CN108269691A - 染料敏化太阳能电池模块及染料敏化太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及染料敏化太阳能电池模块及染料敏化太阳能电池，所述染料敏化太阳能电池模块由多个电池单元构成，所述电池单元包括工作电极、对电极及电解液，所述电解液位于所述工作电极和所述对电极之间，其特征在于，所述电池单元所含的气泡数在10个以下。特别是涉及通过防止电解液内产生气泡，使气泡引起的染料敏化太阳能电池模块的破裂现象尽可能减少，防止吸附在性氧化物半导体的染料脱落，从而确保可靠性的染料敏化太阳能电池模块及具有该染料敏化太阳能电池模块的染料敏化太阳能电池。
Description
技术领域
本发明涉及一种染料敏化太阳能电池模块，特别是涉及通过防止电解液内产生气泡来确保可靠性的染料敏化太阳能电池模块及具有该染料敏化太阳能电池模块的染料敏化太阳能电池。
背景技术
下述内容只提供本发明相关的背景信息，并不构成现有技术。
染料敏化太阳能电池模块具有电解液位于工作电极和对电极这两个玻璃基板之间的结构。工作电极基板具有蒸镀有多孔性氧化物半导体的结构，多孔性氧化物半导体上吸附有染料，如果电解液没有充分填充多孔性氧化物半导体的气孔(气孔大小具有约20nm的直径)，则由多个电池单元(Cell)构成的模块100的电池单元(Cell)的电解液内产生气泡，当注入完电解液后，在用密封剂密封电解液注入通路的密封工序中，实施热压时，模块内的温度上升，由此，如图1所示，电解液体积膨胀引发模块破裂，模块内部中的电解液的一部分通过电解液注入通路流向外部。向外流出的电解液导致密封剂的界面粘着力降低，成为染料敏化太阳能电池的模块劣化(模块特性下降)的原因，如果不消除上述劣化因子，就无法确保染料敏化太阳能电池的耐久性。另外，多孔性氧化物半导体周围的气泡会使吸附在多孔性氧化物半导体的染料脱落，导致染料敏化太阳能电池效率降低，影响可靠性。
发明内容
所要解决的问题
为解决如上所述的现有技术问题，本发明的目的在于提供一种通过防止染料敏化太阳能电池模块的电解液内产生气泡来确保可靠性的染料敏化太阳能电池模块及具有该染料敏化太阳能电池模块的染料敏化太阳能电池。
解决问题的手段
为达到所述目的，本发明提供一种染料敏化太阳能电池模块，由多个电池单元构成，所述电池单元包括工作电极、对电极及电解液，所述电解液位于所述工作电极和所述对电极之间，其特征在于，所述电池单元所含的气泡数在10个以下。
另外，本发明提供一种染料敏化太阳能电池模块，由多个电池单元构成，所述电池单元包括工作电极、对电极及电解液，所述电解液位于所述工作电极和所述对电极之间，其特征在于，所述电池单元的体积为V1，所述电池单元内的电解液的体积为V2，所述V1和V2满足1<V2/V1≤1.5。
另外，本发明提供一种染料敏化太阳能电池模块，由多个电池单元构成，所述电池单元包括工作电极、对电极及电解液，所述电解液位于所述工作电极和所述对电极之间，其特征在于，所述对电极具有电解液注入通路；所述电池单元还具有用于覆盖所述电解液注入通路的盖玻片；在所述电解液注入通路的直径2倍以内范围残留有所述电解液；在所述电解液残留区域以外的区域，所述对电极和所述盖玻片与密封剂接触。
发明效果
根据本发明，通过防止染料敏化太阳能电池模块的电解液内产生气泡，使气泡引起的染料敏化太阳能电池模块的破裂现象尽可能减少，防止吸附在多孔性氧化物半导体的染料脱落，从而确保可靠性。
附图说明
图1是表示由染料敏化太阳能电池模块的气泡导致电解液泄漏的破裂现象的照片。
图2是表示本发明一实施例的常温下无气泡的染料敏化太阳能电池模块的图。
图3是表示将本发明一实施例的染料敏化太阳能电池模块在85℃烤箱中存放2小时后，电解液内没有气泡产生的照片。
图4是表示钻探(drilling)测试后的结果的照片，钻探测试用于确认是否为本发明一实施例的染料敏化太阳能电池模块。
图5是表示在本发明一实施例的染料敏化太阳能电池模块内注入电解液的图。
图6是表示将本发明一实施例的染料敏化太阳能电池模块的电解液注入通路用结合有密封剂的盖玻片利用加热棒进行粘接密封的步骤的图。
附图标记说明
100：染料敏化太阳能电池模块
110：工作电极
111：工作电极基板
112：吸附有染料(未图示)的氧化物半导体
120：对电极
121：电解液注入通路
130：电解液
140：Ag电极
150：密封剂
160：盖玻片
具体实施方式
下面通过附图来详细说明本发明的实施例，以使本领域技术人员能够容易实施。但是，本发明可以体现为各种不同的方案，并不限于此处说明的实施例。
在整篇说明书中，在没有特别说明的情况下，某些部分“包括”某些组件意旨进一步包括其他组件，并非排除其他组件。
图2是表示本发明一实施例的染料敏化太阳能电池模块100的图。在下述未进行说明的部分可适用公知的染料敏化太阳能电池模块的结构及与制造相关的内容。
本发明的一实施例的染料敏化太阳能电池模块100包括：工作电极110；对电极120；Ag电极140，用于连接工作电极110和对电极120；填充在工作电极110和对电极120之间的空间的电解液130。
详细地，工作电极110可通过在基板111上蒸镀氧化物半导体112来构成，其中，基板111是涂布有导电膜的基板，氧化物半导体112是吸附有染料(未图示)的氧化物半导体。
基板111可以是透明钠钙玻璃也可以是表面涂布FTO(掺杂氟的SnO2)而能够导电的导电基板，起到电子传输通路的作用。
蒸镀在基板111上部的氧化物半导体112由多孔金属形成，吸附在所述多孔金属的染料吸收光而生成的电子向工作电极110的基板111传输。
对电极120位于与工作电极110相向的位置，通过在透明钠钙玻璃上涂布TCO后形成利用铂金的催化层来构成所述对电极120。对电极120起到对染料传输不足的电子的作用。
Ag电极140起到将工作电极和对电极进行电连接的作用，在工作电极110和对电极120上使用Ag膏(paste)通过丝网印刷工序来形成Ag电极。
电解液130由碘物质形成，起到当染料产生的电子经由工作电极110流向外部导线后，通过对电极120将工作电极的染料重新还原的作用。
本发明一实施例的染料敏化太阳能电池模块100由多个电池单元(Cell)构成，电池单元(Cell)所含的气泡数在10个以下，优选地，在5个以下，更优选地，没有气泡。
从而，本发明的染料敏化太阳能电池模块100可以防止气泡引起的模块内部染料脱落及破裂。
本发明一实施例的染料敏化太阳能电池模块100的电池单元(Cell)中的电解液的体积可以比在常温的1个大气压下填充于染料敏化太阳能电池的电解液的体积大。具体地，在模块100的电池单元(Cell)内通过电解液注入通路121同时进行真空形成、压力增加或者温度调整中的两个以上工序并注入电解液130，因此填充在电池单元(Cell)内的电解液130的体积会比常温的1个大气压下的填充在染料敏化太阳能电池模块100的电池单元(Cell)的电解液的体积大。
将其具体地数学化来表示则如下。将常温的1个大气压下的模块100的电池单元(Cell)的体积设为V1，将本发明一实施例的模块100的电池单元(Cell)内的电解液的体积设为V2时，V1和V2满足下述式1。
[式1]
1<V2/V1≤1.5
即，对本发明一实施例的染料敏化太阳能电池模块100同时进行真空形成、压力增加或者温度调整中的两个以上的工序并填充电解液，因此电池单元(Cell)内存在有内压。从而，如图4所示，在电池单元(Cell)内的特定位置上用钻孔机来钻孔600即钻探(drilling)测试时，如圆圈表示的部分，呈现为电解液130向爆米花一样向外部喷出。
用于填充在电池单元(Cell)内的电解液130以0.8g/ml至1.8g/ml的密度进行填充，具体地具有1.2g/ml的密度值。
将密度值按溶剂种类划分的话，当为有机溶剂电解液时，以0.90g/ml至1.50g/ml的密度进行填充，当为离子液体电解液时，以1.15g/ml至1.75g/ml的密度进行填充，当为高分子有机溶剂混合电解液时，以0.95g/ml至1.45g/ml的密度进行填充。
本发明一实施例的染料敏化太阳能电池模块100在85℃烤箱中存放2小时时，电解液130内产生的气泡的大小在5mm以下，电池单元(Cell)所含的气泡数在10个以下，具体地，5mm以下大小的气泡可在5个以下，更具体地，染料敏化太阳能电池模块100在85℃烤箱中存放2小时时，电池单元(Cell)的电解液130内产生的气泡可消失。
图3表示将具有本发明一实施例的图2结构的染料敏化太阳能电池模块在85℃烤箱中存放2小时后的模块100的照片，可以证实电池单元(Cell)的电解液内没有气泡产生。
另外，本发明一实施例的染料敏化太阳能电池模块除了工作电极110、对电极120及电解液130以外，还包括位于对电极120某一部位的电解液注入通路121及用于密封电解液注入通路121的密封剂150和盖玻片160。
图5是表示注入电解液的图，电解液注入通路121可以位于对电极120的某一部位，以能够向染料敏化太阳能电池模块100注入电解液130。电解液注入通路121可以形成为具有0.1㎜至1㎜的直径的通路，或者具体地形成为0.1㎜至0.7㎜的直径的通路。可以通过电解液注入通路121来注入电解液，并且在真空状态下施加压力来充分填充电解液，以避免注入过程中产生气泡。
图6是表示密封步骤的图，将模块100的电解液注入通路121用密封剂150和盖玻片160利用加热棒(Heating bar)来进行粘接密封。
密封剂150起到将具有电解液注入通路121的对电极120和盖玻片160进行粘接的作用。
盖玻片160为钠钙玻璃，用于密封电解液注入通路121，以防止电解液泄露。
另外，当完成填充时，由于没有擦拭残留在注入通路121入口的电解液，因此在对电极120及密封剂150之间会残留少量电解液130。此时，残留的电解液130位于电解液注入通路121的直径两倍以内的范围，而在电解液130残留区域以外的区域，对电极120和盖玻片160直接与密封剂150接触。
例如，电解液130残留在电解液注入通路121的半径10㎜以内，并且密封剂150及盖玻片160位于所残留的电解液130上。当电解液注入通路121的直径为0.1㎜至1㎜时，电解液130残留在电解液注入通路121的半径2mm以内。
本发明的染料敏化太阳能电池模块防止电解液内产生气泡，使气泡引起的染料敏化太阳能电池模块的破裂现象尽可能减少，从而防止吸附在氧化物半导体的染料脱落，进而确保可靠性。
另外，本发明能够制造具有所述太阳能电池模块的染料敏化太阳能电池。
实施例
为了评价本发明一实施例的染料敏化太阳能电池模块的性能，以与现有染料敏化太阳能电池模块比较的方式进行了气泡产生比较测试。
测试方法如下，根据电解液密度来检测在85℃烤箱中存放2小时时所产生的气泡数和大小，为保证实验的可靠性，重复实施10次后，记录其平均值。
[表1]
参照表1，电解液密度越低，气泡产生的就越多，在一部分实验中当密度小于0.8g/ml时，有时测试途中模块密封发生破裂而无法完成测试。
至此，对本发明的优选实施例为中心进行了说明。本领域技术人员应该理解在不脱离本发明的实质特性的情况下，可以体现为变形的方案。所以应该在说明的观点考虑所公开的实施例，而不是以限定的观点去考虑。本发明的范围由权利要求书决定，而不是上述说明，并且在等同范围内的所有变更均属于本发明。
Claims (20)
1.一种染料敏化太阳能电池模块，由多个电池单元构成，
所述电池单元包括工作电极、对电极及电解液，所述电解液位于所述工作电极和所述对电极之间，其特征在于，
所述电池单元所含的气泡数在10个以下。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
将所述染料敏化太阳能电池模块存放在85℃烤箱中2小时时，电解液内产生的气泡大小在5mm以下，所述电池单元所含的气泡数在10个以下。
3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
将所述染料敏化太阳能电池模块存放在85℃烤箱中2小时时，电解液内产生的气泡大小在5mm以下，所述电池单元所含的气泡数在5个以下。
4.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
将所述染料敏化太阳能电池模块存放在85℃烤箱中2小时时，所述电池单元没有气泡产生。
5.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
所述染料敏化太阳能电池模块内的电解液的体积比常温的1个大气压下填充于染料敏化太阳能电池的电解液的体积大。
6.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
填充在所述染料敏化太阳能电池模块的电解液具有0.8g/ml至1.8g/ml的密度值。
7.一种染料敏化太阳能电池模块，由多个电池单元构成，
所述电池单元包括工作电极、对电极及电解液，所述电解液位于所述工作电极和所述对电极之间，其特征在于，
所述电池单元的体积为V1，所述电池单元内的电解液的体积为V2，所述V1和V2满足1<V2/V1≤1.5。
8.根据权利要求7所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
所述电池单元所含的气泡数在10个以下。
9.根据权利要求7所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
将所述染料敏化太阳能电池模块存放在85℃烤箱中2小时时，电解液内产生的气泡大小在5mm以下，所述电池单元所含的气泡数在10个以下。
10.根据权利要求7所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
将所述染料敏化太阳能电池模块存放在85℃烤箱中2小时时，电解液内产生的气泡大小在5mm以下，所述电池单元所含的气泡数在5个以下。
11.根据权利要求7所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
将所述染料敏化太阳能电池模块存放在85℃烤箱中2小时时，所述电池单元没有气泡产生。
12.一种染料敏化太阳能电池模块，由多个电池单元构成，
所述电池单元包括工作电极、对电极及电解液，所述电解液位于所述工作电极和所述对电极之间，其特征在于，
所述对电极具有电解液注入通路，
所述电池单元还具有用于覆盖所述电解液注入通路的盖玻片,
在所述电解液注入通路的直径2倍以内范围残留有所述电解液，
在所述电解液残留区域以外的区域，所述对电极和所述盖玻片与密封剂接触。
13.根据权利要求12所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
所述电解液残留在所述电解液注入通路的半径10㎜以内。
14.根据权利要求12所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
在所述电解液残留区域，所述密封剂及所述盖玻片则位于所述电解液上。
15.根据权利要求12所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
所述电池单元所含的气泡数在10个以下。
16.根据权利要求12所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
将所述染料敏化太阳能电池模块存放在85℃烤箱中2小时时，电解液内产生的气泡大小在5mm以下，所述电池单元所含的气泡数在10个以下。
17.根据权利要求12所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
将所述染料敏化太阳能电池模块存放在85℃烤箱中2小时时，电解液内产生的气泡大小在5mm以下，所述电池单元所含的气泡数在5个以下。
18.根据权利要求12所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
将所述染料敏化太阳能电池模块存放在85℃烤箱中2小时时，所述电池单元没有气泡产生。
19.根据权利要求12所述的染料敏化太阳能电池模块，其特征在于，
所述电池单元的体积为V1，所述电池单元内的电解液的体积为V2，所述V1和V2满足1<V2/V1≤1.5。
20.一种染料敏化太阳能电池，具有权利要求1至19中任一项所述的染料敏化太阳能电池模块。
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