CN101894687A - 一种染料敏化太阳能电池的封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种染料敏化太阳能电池的封装方法，通过将封装材料预烧结在光阴极导电玻璃基板上，将光阳极导电玻璃基板与光阴极导电玻璃基板进行对接，然后采用辐照源(如激光、红外光)加热封装材料，使其熔化将两玻璃基板封接在一起溶化在激光的条件下进行封接；所述封装材料中至少掺杂了一种降低熔点的过渡金属，还掺杂降低热膨胀系数的填料，从而当有辐照源照射时，封装材料软化形成封条而粘合上下玻璃基板，避免高温封装分解敏化染料，同时保证了良好的气密性和良好的机械强度。

Description

一种染料敏化太阳能电池的封装方法
技术领域
本发明属于光伏技术应用领域，特别涉及一种染料敏化太阳能电池的封装技术。
背景技术
随着全球性矿物能源的枯竭和环境污染问题的加剧，太阳能资源的利用已经引起了世界的关注，由此光伏技术的研究也成为世界范围内的热点。在各种新型太阳能电池中，染料敏化太阳能电池以其制作工艺简单、便于大规模生产、成本低廉等优点愈来愈受到广泛重视。
目前，染料敏化太阳能电池多孔光阳极的性能对电池的性能的影响尤为重要，因此多年来关于光阳极膜的研究也越来越多。目前液态染料敏化太阳能电池的光电转换效率较高，在10cm×10cm的玻璃基板上可以达到6％，已经基本接近实用水平。但是液态电解质的挥发泄露长期稳定性不很理想制约着其实际应用的进程，主要是由于目前液态电解质的染料敏化太阳能电池是采用高分子的有机材料进行封装的。有机高分子材料不但在高温下容易老化而导致电解质泄露，同时液态电解质的碘离子也会不断的在有机高分子材料中进行扩散，从而导致电解质的挥发而降低染料敏化太阳能电池的寿命。采用玻璃粉的进行高温烧结的方法也有人进行研究，由于阳极敏化材料在高温条件下会分解而采用循环染料的方式进行染料敏化工艺，致使染料敏化效果欠佳，制作工艺复杂并功耗较大。
发明内容
针对现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种染料敏化太阳能电池的密封方法，该方法避免因高分子材料的老化而导致液态电解质挥发和泄露，避免了高温烧结玻璃料导致敏化材料的分解。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的，一种染料敏化太阳能电池的封装方法，其特征在于：首先将封装材料烧结于光阴极导电玻璃基板上，然后将光阳极的导电玻璃基板和光阴极的导电玻璃基板对接，采用辐照源加热封装材料，使封装材料软化，冷却后形成介于两片导电玻璃之间的封条，实现染料敏化太阳能电池的封接；所述的封装材料中至少掺杂一种降低熔点的过渡金属。
所述掺杂的过渡金属是指钒、镧或钕。
所述的封装材料中还掺杂降低热膨胀系数的填料。
所述的辐照源是指激光或者红外光源。
所述辐照源加热的温度≤100℃。
室温下，所述封装材料与导电玻璃基板之间的最大膨胀失配是100ppm。
所述封接材料的玻璃转化温度小于350℃。
所述封装材料的宽度为3mm，距离导电玻璃基板边缘1mm。
所述降低热膨胀系数的填料是硅酸铝锂。
所述降低热膨胀系数的填料的平均粒度范围是5-10um。
本发明提出了一种染料敏化太阳能电池的密封方法，通过将封装材料预烧结在光阴极导电玻璃基板上，将光阳极导电玻璃基板与光阴极导电玻璃基板进行对接，然后采用辐照源(如激光、红外光)加热封装材料，使其熔化将两玻璃基板封接在一起溶化在激光的条件下进行封接。该封装材料中至少掺杂了一种过渡金属来降低熔点，并添加填料来降低热膨胀系数，从而当有辐照源照射时，玻璃料可以软化形成封条而粘合上下玻璃基板，可以避免高温分解敏化染料。
本发明采用玻璃料在激光或者红外光的条件下进行封接，避免因高分子材料的老化而导致液态电解质挥发和泄露，避免了高温烧结玻璃料导致敏化材料的分解，避免了循环染料的复杂制备工艺，同时保证了良好的气密性和良好的机械强度。
附图说明
图1为采用本发明方法封接后的染料敏化太阳能电池的截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，采用本发明方法封接的染料敏化太阳能电池呈三明治结构，其中包括光阳极导电玻璃基板1、染料敏化的光阳极薄膜2和光阴极导电玻璃基板3。光阳极导电玻璃基板1和光阴极导电玻璃基板3采用透明的FTO导电玻璃，透光率在85％以上。首先在光阳极导电玻璃基板1上制备有光阳极半导体薄膜材料，该光阳极半导体薄膜材料经染料敏化后得到染料敏化的光阳极薄膜2，在光阴极导电玻璃基板3上采用超声打孔机打有用于灌注电解质的孔5，并印刷Pt浆料制备光阴极，将掺杂有过渡金属钒、镧、钕中一种或多种的低温封装材料4预烧结在光阴极导电玻璃基板3上，低温封装材料4的宽度为3mm，距离玻璃边缘1mm处，从而保证了对接后染料敏化的光阳极薄膜2与低温封装材料4有1mm的间距，低温封装材料4的玻璃转化温度小于350℃；低温封装材料4中还掺杂降低热膨胀系数的硅酸铝锂，从而使光阳极导电玻璃基板1和光阴极导电玻璃基板3具有相匹配的膨胀系数，室温下，低温封装材料4与导电玻璃基板之间的最大膨胀失配是100ppm。将光阳极导电玻璃基板1和光阴极导电玻璃基板3对接后采用辐射源6(激光或者红外光源)进行照射加热，辐照源加热的温度≤100℃，低温封装材料4经光照软化将阳极导电玻璃基板1和阴极导电玻璃基板3粘结在一起，冷却后形成封条，防止周围环境中的水分和氧气进入到染料敏化的光阳极薄膜2中；从而实现了染料敏化太阳能电池的封接。

Claims (10)

1.一种染料敏化太阳能电池的封装方法，其特征在于：首先将封装材料烧结于光阴极导电玻璃基板上，然后将光阳极的导电玻璃基板和光阴极的导电玻璃基板对接，采用辐照源加热封装材料，使封装材料软化，冷却后形成介于两片导电玻璃之间的封条，实现染料敏化太阳能电池的封接；所述的封装材料中至少掺杂一种降低熔点的过渡金属。
2.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池的封装方法，其特征在于：所述掺杂的过渡金属是指钒、镧或钕。
3.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池的封装方法，其特征在于：所述的封装材料中还掺杂降低热膨胀系数的填料。
4.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池的封装方法，其特征在于：所述的辐照源是指激光或者红外光源。
5.根据权利要求1或4所述的一种染料敏化太阳能电池的封装方法，其特征在于：所述辐照源加热的温度≤100℃。
6.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池的封装方法，其特征在于：室温下，所述封装材料与导电玻璃基板之间的最大膨胀失配是100ppm。
7.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池的封装方法，其特征在于：所述封接材料的玻璃转化温度小于350℃。
8.根据权利要求1所述的一种染料敏化太阳能电池的封装方法，其特征在于：所述封装材料的宽度为3mm，距离导电玻璃基板边缘1mm。
9.根据权利要求3所述的一种染料敏化太阳能电池的封装方法，其特征在于：所述降低热膨胀系数的填料是硅酸铝锂。
10.根据权利要求3或9所述的一种染料敏化太阳能电池的封装方法，其特征在于：所述降低热膨胀系数的填料的平均粒度范围是5-10um。
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