CN101232051A

CN101232051A - 染料敏化太阳能电池的密封结构

Info

Publication number: CN101232051A
Application number: CN 200810010367
Authority: CN
Inventors: 杨希川; 陈瑞奎
Original assignee: DALIAN HEPTACHROMA SOLARTECH Co Ltd
Current assignee: DALIAN HEPTACHROMA SOLARTECH Co Ltd
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2008-07-30

Abstract

一种染料敏化太阳能电池的密封结构，属于光电转换的器件技术领域，包括第一电极、第二电极，第一电极和第二电极相对设置，周边密封形成封闭的腔体，在所述的腔体中填充有电解质，其特征是，使用至少两层密封材料进行复合密封。本发明使用不同的密封材料实现不同的密封要求，使密封材料的选择范围大大拓宽，可以有效地降低电池的生产成本，同时可以大大提到电池密封的成功率。

Description

染料敏化太阳能电池的密封结构

技术领域

本发明涉及一种光电转换的器件，特别是一种染料敏化太阳能电池的密封结构。

背景技术

染料敏化太阳能电池，由于其结构简单、成本低廉且光电转换效率较高而受到关注。现有技术的染料敏化太阳能电池模块一般包括以下几个主要部分：吸附了光敏染料的纳米多孔半导体薄膜和透明导电基板组成的第一电极、与之相对且间隔开的含催化层的第二电极、两电极之间填充的电解质、以及密封材料。两电极中至少包含一个透明电极以保证电池对光的吸收，通常使用透明导电性基板为导电玻璃或柔性透明导电膜。电解质材料通常为含有碘电对的有机溶液，其具有的强溶解性和氧化性对电池的密封材料提出了较高的要求。

由于半导体电极具有粗糙因子大于1000的大比表面积多孔膜结构，可以大大提高染料对光的吸收效率。目前，该类电池的光电转换效率达到了11％以上。因为在染料敏化太阳能电池的生产中，不一定需要使用复杂的、大规模制造设备，同时避免了高温或者高真空等高能耗过程，据估计，染料敏化太阳能电池的生产成本为硅系太阳能电池的1/10～1/5。染料敏化太阳能电池作为下一代的廉价大规模生产的太阳能电池成为可能。

对电解质溶液的有效密封是这类电池长寿命工作的基本要求。中国专利CN1181565C公开了一种利用聚合物薄膜进行染料敏化太阳能电池密封的方法，将一定形状的聚合物薄膜准确定位于电极之间，通过加压、加热，使两电极完成密封。该密封方法在工业化生产中实用性不强。中国专利CN100356587C公开了利用玻璃材料、陶瓷材料进行染料敏化太阳能电池密封的方法，其密封温度高达550度左右。高温密封使电池电极材料的选择范围减少，限制了该密封方法的应用。染料敏化太阳能电池中所用电解质体系通常含有有机溶剂和氧化还原电对，如碘，目前提到的密封方法均使用一种密封材料进行电解质体系的密封，单一密封材料既要能够不被体系中氧化还原物质腐蚀，同时还要将有机溶剂进行有效密封，对材料的选择提出了苛刻的要求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提出一种全新的电池复合密封结构。本发明的电池密封结构是在第一电极和第二电极之间的周边使用多种密封材料进行电解质体系的密封，在接触电解质体系的内层使用能够耐受电解质腐蚀的密封材料，在外层再密封一种或多种具有良好溶剂密封性的材料。本发明的密封方法使用不同的材料来实现不同的密封要求，使密封材料的选择范围大大拓宽。

本发明的技术方案如下：

一种染料敏化太阳能电池的密封结构，包括第一电极、第二电极，第一电极和第二电极相对设置，周边密封形成封闭的腔体，在所述的腔体中填充有电解质，其特征是，使用至少两层密封材料进行复合密封。

所述的染料敏化太阳能电池的密封结构，其特征是，使用两层材料进行复合密封；所述复合密封从内到外依次由防腐蚀层、溶剂密封层构成；所述防腐蚀层采用能够耐受电解质腐蚀的密封材料，所述的溶剂密封层采用具有溶剂密封能力的密封材料。

根据电池的面积以及电解质的容量，本发明的密封结构可以是三层或者四层，当使用三层密封时，所述复合密封从内到外依次由防腐蚀层、溶剂密封层、溶剂密封层构成，或从内到外依次由防腐蚀层、防腐蚀层、溶剂密封层构成；使用四层材料进行复合密封时，所述复合密封从内到外依次由防腐蚀层、防腐蚀层、溶剂密封层、溶剂密封层构成，或由防腐蚀层和溶剂密封层按照其它顺序排列。

理论上，采用的层数越多，密封效果越好，但考虑到成本等因素，本发明优选2～4层。

所述的防腐蚀层采用高分子热熔胶、聚氨酯胶、聚硫橡胶、硅酮胶、硅橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、玻璃胶、环氧胶、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、聚丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂、UV固化胶中的一种或其他耐腐蚀密封材料；所述的溶剂密封层采用UV固化胶、丁基橡胶、高分子热熔胶、环氧胶、硅橡胶、氯丁橡胶、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂中的一种。

本发明的复合密封方法在接触电解质体系的防腐蚀层使用了具有耐受电解质腐蚀的密封材料，少量的挥发溶剂通过溶剂密封层进行密封。和其它报道的使用单一密封材料进行密封的方法相比，本发明的复合密封方法使用不同的密封层进行电解质体系的复合密封，使用不同的密封材料实现不同的密封要求，使密封材料的选择范围大大拓宽，可以有效地降低电池的生产成本，同时可以大大提高电池密封的成功率。

本发明所述电解质是指液体电解质、离子液体电解质、类固体电解质中的一种。

附图说明

图1是本发明实施例1的正视图；

图2是实施例1的A向剖面结构示意图；

图3是本发明实施例2的剖面结构示意图；

图4是本发明实施例3的剖面结构示意图。

图中，1为第一电极，2为第二电极，3为密封材料，4为腔体，11、21为透明基片，12、22为导电膜，13为催化剂层，23为纳米多孔半导体薄膜，31、31’为溶剂密封层，32为防腐蚀层。

具体实施方式

实施例1

如图1、2所示，一种染料敏化太阳能电池模块，包括第一电极1，第二电极2；其中，第一电极1包括透明基片11，透明基片11上覆有导电膜12，其工作区域一侧设置催化剂层13，第二电极2包括透明基片21，透明基片21上覆有导电膜22，其工作区域一侧设置纳米多孔半导体薄膜17，纳米多孔半导体薄膜17浸渍有光敏染料；透明基片11、21的材质为玻璃或塑料。

第一电极1和第二电极2相对间隔设置，周边用复合密封材料3形成封闭的腔体4，在腔体4中填充有电解质。所述密封材料3从内到外依次由防腐蚀层32、溶剂密封层31构成；接触电解质的防腐蚀层32密封材料为耐受耐的腐蚀的密封层，其材质为聚氨酯胶。溶剂密封层31材质为UV固化胶。

实施例2

如图3所示，本实施例结构与实施例1基本相同，只是密封材料3由三层密封材料复合而成，从内到外依次由防腐蚀层32、溶剂密封层31、溶剂密封层31’构成；接触电解质的防腐蚀层32的材质为硅酮胶；溶剂密封层31的材质为环氧胶，溶剂密封层31’的材质为UV固化胶。

实施例3

如图4所示，本实施例结构与实施例2基本相同，密封材料3由三层密封材料复合而成，从内到外依次由防腐蚀层32、防腐蚀层32’、溶剂密封层31构成；溶剂密封层31保护在第二电极的外面，即增强了电极的保护强度，又可以通过涂抹的方式更加方便的施工。

上述实施例中的防腐蚀层、溶剂密封层的材质可以选择其他材料等同替换。根据电池的面积、电解质的容量，密封材料3可以由更多的防腐蚀层和溶剂密封层复合而成。

Claims

1.一种染料敏化太阳能电池的密封结构，包括第一电极、第二电极，第一电极和第二电极相对设置，周边密封形成封闭的腔体，在所述的腔体中填充有电解质，其特征是，使用至少两层密封材料进行复合密封。

2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的密封结构，其特征是，使用两层材料进行复合密封；所述复合密封从内到外依次由防腐蚀层、溶剂密封层构成；所述防腐蚀层采用能够耐受电解质腐蚀的密封材料，所述的溶剂密封层采用具有溶剂密封能力的密封材料。

3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的密封结构，其特征是，使用三层材料进行复合密封；所述复合密封从内到外依次由防腐蚀层、溶剂密封层、溶剂密封层构成；所述防腐蚀层采用能够耐受电解质腐蚀的密封材料，所述的溶剂密封层采用具有溶剂密封能力的密封材料。

4.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的密封结构，其特征是，使用三层材料进行复合密封；所述复合密封从内到外依次由防腐蚀层、防腐蚀层、溶剂密封层构成；所述防腐蚀层采用能够耐受电解质腐蚀的密封材料，所述的溶剂密封层采用具有溶剂密封能力的密封材料。

5.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池的密封结构，其特征是，使用四层材料进行复合密封；所述复合密封从内到外依次由防腐蚀层、防腐蚀层、溶剂密封层、溶剂密封层构成；所述防腐蚀层采用能够耐受电解质腐蚀的密封材料，所述的溶剂密封层采用具有溶剂密封能力的密封材料。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的染料敏化太阳能电池的密封结构，其特征是，所述的防腐蚀层材质是高分子热熔胶、聚氨酯胶、聚硫橡胶、硅酮胶、硅橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、玻璃胶、环氧胶、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、聚丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂、UV固化胶中的一种。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的染料敏化太阳能电池的密封结构，其特征是，所述的溶剂密封层材质是UV固化胶、丁基橡胶、高分子热熔胶、环氧胶、硅橡胶、氯丁橡胶、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂中的一种。