧化物、Ga氧化物、In氧化物和SrTi氧化物的組的一種或多種氧化物。
11.如權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中該第二電極由選自含有Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、WO3、TiO2、石墨和它們的混合物的組的材料形成。
12.如權(quán)利要求11所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中該第二電極為半透明或透明。
13.如權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中該電解質(zhì)選自含有液體電解質(zhì)、離子液體電解質(zhì)、類固體電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)和固體電解質(zhì)的組。
14.如權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽能電池模塊，還包括外安裝于該第一和第二基片中一個(gè)的反射板。
15.如權(quán)利要求14所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中該反射板由選自含有金屬、氧化物、氮化物、碳質(zhì)化合物和聚合物膜的組的材料形成。
16.如權(quán)利要求14所述的染料敏化太陽能電池模塊，其中該反射板的反射率在5-100％的范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高性能的染料敏化太陽能電池模塊，其中多個(gè)單元電池以簡(jiǎn)化的方式同時(shí)形成在基片上，提高了光吸收效率。該染料敏化太陽能電池模塊包括相互面對(duì)的具有多個(gè)單元電池區(qū)域的第一和第二導(dǎo)電基片。第一和第二電極形成在該第一或第二基片上，從而該第一和第二電極在各個(gè)單元電池相互面對(duì)。染料吸附在第一電極上。電解質(zhì)填充在各個(gè)單元電池第一和第二基片之間的空間。絕緣區(qū)域形成在一對(duì)彼此相鄰的單元電池之間第一和第二基片中的至少一個(gè)上。在一個(gè)或兩個(gè)基片上的絕緣區(qū)域圖形，導(dǎo)致單元電池以串聯(lián)、并聯(lián)或混合的方式耦合。
文檔編號(hào)H01M14/00GK1755948SQ20051008176
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者安光淳, 李知爰, 李禾燮, 崔在萬, 申炳哲, 樸晶遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社