本发明专利技术涉及一种光伏元件，该光伏元件包括：前电极和较远电极，它们各自都包括玻璃基板和被布置于所述玻璃基板上的导电电极层；至少两个多孔载流子层，它们被布置于所述前电极与所述较远电极之间，所述前电极和所述较远电极都以没有空间间隔的方式被连接至邻近的所述多孔载流子层；多个玻璃焊剂网，它们被布置于所述前电极与所述较远电极之间以用于固定所述至少两个多孔载流子层；以及至少一种光伏活性材料，所述至少一种光伏活性材料被引入到所述至少两个多孔载流子层中且具有浓度梯度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及这样的光伏元件:它除了包括前电极和较远电极之外，还包括至少两个多孔载流子层、多个玻璃焊剂网和至少一种光伏材料。在此，所述前电极和所述较远电极都包括各自的玻璃基板和各自的导电电极层，所述导电电极层被设置于所述玻璃基板上。所述至少两个多孔载流子层被设置于所述前电极与所述较远电极之间，所述前电极和所述较远电极都以没有空间间隔的方式被连接至邻近的所述多孔载流子层。所述玻璃焊剂网被设置于所述前电极与所述较远电极之间以用于固定所述至少两个多孔载流子层。所述至少一种光伏活性材料被引入到所述至少两个多孔载流子层中且具有浓度梯度。此外，本专利技术涉及根据本专利技术的光伏元件的原位生产方法，且还涉及由至少两个根据本专利技术的光伏元件组成的模块。
技术介绍
本专利技术的
涉及太阳能电池或光伏元件以及模块的生产。该领域的现有技术发展水平(特别地，请参照国际专利申请公布W0 96/29716和W0 2005/096391 A3)披露了纳米级太阳能电池在这个方面的【具体实施方式】，即所谓的具有两电极结构的染料敏化(dye-sensitised)太阳能电池，该两电极结构能够通过玻璃焊剂而被密封在两个玻璃片之间。这样的纳米级太阳能电池能够利用多样化的光伏活性材料而被生产出来。关于术语“纳米级太阳能电池”，在科学文献中也经常会选用其它术语。部分而言，曾提及过例如介观(mesoscopic)太阳能电池。相比之下，专利文献EP 1442486选用了术语“体异质结(bulk-heterojunct1n)”太阳能电池。最新的做法是，例如在专利文献US 2012/0306053A1中，还称为“I丐钛矿(perovskite)”太阳能电池。在此，这些太阳能电池概念的一个非常令人感兴趣的方面是能够从溶液中析出上述光伏活性材料。纳米级太阳能电池的商业化应用的要求在于:通过最简单的生产方法、以最少的材料消耗来生产出具有长期稳定性能的纳米级太阳能电池。本领域的当前发展水平尚未符合这三个要求。
技术实现思路
因此，着眼于本领域的当前发展水平，本专利技术的目的是提出这样一种光伏元件:一方面，它具有在长期稳定性方面的优良性能，而另一方面，它还能够通过并不复杂的生产方法且利用最少的材料消耗而被生产出来。这个目的是通过具有本专利申请的权利要求1中的特征的光伏元件来实现的。另夕卜，本专利申请的权利要求11给出了这样的光伏元件的生产方法。此外，本专利申请的权利要求16给出了由至少两个根据本专利技术的光伏元件组成的光伏模块。这里，本专利申请的从属权利要求给出了所述光伏元件或所述方法的有利发展。根据本专利技术，这里给出了这样的光伏元件:它除了包括前电极和较远电极之外，还包括至少两个多孔载流子层、多个玻璃焊剂网和至少一种光伏材料。这里，所述前电极和所述较远电极各自都包括玻璃基板和导电电极层，所述导电电极层被设置于所述玻璃基板上且事实上被设置于该电极的朝向另一个电极的那一侧上。所述至少两个多孔载流子层被设置于所述前电极与所述较远电极之间，所述前电极和所述较远电极都以没有空间间隔的方式被连接至邻近的多孔载流子层。所述玻璃焊剂网被设置于所述前电极与所述较远电极之间，以用于固定所述至少两个多孔载流子层。所述至少一种光伏活性材料被引入到所述至少两个多孔载流子层中且具有浓度梯度。本专利技术的区别技术特征在于:所述玻璃焊剂网被设置于所述前电极与所述较远电极之间，且所述前电极和所述较远电极都以没有空间间隔的方式被连接至邻近的多孔载流子层，结果，所述光伏元件具有极好的长期稳定性。这能够通过如下方式而被实现:在热熔融过程中利用熔化的玻璃焊剂网将所述前电极和所述较远电极密封以使它们变得长期稳定，由此与本领域的先前已知技术水平相比，事实上在所述多孔载流子层与所述电极之间没有产生空间间隔。之所以能够实现这样的结果，是因为:玻璃片的熔融过程发生于所述玻璃焊剂网以及所述玻璃基板的软化温度之上，且因此两个玻璃片以整体沉积于彼此之上，即没有空间间隔，于是，在冷却过程中，固化的玻璃焊剂将所述两个电极永久地固定。根据本专利技术，已经被证实的是:在本专利技术的使用以及生产根据本专利技术的光伏元件的期间，相对于现有技术中的实施方式而言能够获得许多的优点。首先，能够通过在高温下利用熔化的玻璃焊剂网进行密封来保证极好的长期稳定性。这里，因为使用了多孔的非有机载流子层这一事实，所以在这样的高温下进行密封是可能的。此外，由于随后的利用溶液而将光伏活性材料引入到电池中，所以通过干燥对所述载流子层的内表面施加了涂层。因此，与现有的方法对比而言，免去了额外的用于光伏活性材料的复杂宏观涂布工艺的必要性。此外，光伏活性材料在封闭管系统中的简单惰性处置是可能的。因此，免去了复杂的真空或惰性气体技术。同样地，在处理材料时采取了安全要求的防范措施，溶剂和干燥过程被明显地减少了。另一个优点是:通过使所述玻璃基板的空间间隔减至最小程度，就能够使所述光伏活性材料的材料消耗减少。根据本专利技术，例如钠钙玻璃或硼硅酸盐玻璃等浮法玻璃(floatglass)能够被用作所述玻璃基板的材料。作为所述玻璃焊剂网的材料，根据本专利技术，能够使用例如基于锌铝硅酸盐的低熔点玻璃。本专利技术的优选实施例提出:被设置于所述前电极上的所述导电电极层和/或被设置于所述较远电极上的所述导电电极层具有透明设计。由此，实现了在400nm?1 lOOnm波长范围内的至少为70%的透射度。在另一个优选实施例中，所述至少两个多孔载流子层具有不同的孔尺寸。优选地，紧挨着所述前电极的所述多孔载流子层具有最小的孔尺寸，且所述至少两个多孔载流子层的孔尺寸随着距所述前电极的距离的增大而增大。随着孔尺寸的减小，所述载流子层的特定内表面增大了，且毛细效应因此增加了。因此，这个优选实施例表明:如果将所述至少一种光伏活性材料引入到所述多孔载流子层中，那么保证所述至少一种光伏活性材料具有浓度梯度则可能是较佳的。这里，所述多孔载流子层的内表面被构造成使得所述光伏元件的构成区别特征的空间定向配置是由此而来的。通过对所述至少两个多孔载流子层的诸如孔隙率、表面尺寸、粘附点和润湿性等性能的技术开发，由此实现了用所述至少一种光伏活性材料进行的有空间选择性的、自组织的定向吸收和涂布。本专利技术的另一个优选实施例提出:所述至少两个多孔载流子层被设计成是导电的或电绝缘的。因此，例如通过将反应气体和/或包括导电材料的溶液引入到所述至少两个多孔载流子层中，能够实现对导电性的影响。此外，优选的是，所述至少两个多孔载流子层在相邻的所述玻璃焊剂网之间的延伸长度是3mm至10mm，并且/或者所述至少两个多孔载流子层中的全部多孔载流子层的厚度总计为0.5μηι至20μηι，优选为Ιμπι至ΙΟμπι。在另一个优选实施例中，所述至少两个多孔载流子层包含从下列材料组中选出的材料:Ti02、TiN、SiN、TiC、SiC、Al203、Zr02、Si02、Fe203、氧化镍、氧化铬、氧化钴、玻璃颜料、炭黑、石墨、或上述这些材料的组合。此外，所述导电电极层优选地包含从下列材料组中选出的材料:Sn02: F、ZnO: A1、铟锡氧化物、或上述这些材料的组合。当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
光伏元件，其包括：前电极和较远电极，它们各自都包括玻璃基板(1、5)和被设置于所述玻璃基板上的导电电极层(2、4)；至少两个多孔载流子层(8、10)，它们被设置于所述前电极与所述较远电极之间，所述前电极和所述较远电极都以没有空间间隔的方式被连接至邻近的所述多孔载流子层(8、10)；多个玻璃焊剂网(3)，它们被设置于所述前电极与所述较远电极之间以用于固定所述至少两个多孔载流子层(8、10)；以及至少一种光伏活性材料，所述至少一种光伏活性材料被引入到所述至少两个多孔载流子层(8、10)中且具有浓度梯度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·欣施，亨宁·布兰特，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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