染料敏化光伏型电池、模块及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种染料敏化光伏型电池、模块及其制造方法，包括：提供工作电极，并于工作电极上设置第一沟槽以定义第一区域及第二区域，第一区域及第二区域分别设有至少一半导体层；提供对电极，并于对电极上设置第二沟槽以定义第三区域及第四区域，第三区域及第四区域分别设有至少一催化层且分别设有至少一导电线；设置封装层于工作电极的第一区域及第二区域且分别围绕第一区域的至少一半导体层及第二区域的至少一半导体层；于封装层围绕的区域内填充电解液；通过封装层连接工作电极及对电极，第一区域是相对于第三区域且第二区域是相对于第四区域；及通过第一沟槽或第二沟槽，以串联导电元件电连接第二区域的工作导电层与第三区域的导电线。

【技术实现步骤摘要】
染料敏化光伏型电池、模块及其制造方法
本专利技术关于一种染料敏化光伏型电池，特别是指一种以特定方法制造的染料敏化光伏型电池、模块。
技术介绍
染料敏化光伏型电池(Dye-SensitizedPhotovoltaicCell)，又称染料敏化太阳能电池(Dye-SensitizedSolarCell,DSSC)，是一种新型的太阳能电池，其原料及制作成本比起传统的硅太阳能电池低廉许多，故近年来引起相当多关注。随着物联网感测器及移动装置等设备的电源供应需求渐渐浮现，在低光源下仍具有优异发电转换效率的DSSC的应用将更重要。近年来，软性DSSC因其重量轻、可挠曲、应用范围广泛等优点，引起了无电池物联网感测器应用业者的高度重视。由于DSSC的单元电压通常大于或等于0.4V，且小于或等于0.6V，如欲将各单元串联以提升电压，传统上是将多个独立的软性DSSC单元在外部利用导线进行串接。但是，由于各独立的软性DSSC单元都有各自的封装边存在，若采用此方法进行单元串联，所产生出的模块的无效区将非常大。另外一种软性DSSC组件的串联方法，是将一侧的工作电极和在另一侧的对电极通过穿孔并于该孔填充导电性材料而串接。该孔贯穿整个DSSC单元且两侧被防护阻隔体保护，以防止电解液泄露与腐蚀导电性材料，若未设置防护阻隔体或防护阻隔体破损，则易导致DSSC失效。通过穿孔进行串联的方法的缺点为，在填充导电性材料之前，需要分别将各DSSC单元钻孔，而此步骤是耗时且会增加DSSC单元的制造成本。此外，为了防止各侧串联用的导电性材料被电解液腐蚀，需设置防护阻隔体保护导电性材料，而防护阻隔体的涂布与制作过程亦会提高DSSC单元的成本。
技术实现思路
有鉴于上述
技术介绍
的问题，本专利技术的目的就是在提供一种染料敏化光伏型电池的制造方法，以串联与封装DSSC单元。也就是说，通过配合工作电极与对电极基板的图形与形状设计，改变了DSSC单元串联方式。进一步，根据本专利技术所述的制造方法，不需要在各DSSC单元钻孔与填充串接用的导电性材料，也免去了防护阻隔体的涂布工艺，这种串联与封装的方法可以大幅度减少DSSC组件的制作时间，并可以进一步减少DSSC的制造成本。另外，根据本专利技术所述的制造方法，由于串联是在电池封装前完成，大幅度降低了因为外部导线串接所产生的无效区域，使根据本专利技术的DSSC单元具有紧密且薄的结构。根据本专利技术的一目的，提出一种染料敏化光伏型电池的制造方法，染料敏化光伏型电池可包括工作电极及对电极，工作电极可包括工作基板、工作导电层及至少一半导体层，且对电极可包括对基板、对导电层、至少一催化层及至少一导电线。方法可包括下列步骤：提供工作电极，并于工作电极上设置第一沟槽以定义第一区域及第二区域，其中第一区域及第二区域分别设有至少一半导体层；提供对电极，并于对电极上设置第二沟槽以定义第三区域及第四区域，其中第三区域及第四区域分别设有至少一催化层且第三区域及第四区域分别设有至少一导电线；设置封装层于工作电极的第一区域及第二区域，且封装层分别围绕第一区域的至少一半导体层及第二区域的至少一半导体层；于封装层围绕的区域内填充电解液；通过封装层连接工作电极及对电极，其中第一区域是相对于第三区域且第二区域是相对于第四区域；及通过第一沟槽或第二沟槽，以串联导电元件电连接第二区域的工作导电层与第三区域的导电线。较佳地，在填充该电解液后，前述制造方法可更包括将工作电极置于真空环境下，去除电解液中的气泡。较佳地，前述制造方法可更包括分切染料敏化光伏型电池并移除无效区，以形成染料敏化光伏型电池单元。较佳地，前述制造方法可更包括利用外封装膜密封封装染料敏化光伏型电池单元。较佳地，外封装膜的水气透过率(WaterVaporTransmissionRate，WVTR)大于或等于1g/m2·day，且小于或等于1×10-6g/m2·day，及/或该外封装膜的氧气透过率(OxygenTransmissionRate，OTR)大于或等于1cc/m2·day，且小于或等于1×10-6cc/m2·day。较佳地，工作导电层及对导电层中至少一个可以透明导电材料制成。较佳地，透明导电材料可包括铟锡氧化物(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、石墨烯、ZnO-Ga2O3、ZnO-Al2O3、SnO2-Sb2O3或其组合。较佳地，工作导电层及对导电层中其中之一可以不透明导电材料制成。较佳地，不透明导电材料可包括钛板、不锈钢板、镀镍铁板、镀镍钛板、镀钛铁板、镀钛钢板或不锈钢塑料复合板。较佳地，导电线可以包含导电性颗粒的油墨印刷在对电极上而形成。较佳地，前述制造方法可更包括设置导电线保护胶以覆盖对电极上的导电线，导电线保护胶可为抗电解液腐蚀的高分子材料。较佳地，封装层可包含抗电解液腐蚀的封装材料。较佳地，导电线保护胶及封装层可分别独立地包括热熔封装膜、紫外线固化胶、热硬化封装胶或热熔封装胶。较佳地，封装层可围绕但不接触半导体层。较佳地，串联导电元件可包括银、碳、铜、石墨烯或上述材料的混合物。较佳地，催化层可包括Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、WO3、TiO2、石墨或其混合物。较佳地，电解液可为液体电解质、离子液体电解质或液态聚合物电解质。根据本专利技术的另一目的，提出一种染料敏化光伏型电池，其可以前述封装方法制造而成。根据本专利技术的再一目的，提出一种染料敏化光伏型电池模块，其可以多个前述的染料敏化光伏型电池串联或并联而成。通过实施本专利技术，可以大幅度减少DSSC组件的制作时间，并可以进一步减少DSSC的制造成本，使DSSC单元具有紧密且薄的结构。本专利技术的上述以及其它目的、特征与优点，在参照以下的详细说明与较佳实施例和随文检附的图式后，将变得明显。附图说明参考随附的图式来详细说明本专利技术的示范性实施例，可以让熟习本技术的人士更明白本专利技术的前述及/或其它特点与优点，其中：图1是根据本专利技术的一实施例的染料敏化光伏型电池的剖面图。图2A至图2C是根据本专利技术的一实施例的染料敏化光伏型电池的制造方法的示意图。图3是根据本专利技术的一实施例的裁切后的染料敏化光伏型电池的示意图。附图标号1：染料敏化光伏型电池100：对电极110：对导电层120：催化层130：导电线140：导电线保护胶150：封装层160：对基板200：工作电极210：工作导电层220：电解液230：半导体层250：工作基板300：第一沟槽300’：第二沟槽400：串联导电元件500：外封装膜600：外封装胶700：染料敏化光伏型电池单元L：光线S1：第一区域S2：第二区域S3：第三区域S4：第四区域具体实施方式下文中将参考随附的图式来更完整说明本专利技术的范例实施例；然而，它们亦可以不同的形式来具现并且不应被视为受限于本文中所提出的实施例。确切地说，本文中提供该些实施例是要让本
技术实现思路
更臻透澈与完整，并且完整地传达本专利技术的范畴给本领域技术人员。在以下说明中，“上”、“下”、“左”、“右”是用来说明元件的相对位置，而非元件的绝对位置。在图式中，各层与区域的维度可能会被放大以达清楚解释的目的。还应该了解的是，当提及某一层或元件位于另一层或基板“之上”时，其可能是直接位于该另一层或基板之上，或者，亦可能存在中间层。此外，还应该了解的是，当提及某一层位于两层“之间”时，其可能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种染料敏化光伏型电池的制造方法，其特征在于，该染料敏化光伏型电池包括一工作电极及一对电极，该工作电极包括一工作基板、一工作导电层及至少一半导体层，该对电极包括一对基板、一对导电层、至少一催化层及至少一导电线，该制造方法包括：提供该工作电极，并于该工作电极上设置一第一沟槽以定义一第一区域及一第二区域，其中该第一区域及该第二区域分别设有该至少一半导体层；提供该对电极，并于该对电极上设置一第二沟槽以定义一第三区域及一第四区域，其中该第三区域及该第四区域分别设有该至少一催化层且该第三区域及该第四区域分别设有该至少一导电线；设置一封装层于该工作电极的该第一区域及该第二区域，且该封装层分别围绕该第一区域的该至少一半导体层及该第二区域的该至少一半导体层；于该封装层围绕的区域内填充一电解液；通过该封装层连接该工作电极及该对电极，其中该第一区域是相对于该第三区域且该第二区域是相对于该第四区域；及通过该第一沟槽或该第二沟槽，以一串联导电元件电连接该第二区域的该工作导电层与该第三区域的该导电线。

【技术特征摘要】
1.一种染料敏化光伏型电池的制造方法，其特征在于，该染料敏化光伏型电池包括一工作电极及一对电极，该工作电极包括一工作基板、一工作导电层及至少一半导体层，该对电极包括一对基板、一对导电层、至少一催化层及至少一导电线，该制造方法包括：提供该工作电极，并于该工作电极上设置一第一沟槽以定义一第一区域及一第二区域，其中该第一区域及该第二区域分别设有该至少一半导体层；提供该对电极，并于该对电极上设置一第二沟槽以定义一第三区域及一第四区域，其中该第三区域及该第四区域分别设有该至少一催化层且该第三区域及该第四区域分别设有该至少一导电线；设置一封装层于该工作电极的该第一区域及该第二区域，且该封装层分别围绕该第一区域的该至少一半导体层及该第二区域的该至少一半导体层；于该封装层围绕的区域内填充一电解液；通过该封装层连接该工作电极及该对电极，其中该第一区域是相对于该第三区域且该第二区域是相对于该第四区域；及通过该第一沟槽或该第二沟槽，以一串联导电元件电连接该第二区域的该工作导电层与该第三区域的该导电线。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在填充该电解液后，更包括在一真空环境下，将该工作电极与该对电极进行连接，并固化该封装层及去除该电解液中的气泡。3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，更包括分切该染料敏化光伏型电池并移除一无效区，以形成一染料敏化光伏型电池单元。4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，更包括利用一外封装膜密封封装该染料敏化光伏型电池单元。5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，该外封装膜的水气透过率大于或等于1g/m2·day，且小于或等于1×10-6g/m2·day，及/或该外封装膜的氧气透过率大于或等于1cc/m2·day，且小于或等于1×10-6cc/m2·day。6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该工作导电层及该对导电层...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进立，黄俊翰，许政伟，
申请(专利权)人：台湾染敏光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71