CN104246935B - 具有串联结构的染料敏化型太阳能电池组件及太阳能电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种染料敏化型太阳能电池组件(1)，其包括彼此邻近排列并串联连接的至少两个染料敏化型太阳能电池单元(2a‑c)。所述染料敏化型太阳能电池组件包括多孔绝缘基材(7)，第一导电层(4)为形成在所述多孔绝缘基材的一侧上的多孔导电层，和第二导电层(5)为形成在所述多孔绝缘基材的相对侧上的多孔导电层。串联连接元件(6)贯穿所述多孔绝缘基材并在所述电池单元中之一的第一导电层和所述邻近的电池单元的第二导电层之间延伸、从而将所述电池单元中之一的第一导电层和所述邻近的电池单元的第二导电层电连接。本发明也涉及用于制造所述染料敏化型太阳能电池组件的方法。

Description

具有串联结构的染料敏化型太阳能电池组件及太阳能电池的 制造方法
技术领域
本发明涉及具有包括彼此邻近排列并串联连接的至少两个染料敏化型太阳能电池单元的串联结构的染料敏化型太阳能电池组件。本发明也涉及用于制造具有串联结构的染料敏化型太阳能电池的方法。
背景技术
染料敏化型太阳能电池(dye-sensitized solar cell，DSC)已研究了近20年且以类似于光合作用的原理进行工作。不同于硅太阳能电池，这些电池使用丰富的、便宜的且对环境无害的(environmentally unobtrusive)染料从太阳光中获得能量。
传统的夹心型(sandwich type)染料敏化型太阳能电池具有几微米厚的沉积在透明的导电基材上的多孔TiO2电极层。TiO2电极包括通过在TiO2颗粒的表面上吸附染料分子被染色并形成工作电极的连通(interconnected)的TiO2金属氧化物颗粒。透明的导电基材通常为沉积在玻璃基材上的透明的导电氧化物。透明的导电氧化层提供作为从工作电极中提取光生电子的背接触(back contact)的功能。TiO2电极与电解液和其它透明的导电基材即对电极接触。
太阳光由染料收集，产生光激发电子，这些电子注射进TiO2颗粒的导带(conduction band)中并进一步由导电基材收集。同时，氧化还原电解液中的I-离子减少氧化的染料，并将产生的电子受体物种(acceptors species)传输至对电极。两个导电基材在边缘处密封以保护DSC组件抵抗周围环境，并防止电池内DSC组件的蒸发或泄漏。
WO2012/020944公开了一种传统的具有串联结构的夹心型DSC组件。该DSC组件包括多个彼此邻近排列并串联连接的DSC单元。各DSC单元包括工作电极和对电极，该工作电极包括调整为面向太阳并将太阳光传输至包含吸 附的染料(adsorbed dye)并涂覆于其上的多孔半导体层的第一透明导电基材，该对电极包括具有涂覆于其上的由碳或金属制成的导电层的第二透明导电基材。DSC组件的串联结构包括多孔纳米颗粒氧化物层和导电层的图案(pattern)，其分别形成在工作电极和对电极中。工作电极的纳米颗粒氧化物层和对电极的导电层每个彼此面对从而形成单元电池。该单元电池通过防护阻隔体(protectivebarrier)来电绝缘，且电解液填充于工作电极和对电极之间。工作电极的多孔纳米颗粒氧化物层和对电极的导电层彼此相对地纵向设置。
在一侧上的工作电极和在另一侧上的对电极由包括贯穿彼此面对的工作电极和对电极的孔(hole)的串联连接元件电连通(electrically interconnected)，且导电性材料填充该孔。该孔贯穿整个DSC组件且两侧被防护阻隔体围绕，该防护阻隔体防止导电性材料与电解液接触，从而防止导电性材料腐蚀。填充在孔中的导电性材料可以为糊剂(paste)型、粘接剂型或墨型，且可通过印刷、滴落、滴涂(dispensing)、喷射、冲压或溅射的手段填充在孔中。这种类型的DSC组件的问题是难以产生为导电的同时还是透明的层。总在这些需求之间进行折中，其导致DSC组件的电流处理(current-handing)能力的降低，从而降低DSC组件的效率。进一步地，在将各电池单元用导电性材料填充之前钻出贯穿各电池单元的孔是耗时的，其增加制造DSC组件的成本。该DSC组件的另一个缺点是在串联连接元件的各侧上需要防护阻隔体以防止导电性材料与电解液接触。防护阻隔体增加制造成本。
WO 2011/096154公开一种包括多孔绝缘层、工作电极、多孔半导体层、和透明基材的DSC组件，该工作电极包括形成于多孔绝缘层顶部并产生背接触的多孔导电金属层，该多孔半导体层包括排列在多孔导电金属层顶部的吸附的染料，该透明基材面向多孔半导体层，被调整为面向太阳并将太阳光传输至多孔半导体层。DSC组件进一步包括对电极，该对电极包括排列在多孔绝缘层的与多孔半导体层相对的侧上且和多孔绝缘层有一定距离的导电基材，从而在多孔绝缘层和导电基材之间形成空间(space)。将电解液填充在工作电极和对电极之间的空间。多孔绝缘层优选由成型纤维玻璃坯体(molded fiber glasscompact)形成。多孔导电金属层由选自由Ti、W、Ni、Pt和Au组成的组的材料形成。多孔导电金属层可使用包括金属颗粒的糊剂生成，通过印刷将糊剂施涂于多孔绝缘层的顶部，随后加热、干燥并烘烤。这种类型的DSC组件的优点为工作电极的导电层设置在多孔绝缘层和多孔半导体层之间。因此，工作电池的导电层不需要为透明的，且可由高导电性的材料制成，其增加DSC组件的电流处理能力并确保DSC组件的高效率。
为了增加从染料敏化型太阳能电池输出的电压，需要具有包括多个串联连接的染料敏化型太阳能电池单元的串联结构。WO2011/096154公开的DSC组件的结构的缺点为难以提供串联连接的DSC电池单元。如果使用WO2012/020944公开的方法，必须使孔贯穿DSC组件来制成并填充有导电性材料。然而，如果多孔绝缘层由敏感材料如陶瓷纸制成，钻孔时多孔绝缘层会碎掉。使用钻孔来制孔的另一个缺点是钻孔引起碎片(chip)形成。很难(如果不是不可能的话)移除所有由钻孔产生的碎片。当装配(assemble)DSC组件时，残余的碎片会引起问题因为该碎片消耗一定体积和空间。在某些位置的残余碎片可导致在装配的层(assembled layer)之间距离不均一或甚至装配的层的失灵或破坏。钻孔的另一个问题是钻孔工具会磨损而留下不需要的物质的痕迹(trace)，其可破坏性地干扰DSC的性能。例如，众所周知DSC对痕量的用于钻孔工具的铁和其它金属敏感。
EP0859386公开了一种包括多孔绝缘基材、工作电极、第一多孔导电层和对电极的染料敏化型太阳能电池，该第一多孔导电层用于从形成于多孔绝缘基材的一侧上的工作电极中提取光生电子，该对电极具有形成于多孔绝缘基材的相对侧上的第二多孔导电层。
发明内容
本发明的目的是提供低成本的具有串联结构的DSC组件。
此目的由本发明定义的染料敏化型太阳能电池(DSC)来实现。
DSC组件具有包括彼此邻近排列并串联连接的至少两个染料敏化型太阳能电池单元的串联结构。各电池单元包括工作电极，用于从工作电极中提取光生电子的第一导电层，包括第二导电层的对电极，用于将电子从所述对电极转移至工作电极的电解液，和用于将工作电极或对电极分别电连接至邻近的电池单元的对电极或工作电极的串联连接元件。
所述DSC组件的特征在于，所述太阳能电池组件包括多孔绝缘基材，所述第一导电层为形成在所述多孔绝缘基材的一侧上的多孔导电层，且所述第二导电层为形成在所述多孔绝缘基材的相对侧上的多孔导电层，且所述串联连接元件为贯穿所述多孔绝缘基材并在一个电池单元的第一导电层和邻近的电池单元的第二导电层之间延伸、从而将所述电池单元中之一的第一导电层和邻近的电池单元的第二导电层电连接的导电层。
导电层为可使用印刷方法施涂在绝缘基材的两侧上的多孔导电层，该方法导致精益生产(lean production)并显著减少制造DSC组件的成本。串联连接元件由贯穿多孔绝缘基材的导电层形成。因此，串联连接元件也能使用印刷技术制造，该技术进一步减少制造DSC组件的成本。因为本发明能够使用用于制造串联连接元件的印刷技术，不再需要贯穿整个DSC组件钻任何孔，从而消除了破坏绝缘基材的风险。这使得可以使用敏感材料(sensitive material)如陶瓷纸作为多孔绝缘基材。使用印刷技术，串联连接元件变为多孔导电层。
优选地，串联连接元件的导电层由在空气中耐500℃以上的温度且氧化不显著的非腐蚀敏感的导电材料制成，如Ti、Ti合金、Ni合金、石墨、和无定形碳。通过选择非腐蚀性材料，没有必要保护串联连接元件避免与电解液接触，因此不需要任何围绕串联连接元件的防护阻隔体。串联连接元件可以由与第一多孔导电层和第二多孔导电层相同的材料制成，其使制造过程便利。
根据本发明的DSC组件的进一步优点为组件薄且具有紧凑结构(compactarchitecture)，这减少DSC组件的尺寸。组件薄且具有紧凑结构的事实使得能更容易提供电池单元的串联连接。
绝缘基材和导电层的多孔性允许离子传输通过各层和基材，相应地通过工作电极和对电极之间。这种结构使得可以将工作电极设置在第一导电层的顶部，因此第一导电层不需要为透明的，导致增加DSC组件的电流处理能力。
优选地，第一导电层和第二导电层包括太大而不能贯穿多孔绝缘基材的颗粒。这确保第一导电层和第二导电层无法贯穿多孔绝缘基材，因此将留在基材的一侧上。
优选地，多孔绝缘基材的厚度在4μm和100μm之间。薄的基材降低串联连接元件的厚度，因此减少电阻损失。进一步地，薄的基材使得容易设置贯穿基材的串联连接元件。
优选地，第一多孔导电层和第二多孔导电层由在空气中耐高达500℃的温度且不氧化的非腐蚀敏感的导电性材料制成，如Ti、Ti合金、Ni合金、石墨、和无定形碳，以允许导电层与电解液接触而没有任何腐蚀，并使得可以在约450℃-550℃的温度下烧结导电层。
根据本发明的实施方案，串联连接元件的多孔导电层包含足够小以贯穿多孔绝缘基材的颗粒。本实施方案确保串联连接元件将贯穿多孔绝缘基材从而使第一导电层和第二导电层电连接。
根据本发明的实施方案，电池单元的第一导电层和第二导电层彼此相对地纵向设置以允许串联连接元件的导电层在一个电池单元的第一导电层的一端和邻近的电池单元的第二导电层的相对端之间延伸。相对端表示另一层的一端的前端为后端，反之亦然。这意味着串联连接元件在导电层中之一的前端和另一导电层的后端之间延伸。本实施方案使得可以例如通过印刷技术，制造垂直于绝缘基材的延伸面的串联连接元件，其使DSC组件的制造便利。
根据本发明的实施方案，各电池单元被作为无孔层形式的贯穿多孔绝缘基材的离子阻隔体围绕，从而防止电解液泄漏至邻近的电池单元。本实施方案避免导致DSC效率损失的在串联连接的相邻的电池单元之间的电解液迁移。本实施方案能够使用液体形式的电解液。在本发明的另一实施方案中， 电解液可以为固定电解液的凝胶形式或固体形式从而防止电解液泄漏至邻近的电池单元。随着电解液的充分固定，可排除离子阻隔体。
根据本发明的实施方案，串联连接元件为多孔导电层且离子阻隔体贯穿串联连接元件。工作电极的区域表示太阳能电池组件的有效区域。太阳能电池组件的效率取决于太阳能电池组件的有效区域和全部区域之间的关系。通过设置离子阻隔体贯穿串联连接元件，该离子阻隔体位于两个邻近的太阳能电池单元的工作电极之间，没有使用有效区域，因此维持太阳能电池的效率。
优选地，离子阻隔体由高分子材料制成。高分子材料可为熔融的，且通过多孔绝缘基材和串联连接元件的多孔导电层注入以填充基材内的孔，从而得到太阳能电池单元之间的液体阻隔体，其防止电解液从一个太阳能电池单元移动至另一太阳能电池单元。或者，太阳能电池单元之间的液体阻隔体可通过将液体高分子粘接剂渗入多孔绝缘基材和串联连接元件的多孔导电层，然后例如化学地或通过热或光固化粘接剂来形成。
本发明的另一目的是提供用于制造具有串联结构的染料敏化型太阳能电池组件的成本有效的方法。
此目的通过本发明定义的用于制造染料敏化型太阳能电池组件的方法来实现。
此方法包括将作为多孔导电层形式的电池单元的第一导电层施涂至多孔绝缘基材的一侧上，且
将作为多孔导电层形式的电池单元的第二导电层施涂至所述多孔绝缘基材的相对侧上，以使各电池单元的第一导电层和第二导电层彼此面对。
此方法使得可以使用与用于制造工作电极和对电极相同的技术。此方法也使得可以选择用于制造工作电极和对电极的简单技术如丝网印刷(screen printing)，从而简化DSC组件的制造因此降低制造成本。
此方法使得容易制造具有紧凑结构的薄的DSC组件。
根据本发明的实施方案，所述方法包括将包含导电性颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材的一侧上的至少两个邻近且分开的区域上，以形成所述第一 多孔导电层，且将包含导电性颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材的相对侧上的至少两个邻近且分开的区域上，以形成所述第二多孔导电层。使用印刷技术，使得容易在绝缘基材上提供多个指定形状的电分离区域，这些区域形成多个DSC单元的第一导电区域和第二导电区域。
根据本发明的实施方案，所述方法进一步包括形成作为导电层形式的贯穿所述多孔绝缘基材的串联连接元件。
因为工作电极的导电层在多孔基材的一侧上形成为多孔导电层，且对电极的导电层在多孔基材的另一侧上形成为多孔导电层，所以串联连接元件仅需要贯穿多孔基材从而能够连接一个电池单元的工作电极和邻近的电池单元的对电极。由于多孔材料，多孔基材易于贯穿。因此可省略通过整个DSC组件钻孔的步骤，其简化制造过程并降低制造成本。
通过提供串联连接元件作为贯穿多孔绝缘基材的导电层，可使用简单的制造技术例如丝网印刷用于制造串联连接元件。相同的制造技术可用于制造串联连接元件和导电层，从而进一步降低制造成本。
优选地，串联连接元件通过将包含贯穿多孔绝缘基材的导电性颗粒的墨印刷在多孔绝缘基材上来形成。
根据本发明的实施方案，所述方法进一步包括：
施涂所述电池单元的第一导电层，以使所述电池单元中之一的第一导电层电连接至所述串联连接元件，且邻近的电池单元的第一导电层与所述串联连接元件电分离，且
-施涂所述电池单元的第二导电层，以使所述电池单元中之一的第二导电层与所述串联连接元件电分离，且所述邻近的电池单元的第二导电层电连接至所述串联连接元件，从而将所述电池单元中之一的第一导电层和所述邻近的电池单元的第二导电层电连接，以使电池单元串联连接。
根据本发明的实施方案，第一层和第二层用包含太大而不能贯穿多孔绝缘基材的导电性颗粒的墨印刷，且串联连接元件通过将包含足够小以贯穿多孔绝缘基材的导电性颗粒的墨印刷在多孔绝缘基材上来形成。通过墨中颗粒 尺寸的选择，可以确定多孔层将设置在多孔绝缘基材的顶部，或该层将贯穿基材。如果第一导电层和第二导电层的颗粒大于基材中的孔，颗粒将留在基材的顶部，而如果颗粒小于基材中的孔，颗粒将贯穿基材。
根据本发明的实施方案，串联连接元件通过将多孔绝缘基材穿孔并将包含导电性颗粒的墨倒入基材的穿孔部分来形成。术语穿孔表示多个非常小的孔排列成一行并贯穿基材。通过沿希望具有串联连接元件的距离在多孔绝缘基材上穿孔，促进施涂墨的过程，并也可以使用具有与用于生产第一导电层和第二导电层相同的颗粒尺寸的墨。如果，例如，将陶瓷纸用作基材，在施涂墨之前很容易将纸穿孔。
根据本发明的实施方案，所述方法包括：将包含导电性颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材上以形成所述串联连接元件；将包含导电性颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材的一侧上的至少两个邻近且分开的第一区域，以形成所述第一多孔导电层，以使所述电池单元中之一的第一区域与所述串联连接元件电接触且将其它电池单元的第一区域与所述串联连接元件电分离；且将包含导电性颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材的相对侧上的至少两个邻近且分开的第二区域，以形成所述第二多孔导电层，以使所述第一区域和所述第二区域彼此相对地纵向设置，且使所述电池单元中之一的第二区域与所述串联连接元件电分离且所述其它电池单元的第二区域与所述串联连接元件电接触。有利的是首先印刷所述串联连接元件，然后印刷与所述串联连接元件接触的所述第一导电层和所述第二导电层。
根据本发明的实施方案，所述方法包括将作为无孔层形式的离子阻隔体围绕各电池单元设置以防止电解液泄漏至邻近的电池单元。所述无孔层贯穿所述多孔绝缘基材。为了维持太阳能电池的有效区域，可定位高分子材料以使高分子材料贯穿所述串联连接元件。
根据本发明的实施方案，所述离子阻隔体通过施涂高分子材料以使所述高分子材料贯穿所述第一导电层、所述多孔绝缘基材和所述第二导电层来提供。
根据本发明的实施方案，施涂所述高分子材料以使所述高分子材料贯穿所述串联连接元件。
附图说明
将通过本发明的不同实施方案的描述并参考附图更接近地解释本发明。
图1a示出穿过根据本发明的第一实施方案的染料敏化型太阳能电池组件的截面图。
图1b示出穿过根据本发明的第二实施方案的染料敏化型太阳能电池组件的截面图。
图2-11说明用于制造根据本发明的实施方案的染料敏化型太阳能电池组件的方法。
图12示出根据本发明的实施方案的染料敏化型太阳能电池组件的俯视图的实例。
具体实施方式
图1a示出穿过根据本发明的第一实施方案的具有串联结构的染料敏化型太阳能电池(DSC)组件1的截面图。DSC组件包括多个彼此邻近排列并串联连接的DSC单元2a-c。各DSC单元2a-c包括工作电极3和对电极5。工作电极和对电极之间的空间填充有用于将电子从对电极转移至工作电极的包括离子的电解液。对电极转移电子至电解液。DSC组件包括用于从工作电极中提取光生电子的第一导电层4。第一导电层4作为从工作电极中提取电子的背接触。下文中，第一导电层4命名为背接触层(back contact layer)。
工作电极3包括沉积在第一导电层4上的多孔TiO2电极层。TiO2电极包括通过将染料分子吸附在TiO2颗粒的表面上而被染色的TiO2颗粒。工作电极位于DSC组件的顶侧(topside)。顶侧应当面向太阳以允许太阳光击中(hit)工作电极的染料分子。
DSC组件进一步包括设置在工作电极和对电极之间的多孔绝缘基材7。多孔绝缘基材的多孔性将能够使离子传输通过基材。优选地，多孔绝缘基材为陶瓷微纤维系基材，如玻璃微纤维基材或陶瓷微纤维基材。例如，多孔基材基于与玻璃纸结合的玻璃织物。这使得可以提供薄且牢固的基材。陶瓷基材为电绝缘体，但为多孔的从而允许液体和电解液离子穿过。陶瓷基材能加工成片(sheet)的形式或卷状物(roll)的形式而用于连续的工艺。陶瓷基材为化学惰性，能耐高温，且易于可得，便宜且在各种工艺步骤中操作简单。
合适的陶瓷基材可基于由玻璃丝制成的编织的微纤维玻璃纤维。编织纤维比非编织纤维牢固得多。此外，与非编织纤维相比，编织纤维固有地机械强度更大。此外，编织纤维的厚度可制得非常薄并维持机械强度。然而，编织纤维经常具有大的孔，其允许印刷墨内的大量颗粒以不受控制的方式直接通过编织纤维遍及编织纤维的整个区域。这是不希望的效果。为了堵塞纺织织物内的孔，将非编织玻璃纤维沉积在纺织织物的顶部是有用的。这可通过将纺织织物浸湿在包含玻璃纤维的溶液中然后移除溶剂来进行。如果粘合剂如胶体二氧化硅与玻璃纤维一起使用，则非编织玻璃纤维能更牢固地粘至编织纤维，且在编织玻璃纤维的顶部将形成非编织玻璃纤维的连续粘膜。通过将非编织玻璃纤维沉积在编织纤维的顶部，可以防止墨中的颗粒直接通过编织纤维。
多孔基材越薄越好，因为背接触和对电极之间的小的距离提供最小限度的电阻损失。由于相同的原因，大的孔隙率是期望的。然而，如果基材太薄且太多孔，基材的机械强度将太低。优选地，多孔绝缘基材的厚度大于4μm且小于100μm。更优选地，多孔绝缘基材的厚度小于50μm。多孔绝缘基材的厚度通常是在10-30μm之间。优选地，基材的孔隙率大于40％。优选地，基材的孔隙率接近90％。优选地，基材的孔隙率在40％和90％之间。
背接触层4为沉积在多孔绝缘基材7的上侧上的多孔导电层。当多孔导电层用作背接触时，与工作电极直接接触。各DSC单元2a-c的对电极包括第二导电层5，下文中命名为对电极层。对电极层5为沉积在多孔绝缘基材7的相 对(下)侧上的多孔导电层。背接触层4和对电极层5通过多孔绝缘基材7物理地分离且电分离，因此它们不直接物理接触和电接触。然而，沉积在DSC单元的多孔绝缘基材的上侧和下侧的背接触层4和对电极层5经由贯穿多孔绝缘基材的离子来电连接。多孔导电层4、5的孔隙率应优选在30％和85％之间，或在35％和70％之间或在40％和60％之间。取决于哪种材料用于多孔导电层且使用哪种施涂方法，层的厚度可从约1微米至100微米或从1微米至50微米改变。
当多孔导电层用作对电极时，其为与工作电极相对的对电极的一部分。对电极通常包括催化剂层。用作对电极的多孔导电层可具有单独的催化剂层或具有引入多孔导电层的催化剂颗粒。
DSC组件包括配置在多孔绝缘基材的相对两侧上的多对第一多孔导电层和第二多孔导电层。各DSC单元包括一对第一多孔导电层和第二多孔导电层。定位DSC单元中之一的第一多孔导电层和第二多孔导电层以使它们彼此面对。空间8形成于工作电极3和邻近的电池单元的第一导电层之间，且空间9形成于邻近的电池单元的对电极3之间，以便电分离电池单元。
从图1可以看到，第一多孔导电层和第二多孔导电层彼此相对地稍稍纵向设置，以使DSC单元2a的第一导电层4的前端4a面对邻近的DSC单元2b的第二导电层5的后端5a。
DSC单元进一步包括串联连接元件6，其在邻近的电池单元的第一导电层和第二导电层的4a端和5a端之间延伸，从而将电池单元中之一的第一导电层和邻近的电池单元的第二导电层电连接。因此，串联连接元件6将一个电池单元的对电极4电连接至邻近的电池单元的工作电极5，以造成两个DSC单元的电串联连接从而增加输出电压。
串联连接元件6为贯穿多孔绝缘基材7且在电池单元中之一的背接触层4和邻近的电池单元的对电极层5之间延伸的多孔导电层。多孔导电层6用作电串联连接层，且与两个邻近的DSC单元的背接触层4和对电极层5直接物理接触。下文中，串联连接元件6的多孔导电层将命名为串联连接层。电串联连 接层贯穿多孔绝缘基材7并在多孔绝缘基材的顶侧和多孔绝缘基材的底侧提供电连接路径(pathway)。因为多孔基材的厚度小，优选数μm量级，用于电流经过的路径短，因此对串联连接层的导电性的要求低于对电极层5和背接触层4。
多孔导电层4、5和6因为它们的低电阻率将具有低的电损失。多孔导电层的多孔性将能够使离子和染料传输通过各层。多孔导电层在多孔绝缘基材7上的沉积能够构建包括多个电连通的DSC单元的DSC组件。
形成多孔导电层4-6的材料必须具有适当的耐腐蚀性以耐受DSC中的环境，还优选在空气中耐500℃以上的温度且不氧化。优选地，多孔导电层4-6由选自由钛、钛合金、镍合金、石墨、无定形碳、或其混合物组成的组的材料制成。最优选地，多孔导电层由钛或钛合金或其混合物制成。
DSC组件1也包括覆盖DSC组件的顶侧的第一片10和覆盖DSC组件的底侧的第二片11，且它们作为电解液的液体阻隔体。DSC组件的顶侧上的第一片10覆盖工作电极且需要为透明的以允许光透过。片10和11由例如高分子材料制成。
为了避免导致DSC效率损失的在串联连接的相邻的DSC单元2a-c之间的电解液迁移，来自电解液的离子不允许在相邻的单元之间移动。解决这个问题的一个方案为通过产生电解液的凝胶电解液来固定电解液，从而防止液体电解液在邻近的DSC单元之间流动。另一个解决方案可为沉积非液体的电解液如固体导体。
图1b示出穿过根据本发明的第二实施方案的染料敏化型太阳能电池组件的截面图。本实施方案中，各电池单元被作为无孔层形式的贯穿DSC组件的离子阻隔体12围绕。离子阻隔体12围绕DSC单元以防止电解液泄漏至邻近的电池单元，或与邻近的电池单元中的电解液接触。将离子阻隔体12沉积在邻近的电池单元的工作电极3和背接触层4之间的空间8中。离子阻隔体12贯穿多孔绝缘基材7，且在邻近的电池单元的对电极层5之间。优选地，离子阻隔体也贯穿串联连接层6。离子阻隔体防止离子在邻近的电池单元之间移动。 然而，其不具有任何电绝缘功能。因此，第一导电层4、第二导电层5和串联连接层6仍导电，虽然它们被离子阻隔体贯穿。离子阻隔体由例如高分子材料制成。例如离子阻隔体由与第一片10和第二片11相同的高分子材料制成。
以下将描述用于以如下方式将多孔导电层沉积在多孔绝缘基材7的上侧和下侧的成本有效方法：使多孔绝缘基材的上侧上的各多孔导电层和多孔绝缘基材的下侧上的各多孔导电层电连通。进一步地描述如何使用多孔导电层的排列以提供用于生产包括多个电连通的DSC单元的DSC组件的成本有效的方法。
例如，背接触层和对电极层之间的电连接可根据以下形成：首先沉积电串联连接层以使其贯穿多孔绝缘基材。随后，以将部分背接触层沉积在已沉积的串联连接层的顶部的方式来沉积背接触层以使背接触层与串联连接层直接接触。随后，以将部分对电极层在与串联连接层相同的侧面位置(lateral position)沉积的方式将对电极层沉积在多孔绝缘基材的相对侧上，以使对电极层与串联连接层直接接触。因此，多孔绝缘基材的上侧的背接触层和多孔绝缘基材的下侧的对电极层经由串联连接层电连通。
多孔导电层例如通过如下来形成：将包括金属氢化物颗粒的沉积物沉积至多孔绝缘基材上，并处理沉积物，以使固体金属氢化物颗粒转变为金属且金属颗粒烧结以形成多孔导电层。金属氢化物粉末例如氢化钛粉末的沉积物，可有利地印刷至陶瓷微纤维系基材上，例如玻璃微纤维基材或陶瓷微纤维基材。对于多孔绝缘基材，可在多孔绝缘基材的两侧上形成多孔导电层，例如，可在基材的一侧上形成多孔导电层并在基材的另一侧形成另一多孔导电层。
多孔导电层4、5、6可通过用包括固体导电性颗粒的墨印刷而设置在多孔绝缘基材上。固体颗粒可与液体混合以形成适合于印刷工艺的墨。金属氢化物可与液体混合以形成适合于印刷工艺的墨。颗粒也可被磨碎或另外处理以实现用于形成多孔导电层的适合的颗粒尺寸。固体颗粒优选为金属系且可为纯金属、金属合金、或金属氢化物、或金属合金的氢化物、或其混合物。 得到的多孔导电层必须具有适合的耐腐蚀性以耐受DSC中的环境。适合的材料的实例为钛或钛系合金或其混合物。适合的材料的其它实例为镍合金。
处于固体形式的其它组分也可添加至墨中。可使用本领域已知的各种技术用于印刷沉积物。印刷技术的实例为狭缝挤压式涂布(slot die coating)、凹版印刷、丝网印刷、刮刀涂布(knife coating)、刀刃涂布(blade coating)、刮片(doctor blading)、柔版印刷(flexo printing)、浸渍涂布(dip coating)或喷涂。干粉末沉积可通过例如过筛或静电粉末沉积来进行。
沉积物通过热处理步骤进行处理。在热处理期间，颗粒的烧结也会发生，从而增加层的导电性和机械稳定性。在热处理期间金属氢化物将转变为金属。通过在真空或惰性气体中加热可防止颗粒的污染，并改进颗粒之间的电接触。
快速加热工艺，例如快速热处理(rapid thermal processing，RTP)或快速热退火(rapid thermal annealing，RTA)，其中沉积物在几秒的时间范围内被加热至高温(达1200℃)，具有避免颗粒被烧结环境污染的优点。也能使用快速烧结(flash sintering)，即，使用设备如由Polytec.提供的Sinteron 2000。热处理温度应足以使颗粒之间的烧结发生。温度取决于使用的材料，但一般在700℃-1200℃的范围内。
为了实现对电极的催化效果，可将导电性金属氧化物的镀铂颗粒与金属氢化物颗粒混合，例如镀铂的ITO、ATO、PTO和FTO。导电性金属碳化物、金属硅化物和金属氮化物的镀铂颗粒也可与金属氢化物颗粒混合。而且，炭黑或石墨的镀铂颗粒可与金属氢化物颗粒混合。
下文中将参照图2-12解释制造具有串联结构的DSC组件的方法的实例。
图2示出沉积有串联连接层6a的多孔绝缘基材7的俯视图和两个截面图A-A和B-B。本实例中，多孔绝缘基材7为陶瓷微纤维。截面图说明串联连接层从多孔绝缘基材的上侧到下侧贯穿多孔绝缘基材。这意味着从多孔绝缘基材的上侧到下侧有电通道(electricalpath)。串联连接层6a用包含足够小以贯穿陶瓷微纤维内的多孔网络的颗粒的墨来印刷。截面图说明墨中的颗粒从基材 的上到下一直贯穿陶瓷微纤维。
图3示出沉积有贯穿多孔绝缘基材的串联连接层6a的多孔绝缘基材7的俯视图(top view)和两个截面图。此外，将两个以上的多孔导电层4a-b印刷在绝缘基材7的上侧上以形成背接触层。这些背接触层中之一4a与串联连接层6a直接接触，如在俯视图和底截面图B-B中所示，其它背接触层4b不与串联连接层6a电接触。从截面图可以看到两层4a-b不贯穿绝缘基材7，且它们沉积在绝缘基材7的顶部并与绝缘基材7接触。层之一4a与贯穿层6a电接触。多孔导电层4a-b用包含太大而不能贯穿陶瓷微纤维内的多孔网络的导电性颗粒的墨印刷。
图4示出具有串联连接的两个邻近的DSC单元的DSC组件。图4示出沉积有串联连接层6a和印刷在绝缘基材7的上侧上的背接触层4a-b的多孔绝缘基材7的俯视图和两个截面图。此外，将两个以上的层5a-b印刷在基材7的另一侧上，即，基材的底侧，从而形成对电极层。对电极层5a-b未示出在俯视图中，但仅示出于截面图中。底截面图B-B示出印刷在绝缘基材7的底侧上的其中一层5b与串联连接层6a直接接触，因此与串联连接层6a直接电接触。这意味着对电极层中之一5b与背接触层中之一4a通过串联连接层6a来电接触。多孔导电层5a-b用包含太大而不能贯穿陶瓷基材7内的多孔网络的导电性颗粒的墨来印刷。
在许多情况下，希望的是串联连接大量DSC单元以加强来自DSC组件的高输出电压。在这种情况下，经常希望的是设计电串联连接方向图案(electrical seriesconnection direction pattern)，以使来自DSC单元的输出终端彼此接近地物理定位。这种图案的实例示出于图12中。电串联连接的方向由曲线表示。图2-11说明可以如何实现这一点。
图5示出沉积有串联连接层6b的多孔绝缘基材7的俯视图和两个截面图A-A和B-B，并且该串联连接层6b贯穿多孔绝缘基材并垂直于串联连接层6a。串联连接层6b以与串联连接层6a相同的方式产生，且优选同时产生。
图6示出沉积有串联连接层6b的多孔绝缘基材7的俯视图和两个截面图。 此外，将两个以上的多孔导电层4a和4c印刷在绝缘基材7的上侧上以形成背接触层。这些背接触层中之一4c与串联连接层6b直接接触，如在俯视图和底截面图B-B中可看见的，且其它背接触层4a不与串联连接层6b电接触。
图7示出具有串联连接的两个邻近的DSC单元的DSC组件。图7示出沉积有串联连接层6b以及背接触层4a和4c的多孔绝缘基材7的俯视图和两个截面图。此外，将两个以上的层5a和5c印刷在绝缘基材7的另一侧上以形成对电极层。对电极层5a和5c未示出在俯视图中，但仅示出于截面图中。截面图A-A示出对电极层中之一5a和背接触层中之一4c与串联连接层6b直接接触。这意味着对电极层5a与背接触层中4c通过串联连接层6a来电接触。
图8示出沉积有串联连接层6c的多孔绝缘基材7的俯视图和两个截面图A-A和B-B，并且该串联连接层6c贯穿多孔绝缘基材、与串联连接层6a排成一行并垂直于串联连接层6b。串联连接层6c以与串联连接层6a及6b相同的方式产生，且优选同时产生。
图9示出沉积有串联连接层6c的多孔绝缘基材7的俯视图和两个截面图。此外，将两个以上的多孔导电层4c和4d印刷在绝缘基材7的上侧上以形成背接触层。这些背接触层中之一4d与串联连接层6c直接接触，如在俯视图和底截面图B-B中可看见的，且其它背接触层4c不与串联连接层6c电接触。
图10示出具有串联连接的两个邻近的DSC单元的DSC组件。图10示出沉积有串联连接层6c以及背接触层4c和4d的多孔绝缘基材7的俯视图和两个截面图。此外，将两个以上的层5c和5d印刷在基材的另一侧上以形成对电极层。对电极层5c和5d未示出在俯视图中，但仅示出于截面图中。截面图B-B示出对电极层中之一5a和背接触层中之一4d与串联连接层6c直接接触。这意味着对电极层5c与背接触层中4d通过串联连接层6c来电接触。
图11示出具有通过串联连接层6a-c串联连接的四个邻近的DSC单元的DSC组件。经由串联连接层6a将第一DSC单元的对电极层5b连接至第二DSC单元的背接触层4a。经由串联连接层6b将第二DSC单元的对电极层5a连接至第三DSC单元的背接触层4c。经由串联连接层6c将第三DSC单元的对电极层 5c连接至第四DSC单元的背接触层4d。优选地，将串联连接层6a-c在第一生产步骤中同时印刷在绝缘基材7上。将背接触层4a-d在第二生产步骤中同时印刷在绝缘基材7上，且将对电极层5a-d在第三生产步骤中同时印刷在绝缘基材7上。然而，可以改变层产生的顺序。下述步骤中处理印刷层，例如通过加热和烧结，以形成多孔导电层。其后，将工作电极的多孔层3沉积在背接触层4的顶部。
图11示出的绝缘基材7用包含足够小以贯穿陶瓷微纤维内的多孔网络的颗粒的墨的三个沉积物6a-c印刷。此外，将四个以上的层用包含太大而不能贯穿陶瓷微纤维内的多孔网络的颗粒的墨印刷在绝缘基材7的顶部。这四个层中的三个与贯穿墨(penetratingink)的沉积物直接接触，如在俯视图中可看见的。因此，这些层中的三个与各自的贯穿层(penetrating layer)电接触。此外，将四个以上的层用包含太大而不能贯穿陶瓷微纤维内的多孔网络的颗粒的墨印刷在绝缘基材7的另一侧，即，绝缘基材7的底侧。这些层未示出在俯视图中。这意味着底层中之一与顶层中之一通过贯穿层来电接触。该图示出可以改变电串联连接的方向。电串联连接的方向由曲线表示。电串联连接的方向可通过以下而简单地改变：将贯穿墨印刷在绝缘基材7的不同位置，并通过将顶层和底层按照以期望的方式得到电串联连接这样的方式来印刷。
图12示出包括串联连接的大量DSC单元的DSC组件的实例，以使来自单元的输出终端14彼此接近地物理定位。
根据本发明的一个实施方案，包括彼此邻近排列并串联连接的至少两个染料敏化型太阳能电池单元的DSC组件可使用以下方法制造，该方法包括：
-将包含导电性颗粒的墨印刷在多孔绝缘基材的一侧上的至少两个邻近且分开的第一区域上，以形成第一多孔导电层，
-将包含导电性颗粒的墨印刷在多孔绝缘基材的相对侧上的至少两个邻近且分开的第二区域上，以形成第二多孔导电层，印刷第一区域和第二区域以使第一区域和第二区域彼此相对地纵向设置，并使用具有太大而不能贯穿多孔绝缘基材的导电性颗粒的墨来印刷这些区域，
-形成贯穿多孔绝缘基材并在电池单元中之一的第一区域和另一电池单元的第二区域之间延伸的第三导电层，从而使电池单元中之一的第一导电层和另一电池单元的第二导电层电连接。
根据本发明的一个实施方案，包括彼此邻近排列并串联连接的至少两个染料敏化型太阳能电池单元的DSC组件可使用以下方法制造，该方法包括：
-形成贯穿多孔绝缘基材的串联连接元件，
-将包含导电性颗粒的墨印刷在多孔绝缘基材的一侧上的至少两个邻近且分开的第一区域，以形成第一多孔导电层，以使电池单元中之一的第一区域与串联连接元件电接触且将另一电池单元的第一区域与串联连接元件电分离，
-将包含导电性颗粒的墨印刷在多孔绝缘基材的相对侧上的至少两个邻近且分开的第二区域，以形成第二多孔导电层，以使第一区域和第二区域彼此相对地纵向设置，以使电池单元中之一的第一区域的一部分面对另一电池单元的第二区域的一部分，且使电池单元中之一的第二区域与串联连接元件电分离，且另一电池单元的第二区域与串联连接元件电接触。
实施例
实施例1-在多孔陶瓷基材上的背接触、和对电极、和串联连接层。
通过混合TiH2粉末和松油醇来制备第一墨。然后将所述墨使用0.6mm氧化锆珠在8000RPM下珠磨3小时。通过过滤将氧化锆珠和所述墨分离。所述墨包括具有小于0.3微米的直径的TiH2颗粒。随后将墨以3mm宽和10cm长的矩形(参见图2中的6a)的形状印刷在15μm厚的多孔玻璃微纤维系基材(参见图2中的7)上然后在200℃下干燥5分钟。墨中TiH2的颗粒直径足够小从而使TiH2贯穿多孔玻璃微纤维系基材的孔(参见图2中的截面图A-A和B-B)。第一印刷层将形成串联连接层。多孔玻璃微纤维基材包括涂布有5μm厚的非编织玻璃纤维层的由玻璃丝制成的10μm厚的纺织织物。
通过混合TiH2和松油醇来制备第二墨。然后将所述墨使用0.3mm氧化锆珠在6000RPM下珠磨25分钟。通过过滤将氧化锆珠和所述墨分离。所述墨包 括具有小于2微米的直径的TiH2颗粒。随后，将第二墨以两个10cm宽和12cm长的矩形(参见图3中的4a和4b)的形状印刷在基材(参见图3中的7)上，以使10cm宽和12cm长的矩形中之一(参见图3中的4a)的一个边缘直接印刷在3mm宽和10cm长的矩形(参见图3中的6a)的顶部。图3中4a的边缘大致位于矩形(参见图3中的4a和6a)的中心。然后在200℃下干燥第二墨5分钟。第二印刷层将形成背接触层。
通过混合TiH2和松油醇来制备第三墨。然后将所述墨使用0.3mm氧化锆珠在6000RPM下珠磨25分钟。通过过滤将氧化锆珠和所述墨分离。所述墨包括具有小于2微米的直径的TiH2颗粒。然后将过滤的墨与镀铂的导电性颗粒混合以制成用于沉积对电极的墨。随后，将第三墨以两个10cm宽和12cm长的矩形(参见图4中的5a和5b)的形状印刷在基材(参见图4中的7)的相对侧，以使图4中的层5a和5b面对图4中的层4a和4b。然后在200℃下干燥印刷的基材5分钟。第三印刷层将形成对电极。
随后，在585℃下真空烧结印刷的陶瓷基材然后允许冷却至室温。烧结期间的压力低于0.0001mbar。烧结的串联连接层(图4中的6a)、背接触(图4中的4a和4b)和对电极(图4中的5a和5b)导电。背接触中之一(图4中的4a)与对电极中之一(图4中的5b)经由串联连接层(图4中的6a)电连接。背接触和对电极的薄层电阻(sheet resistance)低于0.2ohms/平方。
实施例1的变形为将无铂多孔导电层沉积在包含对电极层的铂的顶部。在这种安排中，包含铂的第一层可作为单独的催化剂层。
实施例1的另一变形为用于印刷串联连接层的墨包括导电性锡氧化物如FTO、ITO或ATO。
实施例2-DSC制造
将从实施例1得到的印刷和烧结的多孔玻璃微纤维系基材浸入0.02MTiCl4水溶液并在70℃下热处理30分钟。将层从TiCl4溶液中移除，并且在水中冲洗后在乙醇中冲洗。随后，将两个TiO2系墨的层(图1a中的3)印刷在背接触(参见图4中的4a和4b)的顶部然后干燥。干燥的TiO2墨层的厚度为1-2μm。 将60μm厚的TiO2墨第二层直接印刷在TiO2第一层的顶部并干燥。将TiO2第三层印刷在TiO2第二层的顶部并干燥。随后，将该结构在空气中在500℃下进行热处理30分钟。在使得该结构冷却之后，将该结构浸入在0.02M TiCl4水溶液并在70℃下热处理30分钟。在水中和乙醇中冲洗沉积TiO2的陶瓷基材之后，将其在500℃下在空气中热处理5分钟。随后将沉积TiO2的多孔导电层结构浸入在20mM Z907染料的甲氧基丙醇溶液中并在70℃下热处理30分钟，然后在甲氧基丙醇中冲洗。其后，将电解液以凝胶的形式沉积在4a和4b的顶部，并通过在围绕各DSC单元的边缘处浸润熔融高分子来将电池密封(参见图1b中的12)，在同一时间使得一个DSC单元的背接触的外部电连接和另一DSC单元的对电极的外部电连接。
实施例2的变形为省略一个或两个TiCl4处理。
实施例2的另一变形为将围绕各DSC单元的边缘的密封通过使用可印刷的高分子或预聚物来印刷，其中预聚物可以为化学固化的、光固化的或热固化的。
本发明不局限于公开的实施方案，且可在以下权利要求的范围内进行变化和修改。虽然，本发明的步骤在权利要求中以某种顺序提到，但权利要求不局限于这种顺序。例如，首先施涂第一导电层或第二导电层没有关系。也可以在串联连接元件的多孔绝缘层形成于基材中之前，在多孔绝缘基材上提供一个或两个第一导电层和一个或两个第二导电层。
进一步地，作为通过将包含足够小以贯穿多孔绝缘基材的导电性颗粒的墨印刷在多孔绝缘基材上来形成串联连接元件的替代方法，多孔绝缘基材可提前穿孔并沿穿孔部分用包含导电性颗粒的墨进行印刷。墨和导电性颗粒将贯穿基材的穿孔部分。这种方法不依赖于墨中颗粒的尺寸。
也可以在多孔绝缘基材和多孔背接触层之间具有一个以上的多孔层。

Claims (18)

1.一种染料敏化型太阳能电池组件(1)，其具有包括彼此邻近排列并串联连接的至少两个染料敏化型太阳能电池单元(2a-c)的串联结构，各电池单元包括：
-工作电极(3)，
-用于从所述工作电极中提取光生电子的第一导电层(4)，
-包括第二导电层(5)的对电极，
-用于将电子从所述对电极转移至所述工作电极的电解液，和
-用于将所述对电极电连接至邻近的电池单元的工作电极的串联连接元件(6)，
所述染料敏化型太阳能电池组件的特征在于，所述太阳能电池组件包括多孔绝缘基材(7)，所述第一导电层为形成在所述多孔绝缘基材的一侧上的多孔导电层，且所述第二导电层为形成在所述多孔绝缘基材的相对侧上的多孔导电层，且所述串联连接元件(6)为贯穿所述多孔绝缘基材(7)并在所述电池单元中之一的所述第一导电层(4)和所述邻近的电池单元的所述第二导电层(5)之间延伸、从而将所述电池单元中之一的所述第一导电层和所述邻近的电池单元的所述第二导电层电连接的导电层，
所述第一导电层(4)通过将包含导电性颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材(7)的一侧上的至少两个邻近且分开的区域上而形成，
且所述第二导电层(5)通过将包含导电性颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材(7)的相对侧上的至少两个邻近且分开的区域上而形成。
2.根据权利要求1所述的染料敏化型太阳能电池组件(1)，其中所述第一导电层(4)和所述第二导电层(5)由选自由钛、钛合金、镍合金、石墨、和无定形碳、或其混合物组成的组的材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的染料敏化型太阳能电池组件(1)，其中所述串联连接元件(6)的导电层由选自由钛、钛合金、镍合金、石墨、无定形碳、或其混合物组成的组的材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的染料敏化型太阳能电池组件(1)，其中电池单元的第一导电层(4)和第二导电层(5)彼此相对地纵向设置以允许所述串联连接元件(6)的导电层在电池单元的第一导电层的一端和邻近的电池单元的第二导电层的相对端之间延伸。
5.根据权利要求1所述的染料敏化型太阳能电池组件(1)，其中各电池单元被作为无孔层形式的贯穿所述多孔绝缘基材(7)的离子阻隔体(12)围绕，从而防止所述电解液泄漏至邻近的电池单元。
6.根据权利要求5所述的染料敏化型太阳能电池组件(1)，其中所述离子阻隔体(12)由高分子材料制成。
7.根据权利要求5或6所述的染料敏化型太阳能电池组件(1)，其中所述串联连接元件(6)为多孔导电层，且所述离子阻隔体(12)贯穿所述串联连接元件。
8.一种用于制造染料敏化型太阳能电池组件(1)的方法，所述染料敏化型太阳能电池组件包括彼此邻近排列并串联连接的至少两个染料敏化型太阳能电池单元，且各电池单元包括工作电极(3)、用于从所述工作电极中提取光生电子的第一导电层(4)、包括第二导电层(5)的对电极、用于将电子从所述对电极转移至所述工作电极的电解液和用于将所述对电极电连接至邻近的电池单元的工作电极的串联连接元件(6)，所述串联连接元件(6)为在所述电池单元中之一的所述第一导电层(4)和所述邻近的电池单元的所述第二导电层(5)之间延伸、从而将所述电池单元中之一的所述第一导电层和所述邻近的电池单元的所述第二导电层电连接的导电层，所述方法的特征在于，该方法包括：
-将包含导电性颗粒的墨印刷在多孔绝缘基材(7)的一侧上的至少两个邻近且分开的区域上，以形成所述第一导电层(4)，且
-将包含导电性颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材(7)的相对侧上的至少两个邻近且分开的区域上，以形成所述第二导电层(5)，以使各电池单元的第一导电层(4)和第二导电层(5)彼此面对，
-形成作为导电层形式的贯穿所述多孔绝缘基材(7)的串联连接元件(6)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一导电层(4)和所述第二导电层(5)由选自由钛、钛合金、镍、镍合金、石墨、和无定形碳、或其混合物组成的组的材料制成。
10.根据权利要求8所述的方法，其中印刷所述第一导电层(4)和所述第二导电层(5)以使所述第一导电层和所述第二导电层彼此相对地纵向设置。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法进一步包括：
-施加所述电池单元的第一导电层(4)，以使所述电池单元中之一的第一导电层电连接至所述串联连接元件(6)，且邻近的电池单元的第一导电层与所述串联连接元件电分离，且
-施加所述电池单元的第二导电层(5)，以使所述电池单元中之一的第二导电层与所述串联连接元件电分离，且所述邻近的电池单元的第二导电层电连接至所述串联连接元件，从而将所述电池单元中之一的第一导电层和所述邻近的电池单元的第二导电层电连接，以使所述电池单元串联连接。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述串联连接元件(6)通过将包含贯穿所述多孔绝缘基材的导电性颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材(7)上来形成。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述串联连接元件(6)通过将多孔绝缘基材(7)的选定部分穿孔并将包含导电性颗粒的墨印刷在所述基材的穿孔部分上来形成。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述串联连接元件(6)通过将包含由选自由钛、钛合金、镍、镍合金、石墨、和无定形碳、或其混合物组成的组的材料制成的颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材(7)上来形成。
15.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法包括：
-将包含导电性颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材(7)上以形成所述串联连接元件(6)，
-将包含导电性颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材的一侧上的至少两个邻近且分开的第一区域，以形成所述第一导电层(4)，以使所述电池单元中之一的所述第一区域与所述串联连接元件电接触且将其它电池单元的所述第一区域与所述串联连接元件电分离，且
-将包含导电性颗粒的墨印刷在所述多孔绝缘基材的相对侧上的至少两个邻近且分开的第二区域，以形成所述第二导电层(5)，以使所述第一区域和所述第二区域彼此相对地纵向设置，且使所述电池单元中之一的第二区域与所述串联连接元件电分离，且所述其它电池单元的第二区域与所述串联连接元件电接触。
16.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法包括将作为无孔层形式的离子阻隔体围绕各电池单元设置以防止所述电解液泄漏至邻近的电池单元，且所述无孔层贯穿所述多孔绝缘基材(7)。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述离子阻隔体通过应用高分子材料以使所述高分子材料贯穿所述多孔绝缘基材(7)来提供。
18.根据权利要求17所述的方法，其中应用所述高分子材料以使所述高分子材料贯穿所述串联连接元件(6)。
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