染料敏化太阳能电池的结构和材料制造技术

本发明专利技术描述了形成光电池和模块的材料、结构和方法。具体的，在一个实例中，本发明专利技术提供了导线以使电池或模块的导电层相互连接。以高温或低温可以在金属箔上烧结光敏层以形成柔性光电池或模块。此外，可在刚性基板上形成光电池或模块以增长电池或模块的寿命和耐久力。通过分离聚合体基板上的导电涂层和熔融聚合体基板的至少一部分可以形成不连续的光电池或模块，这样当分离导电层时就包裹了所形成的任何碎片。此外，本发明专利技术描述了利用超声波切割装置来切割和密封光电池和模块的边缘的方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及光电装置的领域，更具体的说，本专利技术涉及构造光电池的结构和方法，以及用于相互连接光电池以形成光电模块的方法。
技术介绍
由液体电解质的渗透结网和染料涂覆烧结的二氧化钛组成的薄膜太阳能电池是由Dr.Michael Grtzel和Swiss Federal Instituteof Technology的共同合作者开发的。这些光电装置属于被称为染料敏化太阳能电池(“DSSCs”)的通常种类的电池。通常，制备DSSCs需要高温烧结处理(＞约400℃)以获得毫微微粒之间充分的相互连接性以及在毫微微粒和透明基板之间增强的粘合。尽管由相对廉价的原料制备格瑞泽(Grtzel)光电池，用于获得这些电池的高温烧结技术将电池基板限制在刚性透明材料中，比如玻璃，因此限制了成批处理的制备和那些刚性基板的耐力的应用。此外，高温烧结技术排除了使用回火玻璃，而回火玻璃比通常的玻璃在对热和机械应力的阻抗方面更有效，但其在高温烧结技术的固有温度下会失去它的韧度。专利技术概述在一个实例中，通过提供利用连续生产过程用于相互连接柔性光电池的方法和结构，本专利技术克服了先前技术的不足。更具体的，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在光电模块内部连接多个光电池的方法，该方法包括步骤：提供第一基础材料，该基础材料包括具有第一导电层的基板；在该第一导电层上设置光敏相互连接的毫微微粒材料和电荷载体材料；提供导线；以及将包括具有第二导电 层的基板的第二基础材料连接至第一基础材料，从而使第一和第二导电层与导线电连接。

【技术特征摘要】
US 2002-1-25 10/057,394;US 2002-1-25 60/351,691;US1.一种用于在光电模块内部连接多个光电池的方法，该方法包括步骤提供第一基础材料，该基础材料包括具有第一导电层的基板；在该第一导电层上设置光敏相互连接的毫微微粒材料和电荷载体材料；提供导线；以及将包括具有第二导电层的基板的第二基础材料连接至第一基础材料，从而使第一和第二导电层与导线电连接。2.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二基础材料中的至少一种是被划线的。3.根据权利要求1所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包括通过聚合体连接剂连接的毫微微粒。4.根据权利要求1所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包括具有平均尺寸基本上在大约5nm到大约80nm范围的微粒。5.根据权利要求1所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料选自氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化铌、氧化镧、氧化钽、氧化铽、氧化锡以及它们的组合。6.根据权利要求1所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含选自黄嘌呤、花青、部花青、酞菁染料和吡咯的分子。7.根据权利要求1所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含从二价和三价金属中选择出的金属离子。8.根据权利要求1所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含钌过渡金属络合物、锇过渡金属络合物以及铁过渡金属络合物中的至少一种。9.根据权利要求1所述的方法，其中电荷载体材料包含氧化还原电解质系统。10.根据权利要求1所述的方法，其中电荷载体材料包含聚合体电解质。11.根据权利要求1所述的方法，其中电荷载体材料透射至少大约60％的入射可见光。12.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二基础材料中的至少一种包含聚对苯二甲酸乙二醇酯材料。13.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二基础材料中的至少一种是有效光透射的。14.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二基础材料中的至少一种是柔性的。15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在第一和第二基础材料之间设置的催化介质层。16.根据权利要求15所述的方法，其中催化介质层包含铂。17.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二导电层中的至少一种包含氧化铟锡。18.根据权利要求1所述的方法，其中导线是导电的。19.根据权利要求1所述的方法，其中导线包含第一金属。20.根据权利要求19所述的方法，其中第一金属包含不锈钢。21.根据权利要求19所述的方法，其中第一金属包含铜。22.根据权利要求19所述的方法，其中第一金属包含钛。23.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在第一和第二基础材料之间设置多个导线。24.根据权利要求1所述的方法，其中连接步骤包括通过在第一和第二导电层之间设置粘合层来层压第一和第二导电层，从而在层压之后，导线嵌入该粘合层中。25.根据权利要求24所述的方法，其中粘合层包含热熔粘合剂。26.根据权利要求24所述的方法，其中粘合层包含聚酯材料。27.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在连接之前使用粘合剂涂覆导线。28.根据权利要求24所述的方法，其中粘合层包含环氧树脂。29.根据权利要求24所述的方法，进一步包含固化粘合层。30.根据权利要求24所述的方法，其中粘合层包含热塑性塑料。31.根据权利要求24所述的方法，其中粘合层包含热固性塑料。32.根据权利要求24所述的方法，其中粘合层包含乙烯顺丁烯二酐共聚物。33.根据权利要求1所述的方法，其中导线包含第二金属的涂层。34.根据权利要求28所述的方法，其中第二金属具有范围在大约50℃到大约250℃的熔融温度。35.根据权利要求28所述的方法，其中第二金属具有范围在大约75℃到大约180℃的熔融温度。36.根据权利要求33所述的方法，进一步包括在连接步骤之前使用粘合剂涂覆以金属涂覆的导线。37.根据权利要求36所述的方法，其中粘合剂具有比第二金属低的熔融温度。38.根据权利要求33所述的方法，其中第二金属包含铋。39.根据权利要求33所述的方法，其中第二金属包含锡。40.一种光电模块，包括第一基础材料，该基础材料包括具有第一导电层的基板；设置于第一导电层上的光敏相互连接的毫微微粒材料和电荷载体材料；导线；以及第二基础材料，该第二基础材料包括具有第二导电层的基板，第二基础材料连接至第一基础材料，从而使第一和第二导电层与导线电连接。41.根据权利要求40所述的光电模块，其中第一和第二基础材料中的至少一种是被划线的。42.根据权利要求40所述的光电模块，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包括通过聚合体连接剂连接的毫微微粒。43.根据权利要求40所述的光电模块，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包括具有平均尺寸基本上在大约5nm到大约80nm范围的微粒。44.根据权利要求40所述的光电模块，其中光敏相互连接的毫微微粒材料选自氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化铌、氧化镧、氧化锡、氧化铽、氧化钽以及其组合。45.根据权利要求40所述的光电模块，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含选自黄嘌呤、花青、部花青、酞菁染料和吡咯的分子。46.根据权利要求40所述的光电模块，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含从二价和三价金属中选择出的金属离子。47.根据权利要求40所述的光电模块，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含钌过渡金属络合物、锇过渡金属络合物以及铁过渡金属络合物中的至少一种。48.根据权利要求40所述的光电模块，其中电荷载体材料包含氧化还原电解质系统。49.根据权利要求40所述的光电模块，其中电荷载体材料包含聚合体电解质。50.根据权利要求40所述的光电模块，其中电荷载体材料透射至少大约60％的入射可见光。51.根据权利要求40所述的光电模块，其中第一和第二基础材料中的至少一种包含聚对苯二甲酸乙二醇酯材料。52.根据权利要求40所述的光电模块，其中第一和第二基础材料中的至少一种是有效光透射的。53.根据权利要求40所述的光电模块，其中第一和第二基础材料中的至少一种是柔性的。54.根据权利要求40所述的光电模块，进一步包括在第一和第二基础材料之间设置的催化介质层。55.根据权利要求54所述的光电模块，其中催化介质层包含铂。56.根据权利要求40所述的光电模块，其中第一和第二导电层中的至少一种包含氧化铟锡。57.根据权利要求40所述的光电模块，其中导线是导电的。58.根据权利要求40所述的光电模块，其中导线包含第一金属。59.根据权利要求40所述的光电模块，其中第一金属包含不锈钢。60.根据权利要求40所述的光电模块，其中第一金属包含钛。61.根据权利要求40所述的光电模块，其中第一金属包含铜。62.根据权利要求40所述的光电模块，进一步包括在第一和第二导电层之间设置的粘合层，从而使导线嵌入该粘合层中。63.根据权利要求62所述的光电模块，其中粘合层包含热熔粘合剂。64.根据权利要求62所述的光电模块，其中粘合层包含聚酯材料。65.根据权利要求62所述的光电模块，其中粘合层包含环氧树脂。66.根据权利要求62所述的光电模块，其中粘合层包含热塑性塑料。67.根据权利要求62所述的光电模块，其中粘合层包含热固性塑料。68.根据权利要求62所述的光电模块，其中粘合层包含乙烯顺丁烯二酐共聚物。69.根据权利要求40所述的光电模块，其中导线包含第二金属的涂层。70.根据权利要求69所述的光电模块，其中第二金属具有范围在大约50℃到大约250℃的熔融温度。71.根据权利要求69所述的光电模块，其中第二金属具有范围在大约75℃到大约180℃的熔融温度。72.根据权利要求69所述的光电模块，其中在连接步骤之前使用粘合剂涂覆以金属涂覆的导线。73.根据权利要求72所述的光电模块，其中粘合剂具有比第二金属低的熔融温度。74.根据权利要求69所述的光电模块，其中第二金属包含铋。75.根据权利要求69所述的光电模块，其中第二金属包含锡。76.根据权利要求40所述的光电模块，其中第一和第二基础材料中的至少一种包含聚萘二甲酸乙二醇酯材料。77.一种划线方法，包括步骤提供第一涂覆的基础材料；以及以充分提高的温度对第一涂覆的基础材料的涂层进行划线，以分离涂层并熔融第一基础材料的至少一部分。78.根据权利要求77所述的方法，其中涂层的分离和第一基础材料的熔融中断了第一基础材料的涂层的电连续性。79.根据权利要求77所述的方法，其中使用加热的触针实施划线步骤。80.根据权利要求77所述的方法，其中使用烙铁尖端实施划线步骤。81.根据权利要求77所述的方法，其中划线步骤是机械地实施的。82.根据权利要求77所述的方法，进一步包括将光敏相互连接的毫微微粒材料和电荷载体材料涂覆至第一基础材料的涂层。83.根据权利要求82所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包括通过聚合体连接剂连接的毫微微粒。84.根据权利要求82所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包括具有平均尺寸在大约5nm到大约80nm范围的微粒。85.根据权利要求82所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料选自氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化铌、氧化镧、氧化铽、氧化钽、氧化锡以及其组合。86.根据权利要求82所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含选自黄嘌呤、花青、部花青、酞菁染料和吡咯的分子。87.根据权利要求82所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含从二价和三价金属中选择出的金属离子。88.根据权利要求82所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含钌过渡金属络合物、锇过渡金属络合物以及铁过渡金属络合物中的至少一种。89.根据权利要求82所述的方法，其中电荷载体材料包含氧化还原电解质系统。90.根据权利要求82所述的方法，其中电荷载体材料包含聚合体电解质。91.根据权利要求82所述的方法，其中电荷载体材料透射至少大约60％的入射可见光。92.根据权利要求77所述的方法，其中第一基础材料的涂层包含导电层。93.根据权利要求77所述的方法，其中第一基础材料的涂层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯材料。94.根据权利要求77所述的方法，其中第一基础材料是有效光透射的。95.根据权利要求77所述的方法，其中第一基础材料是柔性的。96.根据权利要求77所述的方法，其中第一基础材料的涂层包含氧化铟锡。97.一种形成光电模块的方法，该方法包括步骤提供第一涂覆的基础材料；以充分提高的温度对第一涂覆的基础材料的涂层进行划线，以分离涂层并熔融第一基础材料的至少一部分；提供第二涂覆的基础材料；以及以充分提高的温度对第二涂覆的基础材料的涂层进行划线，以分离涂层并熔融第二基础材料的至少一部分；以及连接第一和第二涂覆的基础材料以形成光电模块。98.根据权利要求97所述的方法，其中实施连接从而使第一和第二基础材料的涂层夹在第一和第二基础材料之间，并且第一和第二基础材料彼此电连接。99.根据权利要求97所述的方法，其中第一涂覆的基础材料的熔融中断了第一基础材料的涂层的电连续性。100.根据权利要求97所述的方法，其中第二涂覆的基础材料的熔融中断了第二基础材料的涂层的电连续性。101.根据权利要求97所述的方法，其中连接步骤包括层压。102.根据权利要求97所述的方法，其中当连接时，第一和第二涂覆的基础材料的划线基本上成一条直线。103.根据权利要求97所述的方法，其中使用加热的触针实施划线步骤。104.根据权利要求97所述的方法，其中使用烙铁尖端实施划线步骤。105.根据权利要求97所述的方法，其中划线步骤是机械地实施的。106.根据权利要求97所述的方法，进一步包括在第一和第二基础材料的涂层之间设置光敏相互连接的毫微微粒材料和电荷载体材料。107.根据权利要求106所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包括通过聚合体连接剂连接的毫微微粒。108.根据权利要求106所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包括具有平均尺寸在大约5nm到大约80nm范围的微粒。109.根据权利要求106所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料选自氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化铌、氧化镧、氧化铽、氧化钽、氧化锡以及其组合。110.根据权利要求106所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含选自黄嘌呤、花青、部花青、酞菁染料和吡咯的分子。111.根据权利要求106所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含从二价和三价金属中选择出的金属离子。112.根据权利要求106所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含钌过渡金属络合物、锇过渡金属络合物以及铁过渡金属络合物中的至少一种。113.根据权利要求106所述的方法，其中电荷载体材料包含氧化还原电解质系统。114.根据权利要求106所述的方法，其中电荷载体材料包含聚合体电解质。115.根据权利要求106所述的方法，其中电荷载体材料透射至少大约60％的入射可见光。116.根据权利要求97所述的方法，其中第一和第二基础材料的涂层包含导电材料。117.根据权利要求97所述的方法，其中第一和第二基础材料中的至少一种包含聚对苯二甲酸乙二醇酯材料。118.根据权利要求116所述的方法，其中第一和第二基础材料中的至少一种是有效光透射的。119.根据权利要求116所述的方法，其中第一和第二基础材料中的至少一种是柔性的。120.根据权利要求116所述的方法，其中导电材料包含氧化铟锡。121.根据权利要求97所述的方法，进一步包括涂覆催化介质层至第一和第二基础材料的涂层中的至少一个。122.根据权利要求121所述的方法，其中催化介质层包含铂。123.根据权利要求97所述的方法，其中第一和第二基础材料中的至少一种包含聚萘二甲酸乙二醇酯材料。124.根据权利要求77所述的方法，其中第一基础材料包含聚萘二甲酸乙二醇酯材料。125.一种用于形成光电池的方法，该方法包括步骤提供金属箔；涂覆毫微微粒材料至该金属箔；加热该毫微微粒材料以形成相互连接的毫微微粒材料；以及在第一和第二柔性基板之间设置以毫微微粒材料涂覆的金属箔。126.根据权利要求125所述的方法，进一步包括步骤在金属箔和第一柔性基板之间设置导电层；提供导线；以及连接第一和第二柔性基板，从而使导电层和金属箔与导线电接触。127.根据权利要求126所述的方法，其中连接步骤包括通过在第一和第二导电层之间设置粘合层来层压第一和第二导电层，从而在层压之后，导线嵌入该粘合层中。128.根据权利要求125所述的方法，进一步包括使用光敏剂来光敏处理相互连接的毫微微粒材料。129.根据权利要求125所述的方法，其中相互连接的毫微微粒材料包括具有平均尺寸在大约5nm到大约80nm范围的微粒。130.根据权利要求125所述的方法，其中相互连接的毫微微粒材料选自氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化铌、氧化镧、氧化锡、氧化铽、氧化钽以及其组合。131.根据权利要求128所述的方法，其中光敏相互连接的毫微微粒材料包含光敏剂，该光敏剂包含选自黄嘌呤、花青、部花青、酞菁染料和吡咯的分子。132.根据权利要求128所述的方法，其中光敏剂包含从二价和三价金属中选择出的金属离子。133.根据权利要求128所述的方法，其中光敏剂包含钌过渡金属络合物、锇过渡金属络合物以及铁过渡金属络合物中的至少一种。134.根据权利要求125所述的方法，进一步包括在第一和第二柔性基板之间设置电荷载体材料。135.根据权利要求134所述的方法，其中电荷载体材料包含氧化还原电解质系统。136.根据权利要求134所述的方法，其中电荷载体材料包含聚合体电解质。137.根据权利要求125所述的方法，进一步包括在第一和第二柔性基板之间设置催化介质层。138.根据权利要求137所述的方法，其中催化介质层包含铂。139.根据权利要求126所述的方法，其中导电层包含氧化铟锡。140.根据权利要求126所述的方法，其中导线是导电的。141.根据权利要求126所述的方法，其中导线包含金属。142.根据权利要求141所述的方法，其中金属包含不锈钢。143.根据权利要求126所述的方法，进一步包括在第一和第二柔性基板之间设置多个导线。144.根据权利要求127所述的方法，其中粘合层包含热熔粘合剂。145.根据权利要求127所述的方法，其中粘合层包含聚酯材料。146.根据权利要求126所述的方法，进一步包括在层压之前使用粘合剂涂覆导线。147.根据权利要求127所述的方法，其中粘合层包含环氧树脂。148.根据权利要求127所述的方法，进一步包含固化粘合层。149.根据权利要求125所述的方法，其中第一和第二柔性基板中的至少一个是有效光透射的。150.根据权利要求125所述的方法，其中金属箔包含钛。151.根据权利要求125所述的方法，其中相互连接的毫微微粒材料是以小于大约300℃的温度使用聚合连接剂相互连接的。152.根据权利要求125所述的方法，其中相互连接的毫微微粒材料是以小于大约150℃的温度使用聚合连接剂相互连接的。153.根据权利要求125所述的方法，其中相互连接的毫微微粒材料是以室温使用聚合连接剂相互连接的。154.一种光电池，包括金属箔；以及在该金属箔之上形成的相互连接的毫微微粒材料，该金属箔和相互连接的毫微微粒材料均设置在第一和第二柔性基板之间。155.根据权利要求154所述的光电池，进一步包括设置在金属箔和第一柔性基板之间的导电层；以及导线，该导线设置得使导电层和金属箔与该导线电连接。156.根据权利要求154所述的光电池，其中相互连接的毫微微粒材料包括光敏相互连接的毫微微粒材料。157.根据权利要求154所述的光电池，其中相互连接的毫微微粒材料包括具有平均尺寸在大约...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗素A高迪亚那，利安李，罗伯特埃克特，艾伦蒙特洛，埃德蒙蒙特洛，詹姆斯瑞安，比尔贝肯博，
申请(专利权)人：科纳卡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]