染料敏化太阳能电池模块制造技术

本发明专利技术公开了一种染料敏化太阳能电池模块，其包含布置在平面上的染料敏化太阳能电池。每个染料敏化太阳能电池包含：第一基底，其上设置具有光电转换层形成部和延伸部的第一导电层；作为对电极的第二基底，其上设置由电荷传输层接触部和延伸部构成的第二导电层，所述第二导电层具有设置在第一导电层的光电转换层形成部上的光电转换层；设置在第一导电层的延伸部和／或第二导电层的延伸部上的第三导电层；使染料敏化太阳能电池与相邻的染料敏化太阳能电池分隔的分隔壁；及电荷传输层。部分或整个分隔壁含有表面上具有导电层的导电粒子。导电粒子的导电层、染料敏化太阳能电池的第一导电层延伸部和相邻染料敏化太阳能电池的第二导电层延伸部经由设置在第一导电层的延伸部和／或第二导电层的延伸部上的第三导电层串联电连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适合作为太阳能电池的具有染料敏化光电转换元件的太阳能电池模块(solar cell module) 0更具体地，本专利技术涉及一种染料敏化太阳能电池模块，其中多个 具有染料敏化光电转换元件的染料敏化太阳能电池平面布置并串联电连接，并且所述染料 敏化太阳能电池模块具有大的面积，且作为太阳能电池的性能优异。
技术介绍
近年来，作为清洁能源引起关注的太阳能电池已经应用于一般性住宅，但是尚未 广泛推广。理由的例子包括必须扩大模块，因为很难说太阳能电池本身的性能优异；模块制 造的产率低；及结果，太阳能电池本身昂贵。虽然有几种类型的太阳能电池，但大多数投入实际使用的太阳能电池为硅太阳能 电池。使用染料敏化光电转换元件的液结太阳能电池最近已经引起关注，并且针对其实际 使用已展开了研究。已研究使用染料敏化光电转换元件的液结太阳能电池本身多年，并且 其基本结构一般由诸如金属氧化物的半导体(形成电极之一)、所吸附的染料、电解液和对 电极构成。这些当中，虽然已经研究了各种类型的染料和电解液，但对半导体的研究局限于 其类型的开发等。具体地，在早期的液结太阳能电池当中，使用半导体单晶，例如二氧化钛 (TiO2)、氧化锌(ZnO)、硫化镉(CdS)或二氧化锡(SnO2)作为电极之一。然而，由于这种单 晶电极的染料吸附能力小，所以它的缺点是光电转换效率非常低，从而使成本增加。为了对 上述缺点进行改善而提出的方法是使用通过烧结粒子以形成许多孔而制备的高表面积的 半导体为电极的方法。已有报告，使用这种吸附有机染料的多孔氧化锌的电极具有非常高 的性能(JP 2664194，专利文献1)。然后，Graetzel (瑞士)等人在1991年开发了使用光电转换元件的新型光电(太 阳能)电池。这也被称为Graetzel电池，其包含设置在透明导电基底上的氧化物半导体粒 子的薄膜基底，薄膜经染料敏化且充当一个电极；面对薄膜基底设置的基底，其上涂布有还 原剂如钼且充当对电极；及夹在这些基底之间的电荷传输层(含有氧化还原物质的电解质 溶液)。例如，通过在多孔二氧化钛粒子电极上吸附钌络合物染料，已经实现了接近硅太阳 能电池的性能(非专利文献1)。在这种新型太阳能电池中，当使用氧化物半导体粒子的光电转换层被光照射时， 将产生电子，并且电子通过外部电路移动到对电极。随后，移动至对电极的电子被设置在两 电极之间的电荷传输层中的电解质承载并返回至光电转换层。电能通过这种电子传递的重 复而输出。在这种染料敏化太阳能电池中，如果增大单个染料敏化太阳能电池的面积，那么 无论电池是常规型的或新型的，产生的电流理论上都将与面积成比例地增加。然而，例如， 专利文献1中所述的染料敏化太阳能电池具有如下基本结构，其中在两玻璃基底之间注入 电解液(电解质溶液)以制备染料敏化太阳能电池。当采用这种结构时，有可能制造出小 面积的染料敏化太阳能电池，但难以制造大面积例如30cm Im见方的面积的染料敏化太阳能电池。这是因为随着染料敏化太阳能电池面积的增加，用于电极部分的透明导电层的 面内方向的电压降不利地增大，继而增大了作为太阳能电池的内串联电阻，从而使光电转 换时的电流-电压特性中的填充因子和短路电流减小，导致光电转换效率降低。作为解决这种问题的方法，设想了如下的一体化结构，其中使单元电池的第一导 电层与相邻单元电池的第二导电层接触，该结构用在无定形硅太阳能电池等的模块当中。 然而，染料敏化太阳能电池的结构通常比无定形硅太阳能电池更复杂，因为它具有诸如多 孔半导体层和电荷传输层的层。此外，在电荷传输层中常用作电解质的碘是腐蚀性的。因 此，在无定形硅太阳能电池中采用的增加面积的技术不能原样应用于染料敏化太阳能电 池。 因此，已经披露了染料敏化太阳能电池特有的用于增加面积的若干模块结构。例如，JP 2001-035789A(专利文献2)公开了若干技术，例如其中在两个支承件之 间设置利用密封物(密封材料)绝缘的多个电池，并且相邻的电池通过设置在密封物中的 金属膏层电连接的电连接方法；通过使金属粒子与绝缘聚合物材料混合而得到的导电材料 的电连接方法；及通过其中金属纤维表面涂有聚合物的各向异性导电元件的电连接方法。其次，作为相邻电池之间的电连接方法，JP 2002-535808A(专利文献3)公开了如 下的结构，其中在两个玻璃基底上的导电层之间布置具有涂膜的金属线。这里，当对玻璃基 底施加压力时，导电层之间的金属线受到压缩而使涂膜破裂，从而使金属线与导电层电接 触。此外，JP 2002-540559A (专利文献4)描述了通过导电材料在相邻电池之间的电 连接方法，在所述导电材料中，导电粒子容纳在聚合物基体内。专利文献1 JP 2664194专利文献2 JP 2001-035789A专利文献3 JP 2OO2-5358O8A专利文献4 JP 2002-540559A非专利文献1 :M. K. Nazeeruddin et al.，J. Am. Chem. Soc. 115 (1993) 6382
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题专利文献2公开了一种电连接方法，其中在基底之一上设置以预定间隙隔开的两 个密封物，并向间隙涂布金属膏。然而，由于如实施例1所述该方法中使用的密封物的宽 度相对大，所以存在着对发电无贡献的面积大的问题，并且改善模块性能困难。此外，在使 用通过将金属粒子与绝缘聚合物材料混合而得到的导电材料的电连接方法中，因为导电材 料为粒子，所以接触电阻大，并且当电连接相对的基底时，电流损失可能大。此外，专利文献 2描述了通过涂布其中分散了粒子的溶液确定模块基底之间的距离，但该方法可能会由于 粒子分散到电池当中而使发电部分受到机械性损伤。此外，如果将该方法应用于例如具有 30cm见方的大面积基底，则可能会发生粒子分布不均勻，并且可能出现基底间距的不均勻 性。应当注意，在染料敏化太阳能电池中，已知如果电荷传输层的厚度与电解质的扩散常数 相比增加预定水平以上，则光电转换效率将会降低，因而如果存在间隔意外扩大的部分，整 体模块的性能将会降低。另一方面，在专利文献3所述的模块中，金属线与导电层之间的接触面积小，并且 电流损失大，这可能会导致模块效率的减小。此外，在该方法中，如果粘贴基底时的压力部 分地低于使形成在金属线上的涂膜破裂所需的压力，则基底的间隔可能会不均勻。此外，由 于在粘贴时在该方法中的金属线在横向(基底面方向)自由地移动，因此所述线可能会因 压力的面内不均勻性而移动。这可能会导致基底间隔不均勻，并且相邻电池之间的电连接 可能会不稳定。在专利文件2 4中所述的在两个基底之间布置多个染料敏化太阳能电池的模块当中，期望容纳在电荷传输层和光电转换层中的电解质不在各个相邻电池之间移动。当电 解质溶液在彼此相邻的电池之间移动时，不可能保持住各个电池之间的电势差，从而显著 降低作为太阳能电池的性能。本专利技术的目的是提供一种染料敏化太阳能电池模块，以及提供使用所述模块的太 阳能电池，所述染料敏化太阳能电池模块中多个染料敏化太阳能电池串联平面布置在相对 的基底之间，其中可能保持基底之间的均勻间隔；确实防止每个染料敏化太阳能电池中的 电解质移动到相邻的电池部分；并且良好和稳定地实现相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种染料敏化太阳能电池模块，其中多个染料敏化太阳能电池平面布置，每个染料敏化太阳能电池包含：第一基底，所述第一基底设置有由光电转换层设置部和延伸部构成的第一导电层；设置在所述第一导电层的光电转换层设置部上的光电转换层；作为对电极的第二基底，所述第二基底设置有由电荷传输层接触部和延伸部构成的第二导电层；设置在所述第一导电层和／或所述第二导电层的延伸部上的第三导电层；将相邻的染料敏化太阳能电池分隔的分隔壁；及电荷传输层，其中所述分隔壁的一部分或全部为含有导电粒子的分隔壁，每个导电粒子在表面上具有导电层，并且所述导电粒子的导电层经由设置在第一导电层的延伸部和／或第二导电层的延伸部上的第三导电层，与染料敏化太阳能电池的第一导电层的延伸部和相邻染料敏化太阳能电池的第二导电层的延伸部串联电连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-11-2 2007-285657一种染料敏化太阳能电池模块，其中多个染料敏化太阳能电池平面布置，每个染料敏化太阳能电池包含第一基底，所述第一基底设置有由光电转换层设置部和延伸部构成的第一导电层；设置在所述第一导电层的光电转换层设置部上的光电转换层；作为对电极的第二基底，所述第二基底设置有由电荷传输层接触部和延伸部构成的第二导电层；设置在所述第一导电层和/或所述第二导电层的延伸部上的第三导电层；将相邻的染料敏化太阳能电池分隔的分隔壁；及电荷传输层，其中所述分隔壁的一部分或全部为含有导电粒子的分隔壁，每个导电粒子在表面上具有导电层，并且所述导电粒子的导电层经由设置在第一导电层的延伸部和/或第二导电层的延伸部上的第三导电层，与染料敏化太阳能电池的第一导电层的延伸部和相邻染料敏化太阳能电池的第二导电层的延伸部串联电连接。2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其中所述第三导电层仅设置在第 一导电层的延伸部上。3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模...

【专利技术属性】
技术研发人员：星尚志，井上照久，前之园晃，川边和幸，紫垣晃一郎，滨田雅裕，
申请(专利权)人：日本化药株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]