CN101763951A - 染料敏化电池的封装机台 - Google Patents

Abstract

一种染料敏化电池的封装机台，用以将具有电极的二玻璃基板以框胶相互封装而形成染料敏化电池。封装机台包括有相对设置的上模体与下模体、热压板、至少一紫外灯、及调整构件。二玻璃基板设置于上、下模体所构成的工作空间内，热压板设置于上模体的一侧面，并可相对于上模体位移以压抵二玻璃基板。由热压板所产生的热能对框胶加热，或是以设置于下模体内的紫外灯发出紫外光对框胶照射，以令框胶硬化而接合二玻璃基板。调整构件设置于上、下模体之间，并由一调整手段以调整二模体之间的合模间距，以控制二玻璃基板的封装距离。

Description

染料敏化电池的封装机台

技术领域

本发明涉及一种封装机台，特别涉及一种染料敏化电池的封装机台。

背景技术

目前世界各国面临到严重的能源危机及地球暖化的问题，因此各国的技术研发人员无不致力于研发替代能源，以解决现今所遭遇的能源问题，同时又兼顾降低环境污染。其中又以太阳能为新能源开发最受瞩目的领域，而太阳能电池即为一种具备低污染性及使用寿命时间长的能源之一。

太阳能电池为一种可直接将太阳能转化为电能的装置，大致可分为两类，一种为半导体太阳能电池，例如为硅太阳能电池(silicon solar cell)，此一硅太阳能电池的工作原理是根据半导体的光伏效应进行能量的转换，但其制作工序复杂、价格昂贵、选用材料要求严格，因此可应用半导体太阳能电池的领域相当有限。另一种为光学化学太阳能电池(photoelectrochemistry solar cell)，最具代表性的为染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell，DSSC)，可取代传统半导体太阳能电池。

染料敏化电池是采用形成于导电基板上的半导体纳米晶膜，并于晶膜表面吸附一光敏染料以构成工作电极。当染料分子吸收太阳光能时，其电子跃迁至激发态并转移至半导体，而电子所留下的空穴则留在染料中。电子随后扩散至导电基板，并经由电路转移至对电极。而氧化态的染料被电解质还原，被氧化的电解质在对电极接受电子还原成基态，以完成电子的传输过程。

由于染料敏化电池内部储存有电解质溶液，而电解质溶液由高极性溶剂、碘化物、及其它添加剂所组成，因此于染料敏化电池的封装过程将较一般电子组件的封装要求更为严格，而其中最重要的就是质量良好的密封胶材料与密封技术，以避免电解质渗露于外而导致染料敏化电池无法运转工作。

目前较常使用的染料敏电池的封装材料可分为热融胶与紫外光(UV)固化胶，若是选用热融胶做为封装材料，则必须以加热方式进行胶材固化与电池封装，若是选用紫外光固化胶做为封装材料，则必须以紫外光照射硬化。由于上述两种封装胶材的特性与工艺加工的方式完全不同，因此必须采用不同型态的封装机台进行封装工艺。另外，由于染料敏化电池式含有电解质溶液的湿式化学电池，于电池中所残留的水分与氧气皆会对电池造成劣化，进而影响染料敏化电池的使用寿命，因此于电池封装工艺中，必须尽可能的排除水气与氧气的存在。

再者，染料敏化电池的上下电极的间距(cell gap)直接影响电池的发电效率，亦影响电解质溶液的体积与封装强度需求，因此如何精确的控制封装胶材的厚度是相当重要的参数之一。

然而，目前市面上所见的应用于热融胶封装的热压合机，或者是适用于紫外光固化胶封装的紫外光曝光机，皆已无法满足目前染料敏化电池的封装工艺需求。因此，如何设计一组专门针对染料敏化电池的封装工艺所使用的封装机台，是目前相关领域的人员亟欲达成的目标。

发明内容

本发明提供一种染料敏化电池的封装机台，以改进现有技术的染料敏化电池于封装过程中，必须因应封装材料的种类而对应选择适合的封装机台，以及现有封装机台并无法控制染料敏化电池的封装间距等问题。

本发明所揭露的染料敏化电池的封装机台，用以将具有至少一电极的二玻璃基板以一框胶封装为染料敏化电池。本发明的封装机台包括有相对设置的上模体与下模体、热压板、至少一紫外灯、及调整构件。其中，上、下模体可选择性的相互合模，以于二模体内容构成一工作空间，而二玻璃基板是设置于此一工作空间内。热压板设置于上模体的一侧面，并可相对于上模体进行往复位移，以压抵二玻璃基板以框胶而相互黏合，且热压板可选择的产生热能，以对框胶进行加热。紫外灯设置于其中一模体内，并可选择的发出紫外光以对框胶进行照射硬化。调整构件设置于上、下模体内，并由一调整手段以调整二模体之间的合模间距，以控制二玻璃基板的封装距离。

本发明的封装机台可根据框胶的种类而选择致动热压板或是紫外灯，以对框胶进行热作用或是光作用而予以硬化，不需依据框胶种类的不同而变更封装机台。另外，本发明封装机台的调整构件可微控制二模体之间的合模间距，进而控制染料敏化电池的封装间距，使得染料敏化电池的整体封装性能与可靠性提升，大幅增加染料敏化电池的效能及使用寿命。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的封装机台的侧面示意图；

图2为本发明的封装机台的侧面示意图；

图3A及图3B为本发明的封装机台于进行染料敏化电池的封装工艺的示意图；

图4为本发明采用不同调整手段的封装机台的侧面示意图；以及

图5为本发明采用不同调整手段的封装机台的侧面示意图。

其中，附图标记

100  封装机台

110  上模体

120  下模体

121  玻璃载片

130  热压板

140  紫外灯

150  调整构件

151  调整杆

152  定位块

153  驱动马达

154  连动齿轮

155  套筒

1551 齿条

156  气压缸

157  油压缸

160  抽气装置

170  驱动装置

200  玻璃基板

210  电极

220  框胶

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参照图1至图3A所示的示意图，本发明的染料敏化电池的封装机台100用以将二玻璃基板200封装为一染料敏化电池，此二玻璃基板200上分别设置有至少一电极210，且二玻璃基板200由一框胶220而相互黏合，以达到封装的目的。其中，本发明所揭露的框胶220类型可根据实际使用需求而选用热融胶膜与紫外光(UV)固化胶，然本领域技术人员，亦可选用任何由加热硬化或是光照射硬化的封装胶体，并不以本发明所揭露的实施例为限。本发明所揭露的实施例选用含FTO的透明导电模玻璃做为染料敏化电池的玻璃基板，其厚度为3.1毫米(mm)，设置于玻璃基板上的工作电极(TiO2)与触媒白金电极以网印方式涂布于玻璃基板上，并以摄氏500度烧结完成，接着将烧结完成的工作电极浸泡在染料中染色。

本发明所揭露的封装机台100包括有相对设置的上模体110与下模体120、热压板130、至少一紫外灯140、及调整构件150。其中，上模体110与下模体120之间具有一距离，并可选择性的相互合模，并于二模体110、120内部构成一工作空间。热压板130设置于上模体110的内侧面上，并可相对于上模体110往复位移，且热压板130可选择性的产生一热能。其中，于上模体110的外侧面上设置有一驱动装置170，与热压板130相连接，热压板130由驱动装置170的驱动而得以相对于上模体110进行往复位移的作动，本实施例所揭露的驱动装置170可为油压控制或是液压控制的汽缸，但并不以此为限。

紫外灯140设置于下模体120内，并可选择性的发出紫外光(ultravioletlight)。其中一玻璃基板200设置于热压板130上，并且面向于下模体120；下模体120相对于上模体110的一侧面(即相对于上模体110的侧面)上设有一玻璃载片121，例如为透明强化玻璃或是石英玻璃，用以供另一玻璃基板200放置于其上，并且面向于上模体110。另外，本发明的封装机台100还具有一抽气装置160，设置于上模体110，用以抽取二模体110、120内部的工作空间的气体与水分。

如图1至图3A所示，本发明的调整构件150设置于二模体110、120之间，调整构件包括有至少一调整杆151及对应数量的定位块152，本实施例于二模体110、120内设置有四个调整杆151及相对数量的定位块152，分别邻近并对应于玻璃基板200的各个边角。然而，本发明所揭露的调整杆151与定位块152可根据实际使用需求而增加或减少其配置的数量，并不以本实施例所揭露的内容为限。调整杆151设置于下模体120的内侧面(即相对于上模体110的侧面)上，而定位块152固设于上模体110的内侧面(即相对于下模体120的侧面)上，并且调整杆151与定位块152的位置相互对应。其中，本实施例的调整杆151为一螺杆，下模体120设有一驱动马达153、连动齿轮154、及套筒155。调整杆151套设于套筒155内，而套筒155以环绕于外围的齿条1551与连动齿轮154相啮接，且连动齿轮154与驱动马达153相啮合。由驱动马达153以连动相连结的套筒155相对旋转，并且带动套设于套筒155内的调整杆151相对于套筒155上下伸缩位移，使得调整杆151可相对于下模体120往复位移。

请参阅如图3A及图3B，当具有框胶220的二玻璃基板200分别摆放于上模体110与下模体120，并且开始执行封装工艺时，调整构件150的调整杆151先位移至一预设位置，接着二模体110、120相互合模，此时调整杆151与定位块152相抵接，而二模体110、120的合模间距根据调整杆151的预设位置而被微调整并予以固定。此时，启动抽气装置160抽取二模体110、120内部的气体与水分，使二模体110、120内部的工作空间呈真空状态，避免水分或氧气在封装过程中进入染料敏化电池之中。

同时，热压板130由驱动装置(如图1所示的驱动装置170)而相对上模体110位移，并且压抵二玻璃基板200以该框胶220而相互黏合。根据所使用的框胶220种类，例如当框胶220选用热融胶膜时，即启动热压板130产生一热能对框胶220进行加热，使得框胶220受热硬化而完成二玻璃基板200的封装工艺；若框胶220选用紫外光固化胶时，则启动紫外灯140对框胶220进行光照射，以令框胶220硬化而完成二玻璃基板200的封装工艺。

值得注意的是，染料敏化电池内部的电解质溶液(于图中未示)，若是选用固态的电解质溶液，可于封装工艺前先行涂布于玻璃基板上，于进行封装工艺时一并密封于染料敏化电池内；若是选用液态的电解质溶液，则于封装工艺完成后，再灌注至染料敏化电池内予以密封。

本实施例的染料敏化电池的封装工艺，其框胶选用紫外光固化胶，框胶黏度为160帕/秒(Pa.S)，封装机台内部的压力为10-1托尔(Torr)，热压板的压合压力为0.1兆帕(MPa)至0.25兆帕(MPa)之间，压合时间为1分钟，以及紫外灯的曝光照射时间为1分钟后所得的染料敏化电池封装结构，其封装完成后的二玻璃基板的四个角落的封装间距量测数据如表一所示。由表一中可得知，由控制热压板的压合压力保持于0.17兆帕为最佳的压力参数，并且通过调整构件控制二玻璃基板的封装距离，可有效将染料敏化电池的封装间距误差范围控制在10微米(μm)内。

表一

样品	压力	第1点	第2点	第3点	第4点
						1	0.15兆帕	57微米	43微米	37微米	49微米
2	0.17兆帕	46微米	40微米	41微米	36微米
						3	0.25兆帕	34微米	36微米	37微米	45微米
4	0.20兆帕	40微米	54微米	52微米	39微米

样品	压力	第1点	第2点	第3点	第4点
						5	0.10兆帕	70微米	76微米	30微米	85微米
6	0.17兆帕	45微米	45微米	41微米	36微米

图4及图5为本发明采用不同调整手段的封装机台的示意图。如图4所示，本发明的调整构件150还具有一气压缸156，调整杆151连接于气压缸156，并由气压缸156的作动，以令调整杆151相对于下模体120往复位移，以微调整二模体110、120之间的合模间距，以控制二玻璃基板200的封装间距。如图5所示，本发明的调整构件150还具有一油压缸157，调整杆151连接于油压缸157，并由油压缸157的作动，以令调整杆151相对于下模体120往复位移，以微调整二模体110、120之间的合模间距，以控制二玻璃基板200的封装间距。

本发明所揭露的封装机台可同时适用于以热融胶或是紫外光固化胶做为框胶材料的染料敏化电池，根据框胶种类的不同而选择性的致动热压板或是紫外灯，以对框胶进行硬化而完成染料敏化电池的封装步骤。

另外，本发明封装机台的调整构件可微调整二模体之间的合模间距，并配合热压板的压合压力，进而有效的控制染料敏化电池的封装间距保持一致。同时，由抽气装置抽取二模体内的气体与水分，避免气体与水分于封装过程中进入染料敏化电池中，以提高染料敏化电池的整体封装性能与可靠性，进而大幅增加染料敏化电池的效能及使用寿命。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种染料敏化电池的封装机台，用以将具有至少一电极的二玻璃基板以一框胶封装为一染料敏化电池，其特征在于，该封装机台包括有：

一上模体与一下模体，该上模体与该下模体相对设置，并选择性的相互合模，以于该二模体内部构成一工作空间，该二玻璃基板设置于该工作空间内并分别位于该上模体与该下模体；

一热压板，设置于该上模体的一侧面，并可相对于该上模体往复位移，该热压板压抵该二玻璃基板以该框胶而相互黏合，且该热压板选择的产生一热能，以对该框胶加热；

至少一紫外灯，设置于该其中一模体，选择的发出一紫外光，以对该框胶照射；以及

一调整构件，设置于该上模体与该下模体内，该调整构件调整并控制该上模体与该下模体的合模间距。

2.根据权利要求1所述的染料敏化电池的封装机台，其特征在于，还包括有一抽气装置，用以抽取该工作空间内的气体。

3.根据权利要求1所述的染料敏化电池的封装机台，其特征在于，该下模体还具有一玻璃载片，用以承载该其中一玻璃基板，且该紫外灯设置于该下模体内，发出该紫外光对该框胶进行照射。

4.根据权利要求1所述的染料敏化电池的封装机台，其特征在于，还包括有一驱动装置，设置于该上模体并与该热压板相连接，用以带动该热压板相对于该上模体往复位移。

5.根据权利要求1所述的染料敏化电池的封装机台，其特征在于，该调整构件包括有至少一调整杆及对应于该调整杆的至少一定位块，该调整杆活动设置于该下模体相对于该上模体的一侧面上，该定位块设置于该上模体相对于该下模体的一侧面上，该调整杆可相对于该下模体往复位移并与该定位块相抵接，以控制该上模体与该下模体的合模间距。

6.根据权利要求5所述的染料敏化电池的封装机台，其特征在于，该调整杆为一螺杆，该调整构件还包括有一驱动马达、一连动齿轮、及一套筒，该调整杆套设于该套筒内，该套筒的外围环绕有一齿条，用以与该连动齿轮相啮接，且该连动齿轮与该驱动马达相啮合，由该驱动马达带动该套筒，并令该调整杆相对于该下模体往复位移。

7.根据权利要求5所述的染料敏化电池的封装机台，其特征在于，该调整构件还具有一气压缸，该调整杆连接于该气压缸，并且由该气压缸的驱动，以令该调整杆相对于该下模体往复位移。

8.根据权利要求5所述的染料敏化电池的封装机台，其特征在于，该调整构件还具有一油压缸，该调整杆连接于该油压缸，并且由该油压缸的驱动，以令该调整杆相对于该下模体往复位移。

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