CN103943367A - 使用喷墨印刷的染料敏化太阳能电池的变批量生产 - Google Patents
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Abstract
使用喷墨印刷沉积的纳米复合有机-无机材料形成染料敏化太阳能电池（DSSC）的相关方法，系统，和设备。示例性的DSSC实施例包括在掺氟氧化锡（FTO）导电玻璃衬底上喷墨印刷的狭长氧化钛带和铂带。有机材料的示例性沉积可以在大气环境下进行，但可以将放置FTO玻璃衬底的印刷盘保持在25°C。可以用氧化钛和铂带覆盖尺寸为1×1m2的示例性FTO玻璃衬底，同时为分隔太阳能电池，可以在这些带间形成银或其他金属材料的金属指。电解质填充在两个相对，互补的电极衬底之间以形成一个或多个太阳能电池。可以沉积紫外线阻挡墨水以在太阳能玻璃的外侧形成紫外线阻挡薄膜。同时，还描述了本发明的多个其他方面。
Description
相关申请的交叉引用
本申请与2011年1月7日提交的美国专利申请（序列号为12/986,181的181申请，名称为“使用喷墨印刷和纳米复合有机-无机材料形成的准固态光电极太阳能电池”）相关，并要求享有该美国专利申请的优先权，其中，该美国专利申请与2010年2月22日提交的美国临时专利申请（序列号为61/306,546的546申请，名称为“包括纳米复合有机-无机材料的光电极太阳能电池”）相关，并要求享有该美国临时专利申请的优先权。上述两篇申请的内容通过引用方式包含在此。
关于开发赞助的声明
本文描述的发明的内容是在希腊基金（Hellenic Funds）和从属于希腊国家战略参考框架（NSRF）的欧洲区域发展基金（ERDF）的共同资助下，根据“希腊技术群在微电子-阶段-2-援助测量”工程内的“半透明太阳能电池板”项目的MICRO2-32合约完成的。
背景技术
太阳能电池板技术使用印刷技术在玻璃、塑料或金属衬底（substrate）上沉积材料。对于第三代光伏电池，尤其是染料敏化太阳能电池（“DSSC”）和有机太阳能电池，印刷方法专注于使用丝网印刷来获取太阳能电池产品。丝网印刷是指将墨水施加到保持在衬底上方的图形化掩模的开放区内。之后去除该掩模，并在一个相对低的温度下烘烤该衬底，以便蒸发墨水的溶剂。烘烤过程将墨水残留物排版并固化在衬底上。丝网印刷可能导致大量的墨水浪费。
发明内容
本发明包括使用喷墨印刷生产太阳能电池组件的系统和方法，与丝网印刷相比具有多种技术和成本优势。本发明允许调整生产线规模，几乎可以在任何尺寸的衬底上印刷并几乎可达到任何产量。
本发明还包括一种适用于喷墨印刷的新型墨水，用于覆盖太阳能电池的外侧以减少进入到太阳能电池中的紫外线（“UC”）辐射。本发明还描述了光催化性能的特征。
根据本发明的各方面，用于第三代光伏电池，特别是染料敏化太阳能电池生产线的模具主要由一系列的喷墨印刷站和热固化站组成。
每个喷墨印刷站可以是静止的，并且包括多个将不同材料沉积到衬底上的印刷头。使用的印刷头的数量是生产线所支持的衬底的最大宽度的函数。每个印刷头可以支持大约2厘米的宽度，并且每个印刷头可以安装有可变数量的喷嘴以支持不同的印刷速度和材料沉积量。
优选地，衬底以一定速度在印刷站下移动，该速度与印刷头支持的材料沉积速度成比例。基于这个概念，印刷站支持的衬底长度可以为任意尺寸。优选地，印刷头是数控的，并且因此可以支持任何尺寸的衬底，只要其宽度在印刷站支持的最大宽度内。
热固化站可以位于印刷站外，可以通过一个能够在可变温度下提供固化的开放烘箱部件实现该站。优选地，只要固化步骤需要在预定温度下进行，衬底就会通过该固化站。可选地，可以通过将带有喷墨印刷机所沉积的材料的多个衬底插入到一个大烘箱站中，由该烘箱站对这些衬底进行离线固化，使热固化步骤以批处理模式执行。如果需要多周期的喷墨印刷沉积和热固化，可以向后，或循环传送衬底到印刷站中以执行后续的周期。
可以在循环过程中，由操作员使用衬底的三维（3D）图像来执行对移动在生产线上的衬底的检测，优选地，该3D图像由用在生产线选定部分的普通数码相机自动获取，并且优选地，实时显示在检测站上。可以用机器视觉技术处理该3D图像，将该3D图像与可接受的标准图像相比较，以检测与该标准之间的不可接受的偏差。执行图像处理的系统可以基于BriteTM开发的3D制造检测工具来建立。
根据本发明的其他方面，本发明进一步的实施例可以包括：
●生产线配置，及配置生产线的方法，该配置及方法能够在宽度达到最大宽度且具有可变、可编程长度的衬底上沉积材料，其中，多个印刷头以并行喷墨的方式沉积材料，以覆盖衬底宽度，同时在衬底被传送过印刷头时，通过一段时间的连续沉积覆盖衬底长度。
●位于玻璃衬底表面的采集电流的导电栅格，以及形成该导电栅格的方法，即通过激光划刻在表面形成沟槽或水槽，该沟槽的深度为几微米，然后用银导电墨水填充该沟槽。
●可用于喷墨印刷的，形成TiO2薄膜的钛基墨水配方，以及配制该钛基可喷墨印刷墨水的方法。
●可用于喷墨印刷的，形成CeO2-TiO2基紫外线阻挡材料薄膜的钛基墨水的配方，以及配置该钛基可喷墨印刷墨水的方法。
●可用于喷墨印刷的，形成SiO2基绝缘材料薄膜的硅基墨水配方，该薄膜用于导电栅隔离，以及配置该硅基可喷墨印刷墨水的方法。
●光伏电池板的喷墨印刷生产线上的玻璃衬底的质量检测系统，以及使用了自动采集并实时显示衬底三维图像的质量检测方法。
附图说明
附图根据本发明的各方面图解说明了本发明的示例性实施例，参照附图，下文提供的详细描述详细地说明了本发明的各种特征，优势及本发明的各方面。这样，结合后面的附图考虑下文的详细描述可以更清楚地理解本发明的特征。附图中图解说明的每个示例性方面或实施例的用意并非是要扩展，涵盖所有的方面或限制本发明的范围，因此本发明也认可其他等效的实施例或方面。
图1A-1B示出了单电极和双电极衬底太阳能电池板示例性实施例的横截面侧视图。
图2A-2C示出了单电极衬底示例性实施例中第一部分形成阶段的平面图。
图3A-3C示出了单电极衬底示例性实施例中第二部分形成阶段的平面图。
图4A-4B示出了单电极衬底示例性实施例中第一部分和第二部分组装的侧视图。
图5示出了生产线示例性实施例的方块结构的平面图。
图6示出了示例性双电极衬底实施例中第一部分和第二部分组装之前，相互并列时的平面图。
图7是描述玻璃衬底上喷墨印刷的紫外线阻挡层与普通的紫外线阻挡塑性膜相比，对整个光谱中各波长光吸收水平的比较图表。
附图标记：
在全部附图和详细描述中，参考标记指示相同的或基本相似的元素。
单电极衬底太阳能电池板1000
染料敏化太阳能电池，1010
第一部分1020
第二部分1030
导电衬底1040（单电极1040S，双电极1040D，负极.1040N，正极.1040P）
不导电表面1050
紫外线阻挡涂层1060，即紫外线阻挡墨水1060的沉积
导电表面1070
负导电带1080，即阴性墨水1080的沉积
负带间隔宽度1090
导电金属带1100，即金属墨水1100的沉积
槽1110
介质涂层1120，即介质墨水1120的沉积
光敏化染料1130
正导电带1140，即阳性墨水1140的沉积
正带间隔宽度1150
孔1160
电解质1170
双电极衬底太阳能电池板2000
双电极带间隔宽度2010
生产线配置500
衬底传送带510
适用于光伏电池板的衬底520
喷墨印刷站530，带有多个喷墨印刷头535
固化站540
染色站550
衬底堆叠及组装站560
电解质填充站570
具体实施方式
本发明涉及喷墨印刷生产线用于染料敏化太阳能电池的各个方面。喷墨印刷是一种节省材料的沉积技术，用于包括溶质的液体墨水，溶质溶解在溶剂中。喷墨印刷需要从内部有压电材料并连接到喷嘴的墨水填充腔室中喷射精确量的墨水。施加电压使压电材料改变形状，收缩腔室。腔室收缩产生的微冲击波使液滴从喷嘴中射出。射出的墨滴在重力和空气阻力的作用下落在衬底上。墨水沿表面的扩展由运动中获得的动量和衬底表面存在的表面张力决定。
通常，染料敏化太阳能电池（“DSSC”）包括两个导电衬底之间的染料敏化电解质。示例性的导电衬底包括掺氟氧化锡（“FTO”）镀膜玻璃，它是用在各种设备中的理想材料，包括例如光电，触摸屏显示器，薄膜光伏电池，节能窗，射频干扰（“RFI”）或电磁干扰（“EMI”）屏蔽等应用及其他光电和绝缘应用。由于在大气环境下相对稳定，具有化学惰性，机械硬度，抗高温性，对物理摩擦的高耐受性并且比氧化铟锡（“ITO”）更廉价，因此掺氟氧化锡被认为是一种非常有前景的材料。
在本发明中，示例性衬底，例如FTO玻璃衬底，结合被喷射到衬底上的染料敏化墨水使用。可以使用一系列的喷墨印刷站加速工艺过程或分离材料的印刷步骤。生产线的配置可能包括设置在衬底传输带上方固定位置的喷墨印刷头，其中以受控的速度在移动传输带上移动。可以通过控制喷墨印刷头的墨滴来数控材料沉积。
在附图中，图1A-1B根据本发明的各方面，示出了单电极衬底太阳能电池板1000和双电极衬底太阳能电池板2000的大体完善的实施例中各部分的横截面侧视图。太阳能电池板1000和2000的各组件按上面的顺序给出，相似实施例的制造细节在下文中给出。
负电极衬底
使用DSSC（染料敏化太阳能电池）1010的单电极导电衬底电池板1000包括两部分，第一部分1020和第二部分1030，每个部分的每个电池都具有一个电极，一个“负”电极和一个“正”电极。在本文中，‘单电极’衬底1040S是指具有单一导电类型（负或正）的衬底而不是一个单独的电极；它可能具有一个或多个物理电极，所有物理电极为同一类型。相反，在双电极衬底1040D上同时具有负电极和正电极，并且必须具有多个物理电极。
示例的第一部分1020可以包括具有多个负电极（负电极衬底1040N）的单电极衬底1040S，而示例的第二部分1030可以包括具有多个正电极（正电极衬底1040P）的单电极衬底1040S。这种负电极衬底1040N在该电池的图2A-2C的制造阶段中示出，它可以包括各种长条1080形状的无机纳米复合材料氧化物，例如，二氧化钛(TiO2)，氧化锌(ZnO)，二氧化锡(SnO2)等。图2A-2C示出了制造具有连续的TiO2带1080（图2A）和TiO2带之间的银质金属指或带1100（图2B）的FTO玻璃的各阶段的平面图，TiO2带和金属带都由喷墨印刷制成。在图2C中，喷墨印刷的紫外可固化绝缘材料1120覆盖了银指1100沿TiO2带1080延伸的部分。尽管在图2C中难以观察，但已在FTO玻璃上的FTO薄膜导电表面1070执行了激光划刻，这在图4A和4B中更加明显。激光划刻可能在喷墨印刷站530中进行或在生产线500的另一站中进行。TiO2带1080的宽度在0.8cm-2cm间变化（8-20mm），例如图2A中的10mm。带1080的长度也可以在10cm-100cm间变化（100-1000mm）。使用含有合适的金属氧化物纳米颗粒的墨水1080喷墨印刷带1080。表1以TiO2为例，列出了示例性的打印参数。
表1TiO2墨水的示例性印刷参数
取决于墨水1080的组分，该印刷程序可变并可重复1至10次。示例的FTO玻璃衬底1040N可被送入到烘箱540中并经受固化程序，取决于金属氧化物，该固化程序持续15至30分钟，温度为450-550°C。印刷程序可被连续重复多次，直到得到合适厚度的薄膜1080。
金属氧化物带1080间的间距1090可在2mm-5mm之间变化。如图2B所示，可以在金属氧化物带1080之间印刷导电金属带1100或银，铜，钼，镍等材质的“指”。在图2B中，示出的银带1100的宽度大约为1mm，但对于选定的TiO2带1080的宽度和带间距1090，其他宽度也是合适的。可以根据薄膜印刷的次数调整带1100的金属层厚度。整个印刷程序可被多次重复。可将玻璃衬底1040N送入烘箱540并根据金属材质使用300-500°C，持续15-30分钟的固化程序将其固化。表2以银纳米颗粒胶态分散体为例，列出了示例性的印刷参数。
表2银质金属指/带的示例性印刷参数
如图2C所示，可以使用喷墨印刷形成的绝缘材料1120最终覆盖金属指1100以形成复合层1120。特别地，可以将不同溶剂（例如，聚酰亚胺，聚碳酸酯等）的分散系塑化剂/塑胶等墨水印刷在金属指1100上，以覆盖金属指1100的整个表面。可以将玻璃衬底1140N送入烘箱540中并根据聚合物用300-400°C，持续15-30分钟的固化程序固化该衬底。表3以聚酰亚胺为例，列出了示例性的印刷参数。
表3聚酰亚胺绝缘聚合物的示例性印刷参数
不使用热固化绝缘塑料形成金属指1100的复合层，而可以用紫外线固化绝缘材料1120覆盖金属指1100，该绝缘材料经过喷墨印刷加在金属指110上并在有紫外线照射的沉积过程中稳定化。特别地，可以把环己苯基二丙烯酸酯/二铀（hexamethylene phenyl diacrylate/bis）（2，4，6，-三甲基）氧化磷（HPD-TPO）及属于二丙烯酸（diacrylates）和氧化磷系的材料用作绝缘聚合物并根据表4描述的示例性印刷细节印刷。为了硬化紫外固化绝缘材料1120，可以在在印刷头535安装有光纤丝，该光纤丝以来自紫外光源的，剂量为100-300mJ/cm2的紫外光照射紫外线固化材料。
表4使用环己苯基二丙烯酸酯（2，4，6，-三甲基）氧化磷的绝缘聚合物的示例性印刷参数
绝缘材料的另一选择是采用喷墨印刷的二氧化硅（SiO2）1120。特别地，可以使用墨水1120在金属指1100上喷墨印刷二氧化硅1120，该墨水是具有合适组分的四甲氧基硅烷或三乙氧基硅烷的酸性异丙醇-水混合物和乙酰丙酮化物。可以根据表5中描述的示例性印刷细节印刷墨水1120。
表5二氧化硅墨水的示例性印刷参数
负电极的一种示例性制备方法从提供FTO玻璃衬底1040并在该FTO玻璃衬底1040上形成TiO2的平行带1080开始。带1080的一种示例性图形可以包括起始于距玻璃边缘5mm处的第一带1080，带宽度为8mm到20mm并且带间距1090(边到边)大约为5mm。图2A描述了几个TiO2带1080的图形，其中该图形沿优选宽度为0.2m到1m的衬底1040N宽度方向重复。可以根据所需的衬底用途和生产线500所允许的最大规格使用更窄或更宽的衬底。形成金属氧化物带1080后，可在500°C左右热固化衬底1040N以稳定TiO2。为制造出优选厚度为2至4微米的TiO2薄膜，可将形成和固化金属氧化物带1080的步骤重复多次。
负电极的示例性制备方法还包括在TiO2带1080之间的间隙1090中形成几个平行的银指1100。该图形沿衬底宽度（例如0.2m-1m）重复。银指1100可能形成这样一种图形，其中第一金属指1100（或带）优选地起始于距玻璃衬底1040边缘16mm-20mm处，指宽度优选为1mm至1.5mm，并且示例性的指间距（边到边）约为15mm。图2B描述了几个银指1100的示例性图形。该图形沿衬底1040宽度（例如，1m）重复。银指1100形成后，可在约为300°C至500°C下热固化衬底1040以稳定银指1100。可以重复形成和固化金属指1100的这些步骤，例如，3至5次，以构筑出示例厚度约为20至30微米的银指1100。更大的厚度需要将印刷和固化步骤重复更多次。
在形成图2C所描述的阶段的步骤中，可以在之前印刷出的银带1100（每个银带1100有一个介质覆盖层1120）上形成紫外固化介质材料，聚酰亚胺或SiO2墨水1120的几层平行涂层1120。形成的图形可能具有如下细节：第一介质涂层1120可以直接起始于玻璃的左边缘；涂层1120可以具有约2.5mm至3.0mm的优选宽度；示例性间距（边到边）可以大约为15mm。为完成紫外线固化绝缘材料1120的硬化，可以使用紫外光源，从而可以在大约300°C至500°C下热固化衬底1040以稳定银指1100上的聚酰亚胺或SiO2薄膜。
冷却后，可以将玻璃衬底1040N送入到染色罐550中将TiO2或其他氧化物的带1080染色。优选地，使用高纯度染料1130和利于染料吸收的密封环境。根据使用的染料1130，可以将玻璃衬底1140N染制1-12小时。染料1130包括光敏剂，而示例性的光敏剂包括钌有机金属络合染料（rutheniumorganometallic complex dye），部花青染料（merocyanine dye）或半花青染料（hemicyanine dye）。
正电极衬底
染料敏化电池DSSC1010的第二部分1030包括与包括第一部分1020的第一衬底1040相对的第二衬底1040。如果第一部分1020是负电极衬底1040N，如图2A-2C所示，优选地，第二部分1030是正电极衬底1040P，如图3A-3C所示。示例性的正电极衬底1040P包括电催化带1140，例如FTO玻璃1040上的铂（Pt）带或导电聚合物带。示例性的合适的电催化剂1140包括纳米颗粒，纳米管或混合形式的铂，碳，和共轭导电聚合物，或它们的混合物。图3A-3C示出了带有连续铂带1040和带间的银质金属指1100（都由喷墨印刷制成）的FTO玻璃1040P在制作阶段的平面图。优选地，在图3B所示的阶段之后，在FTO玻璃1040上的FTO薄膜1070中执行激光划刻。如图3C所述，紫外线固化绝缘材料1120已被喷墨印刷，从而覆盖了与铂带1140相邻的银指1100。在图3A至3C中，黑点表示孔1160，电解质1170通过该孔被填充到由正负电极带1080和1040之间的间隙所形成的电池1010中。
使用合适的墨水1140喷墨印刷铂带或导电聚合物带1140。表6列出了铂的示例性印刷参数。
表6铂纳米颗粒的示例性印刷参数
在使用铂的情况中，可将玻璃衬底1040P送入到烘箱540中，在大约450°C下经过持续10至20分钟的示例性固化程序，而对于使用聚合物的情况，示例性程序在100°C下持续10至15分钟。可以连续多次重复该印刷程序直到达到所需的薄膜1140的厚度。
对于负电极衬底1040N，可以用激光划刻划过在FTO玻璃衬底1040P上的FTO薄膜1170，或用任何其他合适的方法，在负电极和正电极上实现金属或金属氧化物带间的电隔离。
图3A-3C中各步骤的细节如下所述。与图3A相关的步骤中，在玻璃衬底1040上形成几个铂的平行带1140。示例性地，形成的图形可以包括：起始于距玻璃左边缘16mm至20mm处的第一带1140，具有1mm至1.5mm的带宽度，以及约为15mm的带间距1150（边到边）。图3A描述了几个带1140的图形。该图形可以沿衬底1040P的宽度（0.2-1m）重复。完成图3A相关的步骤后，就可以在450°C下热固化衬底以稳定铂。
在与图3B相关的步骤中，在铂带1140间的间隙中形成几条平行的银带（或指）1100。银指1100可以形成一种图形，其中第一金属指1100起始于距玻璃衬底的边缘16mm至20mm处，具有1mm至1.5mm的指宽，以及约为15mm的指间距（边到边）。图3B描述了几个银指1100的一种示例性图形。该图形沿衬底1040P的宽度（0.2m-1m）重复。银指1100形成后，就可以在约300°C至500°C下热固化衬底1040P以稳定银指1100。形成和固化金属指1100的这些步骤可以被重复多次，例如，3到5次，以构造出具有20至30微米示例厚度的银指1100。达到更大的厚度需要额外重复印刷和固化的步骤。
在与图3C相关的步骤中，紫外线固化介质材料，聚酰亚胺，或SiO2墨水1120的多个平行带被沉积到银带1100上，每个银带1100具有一层介质覆盖层1120。形成的示例性图形可以包括：直接起始于玻璃左边缘的第一介质材料带1120，具有约2.5mm至3.0mm的示例带宽度，和约15mm的示例带间距（边到边）。图3C描述了只有几条带1120的图形。该图形沿衬底宽度方向重复。在与图3C相关的步骤中，可用紫外光硬化紫外材料1120，或在300°C至500°C间热固化衬底以将聚酰亚胺或SiO2薄膜1120稳定在银指1100上。
优选地，在印刷过程之后，在每个铂带1140的两个边缘上钻出穿过玻璃1040的两个孔1160，如图3A-3C中的黑点所示。孔1160用来在每个带上施加真空以引入电解质1170（如图4B所示），并将电池1010完善成一个单独的太阳能电池1010。每个孔1160的优选直径大约为1mm，以使得密封电池1010时孔直径不会引发问题。
两个单电极衬底的匹配
结合图4A和4B描述了将负、正电极衬底1040N，1040P接合的示例性过程，图4A和4B图解说明了两个电极衬底的结合。图4A-4B示出了负电极衬底1040N的侧视图，包括带有连续TiO2带1080的FTO玻璃衬底1040，该负电极衬底在正电极衬底1040P的上方，所述正电极衬底1040P包括带有连续铂带1140的FTO玻璃衬底1040，该铂带1140在TiO2带1080的对面，用于完成太阳能电池1010的串联。所有带都由喷墨印刷制成。执行的激光划刻能够使从电极衬底1040延伸出的被介质覆盖的银指1100匹配到相对电极衬底1040上的FTO涂层中的刻槽（scribed space）1110中。
带有绝缘材料1110的银带的用途之一是将一个太阳能电池1010（一对相对的负-正电极）的电解质1170与相邻的太阳能电池1010的电解质1170分隔开。在两个单电极衬底1040S匹配在一起的情况中，理论上，衬底不需要被细分为多个太阳能电池1010，就能有效地使两个匹配的衬底成为一个大的，单一的太阳能电池1010。如果两个匹配的单电极衬底1040S对（pair）舍弃了激光划刻和银指1100，那么该衬底对实际上就是一个大的，单独的太阳能电池1010。实质上，负电极衬底1040N作为一个单独的负电极，而正电极衬底1040P作为一个单独的正电极，该正电极还允许沉积电极材料（例如，TiO2和Pt）从而覆盖未被分成带1080，1140的衬底的FTO表面。在衬底已经较小的情况中，通过省略激光划刻和银指形成步骤的方式可能更为理想并且还简化了制造过程。进一步地，与在两个电极衬底上都制作银带1100相反，可以只在匹配到一起的两个单电极衬底1040S中的一个上制作银带1100，以减少制造的步骤，开销和时间。
电解质填充
在该步骤中，使用电解质填充站570的填充设备，通过其中一个衬底上的孔1160将电解质1170引入到两电极之间。图4B图解说明了电解质输入的示例性阶段。特别地，图4B图解说明了怎样将电解质1170插入到两个玻璃衬底1040之间的空间1010中。两个玻璃衬底1040在相对的内表面上具有两个导电侧壁1070，这样布置可以使电极排成一行并彼此相对。可以密封玻璃衬底边缘，例如用硅橡胶或环氧树脂，这样就能在衬底间的空间内形成真空。如图4A-4B所示，来自每个FTO玻璃衬底1040的银指1100（例如负电极衬底1040N）与FTO层1070接触形成，然后在相对的衬底被激光划刻后，轻微地延伸入另一玻璃衬底1040（例如正电极衬底1040P）中。优选地，所有银指1100都按照此程序。银指在相对衬底中的延伸形成了一个电池到下个电池的屏障，并且将电解质1170密封在给定的电池1010中。如上文所述，激光划刻还在电气上将每个电极与相邻电极分隔。激光划出的槽（trough）1110的示例深度可以在例如0.5mm到1mm间变化。
在示例性实施例中，如上文所述，在任意铂带1140的两个边缘上以精密钻头钻出两个直径约为1mm的孔1160。可以在一个或两个孔上施加电压差，随着所允许的电解质1170进入到孔1160中，电解质的漂移填充了所有可用的自由空间并覆盖了电极表面。
示例性电解质1160包括混合材料脲代硅酸酯（Ureasil）230（请参照之前的专利）；含有碘（I2），碘化钾（KI），和1-甲基-3-丙基咪唑碘的氧化还原电对（1-5methyl-3-propylimidazole iodide）；1-甲基苯并咪唑（1methylbenzimidazole）；2-氨基-1-甲基苯并咪唑（2-amino-1-methylbenzimidazole）；硫氰酸胍（guanidine thiocyanate）；和4-叔丁基吡啶（4-tertiary butyl pyridine）。
本文描述的工艺步骤可以在示例性生产线500上执行，用于制造并组装太阳能电池板1000，2000。图5根据本发明的各方面，示出了生产线配置500的示例性实施例的方块示意平面图。图5中的生产线500包括传送衬底520通过生产线500的衬底传送带510，生产线500进一步包括喷墨印刷站530，固化站540，金属氧化物染色站550，衬底堆叠和组装站560，及电解质填充站570。
双电极衬底
作为图4A和4B所示例结构的可选方案，本发明进一步的实施例包括具有交替的正电极和负电极的衬底，当衬底1040D被接合时，所述正、负电极与其互补的，导电类型相反的电极相对，其中负电极在FTO玻璃衬底1040N上，正电极在相对的FTO玻璃衬底1040P上。同时具有正电极和负电极的衬底1040D可被称为双电极衬底1040D。图6示出了喷墨印刷在FTO玻璃衬底1040D上的交替的TiO2带1080和铂带1140，衬底1040D的FTO层1070中有激光划出的槽1100。激光划刻，或其他的合适方法用来电气分离完整的太阳能电池1010中用到的金属氧化物带1080与铂或导电聚合物带1140。
任何聚合物，金属或金属氧化物带的宽度都可以在0.8cm至2cm间变动。带1080，1140的长度也可以在10cm至100cm间变动。使用合适的墨水配方，例如金属氧化物纳米颗粒，铂或聚合物，来喷墨印刷带1080，1140。根据墨水1080，1140的组分执行该印刷程序1至5次。优选地，可以先印刷金属氧化物纳米颗粒，并将玻璃1040D送入到烘箱540中。根据金属氧化物1080，热固化过程可以在450°C-550°C下持续15至30分钟。该印刷程序可被连续重复多次直到得到合适厚度的薄膜1080。
除了金属氧化物1080外，还可以使用合适的墨水1140来喷墨印刷铂或导电聚合物带1140。可以将玻璃1040D送入到烘箱540中。在铂带的情况中，示例性的固化程序可以在450°C下持续10至20分钟，而聚合物的示例固化程序可能需要在100°C下持续10至15分钟。该印刷程序可被连续重复多次直到达到所需厚度的薄膜1140。优选地，金属氧化物带1080与聚合物或铂带1140间的间距2010可在2mm至5mm间变动。
在用激光划刻制作槽1110来电隔离衬底对的情况中，双电极衬底1040D不必具有如单电极衬底1040S所需的那样多的激光划刻的槽1110。如图6所示，双电极衬底1040D的示例性实施例中，每隔一对正负电极带1140，1080就出现交替的激光划刻的槽1110。也就是说，当顶层衬底上的电极对具有激光划刻的槽1110时，底部衬底上相对的互补电极对不具有激光划刻的槽1110。无论电极对怎样排列，这种激光划刻的交替图形都能让光伏电流沿着类似于方形正弦波的路径，从左向右或从右向左，流过双电极衬底1040D。
相似地，使用双电极衬底1040D可以减少银带（或指）1100的使用。例如，可以在双电极衬底1040D上的正电极带1140和负电极带1080间形成银带1100，相反地，在相对的，互补的双电极衬底1040D上形成激光划槽1110。这种图形有效地将一对双电极衬底1040D的银带1100的数量降低到图4A和4B所示的一对单电极衬底1040S上银带1100的数量的一半。只需要一半的银带1100是因为只需用激光划刻执行一半数量的电隔离。银带1100的一个用途是把一个太阳能电池1010（一对相对的正负电极）的电解质1170与相邻太阳能电池1010的电解质1170分隔开。单电极衬底1040S的匹配可以放弃使用激光划刻的槽1110和银指1100，来制作跨过一对匹配的衬底1040S的多个太阳能电池1010，与此相反，如上面讨论的，双电极衬底1040D的匹配要求将双电极衬底1040D细分成多个分开的太阳能电池1010来控制产生的所有光伏电流的路径。
冷却后，可以将双电极玻璃衬底1040D送入到染色站550的染料罐中对金属氧化物带1080进行染色。优选地，使用高纯度染料1130和密封环境以利于染料吸收。根据所用的染料1130，玻璃1040D可被染制1至12小时。
可以按照类似的程序制作具有偏移的正负电极的第二FTO玻璃双电极衬底1040D，其中，偏移的正负电极通过交换衬底1040D上的序列中的电极带的位置来创建。一旦准备好了该第二双电极衬底1040D，就可以像图4A和4B中的单电极衬底1040S那样，将第一和第二双电极衬底1040D接合，从而在两个双电极衬底1040D之间制作出密封的太阳能电池1010。在图4A和4B所示的实施例中，必须要有电解质1170来完成太阳能电池1010。可以用电解质填充设备570实现在两个双电极玻璃衬底1040D间插入电解质1170，该设备在密封电池1010中产生真空然后利用这个压力差将电解质1170引入到太阳能电池1010的空腔中。
喷墨应用和印刷程序的材料配制
在透明导电玻璃衬底1040上用作负电极的示例性的薄的TiO2薄膜1080的配制可以包括纯化学过程的使用，例如，喷墨印刷胶体溶液，印刷中发生了例如受控溶剂分解和异丙醇酞聚合过程。可以用其他合适的钛系醇盐作为替代。例如，可以在预定容量的异丙醇中添加预定量的表面活性剂。该表面活性剂可以包括市场上可买到的Triton X-100（聚氧乙烯-（10）异辛基乙醚），其他的氚系表面活性剂，或任何其他种类的表面活性剂，优选非离子表面活性剂，其重量百分比根据所选组分变化。可以添加过量的市场上可买到的醋酸（“AcOH），随后在充分搅动下添加预定容量的市场上可买到的异丙醇酞。向前面的混合物中添加几滴乙酰丙酮化物或另一种β-二酮。该示例性的混合物经过化学反应最终转变为固态胶体（例如溶胶凝胶法），该化学反应引起溶剂分解和异丙醇酞，或另一种钛系醇盐的无机聚合，即-O-Ti—O-网络的形成。
可以使用墨水1140，稀释在预定的松油醇，异丙酸或其他有机溶剂（例如，氚系）的混合物中的氯铂氢酸，通过喷墨印刷来形成铂层1140。在一些实施例中，铂层1140可以很薄，使得太阳能电池1010透明，可以使用在太阳能窗上。在其他实施例中，为了提高光敏化剂1130（优选地为染料1130）吸收光子的概率，铂层1140可以被沉积成厚的不透明的反射层。在另一个实施例中，可以用导电聚合物，例如聚吡咯，（PEDOT：PSS）,所用的PEDOT可以是纯正形式的或掺有少量铂的。在所有需要透明太阳能电池1010的情况中，示例性的电催化剂形成透明或半透明薄膜。在前面提到的实例中，可以通过喷墨印刷沉积金属。
也可以通过喷墨印刷直接印刷出聚合物绝缘材料1120，例如聚酰亚胺和聚酰亚胺系的其他聚合物。可以使用银纳米颗粒含量在20%至60%变化的银胶溶液作为墨水1100印刷银金属指1100。
喷墨印刷站530可以包括按需供墨（DOD）的压电喷墨头535，取决于印刷机，该喷墨头上带有16个或更多的喷嘴，对于1至10皮升的典型墨滴尺寸，喷嘴间距约为254微米。优选地，印刷头安装在由计算机控制的，移动精确度为5μm的三轴系统上。
对于二氧化钛带1080的印刷，举例来说，可将衬底温度（Tsub）设定为室温，而将墨盒温度（Thead）设定为大约28°C。在印刷过程中，取决于材料，墨盒印刷高度(hcart)，即喷嘴和被印刷表面间的间隙，可以在0.5mm左右或更大。可以通过向4kHz的喷射频率下具有整体脉冲持续时间约11.52μs的脉冲施加19至35伏的激发电压，并使用16至128个喷嘴来执行墨滴的喷射。以30μm的点对点间距，即墨滴间距进行印刷能够得到最优的薄膜均匀性。示例性参数可参照表1，2和3中出现的其他喷墨印刷材料。
喷墨印刷紫外线阻挡薄膜的材料配制
示例性的薄的紫外线阻挡薄膜1060，例如在透明导电玻璃衬底1040（例如，单电极衬底1040S或双电极衬底1040D）的外部的非导电侧1050上的CeO2-TiO2薄膜1060的配制可以通过例如喷墨印刷胶体溶液等方式由纯化学过程组成，例如，在印刷中存在硝酸铈，或其他铈系盐等稀土铈盐时发生的受控水解及异丙醇酞，或其他铈系醇盐的聚合。例如，可以在预定容量的乙醇中添加预定量的表面活性剂。该表面活性剂可以包括市场上可买到的TritonX-100（聚氧乙烯-（10）异辛基乙醚），其他的氚系表面活性剂，或任何其他种类的表面活性剂，优选非离子表面活性剂，其重量百分比根据所选组分变化。可以添加过量的市场上可买到的醋酸（“AcOH），随后在充分搅动下添加预定容量的市场上可买到的异丙醇酞。可以向前面的混合物中添加几滴乙酰丙酮化物或另一种β-二酮。可以添加相对组分在0.2M至0.8M间的预定量的铈盐。表7列出了紫外线阻挡墨水1060的示例性印刷参数。
表7紫外线阻挡墨水的示例性印刷参数
该玻璃的外部的非导电侧1050上的图形可以是紫外线阻挡材料1060的几条带或，可选地，整个侧面都被材料1060覆盖。该程序可应用到衬底1040的部分或全部宽度上（例如，0.5m-1m）。完成该印刷程序后，可在500°C左右热固化该衬底以稳定CeO2-TiO2薄膜1060。形成的薄膜1060的光吸收能力可在图7中观察。图7中，比较了玻璃1040上的喷墨印刷紫外线阻挡层1060的光吸收水平和普通紫外线阻挡塑性膜的光吸收水平。使用喷墨印刷，以上步骤可被多次重复以制作出厚度约在0.2至1微米间的CeO2-TiO2薄膜1060，其中不同厚度具有不同的透光水平，薄的薄膜比厚的薄膜更透明。
前面的描述公开了本发明的示例性实施例。虽然本文以特定实施例及其特定应用的方式公开了本发明，本领域技术人员可以对此作各种修改和变动而不脱离权利要求书陈述的本发明的范围。对上文中公开的各设施和方法的在本发明范围内修改对本领域普通技术人员是显而易见的。相应地，如下面的权利要求所限定的，其他的实施例也可以被包括在本发明的精神和范围中。
在下面的描述中，为提供对本发明实施例更透彻的理解，陈述了大量的具体细节。然而，实际运用本发明并不需要结合本文所描述的特定细节的所有方面，这对本领域普通技术人员是显而易见的。在另一些例子中，为了不使本发明难以理解，没有详细描述本领域普通技术人员熟知的特定细节。读者应注意到，虽然本文中给出了发明示例，但本发明的界限和范围由权利要求书，及等效物的全部范围界定。
Claims (36)
1.形成具有染料敏化太阳能电池的太阳能电池板的方法，所述方法包括：
形成第一部分，形成所述第一部分包括：
提供具有第一导电表面和与所述第一导电表面相对的第一非导电表面的第一导电衬底，所述第一导电衬底在厚度上大体是平整和均匀的；
通过喷墨印刷在所述第一导电表面形成第一负导电带，所述第一负导电带适于用作太阳能电池的负电极；
在具有光敏化染料的染色站中染色所述第一负导电带；
形成第二部分，形成所述第二部分包括：
提供具有第二导电表面和与所述第二导电表面相对的第二非导电表面的第二导电衬底，所述第二导电衬底在厚度上大体是平整和均匀的；其中，所述第二导电衬底和所述第一导电衬底在尺寸上大体相等；
通过喷墨印刷在所述第二导电表面形成第一正导电带，所述第一正导电带适于用作太阳能电池的正电极；
将所述第一部分和第二部分相互堆叠在彼此之上，以使所述第一导电表面朝向所述第二导电表面，同时第一和第二非导电表面朝外；以及
在所述第一和第二导电表面之间填充电解质。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
通过喷墨印刷在所述第一导电表面形成与所述第一负导电带相邻且平行的第二负导电带，所述第一和第二负导电带相隔一个负带间距宽度；以及
通过喷墨印刷在所述第二导电表面形成与所述第一正导电带相邻且平行的第二正导电带，所述第一和第二正导电带相隔一个正带间距宽度；
其中，在将第一和第二导电衬底相互堆叠在彼此之上之前，形成第二负导电带和第二正导电带。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
通过喷墨印刷形成平行于所述第一负导电带和第二负导电带，且位于所述第一负导电带和第二负导电带之间的第一导电金属带；
通过激光划刻形成穿过所述第一导电表面的第一槽，所述第一槽平行于所述第一负导电带和第二负导电带，且位于所述第一负导电带和第二负导电带之间；
通过喷墨印刷形成平行于所述第一正导电带和第二正导电带，且位于所述第一正导电带和第二正导电带之间的第二导电金属带；
通过激光划刻形成穿过所述第二导电表面的第二槽，所述第二槽平行于所述第一正导电带和第二正导电带，且位于所述第一正导电带和第二正导电带之间；
通过喷墨印刷在所述导电金属带上形成介质涂层；
其中，在将第一和第二导电衬底相互堆叠在彼此之上之前，形成导电金属带和介质涂层；以及
其中，堆叠包括将导电金属带与槽对准，以使导电金属带与槽相对并伸入到槽中。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：
以第一可选方式形成穿过所述第一负导电带或以第二可选方式形成穿过所述第一正导电带的第一孔；以及
以第一可选方式形成穿过所述第二负导电带或以第二可选方式形成穿过所述第二正导电带的第二孔；
其中，填充电解质包括使电解质穿过所述第一孔和第二孔。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
通过喷墨印刷在所述第二导电表面形成相邻且平行于所述第一正导电带的第二负导电带，所述第一正导电带和第二负导电带相隔一个双电极带间距宽度；以及
通过喷墨印刷在所述第一导电表面形成相邻且平行于所述第一负导电带的第二正导电带，所述第一负导电带和第二正导电带相隔一个双电极带间距宽度；
其中，在将第一和第二导电衬底相互堆叠在彼此之上之前，形成所述第二负导电带和第二正导电带。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：
通过喷墨印刷形成平行于所述第一负导电带和第二正导电带且位于所述第一负导电带和第二正导电带之间的导电金属带；
通过激光划刻形成穿过所述第二导电表面的槽，所述槽平行于所述第一正导电带和第二负导电带且位于所述第一正导电带和第二负导电带之间；以及
通过喷墨印刷在所述导电金属带上形成介质涂层；
其中，在将第一和第二导电衬底相互堆叠在彼此之上之前，形成所述导电金属带和介质涂层；以及
其中，堆叠包括将导电金属带与槽对准，以使导电金属带与槽相对并伸入到槽中。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：
以第一可选方式形成穿过所述第一负导电带或以第二可选方式形成穿过所述第一正导电带的第一孔；以及
以第一可选方式形成穿过所述第二负导电带或以第二可选方式形成穿过所述第二正导电带的第二孔；
其中，填充电解质包括使电解质穿过所述第一孔和第二孔。
8.根据权利要求1所述的方法，包括：
通过喷墨印刷形成与所述第一负导电带相邻且平行的导电金属带；
通过激光划刻形成穿过所述第一导电表面的槽，所述槽与所述导电金属带相邻且平行；以及
通过喷墨印刷在所述导电金属带上形成介质涂层；
其中，在将第一和第二导电衬底相互堆叠在彼此之上之前，形成所述导电金属带和介质涂层；以及
其中，堆叠包括将导电金属带与槽对准，以使导电金属带与槽相对并伸入到槽中。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
形成穿过所述第一负导电带或第一正导电带的孔；
其中，填充电解质包括使电解质穿过所述孔。
10.根据权利要求8所述的方法，其中：
通过喷墨印刷形成所述介质涂层包括使用含有分散于第一溶剂中的塑化剂或塑胶并适于热固化的介质墨水，在第二溶剂中含有绝缘材料并适于紫外线固化的介质墨水；或含有适合于热固化的硅基混合物的介质墨水。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述含有分散于第一溶剂中的塑化剂或塑胶并适于热固化的介质墨水包括聚酰亚胺绝缘聚合物，以及
所述聚酰亚胺绝缘聚合物的喷墨印刷参数包括：
12.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述在第二溶剂中含有绝缘材料并适于紫外线固化的墨水包括环己苯基二丙烯酸酯（2，4，6，-三甲基）氧化磷;以及
环己苯基二丙烯酸酯（2，4，6，-三甲基）氧化磷的喷墨印刷参数包括：
13.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述含有适于热固化的硅基混合物的介质墨水包括酸性异丙醇-水混合物和乙酰丙酮化合物中的四甲氧基硅烷或三乙氧基硅烷；以及
酸性异丙醇-水混合物和乙酰丙酮化合物中的四甲氧基硅烷或三乙氧基硅烷的喷墨印刷参数包括：
14.根据权利要求8所述的方法，其中：
通过喷墨印刷形成所述导电金属带包括使用含有银纳米颗粒分散系胶体的金属墨水；以及
银纳米颗粒分散系胶体的喷墨印刷参数包括：
15.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述第一和第二导电表面包括掺氟氧化锡；
所述第一负导电带包括二氧化钛；
所述第一正导电带包括铂或导电聚合物；
所述染料包括钌有机金属络合染料，部花青染料，或半花青染料中的一种；以及
所述电解质包括含有碘（I2），碘化钾（KI），和1-甲基-3-丙基咪唑碘的氧化还原电对中的一种；1-甲基苯并咪唑；2-氨基-1-甲基苯并咪唑；硫氰酸胍；和4-叔丁基吡啶。
16.根据权利要求15所述的方法，其中：
通过喷墨印刷形成所述第一负导电带包括使用含有二氧化钛纳米颗粒的阴性墨水；以及
通过喷墨印刷形成所述第一正导电带包括使用含有铂纳米颗粒的阳性墨水。
17.根据权利要求16所述的方法，其中：
含有二氧化钛纳米颗粒的阴性墨水的第一喷墨印刷参数包括：
以及
含有铂纳米颗粒的阳性墨水的第二喷墨印刷参数包括：
18.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
通过喷墨印刷在所述第一非导电表面，所述第二非导电表面，或同时在二者上形成紫外线阻挡涂层。
19.根据权利要求18所述的方法，其中：
所述紫外线阻挡涂层包括厚度约为0.2至1微米的CeO2-TiO2薄膜。
20.根据权利要求19所述的方法，其中：
形成所述CeO2-TiO2薄膜包括使用含有混合了硝酸铈的异丙醇钛的紫外线阻挡墨水；以及
含有混合了硝酸铈的异丙醇钛的紫外线阻挡墨水的喷墨印刷参数包括：
21.一种具有染料敏化太阳能电池的太阳能电池板，包括：
第一部分，包括：
第一导电衬底，所述第一导电衬底具有第一导电表面和与所述第一导电表面相对的第一非导电表面，所述第一导电衬底在厚度上大体是平整均匀的；以及
第一负导电带，通过喷墨印刷在所述第一导电表面形成所述第一负导电带，所述第一负导电带适于用作太阳能电池的负电极，所述第一负导电带已被光敏化染料染色；以及
第二部分，包括:
第二导电衬底，所述第二导电衬底具有第二导电表面和与所述第二导电表面相对的第二非导电表面，所述第二导电衬底在厚度上大体是平整均匀的；其中，所述第二导电衬底与第一导电衬底在尺寸上大体相等；以及
第一正导电带，通过喷墨印刷在第二导电表面形成所述第一正导电带，所述第一正导电带适于用作太阳能电池的正电极；
其中，所述第一部分和第二部分相互堆叠在彼此之上，以使第一导电表面朝向第二导电表面，同时第一和第二非导电表面朝外；以及
其中，所述第一和第二导电表面之间填充有电解质。
22.根据权利要求21所述的太阳能电池板，进一步包括：
通过喷墨印刷在所述第一导电表面形成的，与第一负导电带相邻且平行的第二负导电带，所述第一和第二负导电带相隔一个负带间距宽度；以及
通过喷墨印刷在所述第二导电表面形成的，与第一正导电带相邻且平行的第二正导电带，所述第一和第二正导电带相隔一个正带间距宽度；
其中，在将第一和第二导电衬底相互堆叠在彼此之上之前，形成第二负导电带和第二正导电带。
23.根据权利要求22所述的太阳能电池板，进一步包括：
通过喷墨印刷形成的，平行于所述第一负导电带和第二负导电带且位于所述第一负导电带和第二负导电带之间的第一导电金属带；
通过激光划刻形成的，穿过所述第一导电表面的第一槽，所述第一槽平行于所述第一负导电带和第二负导电带且位于所述第一负导电带和第二负导电带之间；
通过喷墨印刷形成的，平行于所述第一正导电带和第二正导电带且位于所述第一正导电带和第二正导电带之间的第二导电金属带；
通过激光划刻形成的，穿过所述第二导电表面的第二槽，所述第二槽平行于第一正导电带和第二正导电带且位于所述第一正导电带和第二正导电带之间；
在导电金属带上形成的介质涂层；
其中，所述导电金属带和介质涂层在第一和第二导电衬底相互堆叠在彼此之上之前形成；以及
其中，导电金属带与槽对准，以使导电金属带与槽相对并伸入到槽中。
24.根据权利要求23所述的太阳能电池板，进一步包括：
以第一可选方式形成的穿过所述第一负导电带或以第二可选方式形成的穿过所述第一正导电带的第一孔；以及
以第一可选方式形成的穿过所述第二负导电带或以第二可选方式形成的穿过所述第二正导电带的第二孔；
其中，电解质穿过所述第一孔和第二孔。
25.根据权利要求21所述的太阳能电池板，进一步包括：
通过喷墨印刷在所述第二导电表面形成的，相邻且平行于所述第一正导电带的第二负导电带，所述第一正导电带和第二负导电带相隔一个双电极带间距宽度；以及
通过喷墨印刷在所述第一导电表面形成的，相邻且平行于所述第一负导电带的第二正导电带，所述第一负导电带和第二正导电带相隔一个双电极带间距宽度；
其中，所述第二负导电带和第二正导电带在第一和第二导电衬底相互堆叠在彼此之上之前形成。
26.根据权利要求25所述的太阳能电池板，进一步包括：
通过喷墨印刷形成的，平行于所述第一负导电带和第二正导电带且位于所述第一负导电带和第二正导电带之间的导电金属带；
通过激光划刻形成的穿过所述第二导电表面的槽，所述槽平行于所述第一正导电带和第二负导电带且位于所述第一正导电带和第二负导电带之间；以及
在所述导电金属带上形成的介质涂层；
其中，所述导电金属带和介质涂层在第一和第二导电衬底相互堆叠在彼此之上之前形成；以及
其中，导电金属带与槽对准，以使导电金属带与槽相对并伸入到槽中。
27.根据权利要求26所述的太阳能电池板，进一步包括：
以第一可选方式形成的穿过所述第一负导电带或以第二可选方式形成的穿过所述第一正导电带的第一孔；以及
以第一可选方式形成的穿过所述第二负导电带或以第二可选方式形成的穿过所述第二正导电带的第二孔；
其中电解质穿过所述第一孔和第二孔。
28.根据权利要求21所述的太阳能电池板，进一步包括：
通过喷墨印刷形成的与所述第一负导电带相邻且平行的导电金属带；
通过激光划刻形成的穿过所述第一导电表面的槽，所述槽与所述导电金属带相邻且平行；以及
在所述导电金属带上形成的介质涂层；
其中，所述导电金属带和介质涂层在第一和第二导电衬底相互堆叠在彼此之上之前形成；以及
其中，导电金属带与槽对准，以使所述第一部分和第二部分堆叠时导电金属带与槽相对并伸入到槽中。
29.根据权利要求28所述的太阳能电池板，其中：
所述导电金属带包括银。
30.根据权利要求28所述的太阳能电池板，进一步包括：
形成的穿过所述第一负导电带或第一正导电带的孔；
其中，电解质穿过所述孔。
31.根据权利要求28所述的太阳能电池板，其中：
所述介质涂层通过使用含有分散于第一溶剂中的塑化剂或塑胶并适于热固化的介质墨水，在第二溶剂中含有绝缘材料并适于紫外线固化的介质墨水；或含有适合于热固化的硅基混合物的介质墨水形成。
32.根据权利要求21所述的太阳能电池板，其中：
所述第一和第二导电表面包括掺氟氧化锡；
所述第一负导电带包括二氧化钛；
所述第一正导电带包括铂或导电聚合物；
所述染料包括钌有机金属络合染料，部花青染料，或半花青染料中的一种；以及
所述电解质包括含有碘（I2），碘化钾（KI），和1-甲基-3-丙基咪唑碘的氧化还原电对中的一种；1-甲基苯并咪唑；2-氨基-1-甲基苯并咪唑；硫氰酸胍；和4-叔丁基吡啶。
33.根据权利要求32所述的太阳能电池板，其中：
使用含有二氧化钛纳米颗粒的阴性墨水形成所述第一负导电带；以及
使用含有铂纳米颗粒的阳性墨水形成所述第一正导电带。
34.根据权利要求21所述的太阳能电池板，进一步包括：
通过喷墨印刷在所述第一非导电表面，所述第二非导电表面，或同时在二者上形成的紫外线阻挡涂层。
35.根据权利要求34所述的太阳能电池板，其中：
所述紫外线阻挡涂层包括厚度约为0.2至1微米的CeO2-TiO2薄膜。
36.一种包括生产线配置的系统，所述系统包括：
衬底传送带，适于传送适合用于光伏电池板的衬底，其中所述衬底传送带以可控的，可编程的速度传送所述衬底；
印刷站，所述印刷站具有多个位于衬底传送带上方固定位置的喷墨印刷头，所述印刷站适于在经过印刷头下方的衬底上喷墨印刷导电墨水，其中通过设计所述喷墨印刷头的墨滴，数字控制材料的沉积；以及
固化站，所述固化站与衬底传送带串联布置，且适于固化沉积在衬底上的导电墨水材料。
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