用于染料敏化太阳能电池的集电极保护层及其形成方法技术

本发明专利技术涉及用于染料敏化太阳能电池的集电极保护层及其形成方法。用于染料敏化太阳能电池的集电极保护层包括形成在透明电极基板上且具有彼此间隔开的多个金属电极的电极层；以及在电极层形成在其上的透明电极基板的整个表面上形成的第一阻挡层。第一阻挡层是还原的氧化石墨烯。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及用于染料敏化(dye-sensitized)太阳能电池的集电极保护层以及形成其的方法。更具体地，本公开涉及用于能够保护集电极的金属表面免受湿气、电解质或空气以防止集电极的腐蚀，从而改善集电效率的染料敏化太阳能电池的集电极保护层，以及形成其的方法。
技术介绍
随着太阳能电池尺寸的增加，集电效率由于透明导电层的电阻而降低。为了弥补此缺点，通常插入金属电极。然而，插入的金属电极经常由碘类电解质腐蚀。因此，已经报导了将玻璃粉、可UV固化的或热固性聚合物树脂膜等施加于新型电极保护层。玻璃粉是作为玻璃材料具有优异特性的防护材料，但是未能在太阳能电池允许的加工温度范围内完全保护集电极。因此，玻璃粉没有被广泛使用。具体地，由于当将压力施加于玻璃粉或将玻璃粉暴露于振动或冲击时，玻璃粉容易破碎或破裂，因此玻璃粉具有难以防止由电解质引起的腐蚀的缺点。此外，将环氧树脂分类为含有环氧基的热固性树脂。环氧树脂可以与固化剂结合使用。一旦通过施加热量至环氧树脂使这种环氧树脂固化并成型，环氧树脂具有良好的耐热性，这是因为即使当向其施加热量时它们也不会变形。通常，环氧树脂还已经广泛用作粘附材料，这是因为它们具有良好的粘附性。然而，由于在使用环氧树脂时产生的内分泌干扰物(endocrinedisruptor)可能作为内分泌干扰化学品对人类健康具有负面影响，因此环氧树脂不适用于阻挡层中，并且可能不能完全排除碘类电解质。此外，当将可UV固化的树脂中包括的微量光引发剂暴露于UV射线以引发光聚合，使得树脂的主要组分，例如单体和低聚物聚合时，聚合的组分由UV固化剂立即固化。因此，UV固化剂已经用于各种领域。然而，太阳能电池的光电极可能由UV射线损坏，根据厚度差的固化速率差可能较大，并且可能难以固化电极的有角度部分或不平坦的部分，而非平坦表面。与热固性材料类似，环氧树脂已知为难以完全排除碘类电解质的材料。例如，已经公开了柔性金属染料敏化太阳能电池，其中保护膜和透明碳类薄膜是碳纳米管或石墨烯薄膜。碳类膜对有机溶剂、热、光和气体具有优异的耐久性，然而，在上述相关领域中没有考虑如由碘类电解质引起的腐蚀的问题。因此，存在对于能够防止电极腐蚀以提高集电效率的作为电极保护层的新型材料的需要。在该
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增进对本专利技术的
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的理解，因此，其可以包括未形成为本领域的普通技术人员所已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开致力于解决与现有技术相关的上述问题。为解决以上问题，用于染料敏化太阳能电池的集电极保护层可以用于保护集电极的金属表面免受湿气或空气(氧气)以及碘类电解质，以通过将超疏水的还原的氧化石墨烯施加至第一阻挡层作为集电极保护层，防止集电极的腐蚀。本专利技术构思的一个方面提供了用于染料敏化太阳能电池的集电极保护层，其中将超疏水的还原的氧化石墨烯应用为集电极保护层。本专利技术构思的另一方面提供了形成用于染料敏化太阳能电池的集电极保护层的方法，其能够防止集电极的腐蚀。本专利技术构思的又一方面提供了包括集电极保护层的染料敏化的太阳能电池。本专利技术构思的目的不限于上文提及的方面。本专利技术构思的目的将通过以下描述阐明，并且将通过所附权利要求和它们的组合公开的方式实现。为了实现该目的，本公开包括如下实施方式。根据本公开的一种实施方式，用于染料敏化太阳能电池的集电极保护层，其包括形成在透明电极基板上且具有布置为彼此隔开的多个金属电极的电极层，以及在电极层形成在其上的透明电极基板的整个表面上形成，或仅部分地形成在电极层上的第一阻挡层。第一阻挡层是还原的氧化石墨烯。根据本公开的另一实施方式，形成用于染料敏化太阳能电池的集电极保护层的方法，其包括：通过在透明电极基板上布置多个电极使得多个电极间隔开来形成电极层，以及在电极层形成在其上的透明电极基板的整个表面上，或仅部分地在电极层上形成第一阻挡层。形成第一阻挡层的步骤通过形成还原的氧化石墨烯层来进行。根据本公开的又一实施方式，染料敏化太阳能电池包括集电极保护层。集电极保护层包括：形成在透明电极基板上且具有间隔布置的多个金属电极的电极层；以及在电极层形成在其上的透明电极基板的整个表面上，或仅部分地形成在电极层上的第一阻挡层。第一阻挡层是还原的氧化石墨烯。下文讨论了本专利技术的其他方面和示例性实施方式。附图说明现在将参照附图中示出的本公开内容的一些示例性实施方式详细地描述本公开的上述和其他特征，在下文中仅通过说明的方式给出了附图，因此并不限制本公开，其中：图1A是示出形成根据本公开的实施例1的集电极保护层的方法的工艺图；图1B是根据本公开的实施例1的集电极保护层的截面图；图2A是示出形成根据本公开的实施例2的集电极保护层的方法的工艺图；图2B是根据本公开的实施例2的集电极保护层的截面图；图3A是示出形成根据本公开的实施例3的集电极保护层的方法的工艺图；图3B是根据本公开的实施例3的集电极保护层的截面图；图4A是示出形成根据本公开的比较例1的集电极保护层的方法的工艺图；图4B是根据本公开的比较例1的集电极保护层的截面图；图5A是示出根据本公开的实施例1和比较例1的还原的氧化石墨烯(rGO)和GO的X射线光电子能谱(XPS)测量结果的图。图5B是示出根据本公开的实施例1的rGO的XPS测量结果的图；图5C是示出根据本公开的比较例1的GO的XPS测量结果的图；图6A是根据本公开的实施例1的集电极保护层的扫描电子显微镜(SEM)图像；图6B是示出使用根据本公开的实施例1的集电极保护层制造的染料敏化太阳能电池的图像；图7是示出使用根据本公开的实施例1的集电极保护层制造的染料敏化太阳能电池的腐蚀性评价结果的图像；图8是示出使用根据本公开的比较例1的集电极保护层制造的染料敏化太阳能电池的腐蚀性评价结果的图像；图9是示出使用根据本公开的比较例2的集电极保护层制造的染料敏化太阳能电池的腐蚀性评价结果的图像。应当理解的是，附图无需按比例绘制，附图从某种程度上呈现了说明本专利技术的基本原理的各种特征的简化表示。在本文中公开的本专利技术的特定设计特征，例如，包括特定的尺寸、方向、位置以及形状，部分地由特定的预期用途和使用环境决定。在附图中，参考标号指的是在整个附图的几幅图中的本专利技术的相同或等效的部件。具体实施方式下文中，将详细地参照各种实施方式，其中的实施例在附图中阐明并在下文描述。尽管将结合示例性实施方式描述本专利技术，但应当理解的是，本说明书并不旨在将本专利技术限于那些示例性实施方式。相反，本专利技术旨在不仅涵盖示例性实施方式，而且还涵盖可以在由所附权利要求限定的本专利技术的精神和范围内的各种代替物、修改、等价物以及其他实施方式。在本公开的说明中，当认为现有技术的某些详细说明可能使得本专利技术的本质变得不必要的晦涩时，将其省略。贯穿该说明书，除非明确地相反描述，否则表达“包括”应当理解为意指包括所述元件，而不排除任何其他的元件。根据本公开的用于染料敏化太阳能电池的集电极保护层包括：形成在透明电极基板上且具有间隔布置的多个金属电极的电极层；以及在电极层形成在其上的透明电极基板的整个表面上，或部分地形成在电极层上的第一阻挡层。第一阻挡层可以是还原的氧化石墨烯(rGO)。根据一个实施方式，透明电极可以是选自由以下各项所组成的组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于染料敏化太阳能电池的集电极保护层，包括：电极层，所述电极层形成在透明电极基板上并且具有多个彼此间隔开的金属电极；以及第一阻挡层，所述第一阻挡层形成在其上形成有所述电极层的所述透明电极基板的整个表面上，其中，所述第一阻挡层是还原的氧化石墨烯。

【技术特征摘要】
2015.07.24 KR 10-2015-01051781.一种用于染料敏化太阳能电池的集电极保护层，包括：电极层，所述电极层形成在透明电极基板上并且具有多个彼此间隔开的金属电极；以及第一阻挡层，所述第一阻挡层形成在其上形成有所述电极层的所述透明电极基板的整个表面上，其中，所述第一阻挡层是还原的氧化石墨烯。2.根据权利要求1所述的集电极保护层，其中，透明电极是选自由以下组成的组中的任一种：氟掺杂的氧化锡、氧化铟锡、石墨烯、银纳米丝、以及导电聚合物。3.根据权利要求1所述的集电极保护层，其中，所述金属电极包含选自由以下组成的组中的至少一种：银、铜、铝、金、铂、钯、铁、锌、钛、铬、镍、以及钼。4.根据权利要求1所述的集电极保护层，其中，所述第一阻挡层具有0.01至100μm的厚度。5.根据权利要求1所述的集电极保护层，进一步包括形成在所述第一阻挡层的整个表面上的第二阻挡层。6.根据权利要求5所述的集电极保护层，其中，所述第二阻挡层是由聚乙烯醇或硅烷类化合物形成的聚合物膜，或硅膜。7.根据权利要求5所述的集电极保护层，其中，所述第二阻挡层具有0.1至200μm的厚度。8.根据权利要求1所述的集电极保护层，其中，所述第一阻挡层部分地形成在所述电极层上。9.根据权利要求8所述的集电极保护层，进一步包括：第二阻挡层，所述第二阻挡层形成在其上部分地形成有所述第一阻挡层的所述透明电极基板的整个表面上。10.一种形成用于染料敏化太阳能电池的集电极保护层的方法，所述方法包括以下步骤：通过在透明电极基板上布置多个电极使得所述多个电极间隔开来形成电极层；...

【专利技术属性】
技术研发人员：金元中，金相学，金雪，梁贞熙，闵美淑，李孝永，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，成均馆大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR