一種染料敏化太陽電池的密封方法
2023-06-10 14:30:36 5
專利名稱：一種染料敏化太陽電池的密封方法
技術領域：
本發明屬於光伏器件密封領域，尤其涉及一種染料敏化太陽電池的密封方法。
背景技術：
人類即將耗盡傳統的化石能源，隨之而來的是越來越嚴重的能源缺乏。對於懸在我們頭頂的巨大能源——太陽能的利用開發必將越來越重視。太陽光伏發電能將太陽能轉化成使用方便的電能，是解決能源危機的一個重要途徑。1991年瑞士Michael Gr tzel教授在《Nature》發表一篇裡程碑式論文利用聯批唳釕(II)配合物染料和納米多孔TiO2薄膜製備出的染料敏化太陽電池，獲得了 7. 1%的光電轉換效率。獨特的結構設計和不尋常的光電轉換模式使染料敏化太陽電池引起了廣泛關注。染料敏化太陽電池是一種多相光電化 學體系，電池可以看作一種光電化學池，主要由導電玻璃、納米多孔半導體薄膜、染料、電解質和鉬對電極組成「夾心」結構。這些部件涉及到液相和固相材料，部件之間需要通過密封才能構成真正的光伏電池。染料敏化太陽電池需要密封的位置主要有兩種第一，光陽極板和陰極板之間需要密封並保持一定厚度來容納電解液；第二，陰極板上預留的小孔在電解液加注後也需要密封，防止電解液洩漏。這兩處的密封效果的好壞涉及到染料敏化太陽電池的效率和長期穩定性。染料敏化太陽電池中最常用的密封方法是利用一些高分子有機薄膜製成一定形狀的密封圈，放置在光陽極板和陰極板之間，通過對光陽極板和陰極板加熱使薄膜粘結在一起達到密封目的。隨著電池技術的發展，電池模塊結構設計的越來越複雜，使得密封圈的形狀也變得複雜起來。含有不同寬度和不同長度的複雜密封圈在同樣溫度下密封效果不同，在較寬密封圈處還沒有充分粘結，密封性不好具有一定的洩漏風險；而在較窄密封圈處已經融化有可能導致兩極板的短路。除高分子有機薄膜外，還採用玻璃粉等物質塗抹在陽極板和陰極板之間構成密封圈，通過加熱燒結使得光陽極板和陰極板粘結在一起，這種密封需要溫度較高會降低光陽極板上染料的性能。由於染料敏化太陽電池電解液採用液態腈類有機溶液，高溫下蒸汽壓很高這種方法不適用於小孔密封。
發明內容
本發明提供了一種染料敏化太陽電池的密封方法，在光陽極板和陰極板(或陰極板與小孔密封玻璃片)之間加入密封圈，然後通過雷射照射融合密封材料完成電池的封裝。本發明是這樣實現的，一種染料敏化太陽電池的密封方法，將密封圈夾於光陽極板和陰極板之間，或者陰極板和小孔密封玻璃片之間，通過密封圈形狀設定雷射束的波長300^400 nm、雷射束寬度與密封圈薄膜寬度相同、強度0. 1 50 W、雷射束移動速度1 70 cm/s參數，通過雷射束沿著密封圈形狀掃描直至閉合完成密封。密封圈材料為高分子聚合物、低熔點玻璃粉、紫外固化膠等熱或光密封材料。雷射束可以是脈衝、直流等各種形式的雷射。本發明的技術效果是雷射的強度可按照密封圈的寬窄而設定，可以對寬窄不一、形狀複雜的密封薄膜進行密封，保證了良好的密封效果；密封時間短且熱量只產生在密封圈附近，對染料的影響較小，也不會引起有機電解質的揮發，適用於光陽極板和陰極板之間密封，也適用於對關注電解液的小孔密封。
圖I為雷射密封染料敏化太陽電池示意圖。在圖中，I、光陽極板2、密封圈3、陰極板4、小孔5、小孔密封圈6、小孔密封玻璃片7、雷射束。
具體實施例方式如圖I所示，具體實施方式
如下
實施例I
①採用絲網印刷方法將溶膠-凝膠法製備的TiO2漿料印刷於透明導電玻璃(Sn02:F，TEC-15, LOF)上部，通過馬弗爐於510 °C燒結30分鐘形成15 y m厚度納米多孔TiO2薄膜。待薄膜冷卻至 80 °C 時，浸入染料 N719 (Cis-diisothocyanato-bis (2, 2' -bipyridyl-4, 4'-dicarboxylato) ruthenium (I I) bis (tetrabutylammonium))的乙醇溶液中 12 小時後形成染料敏化TiO2薄膜，構成光陽極板I。②將H2PtCl6溶液噴塗到透明導電玻璃上，通過馬弗爐於410 °C燒結20分鐘，SP可得陰極板3。陰極板事先打出一個直徑約0. 3^1毫米的小孔4，用來灌注電解液。③利用雷射刻機刻出設計好的高分子聚合物密封圈(密封薄膜Surlyn, Dupont), ④將密封圈2夾於光陽極板I和陰極板3之間。⑤通過密封圈2形狀設定雷射束的波長(30(T355 nm)、雷射束寬度(與密封薄膜寬度相同)、強度(0. 5 3 W)、雷射束7移動速度(1(T50 cm/s)等參數，從光陽極板I方向入射，通過雷射束沿著密封圈形狀掃描直至閉合完成密封。具體實例2
①利用雷射刻機刻出設計好的高分子聚合物密封圈5(密封薄膜Surlyn, Dupont),
②將密封圈夾於陰極板3小孔4和小孔密封玻璃片6之間
③通過密封圈形狀設定雷射束的波長(30(T355nm)、雷射束寬度(與密封薄膜寬度相同)、強度(0. 5 3 W)、雷射束移動速度(1(T50 cm/s)等參數，從小孔密封玻璃片6入射，通過雷射束沿著密封圈形狀掃描直至閉合完成密封。具體實例3
①採用絲網印刷方法將溶膠-凝膠法製備的TiO2漿料印刷於透明導電玻璃(Sn02:F，TEC-15, LOF)上部，通過馬弗爐於510 °C燒結30分鐘形成15 y m厚度納米多孔TiO2薄膜。待薄膜冷卻至 80 °C 時，浸入染料 N719 (Cis-diisothocyanato-bis (2, 2' -bipyridyl-4, 4'-dicarboxylato) ruthenium (I I) bis (tetrabutylammonium))的乙醇溶液中 12 小時後形成染料敏化TiO2薄膜，構成光陽極板I。
②將H2PtCl6溶液噴塗到透明導電玻璃上，通過馬弗爐於410 °C燒結20分鐘，SP可得陰極板3。陰極板事先打出一個直徑約0. 3^1毫米的小孔4，用來灌注電解液。③將低熔點玻璃粉(熱膨脹係數70-95X 10_7/°C，轉變溫度330-580°C，按照8. 5:1混於乙基纖維素和松油醇(I :5)粘結劑中)按照一定形狀塗抹於光陽極板I和陰極板3之間，構成玻璃粉密封圈2。④通過密封圈2形狀設定雷射束的波長(30(T355 nm)、雷射束寬度(與密封薄膜寬度相同)、強度(0.5 3 W)、雷射束移動速度(1(T50 cm/s)等參數，從光陽極板I方向入射，通過雷射束沿著密封圈形狀掃描直至閉合完成密封。 上述僅為本發明的三種具體實施實例，不是全部的實施方式，通過閱讀本發明書對本發明技術方案的任何等效變化，均為本發明權利要求多涵蓋。
權利要求
1.一種染料敏化太陽電池的密封方法，其特徵是將密封圈夾於光陽極板和陰極板之間，或者陰極板和小孔密封玻璃片之間，通過密封圈形狀設定雷射束的波長30(T400 nm、雷射束寬度與密封圈薄膜寬度相同、強度0. r50 W、雷射束移動速度廣70 cm/s參數，通過雷射束沿著密封圈形狀掃描直至閉合完成密封。
2.根據權利要求I所述的染料敏化太陽電池的密封方法，其特徵是密封圈材料為高分子聚合物、低熔點玻璃粉、紫外固化膠等熱或光密封材料。
3.根據權利要求I所述的染料敏化太陽電池的密封方法，其特徵是雷射束可以是脈衝、直流等各種形式的雷射。
全文摘要
一種染料敏化太陽電池的密封方法，將密封圈夾於光陽極板和陰極板之間，或者陰極板和小孔密封玻璃片之間，通過密封圈形狀設定雷射束的波長300~400nm、雷射束寬度與密封圈薄膜寬度相同、強度0.1~50W、雷射束移動速度1~70cm/s參數，通過雷射束沿著密封圈形狀掃描直至閉合完成密封。本發明的技術效果是雷射的強度可按照密封圈的寬窄而設定，可以對寬窄不一、形狀複雜的密封薄膜進行密封，保證了良好的密封效果；密封時間短且熱量只產生在密封圈附近，對染料的影響較小，也不會引起有機電解質的揮發，適用於光陽極板和陰極板之間密封，也適用於對關注電解液的小孔密封。
文檔編號H01G9/08GK102709062SQ20121018195
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月5日 優先權日2012年6月5日
發明者何興道, 劉偉慶, 戴松元, 肖文波, 高益慶 申請人:南昌航空大學