CN105453203B - 塑料太阳能染料电池 - Google Patents

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Abstract

具有塑料壳体的太阳能染料电池，以及构建这种太阳能染料电池的方法。

Description

塑料太阳能染料电池
本申请要求2013年7月15日提交的美国临时专利申请序列号 61/846,093的优先权，据此按照本文所完全公开的那样以引用的方式并入本文。
技术领域和发明背景
本发明涉及太阳能染料电池，并且更具体地，涉及具有塑料壳体的太阳能染料电池及其构建方法。
发明概述
根据本发明的一些教导，提供了一种光伏染料电池布置，其包括：至少一个光伏染料电池，每个具有(a)电池壳体，所述壳体包括沿所述壳体的第一宽面的至少部分透明的电池壁；(b)在所述光伏电池内，设置在所述电池壁的第一内表面上的至少部分透明的导电层，所述内表面由塑料制成；(c)相对于所述第一内表面以远端方式设置在所述至少部分透明的导电层上的阳极，所述阳极包括：(i)多孔膜表面，其被设置在所述导电层的宽面上，并且与所述导电层的宽面电连通，并且适于与包括氧化还原电荷转移物质的电解质紧密接触，所述多孔膜包括多个纳米颗粒；和(ii)设置在所述多孔膜的表面上的染料，所述染料和所述多孔膜适于通过所述氧化还原电荷转移物质将光子转变成电子；以及(d)在所述壳体的第二宽面上抵靠第二内表面设置的阴极，其基本上与所述阳极相对并在所述阳极上方，所述阴极包括被设置来以流体方式接触所述电解质的催化表面，所述多孔膜是含有高温烧结二氧化钛的烧结多孔膜。
根据本发明的另一方面，提供了制造光伏染料电池布置的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供柔性中间衬底；(b)在所述中间衬底上施加含有二氧化钛颗粒的膏层以形成第一结构；(c)使所述第一结构经受在至少370℃温度下进行烧结以产生包括烧结二氧化钛层的烧结结构；(d)将所述烧结结构转移到柔性塑料衬底；以及(e)将所述烧结结构固定粘附到所述柔性塑料衬底。
根据本发明的又一方面，提供了制造光伏染料电池布置的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供柔性中间衬底；(b)在所述中间衬底上施加至少一层膏以形成第一结构，所述膏选自纳米颗粒二氧化钛膏、间隔层膏和阴极膏组成的膏组；(c)使包括所述第一结构或由所述第一结构组成的染料电池结构经受在至少370℃温度下进行烧结以产生包括烧结二氧化钛层的烧结结构；(d)随后将所述烧结结构转移到柔性塑料衬底；以及(e)将所述烧结结构固定粘附到所述柔性塑料衬底。
根据本发明的又一方面，提供了包括至少第一光伏染料电池和第二光伏染料电池的光伏染料电池布置，所述第一和第二光伏染料电池共用形成所述染料电池布置的壳体的第一宽面的共同、至少部分透明的电池壁，所述电池中的每个具有：(a)在所述光伏电池内，设置在所述电池壁的第一内表面上的至少部分透明的导电层，所述内表面由塑料制成；(b)相对于所述第一内表面以远端方式设置在所述至少部分透明的导电层上的阳极，所述阳极包括：(i)多孔膜表面，其被设置在所述导电层的宽面上方，并且与所述导电层的宽面电连通，并且适于与包括电荷转移物质的电解质紧密接触，所述多孔膜包括多个纳米颗粒；和(ii)设置在所述多孔膜的表面上的染料，所述染料和所述多孔膜适于通过所述电荷转移物质将光子转变成电子；以及(c) 在所述壳体的第二宽面上抵靠第二内表面设置的阴极，其基本上与所述阳极相对并在所述阳极上方，所述阴极包括被设置来以流体方式接触所述电解质的催化表面，所述多孔膜是含有高温烧结二氧化钛的烧结多孔膜。
根据所述优选实施方案的其他特征，所述染料电池布置还包括电解质，所述电解质含有氧化还原电荷转移物质。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述至少部分透明的导电层包括掺杂的氧化锡层。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述烧结多孔膜由或在很大程度上、大多、主要或基本上由烧结二氧化钛组成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述高温烧结的二氧化钛具有在至少400℃、至少425℃、至少450℃、至少475℃、至少 500℃、至少525℃、至少550℃或至少575℃的温度下烧结的二氧化钛的结构性质。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述至少部分透明的导电层包括掺杂的氧化锡。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述掺杂的氧化锡包括氧化铟。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述阴极包括至少一种类型的导电性碳。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述导电性碳选自石墨烯、碳纳米管、碳黑、石墨和富勒烯组成的组。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述第二内表面由塑料制成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述第一和第二宽面由或在很大程度上、大多、主要或基本上由塑料组成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述第一和第二宽面由或在很大程度上、大多、主要或基本上由至少部分透明的塑料制成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述至少一个染料电池包括多个染料电池。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述电池壳体容纳所述多个染料电池。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述至少部分透明的电池壁是由所述多个染料电池共用的单个、共同的至少部分透明的电池壁。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，沿所述至少部分透明的电池壁以并排方式设置所述多个染料电池。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，通过至少一个电池间电连接件来电气串联所述多个染料电池。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述电池间电连接件物理上连接在所述多个染料电池中的第一染料电池的阴极与所述多个染料电池中的第二染料电池的阳极之间。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，相对于所述至少部分透明的导电层，所述电池间电连接件具有不同的构成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，相对于所述阴极的任意部件，所述电池间电连接件具有不同的构成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述电池间电连接件包括选自银、钨和氮化钛组成的组的材料。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，物理上从设置在染料电池内的电解质密封所述电池间电连接件。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，通过在很大程度上、大多、主要、基本上或完全径向包封所述电池间电连接件的聚合物密封剂，物理上从设置在染料电池内的电解质密封所述电池间电连接件。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，通过在很大程度上、大多、主要、基本上或完全包封所述电池间电连接件的长度的聚合物密封剂，物理上从设置在染料电池内的电解质密封所述电池间电连接件。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，相对于所述阳极的部件，所述电池间电连接件是分立部件。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，相对于所述阴极的部件，所述电池间电连接件是分立部件。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述电池间电连接件是所述阴极的延伸和/或与所述阴极成一体。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述壳体的第二宽面由或在很大程度上、大多、主要或基本上由聚合物密封剂组成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述聚合物密封剂形成所述壳体的第二宽面的第二内表面。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述阴极不含或基本上不含导电性氧化锡。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述阴极包括至少一种类型的导电性碳，所述聚合物密封剂接触所述导电性碳。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述染料电池具有整体结构。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述电池壁是柔性电池壁。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述柔性电池壁具有足够的柔性以用于卷装进出式(roll-to-roll)转移工艺。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，以上文提供的步骤(e) 中的任一个那样布置的所述烧结结构，所述烧结二氧化钛层被直接固定粘附到所述柔性塑料衬底。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述烧结结构的固定粘附包括至少一个机械压制操作。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述柔性中间载体衬底在很大程度上、大多、主要或基本上由选自石墨、铝、不锈钢和钛组成的组的材料组成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述柔性中间载体衬底的表面在很大程度上、大多、主要或基本上由选自石墨、铝、不锈钢和钛组成的组的材料组成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，对于烧结来说，所述柔性中间载体衬底可重复耐用。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述方法还包括使用所述柔性中间载体衬底的单个、特定衬底重复施加、经受和转移[(任一组的步骤(b)-(d)]至少2次、至少5次、至少20次、至少50次、至少200次或至少1000次。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述烧结在达到至少 400℃、至少425℃、至少450℃、至少475℃、至少500℃、至少525℃、至少550℃或至少575℃的温度下实现。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述施加步骤包括沉积或印刷或丝网印刷操作。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述方法还包括使用至少一种染料使烧结二氧化钛层染色，以产生染色的阳极。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述方法还包括组装染色的阳极、催化阴极和含有氧化还原电荷转移物质的电解质。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述方法还包括密封所述染色的阳极、催化阴极和氧化还原电解质以产生所述光伏染料电池。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述柔性塑料衬底具有透明导电层，所述转移被执行以便抵靠所述透明导电层并置所述烧结二氧化钛层。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述膏含有二氧化钛颗粒，所述颗粒具有小于800纳米、小于500纳米、小于250纳米、小于100纳米、小于80纳米、小于50纳米、小于35纳米、小于25 纳米或小于20纳米的平均粒度。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述柔性中间衬底具有小于2000μm、小于1500μm、小于1000μM、小于800μm、小于 600μm、小于400μm、小于300μm、小于250μm、小于200μm、小于 150μm、小于125μm或小于100μm的平均厚度。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述方法还包括在上文提供的步骤(d)中的任一个之前，在所述烧结二氧化钛层顶上或上方施加阴极层。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述方法还包括在上文提供的步骤(c)中的任一个之前，干燥膏层并且在二氧化钛颗粒顶上 [上方]施加二氧化钛散射层。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述方法还包括在二氧化钛散射层顶上[上方]放置一体的(单一或自支撑的)阴极。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述阴极包括碳颗粒。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述阴极包括相对于在染料电池内的阳极表面以接近和总体上相对的方式设置的催化表面。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述催化表面包括铂。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，在移动带上执行步骤 (b)到(e)(来自上文提供的任一组步骤)中的至少一个。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，在上文提供的步骤(a) 中的任一个中使用所述柔性中间衬底卷。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述方法还包括卷起在上文提供的步骤(e)中的任一个中产生的粘附烧结结构，以形成所述光伏染料电池布置卷。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述柔性塑料衬底足够柔性以用于卷装进出式转移工艺。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述柔性中间衬底足够柔性以用于卷装进出式转移工艺。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，在辊之间执行所述烧结结构到所述柔性塑料衬底的所述固定粘附。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述烧结结构到所述柔性塑料衬底的所述固定粘附包括至少一个机械压制操作，所述机械压制操作包括辊之间的压制。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述辊选自金属辊和塑料或聚合物辊组成的组。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述金属辊是钢辊或不锈钢辊。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述金属辊是覆盖的金属辊。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，在辊之间执行所述烧结结构的转移。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述多个染料电池通过至少一个电池间电连接件以电气方式串联。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述电池间电连接件物理上连接在所述多个染料电池中的第一染料电池的阴极与所述多个染料电池中的第二染料电池的阳极之间。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，相对于所述至少部分透明的导电层，所述电池间电连接件具有不同的构成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，相对于所述阴极的任意部件，所述电池间电连接件具有不同的构成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述电池间电连接件包括选自银、钨和氮化钛组成的组的材料。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，物理上从设置在染料电池内的电解质密封所述电池间电连接件。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，通过在很大程度上、大多、主要、基本上或完全径向包封所述电池间电连接件的聚合物密封剂，物理上从设置在染料电池内的电解质密封所述电池间电连接件。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，通过在很大程度上、大多、主要、基本上或完全包封所述电池间电连接件的长度的聚合物密封剂，物理上从设置在染料电池内的电解质密封所述电池间电连接件。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，相对于所述阳极的部件，所述电池间电连接件是分立部件。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，相对于所述阴极的部件，所述电池间电连接件是分立部件。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述电池间电连接件是所述阴极的延伸和/或与所述阴极成一体。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述电池间电连接件包括桥接集电体或基本上由桥接集电体组成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述电池间电连接件包括石墨箔和金属网中的至少一个或其组合，或基本上由石墨箔和金属网中的至少一个或其组合组成。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述桥接集电体是物理上不同的、放置的桥接集电体。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述集电体基本上是 S形。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述桥接集电体与设置在电池的光电阳极侧上的至少半透明的导电层电接触。
根据所述优选实施方案的另一些其他特征，所述桥接集电体经由所述集电体与所述至少半透明的导电层之间的导电粘附层桥接与至少半透明的导电层电接触。
附图简述
本文参考附图，仅以示例的方式描述本发明。现在通过具体参考详细的附图，强调的是示出的细节是通过示例的方式并且仅出于说明性讨论本发明的优选实施方案的目的，并且为了提供被认为是最有用且容易理解本发明的原理和概念方面的描述而呈现。为此，除了基本理解本发明所必需的之外，没有试图更详细示出本发明的结构细节，结合附图的描述使可如何在实践中体现本发明的若干形式对于本领域的那些技术人员是明显的。整个附图中，相同的参考字符用于表示相同的元件。
在附图中：
图1提供了本发明的太阳能染料电池100的一个方面的示意示例性图；
图2A是本发明的染料电池生产方法的一个方面的示意框图，所述方法包括整体转移步骤；
图2B是本发明的染料电池生产方法的另一方面的示意框图，所述方法包括反向整体转移步骤；
图2C是本发明的染料电池生产方法的另一方面的示意框图，所述方法涉及结合放置或转移的阴极步骤的阳极转移步骤；
图2D是本发明的染料电池生产方法的另一方面的示意框图，所述方法与图2A的方法类似，但是包括结合阴极转移步骤和任选互连到邻近电池的阳极转移步骤；
图2E是本发明的染料电池生产方法的另一方面的示意框图，所述方法类似于图2A的方法，但是包括放置桥接阴极集电体，所述集电体电连接到设置在电池的光电阳极侧上的氧化铟锡(ITO)层，同时与光电阳极电隔离；
图2F是本发明的染料电池生产方法的另一方面的示意框图，所述方法类似于图2C和图2E的方法，不同的是其中放置的桥接阴极集电体与光电阳极电隔离，但可电连接到设置在电池的光电阳极侧上的氧化铟锡(ITO)层的单个染料电池；
图3提供了根据本发明的一个方面的示例性多个染料电池布置的示意图；
图4提供了根据本发明的其他方面的示例性多个染料电池布置的示意图；
图5提供了示例性单个染料电池布置的示意图，其中催化阴极和阳极可以以共面的方式在单层ITO上电连接；
图5A提供了针对使用如图5中示意示出的染料电池布置的全塑料染料电池模块的I-V曲线；以及
图6和图7示意性描绘了本发明的实施方案，其中卷装进出式处理用于制造塑料太阳能电池。
优选实施方案的描述
参考附图和随附描述可以更好地理解根据本发明的塑料太阳能染料电池的原理和操作。
在详细解释本发明的至少一个实施方案之前，应理解本发明不将其应用限制到以下描述中阐述的或附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够以其他实施方案或以各种方式实践或实行。此外，要理解，本文采用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制。
现在参考附图，图1提供了本发明的太阳能染料电池100的一个方面的示意示例性图。在第一(阳极侧)电池壁诸如塑料电池壁110的内部塑料表面111上设置薄(通常小于800纳米)、至少半透明的导电层122。导电层122可以是导电氧化物或氧化锡，诸如氧化铟锡(ITO)。烧结多孔二氧化钛层124粘附固定到导电层122。烧结多孔二氧化钛层124已在至少370℃的温度下被烧结，并且更普遍地，在425℃或更高，以实现可能极大地改善染料电池效率的各种结构性质。塑料材料，诸如在塑料电池壁110中使用的那些，在这样的温度下被损坏或破坏，并且通常可在远低于200℃的温度下进行处理，从而得到它们支撑的二氧化钛层与高温烧结二氧化钛相比低得多的性能。在下文中描述制造这种本发明结构的本发明方法，其中(高温)烧结二氧化钛粘附固定到导电塑料衬底(包括半透明的导电层122和塑料电池壁110)。
任选地，二氧化钛散射层128可相对于导电层122以远端方式与烧结二氧化钛层124并置。二氧化钛阻挡涂层可以通过任何常规方法被添加。在电池工作期间，二氧化钛层124在二氧化钛的表面吸附染料。
导电层122和烧结二氧化钛层124可以被认为是阳极120的部件。如图所示，阳极120是面对光源106的光电阳极。
相对阳极120设置阴极130，其可有利地包括催化层诸如催化碳层132。从阴极130开始的电流输出可以通过薄导电层134来促进，所述薄导电层134沿阴极130的面在阳极120的远端被设置。可以被认为是阴极130的一部分的导电层134可以邻近或可以附接到第二(阴极侧)电池壁140的内表面141被设置。电池壁140通常可以是塑料电池壁。电池壁110和140可以被认为是染料电池壳体的部分，所述壳体可以用于从环境诸如周围环境密封染料电池100。
在电池工作期间，电解质被设置在电池内，并且与烧结多孔二氧化钛层124以及与阴极130接触。
塑料电池壁110和140中的至少一个(并且更通常地两者都)基本上透明或至少半透明。从染料电池效率的观点来看，使阳光经由阳极侧，即经由塑料电池壁110进入太阳能染料电池100通常是有利的。
装置100可以向外部电路28中的负载26供应功率，如图所示。
将理解的是本发明的染料太阳能电池以及生产这些电池的方法不将其应用限制到以下描述中阐述的或附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够以其他实施方案或以各种方式实践或实行。此外，要理解，本文采用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制。
图2A是本发明的染料电池生产方法的一个方面的示意框图，所述方法包括整体转移步骤或方法。在该染料电池生产方法中，催化阴极层被施加到柔性中间衬底表面。催化活性可通过各种形式的碳(包括但不限于碳纳米管)、通过铂颗粒或通过本领域那些技术人员已知的任意其他材料来提供。然后可实现干燥和/或烧结步骤。在下文中描述了这种柔性衬底和表面的必要和希望的特征，并提供了几个示例性衬底。间隔和/或散射层膏可被施加在阴极层顶上。间隔层可通过印刷工艺诸如丝网印刷被施加，所述印刷之后接下来进行干燥和/或烧结。
然后，可施加纳米颗粒二氧化钛，接下来再次干燥和/或烧结步骤。可以施加多于一层的二氧化钛膏。在膏中的二氧化钛颗粒可以是具有低于200nm并且更通常地小于或远小于100nm的平均粒度的纳米颗粒，如本领域的那些普通技术人员将理解。
纳米颗粒二氧化钛然后可涂覆有阻挡涂层；这可通过各种常规方法中的任意方法，例如在氯化钛溶液中浸渍涂覆；电泳沉积；或使用二氧化钛前体的丝网印刷来实现。该涂覆过程之后接下来可以是干燥和/或烧结。
虽然到此处为止可能已进行了多于一个烧结步骤，但是必要的是在这些烧结步骤中的一个或至少一个中，纳米颗粒二氧化钛经受高温烧结。如本文在说明书和接下来的权利要求部分使用的，术语“高温烧结”、“经历的高温烧结”等相对于电池部件或材料来说指代部件被加热到至少370℃的结构特征，以实现电池部件的不同结构特征。通常，该烧结可以在至少400℃、至少425℃、至少435℃、至少450℃、至少480℃、至少500℃、至少520℃或至少550℃的温度下进行以实现电池部件的另外的有利结构特征。特别是关于烧结二氧化钛，二氧化钛加热高于370℃并且优选更高(例如，450℃到550℃)的结构被改性来实现更高效率的电池。不希望受到理论的束缚，本发明人相信烧结产生颗粒间变细，这改善电荷载体传输通过多孔二氧化钛基质。
我们已经发现，所获得的染料电池结构，包括多孔高温烧结二氧化钛层和一个或多个阴极层，可以从柔性中间表面被转移到柔性目标表面诸如柔性塑料衬底的表面(通常是至少部分透明或基本上透明)。烧结的导电催化阴极层可以从柔性中衬底并沿超薄(通常小于15微米)的烧结多孔纳米颗粒二氧化钛层124被基本上剥离，以整体方式被转移(例如在辊之间)到柔性塑料目标表面，任选覆盖有(预图案化的)透明导电层。
我们已发现，这种转移可以是完全或基本上完全的而无需各层的分解和/或恶化，包括超薄(通常小于15微米)烧结多孔纳米颗粒二氧化钛层124。
我们已发现，许多常见的柔性支撑件诸如铜金属、镍金属和一些碳钢：
·可能倾向于过强结合到二氧化钛层，从而阻碍各层的适当转移；和/或
·从化学的角度来看，可能不够惰性来可靠和可重复经受烧结条件和/或在处理过程中基本上保持未污染。
在本发明的方法中使用的示例性柔性中间表面包括由铝、不锈钢、钛和石墨制成的箔。这种箔的特征在于它们经受烧结条件的能力，包括至少370℃并且通常达到450℃到550℃的温度。另外，柔性中间表面在高温下应该良好耐空气、湿度和二氧化钛前体分解产物。这些柔性中间表面可以如普通石墨箔一样光滑，并且可能略微更光滑。
再次参考图2A，将具有导电性表面层的柔性塑料衬底，例如至少部分透明的氧化铟锡(ITO)层放置在染料电池结构的阳极侧。这种结构然后被固定地转移到柔性塑料衬底。所述过程可以借助辊在连续或半连续工艺中有利地实现，在下文中更详细描述。
我们已发现，电子从烧结二氧化钛层转移到导电的氧化锡层的效率可通过将所述层例如通过机械压制固定粘附到塑料衬底来明显改善。我们还发现，这种机械压制步骤中的一个或多个，通常在从中间衬底转移之后，可将多孔烧结二氧化钛层充分粘附到塑料衬底，而没有有害的副作用，诸如该层或染料电池结构内的其他各层的部分分解。
对于多个染料电池结构，至少部分透明的导电层可以是预图案化层，诸如ITO层。
在本发明方法中，可以实现任选的额外的压制步骤(例如，在辊之间)。
为了完成太阳能染料电池，向多孔二氧化钛层施加染料，将电解质(例如，通过印刷)引入电池，并且使用本领域已知的各种密封剂中的任意密封剂从环境和/或任意相邻电池密封电池。将理解的是这些步骤可以在本发明的的染料电池制造方法内的不同点处进行对于本领域的那些普通技术人员是已知的。
应该强调的是，催化阴极层可以是足够导电、厚和连续的，以便实现从一个电池开始到下一个电池的ITO的有效电流输出。
聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)更好表征，和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，由聚(2,6-萘二甲酸乙二酯) 更好表征，都是可适合用作本发明的染料电池和染料电池生产方法中的柔性塑料衬底的示例性是塑料材料。
这些材料总体上可适合用于在约200℃或更低的温度下二氧化钛和碳层的低温烧结方法。但是，使用本发明的生产方法，可将这些材料有利固定到高温烧结的二氧化钛，避免了使用具有高温稳定性的衬底(诸如玻璃)的需要，并且如将在下文中更详细描述，实现了快速、高效和廉价构建多个染料电池构造。必须强调的是，使用柔性中间和目标衬底使它特别适用于利用卷装进出式电池制造方法来生产本发明的染料电池。
在图2A中还提供了各种任选的步骤。例如，在多个染料电池构造的情况下，催化阴极附加物或加长部分可从催化阴极层单独施加，接下来进行干燥和/或烧结。类似地，可以施加散射层或间隔层附加物，接下来进行干燥和/或烧结。
此外，作为使用具有透明导电层的塑料衬底完成电池的阳极侧的替代形式，可以在多孔二氧化钛层上施加至少半透明的导电层诸如 FTO。在干燥和/或烧结后，可以在染料电池结构的阳极侧上放置柔性塑料衬底(例如，没有导电层的普通PET)。这种结构然后被固定地转移到柔性塑料衬底。所述过程可以借助辊在连续或半连续工艺中有利地实现，在下文中更详细描述。
该透明导电层的图案化可以被执行以在导电层中产生不连续性，不连续性可能实质上将布置分成多个染料电池。
图2B是本发明的染料电池生产方法的另一方面的示意框图，所述方法包括反向整体转移步骤。在该染料电池生产方法中，可以向柔性中间衬底(或“载体”)表面施加纳米颗粒二氧化钛膏，接下来进行干燥和/或烧结步骤。可以施加多于一层的二氧化钛膏。如上文所述，在膏中的二氧化钛颗粒可以是具有小于100nm平均粒度的纳米颗粒。
任选地，纳米颗粒二氧化钛然后可被涂覆有阻挡涂层；这可通过各种上文所述的常规方法中的任意方法来实现。涂覆步骤接下来可以是干燥和/或烧结。
然后，可向纳米颗粒二氧化钛层施加间隔和/或散射层膏，接下来进行干燥和/或烧结。间隔层可通过印刷工艺诸如丝网印刷来施加。
然后，可向间隔层施加催化阴极层，接下来进行干燥和/或烧结步骤。如上文所述，催化活性可通过各种形式的碳(包括但不限于碳纳米管)、通过铂颗粒或通过本领域那些技术人员已知的任意其他材料来提供。
然后，可将染料电池结构固定转移到柔性塑料衬底，使得该结构的阴极侧抵靠该衬底并置。所述过程可以借助辊在连续或半连续工艺中有利地实现，在下文中更详细描述。我们还发现，一个或多个机械压制步骤，通常在从中间衬底转移之后，可将阴极/催化阴极层充分粘附到塑料衬底。
在这种方法和结构中，柔性塑料衬底不需要具有至少部分透明的导电表面层(例如，ITO层)。
为了完成太阳能染料电池，向多孔二氧化钛层施加染料，并且使用本领域已知的各种密封剂中的任意密封剂在边缘处(并且从任意相邻电池)密封电池。将理解的是这些步骤可以在本发明的的染料电池制造方法内的不同点处进行对于本领域的那些普通技术人员是已知的。
然后，可覆盖电池的阳极侧，优选通过具有可抵靠多孔二氧化钛层并置的至少半透明的导电层的覆盖物。通常，使用具有ITO(或等效物)导电层的塑料(例如，PET)覆盖物实现电池封闭。所述过程可以借助辊在连续或半连续工艺中有利地实现，在下文中更详细描述。
通常可在电池封闭后将电解质引入电池中。
在多电池构造的情况下，导电层可被预图案化，如本文所述。
在图2B中还提供了各种任选的步骤。例如，在多个染料电池构造的情况下，催化阴极附加物可从催化阴极层单独施加，接下来进行干燥和/或烧结。类似地，可以施加散射层或间隔层附加物，接下来进行干燥和/或烧结。
图2C是本发明的染料电池生产方法的另一方面的示意框图，所述方法涉及结合放置或转移的阴极步骤的阳极转移步骤。在该染料电池生产方法中，可向柔性中间衬底表面施加间隔和/或散射层膏，接下来进行干燥和/或烧结步骤。间隔层可通过印刷工艺诸如丝网印刷来施加。
可向间隔和/或散射层施加纳米颗粒二氧化钛膏层，接下来进行干燥和/或烧结步骤。可以施加多于一层的二氧化钛膏。如上文所述，在膏中的二氧化钛颗粒可以是具有小于100nm平均粒度的纳米颗粒。
任选地，纳米颗粒二氧化钛然后可被涂覆有阻挡涂层，接下来进行干燥和/或烧结，基本上如上文所述。
但是，与图2A和图2B中所示的方法不同，在将阴极整合到染料电池结构中之前，将具有多孔高温烧结二氧化钛层的染料电池结构从柔性中间表面转移到柔性目标衬底(通常是如所述的具有透明导电表面层的塑料衬底)。
在将烧结结构转移到塑料衬底后，可以任选地执行至少一个额外的机械压制步骤以将多孔烧结二氧化钛层固定粘附到塑料衬底。这些操作可有利地在辊之间被执行。
在多电池构造的的情况下，可以施加或附加电池互连件(诸如结构导电元件325，在图3中示出并在下文中描述)。
染料可以被施加到多孔二氧化钛层。阴极(通常是独立、放置的一体成形结构部件)，它可以被预先浸泡在电解质中，可以放置在先前通过柔性中间衬底覆盖的侧上的染料电池结构上。
或者，可向第二柔性中间表面上施加催化阴极膏，接下来进行干燥/烧结，通常可在辊之间转移获得的结构(具有多孔高温烧结阴极层)，从柔性中间表面到二氧化钛层上或独立的塑料覆盖物(例如预图案化的ITO/PET覆盖物)上。
然后，可以通过可具有至少部分透明的导电性表面层(例如，ITO 层)的柔性塑料衬底封闭染料电池。该塑料衬底可被放置到染料电池结构的阴极侧上。
在施加电解质后，可在边缘处并且从任意相邻电池密封电池，并且然后如所述那样可通过具有至少透明的导电层的柔性塑料衬底封闭电池。
图2D是本发明的染料电池生产方法的另一方面的示意框图，所述方法包括结合阴极转移步骤的阳极转移步骤，这可被称为阳极加阴极转移。
该方法的初始步骤可与图2A中所示的方法的初始步骤相同或基本上类似。但是，如图2D中所示，可优选通过具有可以抵靠阴极层并置的至少半透明的导电层的覆盖物覆盖电池的阴极侧。通常，使用具有ITO(或等效物)导电层的塑料(例如，PET)覆盖物实现电池封闭。所述过程可以有利地借助辊来实现。
本领域的那些普通技术人员将理解的是与图2A-2D相关联的方法从根本上可适合用于生产单个电池和串联的多个电池构造或模块。
图2E是本发明的染料电池生产方法的另一方面的示意框图，所述方法包括放置桥接阴极集电体，所述集电体电连接到设置在电池的光电阳极侧上的至少半透明的导电层122(例如，ITO层)，同时与光电阳极电隔离。
图2F是本发明的染料电池生产方法的示意框图，类似于图2E 的方法，不同的是针对单个染料电池。阴极集电体(可以是放置的阴极集电体)与光电阳极电隔离，但是可电连接到设置在电池的光电阳极侧上的氧化铟锡(ITO)层。任选地，阴极可包括设置在PET壁或衬底上的ITO层上的铂催化剂。
图2E的方法可被称为准整体转移方法，并且从根本上可适合用于生产单个电池和串联的多个电池构造或模块。准整体转移方法的初始步骤与图2A-2D中所示的方法的初始步骤相同或基本上类似。但是，现在参考图5，染料电池500的催化阴极部件532通过桥接集电体诸如可具有或形成S形(基本上如所示)的放置的桥接集电体534接触，以便与设置在电池500的光电阳极侧上的至少半透明的导电层诸如ITO层522A电接触。在电池500内的任意空腔，诸如空腔551可填充有电解质。
在一些实施方案中，电池500可以是多电池布置的部分，在这种情况下，导电层522A可以由可经由导电层522A的额外单元部分 523A电连接到电池500的邻接电池的光电阳极共用。或者或另外，电池500的阳极520的导电层522可以由可经由导电层522的额外单元部分523电连接到电池500的不同邻接电池的阴极共用。
导电层522和导电层522A可各自基本上是连续的(例如，在塑料电池壁上的ITO涂层)，其间间隔有小电绝缘间断。
桥接集电体534可包括石墨箔或金属网，或其组合。有利的是，桥接集电体534可以借助相对于电池500内的部件可以是化学上惰性或基本上化学惰性的导电层或导电粘合层535在适当的位置上结合到导电层522A的表面上。
导电粘合层535可以有利地具有低的固化温度。设置在导电粘合层535内的示例性惰性导电材料可包括包含导电结构的粘合材料，所述导电结构包括钨或钛金属或合金，和/或氮化钛(或其他导电性氮化物)，和/或导电性碳诸如碳纳米管。上述材料中的许多可减小由于电池内的腐蚀导致的损坏风险。可适用于导电粘合层535的粘合材料可包括各种硅酮和环氧树脂。
在图5中提供的示例性实施方案中，第一(阳极侧)电池壁510包括塑料或聚合物材料诸如PET或PEN，或者由塑料或聚合物材料诸如PET或PEN制成。类似地，第二(阴极侧)电池壁540包括塑料或聚合物材料诸如PET或PEN，或者由塑料或聚合物材料诸如PET或 PEN制成。电池壁510和540可充当至少两个染料电池的电池壁，并且更通常地，用于相当多个这种电池的电池壁。
在一些实施方案中，刚性或半刚性的间隔元件，诸如聚合物间隔元件537可被设置在电池壁540与放置的桥接集电体534之间。电池壁540和/或电池壁510可被调试使得压力被施加在电池壁540与刚性或半刚性聚合物间隔物537之间。这样的布置还可经由导电粘合层 535将桥接集电体534固定和电连接到导电层522。
染料电池500包括多孔半导体(通常地二氧化钛)层，诸如烧结多孔二氧化钛层524，可设置在透明导电层522上方，并且与其电连通，从而一起形成阳极520。染料电池500还包括阴极530，其可包括面对阳极520的催化层，诸如催化碳层532，和在催化层532远端的第二面，所述第二面可抵靠桥接集电体534并置并与其在电气上相关联。
根据构造的细节，染料电池500可具有设置在阳极520和阴极 530之间的间隔层或散射层528。例如，当阴极被印刷到阳极上时，基本上如所示的，将间隔层诸如间隔层528施加(例如，印刷)在阳极与阴极之间可以是有利的。在该构造中，可以相对并且沿间隔层528的宽面设置催化层532。
染料电池500可借助边缘或外围密封物545被外围地密封。
一般来说，对于本文所述的方法中的任何方法，用于覆盖阴极的塑料衬底(以及任意导电层)可以是不透明的。
现在参考图3，图3提供了根据本发明的一个方面的示例性多个染料电池布置300的示意图(例如，根据如图2C、图2D构建的)。布置 300包括，通过示例方式，两个塑料太阳能染料电池300A、300B。如在图1中所示的染料电池100中，染料电池300A和300B各自包括：烧结多孔二氧化钛层诸如二氧化钛层324和导电层诸如透明导电层322(一起形成阳极320)；阴极330，其可包括导电层334和催化层诸如催化碳层332。催化层可相对并沿阳极320的宽面319(朝向电池的阴极侧的中心，在宽面321的远端)被设置。
在图3中提供的示例性实施方案中，第一(阳极侧)电池壁诸如塑料电池壁310和第二(阴极侧)电池壁诸如塑料电池壁340，可以充当至少两个染料电池的电池壁，并且更通常地，用于相当多个这种电池的电池壁。类似地，导电层322和导电层334各自可基本上是连续的(例如，在塑料电池壁上的ITO涂层)，其中在相邻电池之间间隔有小间断。
多个电池可以是电连接的。在图3中提供的示例性实施方案中，塑料太阳能染料电池300A和300B串联。电池300B的阳极320的导电层322借助可以相对于导电层332和322以总体上垂直的方式设置的结构导电元件325在物理上连接并且电连接到电池300A的阴极330。在相邻染料电池之间可以设置密封屏障347，所述屏障还可用于隔离导电元件325与每个染料电池内的腐蚀材料。密封屏障347还可以用于减少电池之间由于电池之间的电势差(电泳)导致的离子迁移。
根据构造的细节，染料电池诸如300A和300B可以或可以不具有设置在阳极320与阴极330之间的间隔层。
导电材料(例如，导电涂料)可以被用于形成导电元件325，以便在相邻电池之间电连接。示例性材料可包括银涂料，诸如银环氧树脂。其他示例性材料可包括包含导电结构的粘合材料，所述导电结构包括钨或钛金属或合金，和/或氮化钛(或其他导电氮化物)，和/或导电性碳诸如碳纳米管。上述材料中的许多可减小由于电池内的腐蚀导致的损坏风险。
激光刻划可以用于，例如提供电池之间的ITO不连续性。
图4提供了根据本发明的其他方面的示例性多个染料电池布置 400的示意图(例如，根据图2A、2B构造的)。布置400包括，通过示例方式，塑料太阳能染料电池400A、400B和400C。如上文提供的染料电池中，染料电池400A-C各自可包括：烧结多孔二氧化钛层诸如二氧化钛层424和导电层诸如透明导电层422(一起形成阳极)；和阴极，可包括具有催化层诸如催化碳层的导电层432。
根据构造的细节，染料电池诸如400A-C可有利地具有设置在阳极与阴极之间的间隔层。例如，当阴极被印刷到阳极上时，基本上如所示的，将间隔层诸如间隔层428施加(例如，印刷)在阳极与阴极之间可以是有利的。在该构造中，可以相对并且沿间隔层428的宽面设置催化层。
在图4中提供的示例性构造需要单个(导电性和透明的)塑料电池壁410，设置在电池的光吸收侧。或许更显著地，避免了导电(例如， ITO)塑料在电池的远端(不透明)侧上的需要。电流可以经由可包括各种类型的导电性碳的导电层432来收集。
在图4中提供的示例性实施方案中，塑料太阳能染料电池400A-C 串联。电池400B的阳极的导电层422借助可以在单元内区域中具有厚桥接部分(或“附加物”)的导电层432在物理上连接并且电连接到电池400A的阴极。相邻的染料电池之间，和上述阴极，可设置密封屏障440，其可以形成覆盖层的塑料太阳能电池的染料400A-C上。此覆盖层可以被认为是染料电池400A-C，以及多个染料电池布置400 的壳体的一部分。
间隔层428可适于在二氧化钛层424(或更一般来说，阳极)之间间隔，并且防止在阳极与导电层432之间以及单元内区域中的短路。
如上文所述，至少部分透明的导电层诸如导电层422基本上可以是连续的(例如在塑料电池壁410上的ITO涂层)，其中在相邻电池之间间隔有小间断，以在单个塑料电池壁或衬底上实现多个电池。
图5A提供示出基于图5中示意示出的准整体设计、根据图2F 的方法组装的全塑料染料电池模块在一个太阳照明的情况下的4.4％效率的I-V曲线。电池具有2.7cm2的有效面积。
制造工艺
图6和7示意性描绘了本发明的示例性实施方案，其中使用卷装进出式处理来制造塑料太阳能电池。
通过示例的方式，通过涂覆接下来进行高温烧结在光滑金属(例如，铝、钛、不锈钢)或石墨衬底箔支撑件上准备可卷曲高质量活化二氧化钛层。然后，通过以下步骤将该层转移到导电塑料片材(例如， ITO/PET)：并置二氧化钛层与ITO表面并且在辊(例如，钢或不锈钢辊、由橡胶或聚合物层覆盖的辊等)之间轧制，任选地接下来进行一个或多个任选压制步骤，其中二氧化钛由塑料片材覆盖(例如，双轴定向的聚对苯二甲酸乙二醇酯诸如
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还可在衬底箔上制备额外层诸如二氧化钛散射层和催化碳层并将其转移到ITO/塑料箔或到散射/二氧化钛/ITO/塑料层来制作 PET/ITO/二氧化钛/散射/阴极夹层。在衬底箔上制备的完整碳/散射/ 二氧化钛层还可被转移到PET/ITO。另外，在衬底箔上制备的二氧化钛或二氧化钛/散射/碳夹层可以涂覆有ITO或FTO(例如，通过喷雾热解ITO或FTO前体溶液或印刷/烧结ITO或FTO膏)并且然后被转移到平面PET载体。
在图6中示意示出的具体示例中，辊间过程以下列顺序来实行：
步骤S1：在衬底箔上印刷阴极，接下来进行干燥；
步骤S2：在衬底箔上印刷绝缘体(间隔物)，接下来进行干燥；和
步骤S3：在衬底箔上印刷二氧化钛，接下来进行干燥。
步骤S4，染料电池结构的烧结(未示出)也可在辊间过程中执行。通常，烧结步骤包括高温烧结。
在图7中示意示出的具体示例中，辊间过程还可包括以下：
步骤S5：激光刻划透明导电层(ITO)以在其上产生必要的不连续性；
步骤S6：将烧结染料电池结构转移到导电塑料电池壁 (ITO/PET)；
步骤S7：用染料使烧结染料电池结构染色；
步骤S8：印刷电解质；
步骤S9：施加电池(和模块)密封剂来产生外围密封物；和
步骤S10：使用覆盖膜(例如，塑料)覆盖模块。
随后，可将模块分离。
如上文所述，与图6和图7相关联的卷装进出式过程充当本发明的示例性实施方案。本领域的普通技术人员将理解其他卷装进出式制造方法可以利用各种顺序，包括在图2A-2F中所述的那些及其组合。转移工艺根据本发明可有利地自然扩展，并且可适合用于卷装进出式高吞吐量制造。
上述过程允许制备具有高效高温烧结阳极的全塑料染料电池 (即，其中电池的顶壁和底壁都由塑料制成的染料电池)。
本发明人相信本发明的方法和染料电池结构相对于利用钛箔作为电池的一个壁(在其上高质量二氧化钛可以被直接烧结)的传统的塑料电池可以是非常有利的。这种电池因为钛箔导致价格昂贵并且不可以是透明的(与本发明的染料电池不同)。这种电池必须从阴极侧来照明(具有关于必须经由阴极和暗电解质来经过二氧化钛的光损失) 的事实意味着低效率，通常仅～3％，大约是使用本发明的试验染料电池所获得效率的一半。相对于其中直接照明(即，经由阳极的电池壁) 的电池，这种构造不利地具有二氧化钛层内电荷收集的更长平均路径，从而进一步减低电池效率。
本领域的那些普通技术人员将理解关于以上方法的许多变形，无论任何情况下可能维持适用于卷装进出式制造，都是可能的(其中许多在上文提供的附图中示出)。更精确的转移可以通过将金属箔/导电塑料元件在辊之间通过之前夹在两个不锈钢箔之间来获得。
或者或另外，辊可以由合金或金属(例如，不锈钢，钛，黄铜) 制成。如本领域的那些普通技术人员将理解，辊可以是未涂覆或(例如，用橡胶、各种塑料)涂覆的。辊可以由橡胶或塑料，或本领域那些技术人员已知的其他材料制成。
从衬底或载体箔到塑料或导电塑料上的转移不仅仅适合烧结二氧化钛。例如，烧结或涂覆的碳或铂，或完整多层的二氧化钛/阴极夹层也可以通过此技术来转移。
二氧化钛层可以是单个或多个层，并且可以并入本领域已知的各种二氧化钛散射和阻挡层。完整二氧化钛/阴极夹层还可能以相反定向转移，使得阴极侧与平面或导电塑料表面配合。转移可以在普通塑料或具有通过图案化移除选择的导电表面区的导电塑料(后者实现在单个衬底上制造串联染料电池)上进行。染料串接可以通过连续转移二氧化钛层来建立，其中在层转移之前或之后施加具有互补光谱响应的不同染料。
如本文在说明书和接下来的权利要求部分使用的，术语“在...顶上”包括但不限于“直接在顶上，并且在物理上附接到”。
如本文在说明书和接下来的权利要求部分使用的，术语“在很大程度上包括”等，关于制剂内的成分来说，指代至少30％的重量含量；术语"大多包括"等，关于制剂内的成分来说，指代至少50％的重量含量；术语“主要包括”等，关于制剂内的成分来说，指代至少75％的重量含量；术语“基本上包括”等，关于制剂内的成分来说，指代至少90％的重量含量。
如本文在说明书和接下来的权利要求部分使用的，术语“染料电池结构”意指包括太阳能染料电池的各个部分，各部分具有一个或多个层。术语“染料电池结构”还意指包括还没有经受干燥或烧结的一个或多个层，例如纳米颗粒二氧化钛膏、碳膏或间隔层膏。
应当理解，为了清楚而在单独实施方案的上下文中描述的本发明的某些特征，也可以组合在单个实施方案中提供。相反地，为了简洁在单个实施方案的上下文中描述的本发明的各种特征也可以分开提供或以任意合适的子组合提供。
虽然已结合具体实施方案描述了本发明，但是许多替代形式、修改和变形对于本领域的那些技术人员是明显的。因此，本发明旨在涵盖落在所附权利要求的精神和宽泛范围内的全部这种替代形式、修改和变形。

Claims (38)

1.一种光伏染料电池布置，其包括：
至少一个光伏染料电池，各自具有：
(a)电池壳体，所述壳体包括沿所述壳体的第一宽面的至少部分透明的电池壁；
(b)至少部分透明的导电层，其在所述光伏染料电池内，设置在所述电池壁的第一内表面上，所述第一内表面由塑料制成；
(c)阳极，其以相对于所述第一内表面的远端方式设置在所述至少部分透明的导电层上，所述阳极包括：
(i)多孔膜表面，其设置在所述导电层的宽面上方并与所述导电层的宽面电连通，并且适于与包括氧化还原电荷转移物质的电解质紧密接触，所述多孔膜包括多个纳米颗粒；和
(ii)染料，其设置在所述多孔膜的表面上，所述染料和所述多孔膜适于借助所述氧化还原电荷转移物质将光子转变成电子；和
(d)阴极，其抵靠所述壳体的第二宽面上的第二内表面设置，基本上相对所述阳极并在所述阳极上方，所述阴极包括设置成以流体方式接触所述电解质的催化表面，
所述多孔膜是含有高温烧结的二氧化钛的烧结多孔膜，
其中所述高温烧结的二氧化钛直接固定粘附到所述导电层的所述宽面。
2.如权利要求1所述的染料电池布置，所述高温烧结的二氧化钛具有在至少400℃的温度下烧结的二氧化钛的结构性质。
3.如权利要求1所述的染料电池布置，所述高温烧结的二氧化钛具有在至少425℃的温度下烧结的二氧化钛的结构性质。
4.如权利要求1所述的染料电池布置，所述高温烧结的二氧化钛具有在至少450℃的温度下烧结的二氧化钛的结构性质。
5.如权利要求1所述的染料电池布置，所述高温烧结的二氧化钛具有在至少475℃的温度下烧结的二氧化钛的结构性质。
6.如权利要求1所述的染料电池布置，所述高温烧结的二氧化钛具有在至少500℃的温度下烧结的二氧化钛的结构性质。
7.如权利要求1所述的染料电池布置，所述高温烧结的二氧化钛具有在至少525℃的温度下烧结的二氧化钛的结构性质。
8.如权利要求1所述的染料电池布置，所述高温烧结的二氧化钛具有在至少550℃的温度下烧结的二氧化钛的结构性质。
9.如权利要求1所述的染料电池布置，所述高温烧结的二氧化钛具有在至少575℃的温度下烧结的二氧化钛的结构性质。
10.如权利要求1所述的染料电池布置，所述阴极包括至少一种类型的导电性碳，所述导电性碳选自石墨烯、碳纳米管、碳黑、石墨和富勒烯组成的组。
11.如权利要求1-10中任一项所述的染料电池布置，所述第二内表面由塑料制成。
12.如权利要求1-10中任一项所述的染料电池布置，所述第一和第二宽面由塑料制成。
13.如权利要求1-10中任一项所述的染料电池布置，所述至少一个光伏染料电池包括多个染料电池。
14.如权利要求13所述的染料电池布置，所述电池壳体包含所述多个染料电池。
15.如权利要求13所述的染料电池布置，所述至少部分透明的电池壁是由所述多个染料电池共用的单个且共同的至少部分透明的电池壁。
16.如权利要求13所述的染料电池布置，所述多个染料电池通过至少一个电池间电连接件来电串联，所述电池间电连接件物理上连接在所述多个染料电池中的第一染料电池的所述阴极与所述多个染料电池中的第二染料电池的所述阳极之间。
17.如权利要求16所述的染料电池布置，所述电池间电连接件相对于所述至少部分透明的导电层具有不同的构成，或相对于所述阴极的任意部件具有不同的构成。
18.如权利要求16所述的染料电池布置，通过径向包封所述电池间电连接件的聚合物密封剂，物理上从设置在所述染料电池内的所述电解质密封所述电池间电连接件。
19.如权利要求1-10中任一项所述的染料电池布置，所述电池壁是柔性电池壁。
20.如权利要求19所述的染料电池布置，所述柔性电池壁具有足够的柔性以用于卷装进出式转移工艺。
21.如权利要求1-10中任一项所述的染料电池布置，所述至少部分透明的导电层包括掺杂的氧化锡层。
22.一种生产光伏染料电池布置的方法，所述方法包括：
(a)提供柔性中间载体衬底；
(b)在中间衬底上施加含有二氧化钛颗粒的膏层以形成第一结构；
(c)使所述第一结构经受在至少370℃的温度下进行烧结，以产生包括烧结二氧化钛层的烧结结构；
(d)将所述烧结结构转移到柔性塑料衬底；以及
(e)将所述烧结结构固定粘附到所述柔性塑料衬底，其中所述烧结结构布置成使得所述烧结二氧化钛层直接固定粘附到所述柔性塑料衬底。
23.如权利要求22所述的方法，所述固定粘附包括至少一个机械压制操作。
24.如权利要求22所述的方法，所述柔性中间载体衬底的表面由选自石墨、铝、不锈钢和钛组成的组的材料制成。
25.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，对于所述烧结来说，所述柔性中间载体衬底可重复耐用。
26.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，其还包括使用所述柔性中间载体衬底的单个衬底重复所述施加、所述经受和所述转移至少2次。
27.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，其还包括使用所述柔性中间载体衬底的单个衬底重复所述施加、所述经受和所述转移至少5次。
28.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，其还包括使用所述柔性中间载体衬底的单个衬底重复所述施加、所述经受和所述转移至少20次。
29.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，其还包括使用所述柔性中间载体衬底的单个衬底重复所述施加、所述经受和所述转移至少50次。
30.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，其还包括使用所述柔性中间载体衬底的单个衬底重复所述施加、所述经受和所述转移至少200次。
31.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，其还包括使用所述柔性中间载体衬底的单个衬底重复所述施加、所述经受和所述转移至少1000次。
32.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，所述柔性塑料衬底具有透明导电层，所述转移被执行以便抵靠所述透明导电层并列布置所述烧结二氧化钛层。
33.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，其还包括：在步骤(d)之前，在所述烧结二氧化钛层顶上施加阴极层。
34.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，其还包括：在步骤(c)之前，干燥所述膏层，并在所述二氧化钛颗粒顶上施加二氧化钛散射层。
35.如权利要求34所述的方法，其还包括：在所述二氧化钛散射层顶上放置一体的阴极。
36.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，其中在移动带上执行步骤(b)到(e)中的至少一个。
37.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，其中在步骤(a)中利用所述柔性中间载体衬底的卷。
38.如权利要求22-24中的任一项所述的方法，其还包括卷起在步骤(e)中产生的粘附烧结结构，以形成所述光伏染料电池布置的卷。
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