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      染料敏化太陽能電池模塊及其制造方法和車輛部件及車輛的制作方法

      文檔序號(hào):9922780閱讀:683來源:國知局
      染料敏化太陽能電池模塊及其制造方法和車輛部件及車輛的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明設(shè)及一種染料敏化太陽能電池模塊及其制造方法。染料敏化太陽能電池模 塊可包括具有減小的厚度的無堿薄玻璃,而不是傳統(tǒng)的堿石灰,作為制造染料敏化太陽能 電池模塊的玻璃材料,使得染料敏化太陽能電池模塊的工作電極和對(duì)電極可具有減小70% 至80%的厚度和重量,沒有玻璃的彎曲現(xiàn)象或性能劣化。運(yùn)樣,本發(fā)明的染料敏化太陽能電 池模塊可適當(dāng)?shù)赜米餍枰獪p小重量的車用部件。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 染料敏化太陽能電池通常包括光電極、集電極、對(duì)電極、密封劑、染料和電解液、W 及涂有透明導(dǎo)電材料的玻璃材料。染料敏化太陽能電池已經(jīng)引起了許多關(guān)注。雖然染料敏 化太陽能電池具有比娃太陽能電池小的光電轉(zhuǎn)換效率,但是染料敏化太陽能電池可在內(nèi)部 使用,用1/3價(jià)格的較低成本制造,并此外可采用多種顏色。然而,為了將染料敏化太陽能 電池應(yīng)用于車輛,染料敏化太陽能電池應(yīng)具有柔性且其厚度和重量應(yīng)減小,W根據(jù)環(huán)曲率 附設(shè)染料敏化太陽能電池。為此,應(yīng)減小對(duì)厚度和重量具有最大影響的玻璃材料的厚度和 重量。例如,在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中,已使用高分子材料,例如陽T、PI、PEN,等等,并已使用具有 1. Omm或更小的厚度的薄玻璃。然而,高分子材料可能具有例如缺少高溫穩(wěn)定性的缺點(diǎn),使 得需要降低涂在襯底上的所有材料的燒結(jié)溫度。
      [000引因此,已經(jīng)研究了使用具有1. Omm或更小的厚度的薄玻璃的方法。已主要且通常 使用具有在2. Omm至2. 5mm的范圍內(nèi)的厚度的堿石灰透明導(dǎo)電玻璃,作為在染料敏化太陽 能電池中使用的玻璃襯底,因?yàn)楸∪玖厦艋柲茈姵匦枰哂?. Omm或更小的厚度的透 明導(dǎo)電薄玻璃,已使用厚度減小的堿石灰透明導(dǎo)電玻璃來制造該襯底。然而,為了用納米顆 粒形成用于光電極的材料(例如二氧化鐵(Ti化))、用于對(duì)電極的材料(銀(Ag))、用于對(duì) 電極的材料(銷(Pt)),等等,在400°C至600°C的范圍內(nèi)的高溫下執(zhí)行燒結(jié)處理,然而,在燒 結(jié)處理過程中可能出現(xiàn)堿石灰透明導(dǎo)電薄玻璃的劣化或彎曲現(xiàn)象。
      [0004]圖1示出了染料敏化太陽能電池的玻璃襯底,其中,在堿石灰玻璃13的一個(gè)表面 上施加FTO透明電極11。當(dāng)如圖所示從左側(cè)開始將溫度變成25°C、200°C、400°C和25°C時(shí), 示出了玻璃襯底的形式。當(dāng)對(duì)其施加FTO透明電極11的堿石灰玻璃13按照獨(dú)特的熱膨 脹系數(shù)經(jīng)歷快速溫度變化時(shí),可能由于膨脹/收縮度的差異而出現(xiàn)彎曲或劣化現(xiàn)象。當(dāng)在 大約200°C的溫度下加熱玻璃襯底時(shí),玻璃襯底可根據(jù)獨(dú)特的熱膨脹系數(shù)按照堿石灰玻璃 13和FTO透明電極11的差脹而稍微彎曲。當(dāng)通過增加溫度而加熱玻璃襯底并保持在大約 400°C的溫度下,膨脹度可變成飽和度。當(dāng)再次將玻璃襯底冷卻至室溫時(shí),在堿石灰玻璃13 或FTO透明電極11可不同程度地收縮的同時(shí),堿石灰玻璃可彎曲。 陽0化]相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的韓國專利未審查公開號(hào)2014-0064247公開了一種太陽能電池 襯底,其由堿石灰玻璃、低鐵玻璃和無堿玻璃中的任何一種玻璃制成。詳細(xì)地,包括在金屬 錐上合成石墨締的步驟、在合成的石墨締上形成Ti化(其是太陽能電池部件)并去除金屬 錐的步驟、W及制造太陽能電池的步驟。然而,在從石墨締轉(zhuǎn)移到玻璃襯底上時(shí),或在轉(zhuǎn)移 之前在Ti化上涂覆脫模層時(shí),可能損壞光電極,和/或可能增加該過程的價(jià)格/時(shí)間。
      [0006] 此外,日本專利注冊(cè)號(hào)5366154公開了一種太陽能電池,其在由無堿玻璃、低堿玻 璃、陶瓷或塑料制成的襯底和下電極層之間包括娃酸層。詳細(xì)地,公開了一種通過相繼層壓 CIS基光電轉(zhuǎn)換層和上電極層而形成的太陽能電池,但是由于使用了不同的半導(dǎo)體化合物, 所W可能難W在形成薄膜時(shí)精確地控制太陽能電池,并且,大尺寸模塊的轉(zhuǎn)換效率可能低 于小尺寸模塊的轉(zhuǎn)換效率。
      [0007] 因此,需要開發(fā)出一種通過節(jié)省現(xiàn)有模塊的厚度和重量并防止高溫下的彎曲現(xiàn)象 而適合于應(yīng)用于車輛等的染料敏化太陽能電池。
      [0008] 在此【背景技術(shù)】部分中公開的W上信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的【背景技術(shù)】的理解,因 此,其可包含并不形成本國的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0009] 本發(fā)明已經(jīng)努力解決與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上述問題。
      [0010] 在優(yōu)選方面中,可使用具有減小的厚度的無堿薄玻璃,而不是傳統(tǒng)的堿石灰,作為 制造染料敏化太陽能電池模塊的玻璃材料。特別地,染料敏化太陽能電池模塊的工作電極 和對(duì)電極可具有減小70%至80%的厚度和重量,沒有玻璃的彎曲現(xiàn)象或性能劣化。運(yùn)樣, 本發(fā)明的染料敏化太陽能電池模塊可適當(dāng)?shù)赜米餍枰獪p小重量的車用部件。
      [0011] 如本文中所使用的,術(shù)語"無堿"可指的是不包含任何堿金屬元素(元素周期表的 I族元素,例如裡、鋼和鐘)的材料或物質(zhì)。
      [0012] 如本文中所使用的,"薄玻璃"可具有大幅減小的厚度,其可小于1. Ornm,小于 0. 9mm,小于0. 8mm,小于0. 7mm,小于0. 6mm,小于0. 5mm,小于0. 4mm.小于0. 3mm,小于 0. 2mm,或小于 0. 1mm。
      [0013] 另外,本發(fā)明提供一種沒有玻璃襯底的彎曲現(xiàn)象和性能劣化的染料敏化太陽能電 池模塊。
      [0014] 此外,本發(fā)明還提供一種玻璃襯底的厚度和重量減小的染料敏化太陽能電池模塊 及其制造方法。
      [0015] 此外,本發(fā)明還提供一種車輛的部件,例如車頂,其可包括如本文中所述的可適當(dāng) 地應(yīng)用于重量減小的車輛的染料敏化太陽能電池模塊。
      [0016] 在一個(gè)方面中,本發(fā)明提供一種染料敏化太陽能電池模塊,包括:工作電極,該工 作電極包括工作電極透明導(dǎo)電薄膜和工作電極的保護(hù)層,該工作電極的保護(hù)層包括光電極 和工作電極的集電極;對(duì)電極,該對(duì)電極包括對(duì)電極透明導(dǎo)電薄膜和對(duì)電極的保護(hù)層,該對(duì) 電極的保護(hù)層包括催化電極和對(duì)電極的集電極;W及電解液。特別地,工作電極的保護(hù)層 和對(duì)電極的保護(hù)層可分別層壓在工作電極透明導(dǎo)電薄膜和對(duì)電極透明導(dǎo)電薄膜上。此外, 工作電極透明導(dǎo)電薄膜和對(duì)電極透明導(dǎo)電薄膜中的每個(gè)可包括層壓在無堿薄玻璃上的FTO 透明電極層。工作電極和對(duì)電極可布置為彼此相對(duì)且通過密封劑粘合,并且在形成于工作 電極和對(duì)電極之間的空間中可填充電解液。
      [0017] 如本文中所使用的,"薄膜"指的是單層或多層材料,例如透明導(dǎo)電材料,具有在從 納米級(jí)到幾毫米級(jí)的范圍內(nèi)的總厚度。組成薄膜的材料可W固相或液相適當(dāng)?shù)貙訅夯蛲扛?在襯底上,不限制其制造或制作方法。 陽01引優(yōu)選地,工作電極透明導(dǎo)電薄膜和對(duì)電極透明導(dǎo)電薄膜中的每個(gè)可具有在0.1 mm 至1. Omm的范圍內(nèi)的厚度,光電極可具有在4ym至15ym的范圍內(nèi)的厚度,染料敏化太陽 能電池模塊的總厚度在0. 2mm至4. Omm的范圍內(nèi)。
      [0019] 在另一方面中,本發(fā)明提供一種用于制造染料敏化太陽能電池模塊的方法。該方 法可包括:通過在堿性薄玻璃上層壓FTO透明電極層來分別制造工作電極透明導(dǎo)電薄膜和 對(duì)電極透明導(dǎo)電薄膜;通過在工作電極透明導(dǎo)電薄膜上層壓工作電極的保護(hù)層來形成工 作電極,該工作電極的保護(hù)層包括光電極和工作電極的集電極;通過在對(duì)電極透明導(dǎo)電薄 膜上層壓對(duì)電極的保護(hù)層來形成對(duì)電極,該對(duì)電極的保護(hù)層包括催化電極和對(duì)電極的集電 極;將工作電極和對(duì)電極布置為彼此相對(duì);通過密封劑粘合工作電極和對(duì)電極;W及將電 解液通過電解液入口注入到由密封劑密封的形成于工作電極和對(duì)電極之間的空間中,并密 封電解液入口的開口,W制造染料敏化太陽能電池模塊。
      [0020] 可在對(duì)電極的兩個(gè)邊緣處形成電解液入口。
      [0021] 特別地,可將工作電極和對(duì)電極布置為具有一空間,然后在該空間中在工作電極 和對(duì)電極之間填充電解液。
      [0022] 工作電極透明導(dǎo)電薄膜和對(duì)電極透明導(dǎo)電薄膜中的每個(gè)可具有在0.1 mm至1. Omm 的范圍內(nèi)的厚度,光電極具有在4ym至15ym的范圍內(nèi)的厚度。
      [0023] 本發(fā)明的方法可進(jìn)一步包括:當(dāng)形成工作電極時(shí),吸附光電極上的染料。
      [0024] 電解液入口的尺寸可在0. 5mm至1. 5mm的范圍內(nèi)。 陽0巧]當(dāng)分別形成工作電極和對(duì)電極時(shí),熱處理溫度可在400°C至600°C的范圍內(nèi)。 陽026] 染料敏化太陽能電池模塊的總厚度可在0. 2mm至4. Omm的范圍內(nèi)。
      [0027] 在又一方面中,本發(fā)明提供一種車輛部件,其包括如本文中所述的染料敏化太陽 能電池模塊。例如,該車輛部件可W是車輛的車頂。此外提供包括如本文中所述的染料敏 化太陽能電池模塊的車輛。
      [0028] 根據(jù)本發(fā)明,可采用具有減小的厚度的無堿薄玻璃,而不是傳統(tǒng)的堿石灰,作為制 造染料敏化太陽能電池模塊的玻璃材料,使得染料敏化太陽能電池模塊的工作電極和對(duì)電 極可具有減小70%至80%的厚度和重量,沒有玻璃的彎曲現(xiàn)象或性能劣化。特別地,該染 料敏化太陽能電池模
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