NL1020750C2 - Werkwijze en inrichting voor het vullen van een halfproduct voor een vloeistofhoudend fotovoltaïsch element. - Google Patents

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET VULLEN VAN EEN HALFPRODUCT VOOR EEN VLOEISTOFHOUDEND FOTOVOLTAÏSCH ELEMENT

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het met vloeistof vullen van een halfproduct voor een vloeistofhoudend fotovoltaïsch element, welk halfproduct ten minste een plaatvormige werkelektrode en een daaraan door 5 middel van een damp- en vloeistofdichte omtreksrand gehechte plaatvormige tegenelektrode omvat, waarbij tussen de werkelektrode, de tegenelektrode en de omtreksrand een ruimte is verschaft voor het opnemen van een vloeistof.

Uit het Amerikaanse octrooi nr. 5.350.644 is bekend een 10 vloeistofhoudend fotovoltaïsch element. Het bekende fotovoltaïsche element omvat een werkelektrode die wordt gevormd door een gelaagde structuur van ten minste een eerste elektrisch geleidende laag, die bijvoorbeeld gedeponeerd is op een eerste substraat of zelf een eerste substraat vormt, 15 een op de eerste elektrisch geleidende laag gedeponeerde laag kristallijn metaaloxide-halfgeleidermateriaal, een tegenelektrode die wordt gevormd door op een transparant tweede substraat gedeponeerde transparante tweede elektrisch geleidende laag, en een tussen de laag halfgeleidermateriaal 20 en de tweede elektrisch geleidende laag gehouden elektrolytische vloeistof. Voor het eerste en tweede substraat wordt in praktische situaties veelal gebruik gemaakt van een glasplaat.

Tijdens de vervaardiging van een vloeistofhoudend 25 fotovoltaïsch element dient dit gevuld te worden met de elektrolytische vloeistof, welke enigszins visceuze eigenschappen vertoont. Het vullen vindt plaats nadat het eerste en tweede substraat met de respectieve daarop gedeponeerde lagen aan elkaar zijn gehecht door middel van 30 een damp- en vloeistofdichte omtreksrand van een thermoplastisch kleefstofmateriaal, waarbij tussen de beide substraten en de omtreksrand een ruimte is ontstaan voor het opnemen van de vloeistof.

1C2G750 2

Het vullen vindt volgens de stand der techniek plaats door het aanbrengen van twee gaten in een van de substraten, het injecteren van elektrolytische vloeistof in de ruimte door een eerste gat en het laten ontsnappen van lucht door 5 het tweede gat, totdat de ruimte geheel gevuld is, en het vervolgens dichten van beide gaten. Het aanbrengen van twee gaten in een van de substraten is mechanisch ongewenst, en heeft bovendien een nadelig effect op de kostprijs van het fotovoltaïsche element.

10 Volgens een alternatieve bekende werkwijze wordt in een van de substraten een gat aangebracht, waarna het te vullen element met het van het gat voorziene substraat naar boven gericht in een vacuüm te pompen vacuümkamer wordt geplaatst. Vervolgens wordt een aan zijn onderzijde open houder, te . 15 vullen met elektrolytische vloeistof, op het substraat rondom het gat geplaatst, wordt de vacuümkamer vacuüm gepompt, waarbij de ruimte tussen de substraten eveneens vacuüm wordt gepompt, eri wordt.tenslotte lucht ingelaten in de vacuümkamer, waarbij elektrolytische vloeistof vanuit de 20 houder via het gat in de ruimte tussen de substraten wordt geperst. Deze werkwijze is tijdrovend, en heeft door het inherente gebruik van een dure vacuümpomp die wordt blootgesteld aan oxiderende bestanddelen in de elektrolytische vloeistof, een nadelig effect op de kostprijs 25 van het fotovoltaïsche element.

Het is een doel van de uitvinding een werkwijze voor het met een elektrolytische vloeistof vullen van een halfproduct voor een fotovoltaïsch element te verschaffen, volgens welke kan worden volstaan met het aanbrengen van één gat in een van 30 de substraten van het halfproduct voor het inlaten van de vloeistof in de ruimte tussen de substraten, zonder daarbij die ruimte vacuüm te moeten pompen.

Het is voorts een doel een dergelijke werkwijze te verschaffen die het op snelle en kostenbesparende wijze 35 mogelijk maakt een halfproduct te vervaardigen.

Deze doelen worden bereikt met een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort, die overeenkomstig de uitvinding de 3 stappen omvat van (iii) het met de vulopening naar boven gericht plaatsen van het halfproduct op een horizontaal geplaatste roteerbare schijf, op zodanige wijze dat de de vulopening zich binnen een cirkel met een vooraf bepaalde 5 straal R om de rotatieas van de schijf uitstrekt, (iv) het rondom de vulopening op het halfproduct plaatsen van een aan zijn onderzijde vlakke en van een opening voorziene houder, waarbij de opening ten minste een inwendige diameter 2R heeft en de buitendiameter van de houder aan zijn onderzijde 10 kleiner is dan de kleinste oppervlaktedimensie van het halfproduct,1 (v) het inbrengen van vloeistof in de houder en het doen roteren van de schijf met het halfproduct en de daarop geplaatste houder met een zodanige rotatiesnelheid en gedurende een zodanige periode dat de ruimte in het ' 15 halfproduct onder invloed van op de vloeistof werkende centrifugale krachten en de gravitatiekracht volledig met vloeistof is gevuld, en (vi) het dichten van de vulopening.

Om een goed mechanisch contact tussen de onderzijde van de in stap (iv) te plaatsen houder en het halfproduct te 20 bevorderen wordt de houder volgens een uitvoeringsvorm van de werkwijze onder voordruk op het halfproduct geplaatst.

In een voordelige uitvoeringsvorm wordt bij het in stap (iv) plaatsen van de houder een vloeistofdichte afdichting tussen de onderzijde van de houder en het halfproduct 25 verschaft, zodat geen vloeistof uit de houder onder inwerking van een centrifugale kracht tussen de onderzijde van de houder en het halfproduct kan weglekken.

De rotatiesnelheid in stap (v) van een werkwijze volgens de uitvinding bedraagt bijvoorbeeld ten minste 2000 rpm 30 (omwentelingen per minuut), en bedraagt bij voorkeur ten minste 4000 rpm (omwentelingen per minuut). Bij deze laatste rotatiesnelheid wordt enerzijds het vullen van het halfproduct in een voldoende korte tijdsduur voltooid, terwijl anderzijds de optredende centrifugale krachten op de 35 samenstellende onderdelen van het halfproduct niet zo groot zijn dat deze krachten tot beschadigingen van het halfproduct kunnen leiden.

"i j 4

In weer een uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding wordt tijdens het in stap (v) in de houder inbrengen van de vloeistof een pulserende onderdruk in de houder aangelegd. Gevonden is dat door het aanleggen van een 5 pulserende onderdruk in de houder het debiet van de vloeistof door de vulopening wordt verhoogd ten opzichte van het debiet bij afwezigheid van die pulserende onderdruk, onder overigens identieke omstandigheden. De aan te leggen onderdruk bedraagt in een voordelige uitvoeringsvorm ca. 10 kPa.

10 De werkwijze volgens de uitvinding is in het bijzonder geschikt voor het vullen van een halfproduct dat ten minste een glassubstraat omvat.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de hierboven beschreven uitgevonden 15 werkwijze, welke inrichting omvat een in bedrijfstoestand horizontaal geplaatste roteerbare schijf voor het daarop met een vulopening naar boven gericht plaatsen van een halfproduct en een rondom de vulopening op het halfproduct plaatsbare aan zijn onderzijde vlakke en van een opening 20 voorziene roteerbare vloeistofhouder, waarbij· de buitendiameter van de houder aan zijn onderzijde kleiner is dan de kleinste oppervlaktedimensie van het halfproduct.

In een uitvoeringsvorm is de houder om een symmetrieas symmetrisch en is de houder op zodanige wijze te plaatsen dat 25 de symmetrieas samenvalt met de rotatieas van de schijf.

Een symmetrische houder biedt het voordeel dat deze tijdens het roteren in balans is, en geen trillingen in de onderliggende halfproduct teweeg brengt.

De houder is bijvoorbeeld 2-tallig, 4-tallig of 6-tallig 30 symmetrisch, wat wil zeggen dat de houder bij een rotatie over een hoek van respectievelijk 2n/2, 2n/4 of 2n/6 in zichzelf wordt overgevoerd.

Bij voorkeur is de houder rotatiesymmetrisch.

In een houder van een uitvoeringsvorm van een inrichting 35 volgens de uitvinding vertoont het inwendige van de houder in een langsdoorsnede een zich neerwaarts verwijdend conisch verloop. Een dergelijk conisch verloop biedt het voordeel dat 1 ü 2 o 7 5 o 5 het langs de binnenwand omhoog stuwen van de vloeistof in de houder onder inwerking van centrifugale krachten wordt tegen gegaan.

In weer een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de 5 uitvinding is de houder voorzien van veermiddelen voor het onder voordruk plaatsen van de houder op het halfproduct, waarmee een goed mechanisch contact tussen de onderzijde van de houder en het halfproduct wordt bevorderd.

In een voordelige uitvoeringsvorm is de houder' aan zijn 10 onderzijde voorzien van afdichtmiddelen voor het verschaffen van een vloeistofdichte afdichting tussen de onderzijde van de houder en een halfproduct.

De uitvinding wordt in het volgende toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting, onder 15 verwijzing naar de tekeningen.

In de tekeningen tonen

Fig. 1 schematisch in een verticale doorsnede een halfproduct voor een vloeistofhoudende zonnecel waarop een conusvormige houder is geplaatst, en 20 Fig. 2 in een vereenvoudigde verticale doorsnede een uitvoeringsvorm van een onderdeel met een roteerbare vloeistofhouder van een apparaat voor het vullen van een halfproduct voor een zonnecel.

In de tekeningen worden overeenkomstige onderdelen 25 aangeduid door dezelfde verwijzingsgetallen.

Fig. 1 toont een halfproduct 1 voor een vloeistofhoudende zonnecel, met een plaatvormige werkelektrode 2, en een daaraan door middel van een damp- en vloeistofdichte omtreksrand 3 gehechte plaatvormige tegenelektrode 4, waarbij 30 werkelektrode 2, tegenelektrode 4 en omtreksrand 3 een ruimte 5 omsluiten voor het daarin opnemen van een vloeistof, en in de tegenelektrode 4 een vulopening 6 is aangebracht. Op de tegenelektrode 4 is rondom de vulopening 6 een zich neerwaarts verwijdende en aan zijn onderzijde open conische 35 houder 7 geplaatst, waarbij de afmetingen zodanig gekozen zijn dat de buitendiameter van de houder 7 zich niet buiten het oppervlak van de werkelektrode 4 uitstrekt, en de 6 vulopening 6 geheel binnen de opening van de houder 7 valt. Bij het volgens de uitvinding vullen van de ruimte 5 met een elektrolytische vloeistof worden het halfproduct 1 en de houder 7 simultaan geroteerd volgens pijl 8 om een verticale 5 rotatieas 9,. waarbij de vloeistof volgens de pijl 10 wordt ingelaten in de houder 7 en het halfproduct 1, waarbij de vloeistof onder inwerking van de centrifugaalkracht in radiële richting volgens de pijlen 11 in de ruimte 5 wordt gestuwd, onder gelijktijdige verdringing van aanwezige lucht, 10 die door de vulopening 6 ontsnapt (voorgesteld door pijl 12).

Fig. 2 toont· een vulkop 13 van een apparaat voor het vullen van een halfproduct voor een zonnecel, welke vulkop 13 uit een statisch en een roteerbaar deel is samengesteld. Het roteerbare deel omvat onder meer een rotatiesymmetrische, . 15 inwendig zich neerwaarts verwijdend conisch verlopende vloeistofhouder 7 met voet 14, een insert 15, opgehangen in een inserthouder 16 en voorzien van een doorlopend asgat 17 dat uitmondt in de vloeistofhouder 7. Het statische deel omvat onder meer een huis, samengesteld uit delen 18, 19 die 20 met een bout 25 aan elkaar zijn bevestigd, afgesloten door een bovenkap 20 die met een bout 32 aan het huis 19 is bevestigd en die is voorzien van een vloeistof-inlaatopening 21. Het statische deel is voorzien van een in een stator 35 opgesloten bovenste statische afdichting 33, die samenwerkt 25 met een onderste roteerbare afdichting 34. De inserthouder 16 is met lagers 22 aan het huis 18, 19 gelagerd, de vloeistofhouder 7 is door middel van een montageflens 23 en bouten 24 aan de inserthouder 16 bevestigd. In de voet 14 is een uitlaatopening 26 gevormd, die wordt afgesloten door een 30 onder voordruk van een drukveer 27 opgesloten en aan zijn bovenzijde van een borgmoer 28 voorziene afsluiter 29. De voet 14 is voorzien van een aantal afdichtingen 30 en van een meenemerring 31 van een geschikt materiaal, bijvoorbeeld rubber. In een vulapparaat volgens de uitvinding is de vulkop 35 13 in verticale richting verplaatsbaar boven een horizontaal opgestelde roteerbare schijf of draaitafel (niet getoond) opgesteld, op zodanige wij ze dat de rotatieas 9 van de 1 0 2 0 7 5 fl 7 vloeistofhouder 7 en die van de draaitafel samenvallen. Om een halfproduct 1 te vullen wordt dit op, de draaitafel gelegd, waarbij wordt zorg gedragen dat de vulopening 6 in het halfproduct 1 zich om het roterende middelpunt van de 5 draaitafel uitstrekt. Vervolgens wordt de vulkop 13 op het halfproduct 1 neergelaten, waarbij de afsluiter 29 en de afsluiterveer 27 worden ingedrukt, en vloeistof, die wordt aangevoerd via de vloeistof-inlaat. 21 en het asgat 17, na het in rotatie brengen van draaitafel, halfproduct 1 en 10 roteerbare delen van de vulkop, vanuit de vloeistofhouder 7 via de uitlaatopening 26 en de vulopening 6 wordt ingelaten in de ruimte 5 in het halfproduct 1, alwaar de vloeistof zich verdeelt op de wijze zoals hierboven bij de beschrijving van fig. 1 is uiteengezet. De roteerbare delen van de vulkop . 15 worden in rotatie gebracht door het met de draaitafel roterende halfproduct 1 door middel van de rubberen meenemerring 31 in de vulkop 14. Een statorpen 36 borgt de stator 35 en de bovenste afdichting 33 tegen rotatie. Om ongewenst lekken van vloeistof naar de lagers 22 te 20 voorkomen, vormen een aan de bovenzijde van de insert 15 aangebrachte roteerbare omtreksrand 37 en een met het huis 19 verbonden complementair gevormde samenwerkende statische omtreksrand 38 een labyrint, en zijn drains 39 aangebracht in het bovenkap 20 en huis 19.

25 Opgemerkt wordt dat de werkwijze de mogelijkheid biedt tot het simultaan vullen van meerdere halfproducten, indien de omtrek van deze halfproducten een regelmatige veelhoek is, en de vulopeningen van deze halfproducten zodanig zijn aangebracht dat deze alle in het centrum van de draaitafel 30 plaatsbaar zijn.

Claims (14)

1. Werkwijze voor het met vloeistof vullen van een halfproduct (1) voor een vloeistofhoudend fotovoltaïsch element, welk halfproduct (1) ten minste een plaatvormige werkelektrode (2) en een daaraan door middel van een damp- en 5 vloeistofdichte omtreksrand (3) gehechte plaatvormige tegenelektrode (4) omvat, waarbij tussen de werkelektrode (2), de tegenelektrode (4) en de omtreksrand (3) een ruimte (5) is verschaft voor het opnemen van een vloeistof, omvattend de stappen van 10 (i) het verschaffen van genoemd halfproduct (1), (ii) het aanbrengen van een vulopening (6) in naar keuze de werkelektrode (2) of de tegenelektrode (4), gekenmerkt door de stappen van (iii) het met de vulopening (6) naar boven gericht 15 plaatsen van het halfproduct (1) op een horizontaal geplaatste roteerbare schijf, op zodanige wijze dat de de vulopening (6) zich binnen een cirkel met een vooraf bepaalde straal R om de rotatieas van de schijf uitstrekt, (iv) het rondom de vulopening (6) op het halfproduct 20 plaatsen van een aan zijn onderzijde (14) vlakke en van een opening (26) voorziene houder (7), waarbij de opening (26) ten minste een inwendige diameter 2R heeft en de buitendiameter van de houder (7) aan zijn onderzijde (14) kleiner is dan de kleinste oppervlaktedimensie van het 25 halfproduct (1), (v) het inbrengen van vloeistof in de houder (7) en het doen roteren van de schijf met het halfproduct (1) en de daarop geplaatste houder (7) met een zodanige rotatiesnelheid en gedurende een zodanige periode dat de de ruimte (5) in het 30 halfproduct (1) onder invloed van op de vloeistof werkende centrifugale krachten en de gravitatiekracht volledig met vloeistof is gevuld, en (vi) het dichten van de vulopening (6).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de in stap (iv) te plaatsen houder (1) onder voordruk op het halfproduct wordt geplaatst.

3. Werkwijze volgens een der conclusies 1-2, met het kenmerk dat bij het in stap (iv) plaatsen van de houder (1) 5 een vloeistofdichte afdichting (30) tussen de onderzijde (14) van de houder (7) en het halfproduct wordt verschaft.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de rotatiesnelheid in. stap (v) ten minste 2000 rpm (omwentelingen per minuut) bedraagt.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de rotatiesnelheid in stap (v) ten minste 4000 rpm (omwentelingen per minuut) bedraagt.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, dat tijdens het in stap (v) in de houder (7) inbrengen van de vloeistof ' 15 een pulserende onderdruk in de houder (7) wordt aangelegd.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de onderdruk ca. 10 kPa bedraagt.

8. Werkwijze volgens een der conclusies 1-7, waarbij het halfproduct (1) ten minste een glassubstraat omvat.

9. Inrichting voor het uitvoeren van een werkwijze volgens conclusie 1, omvattend een in bedrijfstoestand horizontaal geplaatste roteerbare schijf voor het daarop met een vulopening (6) naar boven gericht plaatsen van een halfproduct (1) en een rondom de vulopening (6) op het 25 halfproduct (1) plaatsbare aan zijn onderzijde (14) vlakke en van een opening (26) voorziene roteerbare vloeistofhouder (7), waarbij de buitendiameter van de houder (7) aan zijn onderzijde (14) kleiner is dan de kleinste oppervlaktedimensie van het halfproduct.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de houder (7) om een symmetrieas symmetrisch is en op zodanige wijze op een halfproduct (1) plaatsbaar is dat de symmetrieas samenvalt met de rotatieas van de schijf.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat 35 de houder (7) rotatiesymmetrisch is.

12. Inrichting volgens een der conclusies 9-11, met het kenmerk, dat het inwendige van de houder (7) in een 1 i-z,;7 o 0 langsdoorsnede een zich neerwaarts verwijdend conisch verloop vertoont.

13. Inrichting volgens een der conclusies 9-12, met hét kenmerk, dat de houder (1) is voorzien van veermiddelen (27) 5 voor het onder voordruk plaatsen van de houder (1) op het halfproduct.

14. Inrichting volgens een der conclusies 9-13, met het kenmerk, dat de houder (1) aan zijn onderzijde (14) is voorzien van afdichtmiddelen (30) voor het verschaffen van 10 een vloeistofdichte afdichting tussen de onderzijde van de houder (14) en het halfproduct (1). 1 0 ? 0 7 5 0