CN103380468A - 光电化学电池的垂直电连接 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光电化学电池的垂直电连接，该光电化学电池并排布置在两个相对的衬底(10)之间，该衬底(10)中至少一个是透明的或半透明的并在朝向另一个衬底的一侧上由导电涂层(11)覆盖，该导电涂层通过相应数目的间隔物(12)被分成多个电隔离的并排区域，所述垂直电连接布置在与光电化学电池电接触的衬底(10)的导电涂层(11)的电隔离区域和与毗邻的光电化学电池接触的相对衬底(10)的导电涂层(11)的电隔离区域之间，其特征在于，其由三个重叠部分构成，即两个部分(20’、20”)和另外的中间部分(21)，所述两个第一部分(20’、20”)分别与限定所述光电化学电池的两个相对衬底(10)中每一个的导电涂层(11)耦合，由聚集在一起并集成至所述导电涂层(11)的颗粒形式的导电材料构成，与两个衬底(10)中每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)的高度的总和等于或小于所述两个衬底(10)的导电涂层(11)之间的距离，所述中间部分(21)连接与两个衬底(10)中每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)，由通过聚合物和/或环氧树脂和/或有机粘接剂的基质构成的导电材料制成，导电材料或导电聚合物的粒子分散在其中。
Description
本发明涉及光电化学电池(photoelectrochemical cell)或DSSC(燃料敏化太阳能电池)的垂直电连接。
更具体地，本发明涉及与DSSC电池的光伏模块集成的所述电连接的结构以及其实现的工艺。
DSSC电池是由两个衬底限定的多层结构构成的光伏电池。通常，所述衬底由透明材料构成(优选玻璃，但PET或PEN也可)且在朝向多层结构的内部的一侧上被导电涂层涂覆，该导电涂层也是透明的(通常为透明导电氧化物，优选掺杂氟或碘的氧化钛，分别表示为FTO和ITO)。
光电极(阳极)被布置在两个衬底中，其布置在两个衬底之一的导电涂层上；反电极(阴极)被布置在另一个衬底的导电涂层上；而电解质插入在所述光电极和所述反电极之间。特别地，光电极通常由多孔氧化钛构成，其支撑由可在吸收光子之后传输电子的染料构成的活性材料。反电极通常由铂构成，而电解液通常由碘(I2)和碘化钾(KI)构成。
这种类型的光电化学电池已在例如美国专利No.4,927,721中进行了描述；使用在这种类型电池中的材料已在例如美国专利No.5,350,664中进行了描述。
究其本质，该结构的导电涂层具有高电阻。此外，这种类型的单个电池不能产生光电化学电池可被寻址的大多数可能应用中所需要的电压水平。
因此，为了克服这些缺陷，需要相互串联连接多个光电池，最终产生较大的电压差，从而最小化总电流，即最小化由于导电涂层的电阻引起的功率损失。
在实用中，光电化学模块实现在同一个衬底上，即每一个衬底的导电涂层被分成多个电隔离区域，通常保持为并排布置的多个条状物，两个衬底之一的导电涂层的每一个区域被放置在与另一个衬底的导电涂层的区域重合并且与其在横向上仅稍微偏移的位置上，光电化学电池在两个衬底的每一对重叠区域之间实现。通过与同一衬底集成连接而被串联连接，从而获得并排的光电化学电池，该衬底在模块的实现期间制造。
与衬底集成的串联连接可根据不同的模式制造，已知的如Z连接、W连接和外部连接。
根据说明书中稍后将详细阐释的一种配置，类似Z的连接由一系列垂直接触(contact)构成，布置在并排的两个电池之间的间隔中，特别是在两个电池或条状物的长边之间的间隔中，即在由于两个衬底的导电涂层的电隔离区域的交错配置而不用于电池的间隔中，并彼此电连接至两个衬底的导电涂层的相互隔离的区域。
类似W的连接是在不需要接触的情况下获得的，但由于根据这一配置的一半电池从反电极一侧被启动，最终光电化学模块的配置往往具有内部电流的不平衡。此外，在同一衬底上光电极和反电极相互交替，从而二氧化钛和铂被沉积并同时经受固化。这表明不能独立对两种材料的固化工艺进行优化，两种材料通常具有不同的优化烧成温度和时间(对于铂为420℃和15分钟，对于二氧化钛为500℃和30分钟)。
相反，就外部连接而言，这种连接在模块的边缘制造，接近于形成光电化学电池条状物的短边。电子必须经过长路径以到达模块的边缘，在边缘处单个电池的连接被制造，限制了电池的长度(以防止由于电阻引起的额外损失)并严重危害模块的填充因子，填充因子是描述由设备产生的最大功率和由开路电压乘以闭路电流的乘积之间的比率，并在由电池之间的连接引起的电阻和由电子的长路径引起的电阻的值增加时按比例地减小的特定参数。
参照图1，在光电化学模块的两个电池之间示意性地示出了Z型连接配置。
特别地，图1示出两个衬底，用数字10标记，在朝向另一衬底的一侧上，每一个衬底通过透明导电涂层11涂覆。导电涂层11通过间隔物12被分成电隔离区域。每一个光电化学电池在包括在两个相对的衬底10的导电涂层11的两个面对面的电隔离区域之间的区域中制造，每一个电池由布置在两个衬底10之一的导电涂层11上的光电极13、布置在另一个衬底10上的导电涂层上的反电极14以及置于所述光电极13和所述反电极14之间的液体电解质构成。
每一个电池通过密封件16横向接壤，目的是将液体电解质保持在电池中。
通过借助连接两个衬底10之一的导电涂层11的电隔离区域的交错部分和相对衬底10的导电涂层11的电隔离区域的重合交错部分的连接元件17，获得了串联电池的连接。由于导电涂层11的每一个电隔离区域与各自的电极电接触这一事实，因此通过两个相对衬底10中每一个上的导电涂层11，连接元件17允许连接两个并排光电化学电池的电极。
通过垂直接触连接的路径可通过三个电阻表示：由布置在第一衬底10上的导电涂层和连接元件17之间的接触电阻构成的第一电阻、由连接元件17本身材料的电阻构成的第二电阻以及由连接元件17和布置在与第一衬底相对的衬底10上的导电涂层11之间的接触电阻构成的第三电阻。
根据现有技术，连接元件可通过不同的技术制造：
-在两个衬底的导电涂层上沉积导电胶以及在耦合衬底以形成光电化学模块(封装)之前将其固化；
-在单个衬底的导电涂层上沉积导电胶以及在耦合衬底以形成光电化学模块(封装)之前将其固化；或
-(在一个或两个衬底的导电涂层上)沉积导电胶以及在光电化学模块的密封(通过封装)的步骤期间将其固化。
在任意情形下，在导电涂层11的间隔物12的排列并排的位置上，即在导电涂层11的电隔离区域的交错部分上，与一种或多种粘接剂和/或溶剂一起，通过制造胶“条状物”，产生了沉积，该胶“条状物”包括制造一个或两个衬底10的导电涂层11上的连接元件17的材料，因此，通过耦合衬底10以形成光电化学模块，间隔物的排列被稍微交错，使得构成垂直接触的导电元件将相对的衬底10的电隔离区域的导电涂层11进行相互连接。
在两个衬底10的导电涂层11上的沉积导电胶和随后在封装之前固化的情形下，固化温度可根据使用的材料进行选择以确保具有低电阻的电接触，特别是参照通过固化导电胶而获得的层和导电涂层之间的界面。在实践中，这些温度通常在500-520℃的范围内，并一直低于550℃(高于此温度，导电涂层和/或衬底有损坏的风险)，从而允许尽可能多地去除胶中的导电材料的所有载体并由此获得高的导电性，尽可能多地接近选择的导电材料的导电性。
在这种情形下，如图2示意性地示出，通过布置在相对的衬底10的涂层11上的连接元件的两个部分18’和18”之间简单的机械接触而产生导电，其结果是形成连接元件的两个部分18’和18”之间的电阻不可忽略，但是相反，忽略布置在每一个衬底10上的导电涂层11和连接元件的相应部分18’、18”之间的电阻。此外，以这种方式制造的连接具有随温度升高而产生的导电问题。这是由于制造连接元件的材料和将液体电解质15保持在各个电池中的密封件16的材料之间不同的热行为(热膨胀)引起的。
在单个衬底10的导电涂层上沉积导电胶以及在封装以制造连接元件之前将其固化——说明书附图中未示出——的这种情形下，通过连接元件和导电涂层11之间的简单机械接触产生导电，而其上未沉积胶的衬底10的导电涂层11和连接元件之间的电阻不可忽略。
图3示出了衬底10的一个或两个的导电涂层11上沉积导电胶以及随后在模块密封(通过封装)的步骤中固化导电胶的情形，以便通过由连接两个相对的衬底10的涂层11的单体构成的连接元件获得接触。然而，在这一情形下，仅在低于可能损伤形成模块元件的温度下，且特别是光电极13的染料和形成密封件16的材料的温度下才可固化导电胶，结果是就导电性而言不能具有优化的特性。在这一情形下，在导电涂层11和连接元件19两侧产生的电阻不能被忽略。
而且，除了其性能随着温度升高而衰减的问题之外，这种连接还具有非最佳的导电性。
在根据采取在上述方案折中的形式的现有技术的其它技术方案中可能遇到非常类似的问题。
例如，US2005/067006公开了串联连接的光电化学电池，其中并排的两个电池的导电涂层(和电极)通过由金属线构成的垂直连接元件进行连接，布置成平行于电池，由低熔点金属涂覆并封装在一层粘接剂中。
AU761370公开了与US2005/067006中公开的配置类似的一种配置，其中垂直连接元件包括包含在SiO2基质中的钛布线和钨粒子。
EP1603169公开了与US2005/067006中公开的配置类似的一种配置，其中垂直连接元件包括使用低温焊料或基于银的环氧树脂涂覆的金属或合金。
US2010/0024875公开了串联连接的光电化学电池，其中并排的两个电池的导电涂层(和电极)通过由多个层构成的垂直连接元件进行连接，其中第一层施加在两个衬底中之一的导电涂层上并在染料施加之前固化，而第二层施加在另一个衬底的导电涂层上并在密闭模块之后以及染料施加之后固化。根据该申请的教导，第一层可通过选择最佳的固化温度、考虑使用的材料而制造，以获得具有低电阻的电接触，而在密闭模块时制造的第二层，如果一方面允许增加所述第一层和相对层的导电涂层之间的接触表面，遵循先前形成的第一层的形状并填充仍可填充的间隔，另一方面，由于其必须在不损坏密封件和/或染料的情形下制造，则就导电性而言，不能具有最佳的特性。
在所有这些现有技术文献中，制造用以使不同的光电化学电池串联的连接的效率，受到在两个衬底适配期间或之后经受固化处理的层的存在的不利影响。这一层的影响更重要，因为其与衬底10的导电涂层11直接连接。事实上，由于接触元件和形成导电材料的材料的本质，穿过位于接触元件和导电涂层11之间的界面的电导不可忽略。
鉴于上述内容，对具有提高垂直接触的性能增加并提高连接相对于机械和热应力的可靠性的光电化学电池的垂直电连接的需求是明显的。
在本文中，根据本发明提出了一种技术方案，其目的是提供一种允许实现两个衬底之一上的导电涂层、连接元件和相对衬底上的导电涂层之间连接的单个路径的连接元件，其在约100℃的温度下也是高导电性的。
根据提供光电化学电池的垂直电连接的本发明获得这些和其它结果，垂直电连接是复合型的，即由两个部分和第三部分构成，该两个部分分别与两个相对衬底之一的导电涂层耦合，由具有高紧凑性和导电性的导电材料制成，使用导电涂层进行密封，该第三部分连接前两个部分，由具有低煅烧点的导电材料的胶制成制成。
因此本发明的目的是实现能够克服根据现有技术的技术方案的限制的光电化学电池的垂直电连接并获得前述技术效果。
本发明进一步的目的是所述连接元件可以以相当低的成本进行制造。
并非本发明最后一个目的的目的是实现相当简单、安全且可靠的连接元件。
因此本发明的第一个具体目的是一种光电化学电池的垂直电连接，光电化学电池并排布置在两个相对的衬底之间，衬底的至少一个是透明或半透明的且在朝向另一个衬底的一侧上由导电涂层覆盖，该导电涂层通过相应数目的间隔物被分成多个电隔离的并排区域，所述垂直电连接布置在与一个光电化学电池电接触的一个衬底的导电涂层的电隔离区域和与毗邻的一个光电化学电池接触的相对的衬底的导电涂层的电隔离区域之间，其由三个重叠部分构成，即两个第一部分和额外的中间部分，两个第一部分分别与限定所述光电化学电池的两个相对衬底中每一个的导电涂层耦合，由彼此聚集并集成至所述导电涂层的颗粒形式的导电材料构成，额外的中间部分连接耦合至两个衬底中每一个的导电涂层的两个部分，由通过聚合物和/或环氧树脂和/或有机粘接剂的基质构成的导电材料制成，导电材料或导电聚合物的粒子分散在其中。
根据本发明，优选与两个衬底中每一个的导电涂层耦合的所述两个部分具有低于0.5的孔隙率(表示为孔隙空间的体积相对于总体积)，包括使用化学型结合的相互聚集的颗粒并且使用机械、化学接合或这两种接合的组合聚集到所述导电涂层。
根据本发明，优选与两个衬底中每一个的导电涂层耦合的所述两个部分包括按重量计低于10％的有机溶剂和粘接剂的残留量，且更优选按重量计低于0.1％。
而且，根据本发明，所述中间部分包括按重量计高于5％的有机溶剂和粘接剂的残留量。
仍然根据本发明，在高温下烧结的所述导电材料和在低温下烧结的所述导电材料均可为基于银的材料。
仍然根据本发明，所述有机溶剂和粘接剂的残留物由基于乙基纤维素或羟乙基纤维素或聚乙二醇(PEG)或CarbovaxTM或松油醇或乙醇或其组合的残留物构成。
此外本发明的第二个具体目的是一种制造光电化学电池的垂直电连接的方法，包括以下步骤：
-根据由可在高温下烧结的导电材料的胶制成的补充路径，在先前清洗并烧成、但尚未与对应的相对衬底适配以形成光电化学模块的每一个衬底上沉积条状物；
-烧成衬底，由此获得先前沉积的条状物导电材料在高温下的烧结；
-对应于先前沉积并烧结的条状物材料，沉积可在低温下烧结的导电材料胶；
-通过插入可在低温下烧结的所述导电材料胶，适配相对衬底并同时适配先前沉积并烧结的条状物材料。
根据本发明，所述烧成衬底并烧结可在高温下烧结的导电材料的步骤优选在不低于300℃且不高于550℃的温度下进行，且更优选在520℃的温度下进行。
仍然根据本发明，所述适配相对衬底的步骤优选在包括70℃和170℃之间的温度下进行，且更优选在约等于100℃的温度下进行。
根据优选的实施方式，特别是参照附图中的图，本发明将用于示意性、非限制性的目的被公开，其中：
-图1示意性地示出了光电化学模块的两个电池之间的Z型连接配置，
-图2示出了根据现有技术的光电化学模块的两个电池之间的第一Z型连接配置，
-图3示出了根据现有技术的光电化学模块的两个电池之间的第二Z型连接配置，
-图4示出了根据本发明的优选实施方式的光电化学模块的两个电池之间的Z型连接配置，
-图5示出了根据以下描述中揭示的制造示例获得的模块的电特性的图，
-图6示出了作为根据以下描述中揭示的制造示例获得的四个模块的温度函数的效率的图，以及
-图7示出了作为根据以下描述中揭示的制造示例获得的四个模块的温度的函数的填充因子的图。
参照图4，根据本发明的连接元件可通过丝网印刷或通过刮刀涂布沉积(blade coating deposition)或通过分散由可在高温(限制于衬底和/或导电氧化物的保存的需要)下烧结的导电材料胶构成的条状物而制造在两个衬底的涂层上。沉积的导电材料(20’、20”)的条状物胶随后在500-520℃的量级经受高温固化，始终高于300℃且低于550℃(温度高于此，导电氧化物的层和/或衬底可能被损坏)，使得不仅尽可能多地去除胶中的导电材料的所有载体，并由此获得尽可能接近选择的导电材料的高导电性，而且还获得存在于胶(其聚集以形成较大的颗粒，最终降低粒子之间的孔隙率)中的导电材料微颗粒中更高程度的烧结，并达成导电材料胶和导电涂层11材料之间的集成。特别地，可在高温下烧结的所述导电材料胶由银组成，诸如例如涉及500-540℃的烧结温度的杜邦的产品7713 Silver Feed-Through(银穿通连接)。可替换地，可选择以下胶：Chimet Silver Paste(银胶)Ag 1710 IC、Chimet Silver Paste 1121 IC 80％。然而，应清楚，作为导电材料的银的替代物，可以选择用于制造光电化学电池之间连接元件的任何其它材料。
在模块密闭步骤之前，在先前经历固化的反电极的导电材料20”的条状物上，沉积可在低温下烧结的导电材料胶21，其通常基于有机载体，该有机载体基于乙基纤维素或羟乙基纤维素或聚乙二醇(PEG)或carbovax或松油醇或乙醇或其组合，且其特征在于高百分比的导电材料，例如宣称按重量计达80％的银的杜邦的Solamet PV410 Silver Conductor(银导体)，以便不会损坏器件中的其它组件且仍然获得良好的导电性。替换地，可在低温下烧结的所述导电材料胶选自：杜邦Solamet PV410 Silver Conductor、杜邦Solamet PV412 PhotovoltaicMetallization(光电金属化)、杜邦Solamet PV430 Photovoltaic Metallization、杜邦Solamet PV480 Carbon Conductive Composition(碳导电化合物)、ECM(工程导电材料)Sol Ag CI-1042、ECM(工程导电材料)Sol Ag DB-1541-S。然而，应清楚，替换通过实例列出的胶的其它胶可从包括选自已知的在光电化学电池之间用于制造连接元件的导电材料。在模块被密闭时，具有低烧结温度的导电胶21仍为液体状且穿过两个导电条状物20’、20”二者且闭合二者之间的接触。
在模块适配期间，使导电胶21经受固化或允许固化发生，至少部分在器件的早期寿命中，结果的接触由三部分组成：经受高温固化并高度导电的两个部分20’、20”以及可在低温下烧结的导电胶的中间元件21。特别地，由于用于胶固化的低温在70-170℃量级，并且始终低于300℃(高于此温度，光电极的染料和密封件的材料可能被损坏)，可能在胶中导电材料的微颗粒之间获得程度非常低的烧结(与开始的胶的颗粒尺寸相比，其尺寸几乎保持不变或至少微颗粒的聚集程度非常低)。然而，该固化温度足以在具有低烧结温度的导电材料胶和先前经受高温固化的两个部分20’、20”材料之间获得一定程度的集成，原因在于具有低烧结温度的导电材料胶和预先经受高温固化的两个部分20’、20”导电材料之间的高化学兼容性。
根据上面的描述，清楚的是，接触的制造包括在模块本身的制造工艺中，且随后遵循整体制造。
在以下内容中，将详细分析光电化学模块的制造步骤，包括根据本发明的垂直接触的制造工艺感兴趣的制造步骤。其始于从衬底局部去除导电涂层条状物、用于液体电解质注入的孔的实现和使用丙酮和乙醇的衬底清洗。随后，在500℃下执行衬底的烧成，且在冷却之后，在两个衬底上沉积具有高烧结温度的导电材料条状物，并使其干燥。随后，在衬底上的是分别沉积的光电极材料(优选TiO2)和反电极材料(优选铂)。随后，在500-520℃下执行衬底的烧成(由此获得连接元件的相对的导电材料条状物的烧结)并进行光电极的染色(stain)。此时，执行密闭步骤：密封件被施加在反电极上且沉积具有低烧结温度的导电胶，对应于先前沉积并已烧结的接触元件。两个衬底(且具有单个电池和接触元件)随后在温度(100℃或更高，通常在包括在70℃和170℃之间的温度，这取决于使用的封装材料)下进行适配。为了完成模块，注入电解质。
根据一个优选的实施方式，通过隔离制造接触的工艺，该工艺涉及使用选自乙醇、异丙醇、丙酮的溶剂清洗衬底并随后在500℃下烧成。随后，进行基于银的颗粒的形式的导电胶(或选自可用于制造光电化学电池之间的接触的其它导电材料)的沉积，该胶在模块的制造的后续步骤中，在500-520℃下经受固化并随后经受烧结。跟随在如此高的温度下的烧结之后，导电胶的不同有机粘接剂和溶剂蒸发，从而使接触几乎仅由银以及引线和玻璃的残留物构成。在这一温度下，最终的接触经受煅烧，其中颗粒聚集以形成较大的颗粒且降低孔隙率，并因此其紧凑性和导电性高。而且，始终作为温度的影响，该接触被密封至导电涂层。
在适配衬底的步骤中，密封件被施加在反电极上，且对应于已煅烧的接触，具有低煅烧点的导电胶被施加。
上述的胶具有导电材料的高密度特性，例如来自杜邦Solamet PV410 SilverConductor的胶的信息表单，其中表明导电材料的百分比达80％，且这与具体配方一起，通常基于有机载体，该有机载体基于乙基纤维素(或作为替换：羟乙基纤维素或聚乙二醇(PEG)或Carbovax或松油醇或乙醇或其组合)，使得即使其不被加热至去除残留物的温度，也能实现低电阻性接触。
由于具有低烧结温度的导电材料胶和预先经受高温固化的两个部分20’、20”导电材料的高化学兼容性，因此在100-170℃的温度下进行模块密封(通过密封件)且这足以实现两个衬底的接触之间永久的桥接。
在密封(通过密封件)在室温下进行的情形下，接触仍然得到保证，且可通过将器件置于高于环境温度下几个小时或甚至通过将器件安装在最终使用(在器件的寿命的第一天，来自太阳的热量增加接触的导电性)的位置而改进。
制造实例
作为制造示例，揭示了DSC 10cm×20cm模块的制造，其中根据本发明的说明书，六个尺寸为17cm×1cm的电池被串联连接。
使用杜邦7713导电胶通过丝网印刷进行刚性垂直接触的沉积，而对于通过分散(dispense)的接触的沉积，使用杜邦PV 410导电胶。
使用以下步骤执行垂直接触的组合制造技术(丝网印刷+分散)：
1)在两个玻璃衬底(反电极和光电极)上通过丝网印刷沉积五个银胶7713的条状物。使用的筛网被设计成放置用于连接六个电池的五个0.5mm大和17cm长的垂直接触。
2)银胶在烤箱内在525℃经受固化，从而烧结。一旦烧结，则每一个玻璃衬底的接触为8毫米厚。
3)银导电胶PV 410层通过分散机器沉积在单个电极上，重合于先前烧结的银条状物。
图5示出了获得的模块的电特性图，其中模块电流和功率表示操作电压的变化。此外，揭示了器件参数的特性，即最大功率(Pmax)、短路电流(Isc)、开路电压(Voc)、最大功率电流(Imax)、最大功率电压(Vmax)、效率(Eff)和填充因子(FF)。
参照根据现有技术制造的接触，缺少足够的结构化且由于机械和热应力而倾向于使其性能随时间严重恶化(具有使用根据现有技术的接触而制造的Z连接从4-5％的初始效率值变成仅有0.5％)。根据本发明制造的接触保持更好的性能(具有使用本发明的接触而制造的Z连接已证实即使在重复的热应力之后也能保持约3.5％的效率值)。
不希望受到理论的限制，可以说，事实上垂直接触放置两次(通过各自确保其本身电连接的两个不同的工艺)，在接触的实现中提供改进了的可靠性。而且，所提出的方案，因在甚至保持最小弹性的温度下经受固化的中间层的存在，在垂直结构不受影响的情况下允许模块随着加热而膨胀，中间层适配于这一膨胀。而且，中间层的低导电性，且特别是中间层的界面导电性，通过中间层的导电材料和在高温下经受固化的层之间的高亲合力而得以补偿，典型的中间层为制造上述层的材料。
执行了一些实验以证实这一方式制造的接触的温度可靠性。测试的模块具有以下特性和组件：
-6个电池(每一个为17cm×1cm)
-间隔：4mm
-玻璃：3mm TEC8
-TiO2：DSL-18NRT Dyesol双层
-染料：N719 Dyesol
-电解质HSE Dyesol
-密封件Bynel 60 Solaronix
器件在20℃和80℃之间的温度范围内在太阳模拟器(1个太阳)下测试。获得的结果在图6和7中示出，其中图6示出作为温度函数的效率的图而图7示出作为如前所述获得的四个模块的温度的函数的填充因子的图。
图6和7示出的结果表明即使在高温下垂直接触仍得到保证(图中示出的性能的衰减是由于组成电池的材料的温度行为而不是垂直接触的损失)。
根据其优选的实施方式，本发明被用于解释性而非限制性目的地公开，但应理解本领域技术人员可作出变形和/或修改而不超出所附的权利要求限定的相对的保护范围。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种光电化学电池的垂直电连接，光电化学电池并排布置在两个相对的衬底(10)之间，所述衬底(10)中的至少一个是透明的或半透明的并在朝向另一衬底的一侧上由导电涂层(11)覆盖，通过相应数目的间隔物(12)所述导电涂层(11)被分成多个电隔离的并排区域，所述垂直电连接被布置在与光电化学电池电接触的衬底(10)的导电涂层(11)的电隔离区域和与毗邻的光电化学电池接触的相对衬底(10)的导电涂层(11)的电隔离区域之间，其特征在于，其由三个重叠部分构成，即两个部分(20’、20”)和进一步的中间部分(21)，所述两个部分(20’、20”)分别与限定所述光电化学电池的两个相对衬底(10)中每一个的导电涂层(11)耦合，由聚集在一起并集成至所述导电涂层(11)的颗粒形式的导电材料构成，与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)的高度的总和等于或小于所述两个衬底(10)的导电涂层(11)之间的距离，所述中间部分(21)连接与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)，由通过聚合物和/或环氧树脂和/或有机粘接剂的基质构成的导电材料制成，导电材料或导电聚合物的粒子分散在其中。
2.如权利要求1所述的光电化学电池的垂直电连接，其特征在于，与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)具有低于0.5的孔隙率(表示为孔隙空间的体积相对于总体积)。
3.如权利要求1或2所述的光电化学电池的垂直电连接，其特征在于，与两个衬底(10)中每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)包括使用化学类型接合相互聚集在一起的颗粒。
4.如前述权利要求任一项所述的光电化学电池的垂直电连接，其特征在于，与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)和所述导电涂层(11)使用机械类型接合、化学类型接合或这两种接合的组合进行聚集。
5.如前述权利要求任一项所述的光电化学电池的垂直电连接，其特征在于，与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)包括按重量计小于10％的有机溶剂和粘接剂的残留量。
6.如权利要求5所述的光电化学电池的垂直电连接，其特征在于，与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)包括按重量计小于0.1％的有机溶剂和粘接剂的残留量。
7.如前述权利要求任一项所述的光电化学电池的垂直电连接，其特征在于，所述中间部分(21)包括按重量计高于5％的有机溶剂和粘接剂的残留量。
8.一种制造光电化学电池的垂直电连接的方法，所述光电化学电池并排布置在两个相对的衬底(10)之间，所述衬底(10)中至少一个是透明的或半透明的并在朝向另一个衬底的一侧上由导电涂层(11)覆盖，通过相应数目的间隔物(12)所述导电涂层(11)被分成多个电隔离的并排区域，该方法包括以下步骤：
-在与光电化学电池电接触的衬底(10)的导电涂层(11)的电隔离区域和与毗邻的光电化学电池接触的相对衬底(10)的导电涂层(11)的电隔离区域之间，在先前清洗并烧成、但尚未与对应的相对衬底适配以形成光电化学模块的每一个衬底上，沉积由导电材料胶制成的条状物；
-在300和550℃之间的温度下烧成衬底，由此获得先前沉积的条状物的导电材料的烧结；
-对应于前面沉积并烧结的条状物材料，沉积一另外层导电材料胶；
-通过在包括在70℃和170℃之间的温度下插入所述导电材料胶的另外层，适配相对衬底并同时适配先前沉积并烧结的条状物材料。
9.如权利要求8所述的制造光电化学电池的垂直电连接的方法，其特征在于，所述烧成衬底并烧结导电材料的步骤在520℃的温度下进行。
10.如权利要求8或9所述的制造光电化学电池的垂直电连接的方法，其特征在于，适配相对衬底的步骤在约100℃的温度下进行。
Claims (12)
1.一种光电化学电池的垂直电连接，所述光电化学电池并排布置在两个相对的衬底(10)之间，所述衬底(10)中的至少一个是透明的或半透明的并在朝向另一衬底的一侧上由导电涂层(11)覆盖，通过相应数目的间隔物(12)所述导电涂层(11)被分成多个电隔离的并排区域，所述垂直电连接被布置在与光电化学电池电接触的衬底(10)的导电涂层(11)的电隔离区域和与毗邻的光电化学电池接触的相对衬底(10)的导电涂层(11)的电隔离区域之间，其特征在于，其由三个重叠部分构成，即两个部分(20’、20”)和另外的中间部分(21)，所述两个部分(20’、20”)分别与限定所述光电化学电池的两个相对衬底(10)中每一个的导电涂层(11)耦合，由聚集在一起并集成至所述导电涂层(11)的颗粒形式的导电材料构成，与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)的高度的总和等于或小于所述两个衬底(10)的导电涂层(11)之间的距离，所述中间部分(21)连接与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)，由通过聚合物和/或环氧树脂和/或有机粘接剂的基质构成的导电材料制成，导电材料或导电聚合物的粒子分散在其中。
2.如权利要求1所述的光电化学电池的垂直电连接，其特征在于，与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)具有低于0.5的孔隙率(表示为孔隙空间的体积相对于总体积)。
3.如权利要求1或2所述的光电化学电池的垂直电连接，其特征在于，与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)包括使用化学类型接合相互聚集在一起的颗粒。
4.如前述权利要求任一项所述的光电化学电池的垂直电连接，其特征在于，与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)和所述导电涂层(11)使用机械类型接合、化学类型接合或这两种接合的组合进行聚集。
5.如前述权利要求任一项所述的光电化学电池的垂直电连接，其特征在于，与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)包括按重量计小于10％的有机溶剂和粘接剂的残留量。
6.如权利要求5所述的光电化学电池的垂直电连接，其特征在于，与两个衬底(10)中的每一个的导电涂层(11)耦合的所述两个部分(20’、20”)包括按重量计小于0.1％的有机溶剂和粘接剂的残留量。
7.如前述权利要求任一项所述的光电化学电池的垂直电连接，其特征在于，所述中间部分(21)包括按重量计高于5％的有机溶剂和粘接剂的残留量。
8.一种制造光电化学电池的垂直电连接的方法，包括以下步骤：
-根据由可在高温下烧结的导电材料胶制成的补充路径，在先前清洗并烧成、但尚未与相应的相对衬底适配以形成光电化学模块的每一个衬底上沉积条状物；
-烧成衬底，由此获得先前沉积的条状物导电材料在高温下的烧结；
-对应于前面沉积并烧结的条状物材料，沉积可在低温下烧结的导电材料胶；
-通过插入可在低温下烧结的所述导电材料胶，适配所述相对衬底并同时适配先前沉积并烧结的条状物材料。
9.如权利要求8所述的制造光电化学电池的垂直电连接的方法，其特征在于，所述烧成衬底并烧结可在高温下烧结的导电材料的步骤在不低于300℃且不高于550℃的温度下进行。
10.如权利要求9所述的制造光电化学电池的垂直电连接的方法，其特征在于，所述烧成衬底并烧结可在高温下烧结的导电材料的步骤在520℃的温度下进行。
11.如权利要求8-10所述的制造光电化学电池的垂直电连接的方法，其特征在于，所述适配相对衬底的步骤在包括在70℃和170℃之间的温度下进行。
12.如权利要求11所述的制造光电化学电池的垂直电连接的方法，其特征在于，所述适配相对衬底的步骤在约100℃的温度下进行。
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