CN101901697A - 染料敏化太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

染料敏化太阳能电池及其制造方法 Download PDF

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CN101901697A CN201010214544XA CN201010214544A CN101901697A CN 101901697 A CN101901697 A CN 101901697A CN 201010214544X A CN201010214544X A CN 201010214544XA CN 201010214544 A CN201010214544 A CN 201010214544A CN 101901697 A CN101901697 A CN 101901697A
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尹豪卿
姜晚求
朴宪均
金镇植
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Abstract

染料敏化太阳能电池及其制造方法。本发明提供了不使用透明导电氧化物作为光接收基板的染料敏化太阳能电池及其制造方法。所述染料敏化太阳能电池包括:设置在下电极层与光伏转换部分之间并具有通孔的上电极层,以及设置在下电极层与光接收基板之间的支撑物。所述支撑物可以是带孔的层。

Description

染料敏化太阳能电池及其制造方法
技术领域
本公开在这里涉及太阳能电池,并且更具体地涉及染料敏化太阳能电池及其制造方法。
背景技术
太阳能电池是将太阳辐射的光能转化为电能的光伏能量转换系统。目前主要使用的硅太阳能电池使用硅中形成的p-n结二极管来实现光伏能量转换。可是,为了防止电子和空穴的过早复合,硅应当具有高的纯度和较少的缺陷。由于这些技术要求导致了材料成本的增加,所以硅太阳能电池每瓦具有高的制造成本。
另外,由于只有能量大于带隙(bandgap)的光子能够产生电流,所以掺杂硅太阳能电池的硅以具有较小的带隙。然而,由于较小的带隙,蓝光和紫外光激发的光子变得过度活跃并且被消耗在产生热量而不是产生电流上。此外,p-型层应当足够厚以增加光子俘获概率。然而,由于厚的p-型层增加了激发的电子在到达p-n结之前与空穴复合的概率,所以太阳能电池的效率仍保持在低水平的约7%至约15%的近似范围内。
1991年,Michael Gratzel,Mohammad K.Nazeeruddin和Brian O’Regan公开了一种基于光合反应原理的染料敏化太阳能电池(DSC),并被称为“Gratzel电池”。采用Gratzel模型作为原型的染料敏化太阳能电池是采用染料材料和过渡金属氧化物层代替p-n结二极管以实现光伏能量转换的光电化学系统。由于在这种染料敏化太阳能电池中使用的材料便宜且制造方法简单,所以染料敏化太阳能电池的制造成本低于硅太阳能电池的制造成本。因此,如果染料敏化太阳能电池的能量转换效率提高,则与硅相比它将具有低的单位输出瓦的制造成本。
发明内容
本发明构思的实施例提供了能够降低制造成本的染料敏化太阳能电池。
本发明构思的实施例还提供了能够增加入射光透射率的染料敏化太阳能电池。
本发明构思的实施例还提供了能够降低制造成本的染料敏化太阳能电池的制造方法。
本发明构思的实施例还提供了能够增加入射光透射率的染料敏化太阳能电池的制造方法。
本发明构思的实施例提供了不使用透明导电氧化物作为光接收基板的染料敏化太阳能电池。染料敏化太阳能电池包括:设置在下电极层与光接收基板之间的光伏转换部分;具有通孔的上电极层,该上电极层设置在下电极层与光伏转换部分之间;覆盖下电极层的上表面的催化层,该催化层设置在下电极层和上电极层之间;以及设置在催化层与光接收基板之间的电解质溶液。同时,将支撑物设置在下电极层与光接收基板之间。支撑物包括带孔的绝缘层,并且电解质溶液渗入支撑物中。
在一些实施例中,支撑物可以设置在催化层与上电极层之间或上电极层与光接收基板之间,或者设置在催化层与上电极层之间以及上电极层与光接收基板之间。
在其他实施例中,光接收基板可以由不导电的透明材料形成,光伏转换部分可以包括多个半导体颗粒和结合到每个半导体颗粒的表面的多个染料。根据实施例,光伏转换部分可以与光接收基板隔开。此外,上电极层的整个上表面和下表面可以基本上是平的,并且通孔可以规则地布置在上电极层中。
在本发明构思的其他实施例中,制造染料敏化太阳能电池的方法不使用透明导电氧化物作为光接收基板。该方法包括:制备其中限定有通孔的上电极层;将具有通孔的上电极层设置在下电极层上;在上电极层上形成光伏转换部分;在下电极层与光接收基板之间形成支撑物;以及将电解质溶液渗入支撑物。同时,支撑物可以包括带孔的绝缘层。
在一些实施例中,支撑物可以设置在催化层与上电极层之间或上电极层与光接收基板之间,或者设置在催化层与上电极层之间以及上电极层与光接收基板之间。
在其他实施例中,可以在将上电极层结合到下电极层之前在上电极层中形成通孔,光接收基板可以由不导电的透明材料形成。下电极层和上电极层可以分别包括金属膜,光伏转换部分可以包括多个半导体颗粒和结合到每个半导体颗粒的表面的多个染料。
在其他实施例中,该方法可以包括,在将上电极层结合到下电极层之前,在下电极层的上表面上形成催化层;在催化层的上表面的边缘上形成使上电极层与下电极层隔开的下密封物;以及在上电极层的上表面的边缘上形成使光接收基板与上电极层隔开的上密封物。
在其他实施例中,制备具有通孔的上电极层可以包括使用蚀刻掩模来图案化金属膜。这时,蚀刻掩模可以具有开口限定的位置以用于形成所述通孔,并且所述开口可以空间规则地布置。
在其他实施例中,可以通过卷对卷工艺来将上电极层结合到下电极层。
附图说明
所包括的附图提供了对本发明构思的进一步的理解,其被结合入本说明书并构成本说明书的一部分。附图示出了本发明构思的示例性实施例,并且与说明书一起来解释本发明构思的原理。在附图中:
图1是根据本发明构思实施例的染料敏化太阳能电池的截面图;
图2是根据本发明构思实施例的具有柔韧性的染料敏化太阳能电池的截面图;
图3A和3B是根据本发明构思实施例的上电极层的立体图;
图4是示出根据本发明构思实施例的形成上电极层的工艺的示意图;
图5至9是根据本发明构思其他实施例的染料敏化太阳能电池的截面图;
图10是示出根据本发明构思实施例的染料敏化太阳能电池制造工艺的流程图;
图11是示出根据本发明构思另一实施例的染料敏化太阳能电池制造工艺的流程图;以及
图12是示出根据本发明构思另一实施例的染料敏化太阳能电池制造工艺的流程图。
具体实施方式
下文中,将参考附图更加详细地描述本发明构思的优选实施例。然而,本发明构思可以以不同的形式体现并且不应当理解为局限于这里给出的实施例。相反地,提供这些实施例以使得本公开详尽、完整,并充分将本发明构思的范围传达给本领域的技术人员。
在图中,应当理解的是当一个层(或薄膜)被称作位于另一层或基板“上”时,其可以是直接在另一层或基板上,或者也可存在中间层。此外,应当理解的是为了说明清楚可以夸大层和区域的尺寸。另外,在本发明构思的各种实施例中,当例如“第一”、“第二”、“第三”的术语用于描述各种区域、层等时,这些区域、层等不应当被这些术语限制。这些术语仅用于区分一个具体的区域或层与另一区域或层。因此,在一个实施例中被称作第一层的层在另一实施例中可以被称为第二层。在这里描述和示范的各实施例包括其补充实施例。
图1是根据本发明构思实施例的染料敏化太阳能电池的截面图;图2是根据本发明构思实施例的具有柔韧性的染料敏化太阳能电池的截面图;以及图3A和3B是根据本发明构思实施例的上电极层的立体图。
参考图1,根据本发明构思实施例的染料敏化太阳能电池100包括:下电极层10;设置在下电极层10上的光接收基板70;设置在下电极层10与光接收基板70之间的光伏转换部分50;以及设置在光伏转换部分50与下电极层10之间的上电极层40。另外,与上电极层40隔开的催化层20设置在下电极层10的上表面上。电解质溶液填充到催化层20与光接收基板70之间的空间中。
光伏转换部分50可以包括半导体材料和吸附在半导体材料表面上的染料。根据实施例,如图2所示,光伏转换部分50可包括氧化物半导体颗粒52和吸附在氧化物半导体颗粒52表面上的染料54。氧化物半导体颗粒52可以由包括过渡金属氧化物的金属氧化物的一种形成,如氧化钛(TiO2)、氧化锡(SnO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化铌(Nb2O5)和氧化锌(ZnO)。染料54可以为染料分子,如能够将光能转化为电能的钌配合物(ruthenium complex)。例如,染料54可以包括N719(含有2个质子的Ru(dcbpy)2(NCS)2)。作为选择,染料54可以包括各种众所周知的染料(如N712,Z907,Z910和K19)中的至少一种。
根据本发明构思实施例的染料敏化太阳能电池100可以具有柔韧性。也就是说,如图2所示,染料敏化太阳能电池可以在能够使产品外观变形的外力的作用下正常地工作,而不会丧失其功能或被损坏。根据这些实施例,光接收基板70、下电极层10和上电极层40可以具有可提供柔韧性的厚度和材料。
具体地,下电极层10和上电极层40可以分别由包括至少一种金属和金属合金的薄膜或箔形成。例如,根据产品的种类,下电极层10和上电极层40可以由钛、不锈钢、铝和铜形成,但是并不局限于此。也就是说下电极层10和上电极层40可以由各种金属材料形成。根据修改实施例,下电极层10的下表面可以涂布绝缘薄膜(未示出)。此外,下电极层10和上电极层40可以分别具有数微米至数毫米范围的厚度以提供柔韧性。具体的厚度可以根据相应材料的种类而改变。
根据本发明构思的实施例,光接收基板70可以仅由透明材料形成,而无需透明导电氧化物(TCO)。例如光接收基板70可以由玻璃或聚合物膜形成。众所周知,包含TCO的透明基板可以提供导电性。然而,由于它的制造成本昂贵,所以不使用包含TCO的透明基板的染料敏化太阳能电池可以以相对低的成本来制造。根据实施例,光接收基板70可以包括具有柔韧性的透明塑料膜。
电解质溶液80可以包括氧化还原碘化物电解质(redox iodideelectrolyte)。根据本发明构思的实施例,电解质溶液80可以包括通过将0.7M1-乙烯基-3-己基-咪唑鎓碘化物、0.1M LiI和40mM I2(碘)溶解在3-甲氧基丙腈中而获得的I3 -/I-电解质。根据本发明构思的另一个实施例,电解质溶液80可以包括含有0.6M丁基甲基咪唑鎓、0.02M I2、0.1M硫氰酸胍和0.5M 4-叔-丁基吡啶的乙腈电解质。然而以上未示范性提及的各种电解质中的一种可以用作根据本发明构思的染料敏化太阳能电池的电解质。例如电解质溶液80可以包括烷基咪唑鎓碘化物或者四-烷基碘化铵。电解质溶液80可以进一步包括作为表面添加剂的叔-丁基吡啶(TBP)、苯并咪唑(BI)和N-甲基苯并咪唑(NMBI),并且可以使用乙腈、丙腈,或乙腈和戊腈的混合液作为溶剂。
催化层20接触电解质溶液80以参加电解质的还原过程。根据实施例,当电解质溶液80为氧化还原碘化物电解质时,催化层20可以为涂布在下电极层10上的铂(Pt)。
当太阳光经由光接收基板70入射到光伏转换部分50上时,染料54中的电子被入射光激发并注入到氧化物半导体颗粒52的导带中。之后,电子通过上电极层40、预定的负载L和下电极层10在电解质溶液80中还原。这个过程可以称为染料敏化太阳能电池的电子循环系统。
为了不断地实现电解质的还原过程和染料敏化太阳能电池的电子循环系统,光伏转换部分50中失去电子的离子应当扩散到催化层20中,在催化层20中发生还原过程。为此,根据本发明构思的实施例,如图1至图3所示,使离子通过的至少一个或多个通孔99可以限定在设置于光伏转换部分50与催化层20之间的上电极层40中。
根据实施例,通孔99可以规则地布置在上电极层40的预定区域中。具体地,某一通孔与相邻于该通孔的通孔之间的相对位置和距离可以通过相互不平行的两个向量a和b来表示。同样,其他相互相邻的通孔之间的相对位置和距离可以以同样的方式通过两个向量a和b来表示。这样,当通孔99规则地布置在上电极层40中时,离子可以均匀地扩散到催化层20。因此,还原过程可以均匀有效地进行,从而产品的光伏性能可以得到改善。
根据本发明构思的另一个实施例,限定在上电极层40中的通孔99的布置可以基本上完全通过包括由预定向量构成的向量集的多个向量集来表示。当限定通孔99的布置的向量集的数量增加时,通孔99可以不规则地、随意地布置。也就是说,根据本发明构思的实施例,通孔99的布置规则可以进行各种改变。各个通孔99可以具有小于氧化物半导体颗粒52的平均直径或者数倍于氧化物半导体颗粒52的平均直径的宽度。例如,各个通孔99可具有数微米至数毫米范围内的宽度。根据实施例,通孔99的宽度可以限定为使得氧化物半导体颗粒52有效地阻挡通孔99。
关于上电极层40的厚度,根据本发明构思的实施例,如图1、图2、图3A以及图4至图9所示,上电极层40在除通孔99之外的全部区域中可以具有基本上均匀的厚度。根据本发明构思的另一个实施例,如图3B所示,上电极层40可以包括从其上表面延伸的至少一个突起45。然而,在参考图3B所描述的实施例中,突起45可以进行各种改变。例如,突起45可以包括从上电极层40的下表面向下延伸的部分和从上电极层40的上表面向上延伸的部分中的至少之一。此外,突起45可以在位置和厚度上进行各种改变。
参考图4,在上电极层40中形成通孔99的方法可以包括采用预定的蚀刻掩模EM来蚀刻88用于上电极层40的金属膜。蚀刻掩模EM可以由可循环利用的材料(例如,聚合物或陶瓷)形成。用于限定通孔99的位置的开口95可以限定在蚀刻掩模EM中。由于使用了可循环利用的蚀刻掩模,所以制备具有通孔99的上电极层40的成本降低,在制造的所有染料敏化太阳能电池中通孔99可以限定在基本相同的位置。也就是说,通孔99的位置变化减少了。因此,所制造的染料敏化太阳能电池在产品特性方面具有改善的均匀性。
图5至图9是根据本发明构思其他实施例的染料敏化太阳能电池的截面图。为了简化描述,省略与参考图1描述的实施例重复的技术特征。
参考图5至图7,支撑物91和92可以进一步设置在光接收基板70和催化层20之间。具体地,如图5和图7所示,下支撑物91可设置在催化层20和上电极层40之间,或者如图6和图7所示,上支撑物92可设置在上电极层40和光接收基板70之间。根据这些实施例,各个通孔99可以具有数微米至数毫米范围内的宽度。
根据本发明构思的实施例,下支撑物91可以是使上电极层40与催化层20物理/电隔离的隔离物。下支撑物91可以由绝缘材料(例如,玻璃,陶瓷和塑料)形成。下支撑物91可以具有球状或棒状,本发明构思并不限制于此。下支撑物91可以在材料和形状上进行各种改变。绝缘的下支撑物91可以防止催化层20与上电极层40直接相互接触(即,电短路)。这样,就可保持催化层20与上电极层40之间的间隙。因此,即使外力施加到光接收基板70或下电极层10,也可以防止产品因电短路而受到损坏。
根据本发明构思的另一个实施例,下支撑物91或上支撑物92可以由带孔的绝缘材料(pore insulation material)形成。例如,下支撑物91或上支撑物92可以包括具有微孔(未示出)的聚合物或陶瓷。根据这些实施例,电解质溶液80填充设置在光接收基板70与催化层20之间的下支撑物91和上支撑物92的孔。也就是说,电解质溶液80可以渗入下支撑物91和上支撑物92。
根据实施例,下支撑物91被构造为防止氧化物半导体颗粒52基本有效地运动到上电极层40与催化层20之间的空间中或运动到催化层20的上表面。例如,下支撑物91的各个孔可以具有基本上小于或等于各氧化物半导体颗粒52宽度的宽度。然而,氧化物半导体颗粒52的运动可以取决于孔的配置和氧化物半导体颗粒52间的粘接特性。在这种意义上,根据另一个实施例的下支撑物91的各个孔可以具有大于各氧化物半导体颗粒52宽度的宽度。
根据实施例,下支撑物91的孔可以连续地相互连接以使得在光伏转换部分50中失去电子的离子扩散到发生还原过程的催化层20。
参考图8,根据修改实施例,通孔99由结构与参考图3描述的实施例不同的上电极层40提供。例如,上电极层40可以包括具有交叉编织线(intercrossed and woven wire)的网状结构、粉末相互连接的烧结结构、以及带孔的金属材料。
根据修改实施例,上电极层40的上表面或底表面可以局部不平。也就是说,上电极层40可以根据其位置而具有不同的厚度。上电极层40厚度的这种不均匀性可能存在于上密封物60与下密封物30之间。在此情形下,当上密封物60和下密封物30与上电极层40之间的粘接特性差时,电解质溶液80可能泄漏到外部。然而,根据参考图1至图7所描述的实施例,上电极层40的整个上表面和下表面都是平的。这样,上密封物60和下密封物30可以牢固地粘接到上电极层40以防止电解质溶液80泄漏到外部。
另外,如图1至图7所示,通孔99可以不形成在上电极层40的设置于上密封物60与下密封物30之间的边缘区域中。也就是说,上电极层40的边缘区域可以是平的,因为通孔99没有形成在边缘区域中。在此情形下,可以进一步防止在上述修改实施例中发生的上电极层40的厚度不均匀,以及由此导致的电解质溶液80的泄漏。
此外,根据修改实施例,为了在上电极层40中形成微通孔,需要非常昂贵的制造技术。例如,在网状结构的情形下,为了形成微通孔,构成网状结构的线的数量将显著增加。另外,难以在编织过程中控制每根线。然而,根据参考图1至图7所描述的实施例,形成通孔99的图案化过程可以包括重复使用以相对低的价格制造的蚀刻掩模EM。这样,根据参考图1至图7所描述的实施例,能够以低成本制造无TCO的染料敏化太阳能电池(TCO-less DSC)。
根据修改实施例,上电极层40可以是具有纳米通孔的导电层或者包括提供通孔的纳米管的导电层。根据修改实施例,也需要非常昂贵的制造技术。然而,根据参考图1至图7所描述的实施例,当与修改实施例相比时,能够以相对低的成本制造无TCO的染料敏化太阳能电池(TCO-1ess DSC)。
图10是示出根据本发明构思实施例的染料敏化太阳能电池的制造工艺的流程图。
参考图10,催化层20和下密封物30分别在工序S1和S2中形成在下电极层10上。根据独立于这些工序而进行的工序,在工序S3和S4中,制备金属膜,然后将金属膜图案化以制备具有至少一个通孔99的上电极层。
在工序S5中,上电极层40被结合到下密封物30。在工序S6中,光伏转换部分50形成在上电极层40上。在工序S7中,围绕光伏转换部分50的上密封物60形成在上电极层40上。在工序S8中,不导电的透明光接收基板70形成在上密封物60上。在工序S9中,电解质溶液80注入到光接收基板70与催化层20之间。之后,在工序S10中,进行密封工序。
根据该实施例,如图4所示,金属膜的图案化(S4)可以包括采用预定的蚀刻掩模EM来蚀刻88金属膜。蚀刻掩模EM可以由可循环利用的材料形成。用于限定通孔99位置的开口95可以限定在蚀刻掩模EM中。这样,染料敏化太阳能电池的制造成本可以降低,在制造的所有染料敏化太阳能电池中通孔99可以限定在基本相同的位置。可以减少通孔99的位置变化,以提高所制造的染料敏化太阳能电池的产品特性的均匀性。
金属膜的蚀刻88可以使用各向同性蚀刻工艺和各向异性蚀刻工艺中的至少一种来进行。例如,在蚀刻掩模EM设置在金属膜上之后,在金属膜上进行湿蚀刻工艺以形成穿过金属膜的通孔。在上述修改实施例中,上电极层40形成为具有纳米通孔并包括网状结构、烧结结构和带孔的金属材料的导电层,或者形成为包括提供通孔的纳米管的导电层。当与上述修改实施例相比时,通过使用蚀刻工艺可以以低的成本形成具有通孔的上电极层40。
由于上电极层40通过独立于下电极层10的工序来准备,所以可以使用卷对卷(roll-to-roll)工艺将上电极层40结合到下密封物30(S5)。根据本发明构思的实施例,下电极层10、催化层20、下密封物30、上密封物60和光接收基板70中的至少之一也可以通过卷对卷工艺来形成。由于卷对卷工艺不需要沉积过程,所以根据本发明构思的染料敏化太阳能电池可以以低的成本制造。
根据本发明构思的实施例,通孔99可以不限定在上电极层40的设置于上密封物60与下密封物30之间的边缘区域中。为此,进行金属膜的蚀刻88以在形成光伏转换部分50的区域中有选择地/局部地蚀刻金属膜。在此情形下,如上所述,可以有效地防止上电极层40的厚度不均匀和由此导致的电解质溶液80的泄漏。
图11是示出根据本发明构思另一实施例的染料敏化太阳能电池的制造工艺的流程图。为了简化描述,省略与参考图10描述的实施例重复的技术特征。
参考图11,根据实施例的制造方法还可以进一步包括:在将上电极层40结合到下密封物30的工序S5之前,在催化层20上形成下支撑物91的工序A1。因此,如图5和图7所示,下支撑物91设置在催化层20和上电极层40之间。如上所述,在此情形下,下支撑物91可以防止氧化物半导体颗粒52进入上电极层40与催化层20之间的空间中或者可以保持催化层20与上电极层40之间的距离。根据修改实施例,如图11所示,制造方法可以进一步包括:在形成光接收基板70的工序S8之前,在光伏转换部分50上形成上支撑物92的工序A2。
下支撑物91和上支撑物92可以由带孔的绝缘材料(例如,具有微孔(未示出)的聚合物或陶瓷)形成。根据这些实施例,电解质溶液80可以渗入设置在光接收基板70与催化层20之间的下支撑物91和上支撑物92中。下支撑物91的孔可以连续地相互连接以使在光伏转换部分50中失去电子的离子扩散到发生还原过程的催化层20。
参考图12,根据本发明构思的另一实施例,可以在将上电极层40结合到下密封物30之前,在上电极层40上形成光伏转换部分50。这种形成工序的改变同样可以适用于参考图10所描述的实施例。
在根据本发明构思的实施例的染料敏化太阳能电池中,使用了不包括透明导电氧化物的光接收基板。从而,降低了染料敏化太阳能电池的制造成本,同时,也使入射光的透射损耗最小化。
此外,构成染料敏化太阳能电池的电子循环系统的上电极层和下电极层设置在光伏转换部分的下面,并且由带孔的绝缘材料形成的支撑物设置在上电极层和下电极层之间。支撑物有助于防止由各种原因引起的上电极和下电极之间的电短路。
上述公开的主题被认为是示例性的而不是限制性的,权利要求旨在涵盖落在本发明构思的精神和范围中的所有修改、提高和其他实施例。这样,在法律允许的最大程度下,本发明构思的范围由权利要求及其等同特征的最广泛被允许的解释来确定,而不应当受到之前的详细描述的约束或限制。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年6月1日提交的韩国专利申请No.10-2009-0048090和于2009年8月28日提交的韩国专利申请No.10-2009-0080505的优先权,其全部内容通过引用结合于此。

Claims (21)

1.一种染料敏化太阳能电池,包括:
光伏转换部分,设置在下电极层与光接收基板之间;
具有通孔的上电极层,所述上电极层设置在所述下电极层与所述光伏转换部分之间;
覆盖所述下电极层的上表面的催化层,所述催化层设置在所述下电极层和所述上电极层之间;以及,
电解质溶液,设置在所述催化层与所述光接收基板之间。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池,其中所述上电极层在除所述通孔之外的区域包括具有均匀厚度的金属箔。
3.根据权利要求2所述的染料敏化太阳能电池,其中所述上电极层还包括至少一个突起,该至少一个突起从所述上电极层的上表面和下表面中的至少一个延伸。
4.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池,其中所述通孔之间的最小距离大于所述通孔的最小宽度。
5.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池,还包括设置在所述下电极层与所述光接收基板之间的绝缘支撑物。
6.根据权利要求5所述的染料敏化太阳能电池,其中所述绝缘支撑物包括带孔的层,并且所述电解质溶液渗入所述绝缘支撑物中。
7.根据权利要求5所述的染料敏化太阳能电池,其中所述绝缘支撑物设置在所述催化层与所述上电极层之间的位置和所述上电极层与所述光接收基板之间的位置中的至少之一上。
8.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池,还包括:
下密封物,设置在所述下电极层的上表面的边缘上,以及
上密封物,设置在所述上电极层的上表面的边缘上;
其中所述通孔形成在除所述下密封物与所述上密封物之间的区域之外的所述上电极层中。
9.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池,其中所述光接收基板仅由不导电的材料形成。
10.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池,其中所述上电极层包括粉末相互连接的烧结结构、带孔的金属材料和含有纳米管的导电层中的至少之一。
11.一种染料敏化太阳能电池的制造方法,该方法包括:
制备其中形成有通孔的上电极层;
将具有所述通孔的所述上电极层设置在下电极层上;
在所述上电极层上形成光伏转换部分;
在所述光伏转换部分上形成光接收基板;以及
在所述光接收基板和所述下电极层之间注入电解质溶液。
12.根据权利要求11所述的方法,其中制备形成有通孔的所述上电极层包括:
制备金属箔;以及
采用具有开口的蚀刻掩模来蚀刻所述金属箔;
其中所述通孔的位置由所述蚀刻掩模的开口来限定。
13.根据权利要求12所述的方法,其中蚀刻所述金属箔包括湿蚀刻所述金属箔的上表面和下表面中的至少一个。
14.根据权利要求11所述的方法,其中在将所述上电极层结合到所述下电极层之前,在所述上电极层中形成所述通孔。
15.根据权利要求11所述的方法,其中所述下电极层和所述上电极层中的至少之一通过卷对卷工艺形成。
16.根据权利要求11所述的方法,还包括在注入所述电解质溶液之前,在所述下电极层与所述光接收基板之间形成绝缘支撑物,
其中所述绝缘支撑物通过卷对卷工艺形成。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述绝缘支撑物包括带孔的层,并且所述电解质溶液渗入所述绝缘支撑物中。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述绝缘支撑物设置在所述催化层与所述上电极层之间的位置和所述上电极层与所述光接收基板之间的位置中的至少之一上。
19.根据权利要求11所述的方法,其中所述光接收基板仅由不导电的材料构成。
20.根据权利要求11所述的方法,还包括:
在将所述上电极层结合到所述下电极层之前,在所述下电极层的上表面上形成催化层;
在所述催化层的上表面的边缘上形成下密封物,形成所述下密封物以使所述上电极层与所述下电极层隔开;以及
在所述上电极层的上表面的边缘上形成上密封物,形成所述上密封物以使所述光接收基板与所述上电极层隔开,
其中所述通孔形成在除所述下密封物与所述上密封物之间的区域之外的所述上电极层中。
21.根据权利要求11所述的方法,其中在所述上电极层上形成所述光伏转换部分在将所述上电极层设置在所述下电极层上之前或之后进行。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108662528A (zh) * 2018-06-07 2018-10-16 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 车顶警灯

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120082573A (ko) * 2011-01-14 2012-07-24 주식회사 동진쎄미켐 리드 부재를 갖는 염료감응 태양전지
KR20120095697A (ko) * 2011-02-21 2012-08-29 한국전자통신연구원 염료감응 태양전지
KR20140040321A (ko) * 2012-09-24 2014-04-03 한국전자통신연구원 염료감응형 태양전지

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001283941A (ja) * 2000-03-29 2001-10-12 Hitachi Maxell Ltd 光電変換素子
CN2747709Y (zh) * 2004-03-23 2005-12-21 中国科学院等离子体物理研究所 大面积内部串联染料敏化纳米薄膜太阳电池
US20070034254A1 (en) * 2005-08-10 2007-02-15 Enplas Corporation Photoelectrode substrate of dye sensitizing solar cell, and method for producing same
JP2007053049A (ja) * 2005-08-19 2007-03-01 Mazda Motor Corp 色素増感太陽電池付き車両用ガラス及びその車両取付構造
CN102124602A (zh) * 2008-08-29 2011-07-13 新日铁化学株式会社 染料敏化太阳能电池及其制造方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH674596A5 (zh) * 1988-02-12 1990-06-15 Sulzer Ag
JP4423735B2 (ja) * 2000-03-30 2010-03-03 パナソニック電工株式会社 光電変換素子
SE0103740D0 (sv) * 2001-11-08 2001-11-08 Forskarpatent I Vaest Ab Photovoltaic element and production methods
SE521683C2 (sv) * 2000-06-14 2003-11-25 Ivf Industriforskning Och Utve Metod för tillverkning av förseglade monolitiska elektrokemiska system och förseglat monolitiskt elektrokemiskt system
JP2003297446A (ja) * 2002-01-29 2003-10-17 Nippon Shokubai Co Ltd 色素増感太陽電池
EP1516215B1 (de) * 2002-06-24 2012-12-26 Diamond SA Steckerteil für eine optische steckverbindung und verfahren zum verbinden eines steckerteils mit dem ende eines lichtwellenleiterkabels
US7145071B2 (en) * 2002-12-11 2006-12-05 General Electric Company Dye sensitized solar cell having finger electrodes
US7011454B2 (en) * 2003-08-25 2006-03-14 Panduit Corp. Reversible fiber optic stub fiber connector
JP2005189332A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Three M Innovative Properties Co 光コネクタ、コネクタ付き光ファイバ、光ファイバ接続装置及び光ファイバ接続方法
EP1589548A1 (en) * 2004-04-23 2005-10-26 Sony Deutschland GmbH A method of producing a porous semiconductor film on a substrate
US7270487B2 (en) * 2004-04-30 2007-09-18 Corning Cable Systems Llc Field installable optical fiber connector
KR100554179B1 (ko) * 2004-06-09 2006-02-22 한국전자통신연구원 전도성 금속 기판을 포함하는 구부림이 가능한 염료감응태양전지
US20050281529A1 (en) * 2004-06-22 2005-12-22 Carpenter James B Fiber splicing and gripping device
JP5008034B2 (ja) * 2005-03-03 2012-08-22 国立大学法人九州工業大学 光電変換素子及びその製造方法
US20070224464A1 (en) * 2005-03-21 2007-09-27 Srini Balasubramanian Dye-sensitized photovoltaic cells
EP1949156B1 (en) * 2005-10-24 2021-08-04 Corning Research & Development Corporation Optical connector and method of use
US20070133926A1 (en) * 2005-12-13 2007-06-14 Semmler Scott E Flexible cam member for fiber optic mechanical splice connector
US7329049B2 (en) * 2005-12-27 2008-02-12 Corning Cable Systems Llc Splice connector for verifying an acceptable splice termination
JP5070704B2 (ja) * 2006-01-23 2012-11-14 ソニー株式会社 光電変換装置
US7680384B2 (en) * 2006-01-26 2010-03-16 Corning Cable Systems Llc Installation tool with integrated visual fault indicator for field-installable mechanical splice connector
EP2037529B1 (en) * 2006-06-29 2013-11-06 National University Corporation Kyushu Institute Process for manufacturing a dye-sensitized solar cell
US8591490B2 (en) 2006-11-20 2013-11-26 Uni-Charm Corporation Absorbent article including an absorbent article main body and an absorbent body overlapping the absorbent article main body
JP5127329B2 (ja) * 2007-07-12 2013-01-23 日立造船株式会社 光電変換素子およびその製造方法
TW200919743A (en) * 2007-10-30 2009-05-01 Aurotek Corp Dye-sensitized solar cell
KR100921802B1 (ko) 2007-11-09 2009-10-16 현대자동차주식회사 레이저 용접기용 지그장치
JP4620748B2 (ja) * 2008-02-15 2011-01-26 Okiセミコンダクタ株式会社 色素増感型太陽電池
JP2009245750A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Nippon Steel Chem Co Ltd 色素増感太陽電池およびその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001283941A (ja) * 2000-03-29 2001-10-12 Hitachi Maxell Ltd 光電変換素子
CN2747709Y (zh) * 2004-03-23 2005-12-21 中国科学院等离子体物理研究所 大面积内部串联染料敏化纳米薄膜太阳电池
US20070034254A1 (en) * 2005-08-10 2007-02-15 Enplas Corporation Photoelectrode substrate of dye sensitizing solar cell, and method for producing same
JP2007053049A (ja) * 2005-08-19 2007-03-01 Mazda Motor Corp 色素増感太陽電池付き車両用ガラス及びその車両取付構造
CN102124602A (zh) * 2008-08-29 2011-07-13 新日铁化学株式会社 染料敏化太阳能电池及其制造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108662528A (zh) * 2018-06-07 2018-10-16 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 车顶警灯

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DE102010028413A1 (de) 2010-12-02
US20100300523A1 (en) 2010-12-02

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