CN105702470A - 染料敏化太阳能电池模块及其制造方法和车辆部件及车辆 - Google Patents

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Abstract

公开了一种染料敏化太阳能电池模块及其制造方法和包括该染料敏化太阳能电池模块的车辆部件及车辆。特别地，染料敏化太阳能电池模块包括具有减小的厚度的无碱薄玻璃，而不是传统的碱石灰玻璃，作为制造染料敏化太阳能电池模块的玻璃材料，使得染料敏化太阳能电池模块的工作电极和对电极分别具有减小70％至80％的厚度和重量，没有玻璃的弯曲现象或性能劣化。本发明的这种染料敏化太阳能电池模块可适当地用作需要减小重量的车用部件。

Description

染料敏化太阳能电池模块及其制造方法和车辆部件及车辆
技术领域
本发明涉及一种染料敏化太阳能电池模块及其制造方法。染料敏化太阳能电池模块可包括具有减小的厚度的无碱薄玻璃，而不是传统的碱石灰，作为制造染料敏化太阳能电池模块的玻璃材料，使得染料敏化太阳能电池模块的工作电极和对电极可具有减小70％至80％的厚度和重量，没有玻璃的弯曲现象或性能劣化。这样，本发明的染料敏化太阳能电池模块可适当地用作需要减小重量的车用部件。
背景技术
染料敏化太阳能电池通常包括光电极、集电极、对电极、密封剂、染料和电解液、以及涂有透明导电材料的玻璃材料。染料敏化太阳能电池已经引起了许多关注。虽然染料敏化太阳能电池具有比硅太阳能电池小的光电转换效率，但是染料敏化太阳能电池可在内部使用，用1/3价格的较低成本制造，并此外可采用多种颜色。然而，为了将染料敏化太阳能电池应用于车辆，染料敏化太阳能电池应具有柔性且其厚度和重量应减小，以根据环曲率附设染料敏化太阳能电池。为此，应减小对厚度和重量具有最大影响的玻璃材料的厚度和重量。例如，在相关技术领域中，已使用高分子材料，例如PET、PI、PEN，等等，并已使用具有1.0mm或更小的厚度的薄玻璃。然而，高分子材料可能具有例如缺少高温稳定性的缺点，使得需要降低涂在衬底上的所有材料的烧结温度。
因此，已经研究了使用具有1.0mm或更小的厚度的薄玻璃的方法。已主要且通常使用具有在2.0mm至2.5mm的范围内的厚度的碱石灰透明导电玻璃，作为在染料敏化太阳能电池中使用的玻璃衬底，因为薄染料敏化太阳能电池需要具有1.0mm或更小的厚度的透明导电薄玻璃，已使用厚度减小的碱石灰透明导电玻璃来制造该衬底。然而，为了用纳米颗粒形成用于光电极的材料(例如二氧化钛(TiO2))、用于对电极的材料(银(Ag))、用于对电极的材料(铂(Pt))，等等，在400℃至600℃的范围内的高温下执行烧结处理，然而，在烧结处理过程中可能出现碱石灰透明导电薄玻璃的劣化或弯曲现象。
图1示出了染料敏化太阳能电池的玻璃衬底，其中，在碱石灰玻璃13的一个表面上施加FTO透明电极11。当如图所示从左侧开始将温度变成25℃、200℃、400℃和25℃时，示出了玻璃衬底的形式。当对其施加FTO透明电极11的碱石灰玻璃13按照独特的热膨胀系数经历快速温度变化时，可能由于膨胀/收缩度的差异而出现弯曲或劣化现象。当在大约200℃的温度下加热玻璃衬底时，玻璃衬底可根据独特的热膨胀系数按照碱石灰玻璃13和FTO透明电极11的差胀而稍微弯曲。当通过增加温度而加热玻璃衬底并保持在大约400℃的温度下，膨胀度可变成饱和度。当再次将玻璃衬底冷却至室温时，在碱石灰玻璃13或FTO透明电极11可不同程度地收缩的同时，碱石灰玻璃可弯曲。
相关技术领域中的韩国专利未审查公开号2014-0064247公开了一种太阳能电池衬底，其由碱石灰玻璃、低铁玻璃和无碱玻璃中的任何一种玻璃制成。详细地，包括在金属箔上合成石墨烯的步骤、在合成的石墨烯上形成TiO2(其是太阳能电池部件)并去除金属箔的步骤、以及制造太阳能电池的步骤。然而，在从石墨烯转移到玻璃衬底上时，或在转移之前在TiO2上涂覆脱模层时，可能损坏光电极，和/或可能增加该过程的价格/时间。
此外，日本专利注册号5366154公开了一种太阳能电池，其在由无碱玻璃、低碱玻璃、陶瓷或塑料制成的衬底和下电极层之间包括硅酸层。详细地，公开了一种通过相继层压CIS基光电转换层和上电极层而形成的太阳能电池，但是由于使用了不同的半导体化合物，所以可能难以在形成薄膜时精确地控制太阳能电池，并且，大尺寸模块的转换效率可能低于小尺寸模块的转换效率。
因此，需要开发出一种通过节省现有模块的厚度和重量并防止高温下的弯曲现象而适合于应用于车辆等的染料敏化太阳能电池。
在此背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明的背景技术的理解，因此，其可包含并不形成本国的本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明已经努力解决与现有技术相关的上述问题。
在优选方面中，可使用具有减小的厚度的无碱薄玻璃，而不是传统的碱石灰，作为制造染料敏化太阳能电池模块的玻璃材料。特别地，染料敏化太阳能电池模块的工作电极和对电极可具有减小70％至80％的厚度和重量，没有玻璃的弯曲现象或性能劣化。这样，本发明的染料敏化太阳能电池模块可适当地用作需要减小重量的车用部件。
如本文中所使用的，术语“无碱”可指的是不包含任何碱金属元素(元素周期表的I族元素，例如锂、钠和钾)的材料或物质。
如本文中所使用的，“薄玻璃”可具有大幅减小的厚度，其可小于1.0mm，小于0.9mm，小于0.8mm，小于0.7mm，小于0.6mm，小于0.5mm，小于0.4mm，小于0.3mm，小于0.2mm，或小于0.1mm。
另外，本发明提供一种没有玻璃衬底的弯曲现象和性能劣化的染料敏化太阳能电池模块。
此外，本发明还提供一种玻璃衬底的厚度和重量减小的染料敏化太阳能电池模块及其制造方法。
此外，本发明还提供一种车辆的部件，例如车顶，其可包括如本文中所述的可适当地应用于重量减小的车辆的染料敏化太阳能电池模块。
在一个方面中，本发明提供一种染料敏化太阳能电池模块，包括：工作电极，该工作电极包括工作电极透明导电薄膜和工作电极的保护层，该工作电极的保护层包括光电极和工作电极的集电极；对电极，该对电极包括对电极透明导电薄膜和对电极的保护层，该对电极的保护层包括催化电极和对电极的集电极；以及电解液。特别地，工作电极的保护层和对电极的保护层可分别层压在工作电极透明导电薄膜和对电极透明导电薄膜上。此外，工作电极透明导电薄膜和对电极透明导电薄膜中的每个可包括层压在无碱薄玻璃上的FTO透明电极层。工作电极和对电极可布置为彼此相对且通过密封剂粘合，并且在形成于工作电极和对电极之间的空间中可填充电解液。
如本文中所使用的，“薄膜”指的是单层或多层材料，例如透明导电材料，具有在从纳米级到几毫米级的范围内的总厚度。组成薄膜的材料可以固相或液相适当地层压或涂覆在衬底上，不限制其制造或制作方法。
优选地，工作电极透明导电薄膜和对电极透明导电薄膜中的每个可具有在0.1mm至1.0mm的范围内的厚度，光电极可具有在4μm至15μm的范围内的厚度，染料敏化太阳能电池模块的总厚度在0.2mm至4.0mm的范围内。
在另一方面中，本发明提供一种用于制造染料敏化太阳能电池模块的方法。该方法可包括：通过在碱性薄玻璃上层压FTO透明电极层来分别制造工作电极透明导电薄膜和对电极透明导电薄膜；通过在工作电极透明导电薄膜上层压工作电极的保护层来形成工作电极，该工作电极的保护层包括光电极和工作电极的集电极；通过在对电极透明导电薄膜上层压对电极的保护层来形成对电极，该对电极的保护层包括催化电极和对电极的集电极；将工作电极和对电极布置为彼此相对；通过密封剂粘合工作电极和对电极；以及将电解液通过电解液入口注入到由密封剂密封的形成于工作电极和对电极之间的空间中，并密封电解液入口的开口，以制造染料敏化太阳能电池模块。
可在对电极的两个边缘处形成电解液入口。
特别地，可将工作电极和对电极布置为具有一空间，然后在该空间中在工作电极和对电极之间填充电解液。
工作电极透明导电薄膜和对电极透明导电薄膜中的每个可具有在0.1mm至1.0mm的范围内的厚度，光电极具有在4μm至15μm的范围内的厚度。
本发明的方法可进一步包括：当形成工作电极时，吸附光电极上的染料。
电解液入口的尺寸可在0.5mm至1.5mm的范围内。
当分别形成工作电极和对电极时，热处理温度可在400℃至600℃的范围内。
染料敏化太阳能电池模块的总厚度可在0.2mm至4.0mm的范围内。
在又一方面中，本发明提供一种车辆部件，其包括如本文中所述的染料敏化太阳能电池模块。例如，该车辆部件可以是车辆的车顶。此外提供包括如本文中所述的染料敏化太阳能电池模块的车辆。
根据本发明，可采用具有减小的厚度的无碱薄玻璃，而不是传统的碱石灰，作为制造染料敏化太阳能电池模块的玻璃材料，使得染料敏化太阳能电池模块的工作电极和对电极可具有减小70％至80％的厚度和重量，没有玻璃的弯曲现象或性能劣化。特别地，该染料敏化太阳能电池模块可适当地用作需要减小重量的车用部件，结果，车辆可以是重量减轻的，从而提高燃料效率。
在下文中讨论本发明的其他方面和优选实施例。
附图说明
现在将参考附图所示的其示例性实施例详细地描述本发明的以上特征和其他特征，这些附图在下文中仅通过例证的方式给出，从而不限制本发明，并且其中：
图1是用于相关技术领域中的染料敏化太阳能电池的透明导电薄膜的横截面图，其示出了取决于温度变化的弯曲现象；
图2是示出了根据本发明的一示例性实施例的用于增强透明导电薄膜的转角的示例性R倒角形状的横截面图；
图3A是具有大约12μm的厚度的示例性光电极的平面图，图3B是具有大约21μm的厚度的示例性光电极的平面图，其中，根据本发明的一示例性实施例，可能出现剥落现象；
图4示出了根据本发明的一示例性实施例的示例性方法，在该方法中，将电解液通过电解液入口注入到工作电极和对电极之间的空间中；
图5是与本发明的一示例性实施例相比在比较实例1中制造的透明导电薄膜的横截面图；
图6是示出了与本发明的一示例性实施例相比在比较实例1中制造的透明导电薄膜的弯曲现象的平面图；
图7是根据本发明的一示例性实施例在实例1中制造的示例性透明导电薄膜的横截面图；
图8是根据本发明的一示例性实施例在实例1中制造的透明导电薄膜的平面图；
图9是根据本发明的一示例性实施例在实例2中制造的示例性染料敏化太阳能电池模块的横截面图；
图10是根据本发明的一示例性实施例在比较实例4中制造的示例性染料敏化太阳能电池模块的横截面图。
应理解，附图并非必须按比例，提供了说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍微简化的图示。如本文中所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由特定的预期应用和使用环境决定。
在图中，参考数字在几张附图中指的是本发明的相同或等同的零件。
具体实施方式
应理解，术语“车辆”或“车辆的”或其他如本文中使用的类似术语，通常包括机动车辆，例如乘用车(包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、货车、各种商用车)、船舶(包括各种小船和轮船)、飞机，等等，并包括混合动力汽车、电动车、插电式混合动力汽车、氢动力汽车和其他替代燃料(例如来自除了石油以外的其他来源的燃料)汽车。如本文中所提到的，混合动力汽车是具有两种或更多种能源的车辆，例如石油动力和电动力车辆。
本文中使用的术语仅用于描述特定的示例性实施例，并非旨在限制本发明。如本文中所使用的，单数形式“一个(a)”、“一(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。此外将理解，术语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”，当在本说明书中使用时，指明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或增加。如本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任何组合和所有组合。
除非特别指出或从上下文中显而易见的，如本文中所使用的，术语“大约”应理解为在本领域中的正常公差的范围内，例如在平均值的2倍标准差内。“大约”可被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文中是显而易见的，否则本文中提供的所有数值都可用术语“大约”修饰。
现在将在下文中详细参考本发明的各种实施例，在附图中示出了并在下面描述了其实例。虽然将结合示例性实施例描述本发明，但是将理解，本描述并非旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅覆盖示例性实施例，而且覆盖各种替代方案、改进方案、等同方案和其他实施例，它们可包含在如由所附权利要求限定的本发明的实质和范围内。
在下文中，将通过使用一个实施例更详细地描述本发明。
染料敏化太阳能电池模块可包括：工作电极，该工作电极包括工作电极透明导电薄膜和保护层，该保护层包括光电极和工作电极的集电极；对电极，该对电极包括对电极透明导电薄膜和保护层，该保护层包括催化电极和对电极的集电极。特别地，工作电极的保护层和对电极的保护层可分别层压在工作电极透明导电薄膜和对电极透明导电薄膜上。此外，工作电极透明导电薄膜和对电极透明导电薄膜中的每个可包括层压在无碱薄玻璃上的FTO透明电极层。工作电极和对电极可布置为彼此相对且通过密封剂粘合，并且在形成于工作电极和对电极之间的空间中可填充电解液。
如本文中所使用的无碱薄玻璃的厚度可比传统的碱石灰玻璃小且热稳定性比它强，使得可防止在高温下出现的玻璃弯曲现象。例如，当在等于或大于450℃的温度下涂覆FTO透明电极的透明导电材料时，传统的碱石灰玻璃在高温下可具有这种玻璃弯曲现象。这可由碱石灰玻璃和由透明导电材料制成的FTO透明电极之间的热膨胀系数(CTE)的差异产生。在下面给出的下表1中示出了CTE的该差异。
表1
分割 FTO透明电极 碱石灰玻璃 无碱薄玻璃
CTE 3.5×10-6/K 9.0×10-6/K 3.8×10-6/K
如表1中所示，由于碱石灰玻璃的CTE是FTO透明电极的CTE的两倍或更大，所以如上所述在烧结处理过程中可能在碱石灰玻璃中出现弯曲现象。为了防止由CTE的差异导致的玻璃弯曲现象，可适当地使用具有类似的CTE值的无碱薄玻璃衬底作为FTO透明电极，并涂有透明导电材料(例如FTO)。
优选地，无碱薄玻璃衬底可包括选自二氧化硅、氧化硼和氧化铝构成的组中的至少一个，作为主要成分。特别地，无碱薄玻璃衬底不包含碱金属元素，例如钠和钾。无碱薄玻璃可具有改进的电绝缘特性、耐化学性、耐热性、透明性，等等，且质量高，结果，在LCD衬底、TFT液晶或有机EL显示衬底等中可使用无碱薄玻璃。
此外，由于与现有的碱石灰玻璃衬底不同，无碱薄玻璃不需要阻挡层(SiO2)来防止在玻璃和FTO透明电极之间发射钠，所以FTO透明电极可直接涂在无碱薄玻璃衬底上。另外，即使碱石灰玻璃衬底具有大约2.2mm的厚度，当其在500℃或更大的温度下烧结时，仍可出现弯曲。与此相反，无碱薄玻璃衬底可具有比现有的碱石灰玻璃衬底大的透射率，可缩短涂覆过程时间，并可在500℃或更大的温度下执行烧结。
工作电极透明导电薄膜和对电极透明导电薄膜可适当地具有1.0mm或更小的厚度，以减小厚度。更优选地，每个薄膜的厚度可在0.1mm至1.0mm的范围内。详细地，当厚度小于0.1mm时，难以制造透明导电薄膜，并且在制造染料敏化太阳能电池的过程中在处理方面可出现裂缝。相反，当厚度大于1.0mm时，可大幅增加可应用于车辆的厚度和重量。图2是示出了用来增强本发明的透明导电薄膜的转角的示例性R倒角形状的横截面图。当在切割的同时在轮廓上产生裂缝时，在印刷处理、运输或粘合的过程中可增加损坏的危险，这可需要仔细处理。
此外，光电极可具有在4μm至15μm的范围内的厚度。详细地，当光电极的厚度小于4μm时，可减小染料吸附量，并且用于光电极的透明电极和电解液之间的接触面积可增加，使得电子重新耦合可增加，从而减小电流密度和效率。相反，当厚度大于15μm时，可出现剥落现象。图3A是具有大约12μm的厚度的示例性光电极(a)的平面图，图3B是具有大约21μm的厚度的示例性光电极的平面图，其中，根据本发明，出现剥落现象。如图3A至图3B所示，在具有小厚度的光电极(图3A)中没有变化，同时可以看到，在具有相对较大厚度的光电极(图3B)中出现剥落现象。因为在光电极中使用的二氧化钛浆料的CTE(例如8.0×10-6cm/cm℃)仍大于用作衬底的无碱薄玻璃的CTE且浆料的层压厚度大于无碱薄玻璃的层压厚度，所以可出现该现象。因此，可将光电极的厚度保持在4μm至15μm的范围内。
优选地，染料敏化太阳能电池模块的总厚度可在0.2mm至4.0mm的范围内。详细地，当该厚度小于0.2mm时，在制造染料敏化太阳能电池模块的过程中在处理方面可出现裂缝，并且当该厚度大于4.0mm时，难以将染料敏化太阳能电池模块应用于车顶。特别地，染料敏化太阳能电池模块的总厚度可在0.2mm至2.0mm的范围内。
还提供一种用于制造染料敏化太阳能电池模块的方法。该方法可包括：通过在无碱薄玻璃上层压FTO透明电极层来分别制造工作电极透明导电薄膜和对电极透明导电薄膜；通过在工作电极透明导电薄膜上层压包括光电极和集电极的保护层来形成工作电极；通过在对电极透明导电薄膜上层压包括催化电极和集电极的保护层来形成对电极。该方法可进一步包括：在对电极的两个边缘形成电解液入口；将工作电极和对电极布置为彼此相对。特别地，工作电极和对电极可布置为具有一空间，在该空间中在工作电极和对电极之间可填充电解液，然后可通过密封剂粘合。该方法可进一步包括：将电解液通过电解液入口注入到由密封剂密封的工作电极和对电极之间的空间内；以及密封电解液入口的开口，以制造染料敏化太阳能电池模块。
当形成工作电极时，可通过使用丝网印刷来层压包括光电极和集电极的保护层。详细地，光电极可包括二氧化钛(TiO2)，集电极可包括银(Ag)，并且作为集电极保护层的材料，可使用玻璃粉、环氧树脂或其混合物。在形成工作电极时，由于关心衬底在印刷过程中甚至由于丝网印刷台上的微小杂质而损坏，所以在处理无碱薄玻璃的同时可能必须小心。
该方法可进一步包括在形成工作电极时吸附光电极上的染料。例如，可将光电极浸没在染料溶液中，以吸附光电极上的染料，然而，可使用相关技术领域中的其他吸附光电极上的染料的方法，而没有限制。
此外，在形成对电极时，作为催化电极，可使用铂(Pt)。此外，形成在对电极的两个边缘的电解液入口可具有在0.5mm至1.5mm的范围内的孔径。详细地，当电解液入口的孔径小于0.5mm时，难以注入电解液。当该孔径大于1.5mm时，电解液可无法适当地注入而流出，即使电解液入口被密封，但电解液入口的面积大，结果，可存在泄漏电解液的危险。此外，当形成电解液入口时，可通过使用激光设备而不是机械钻机来形成电解液入口，以防止薄玻璃的损坏危险。
当形成工作电极和对电极中的每个时，热处理温度可在400℃至600℃的范围内。详细地，当热处理温度低于400℃时，可无法去除包含在用作工作电极和对电极的浆料中的粘合剂，结果，可由于内部阻力而降低效率。当热处理温度大于600℃时，可改变在热处理之后存在的材料的晶体结构，结果，可改变染料吸附和电子转移机制。此外，通常，当除去在热处理之后冷却至大约100℃的温度后形成的电极时，当薄玻璃遇到室温时，可快速地降低衬底的温度，使得即使光电极的厚度不大时也可出现光电极剥落现象。原因是，在厚度减小且二氧化钛和FTO透明电极之间存在耦合力的差异的同时，可增加由衬底本身接收的热冲击。这样，由于在热处理之后从高温冷却至室温时需要缓慢冷却处理，所以温度可以3℃/分至5℃/分的速度在90分钟至3小时内适当地降低至室温。在此情况中，当温度完全降低至室温时，可适当地除去电极。此外，除了热处理过程以外，可印刷电极制成的浆料，然后，当浆料在等于或大于100℃的温度下干燥时，可适当地防止衬底的温度快速地变化。
当将工作电极和对电极布置为彼此相对且通过密封剂粘合时，在减小透明导电薄膜的厚度的同时，可减小由透明导电薄膜的重量通过重力挤压的力，使得难以通过传统方法粘合两个电极。例如，传统处理可以是这样的处理，其中，在形成有光电极的工作电极的两个边缘上施加密封剂，然后，将工作电极布置为与对电极相对，并且在密封剂由于对电极的重量而均匀地分布的同时，使工作电极和对电极粘合。这样，工作电极和对电极可通过减压型挤压处理适当地粘合，以在包含于工作电极和对电极中的透明导电薄膜的整个表面上施加均匀的压力。详细地，该减压型挤压处理可以是这样的处理，其中，使对电极透明导电薄膜减压，并将其捕获在压床的顶部上，然后，通过施加压力挤压在定位于压床的底部上的工作电极透明导电薄膜上。此外，由于包括光电极和集电极的保护层可用作外密封剂，所以工作电极和对电极可不通过密封剂粘合。
图4示出了根据本发明的一示例性方法，其中，将电解液通过电解液入口22注入到工作电极和对电极之间的空间中。如图4所示，可在对电极的两个边缘形成电解液入口22，并可在工作电极和对电极的端子处形成银母线23。此外，当通过电解液入口22注入电解液时，透明导电薄膜可以是薄且轻的，使得工作电极和对电极可由于电解液的注入力而变宽，并且当电解液的注入结束时，在透明导电薄膜返回至原始位置的同时，注入的电解液可泄漏。这样，优选地不施加强大的力。另外，当密封电解液入口的开口时，开口可由薄玻璃或高分子薄膜适当地密封。可替代地，由于集电极和保护层可在外覆盖物上用作密封剂，所以可不需要密封剂。
本发明还提供一种用于车辆的车顶，其包括如上所述的染料敏化太阳能电池模块。
根据本发明的各种示例性实施例，在用于染料敏化太阳能电池的透明导电薄膜中，可使用具有大幅减小的厚度的无碱薄玻璃，而不是传统的碱石灰，作为制造包括工作电极和对电极的染料敏化太阳能电池模块的玻璃材料。特别地，那些电极可具有减小70％至80％的厚度和重量，没有玻璃的弯曲现象或性能劣化。特别地，本发明的染料敏化太阳能电池可适当地用作需要减轻重量的车用部件，结果，车辆的重量减轻，从而提高燃料效率。
在下文中，将参考附图更详细地描述这些实例，结果，本发明不限于以下实例。
实例
实例1
在具有0.5mm的厚度的无碱薄玻璃上涂覆FTO透明电极，并在500℃下烧结，然后，在室温下冷却，以制造透明导电薄膜。
比较实例1
在具有0.5mm的厚度的碱石灰玻璃上涂覆SiO2层和FTO透明电极。然后，在500℃下烧结碱石灰玻璃，然后，在室温下冷却。在此情况中，施加SiO2层，以用作阻挡层，因为FTO透明电极由于从碱石灰玻璃上升的钠离子而损坏，结果，在涂覆FTO透明电极时降低了导电性。
比较实例2
在具有0.5mm的厚度的碱石灰玻璃上涂覆FTO透明电极，在500℃下烧结，然后，在室温下冷却。
比较实例3
在具有2.2mm的厚度的碱石灰玻璃上涂覆SiO2层和FTO透明电极。然后，在500℃下烧结碱石灰玻璃，然后，在室温下冷却。
图5是在比较实例1中制造的透明导电薄膜的横截面图，图6是示出了在比较实例1中制造的透明导电薄膜的弯曲现象的平面图。图5示出了这样的结构，其中，在碱石灰玻璃13上相继形成SiO2涂层12和FTO透明电极11。此外，图6示出了这样的透明导电薄膜，其中，在高温烧结之后出现弯曲现象。
图7是根据本发明的一示例性实施例在实例1中制造的示例性透明导电薄膜的横截面图，图8是根据本发明的一示例性实施例在实例1中制造的透明导电薄膜的平面图。图7示出了这样的结构，其中，在无碱薄玻璃14上形成FTO透明电极11。此外，图8示出了根据本发明的一示例性实施例，在高温烧结之后不出现弯曲现象。
将在实例1与比较实例1和2中制造的透明导电薄膜的薄层电阻进行比较，在以下给出的下表2中示出了比较结果。
表2
分割 实例1 比较实例1 比较实例2
薄层电阻(Ω/□) 7.48 7.91 10.61
如表2中所示，由于实施例1具有与在相关技术领域中使用的比较实例1等同水平的薄层电阻，所以可以看到，甚至在无碱薄玻璃上可适当地涂覆FTO透明电极。相反，在比较实例2中，可以看到，FTO透明电极由于作为SiO2涂层的成分的钠而损坏，结果，提高了薄层电阻。
此外，为了比较在实例1与比较实例1和2中制造的透明导电薄膜的透射率，在可见光区域中在550nm的波长下测量透射率，在以下给出的下表3中示出了测量结果。
表3
分割 实例1 比较实例1 比较实例2
透射率(％) 81.5 75.4 70.2
如表3中所示，可以看到，实施例1的透射率比比较实例1的透射率大10％，比比较实例2的透射率大15％或更大。在玻璃的厚度变小的同时，提高了透射率，并且无碱玻璃本身的透射率大于碱石灰薄玻璃的透射率，结果，可以看到，即使当涂覆具有相同厚度的FTO透明电极时，实例1的透射率也可比比较实例1和2的透射率大。
当使用在实例1和比较实例3中制造的透明导电玻璃制造染料敏化太阳能电池模块时，测量厚度和重量以进行比较，在以下给出的下表4中示出了测量结果。
表4
分割 厚度(mm) 重量(g)
实例1 1.0 48.0
比较实例3 4.7 224.6
如表4中所示，可以看到，当通过使用在实例1中制造的无碱薄玻璃制造染料敏化太阳能电池模块时，与在比较实例3中制造的染料敏化太阳能电池模块中通常使用的透明导电玻璃的厚度和重量相比，厚度和重量减小大于80％。
实例2
(1)工作电极的制造
将用于光电极的二氧化钛(TiO2)、用于集电极的银(Ag)和用于集电极保护层的玻璃粉层压在具有0.5mm的厚度的透明导电薄膜上，以制造工作电极，该透明导电薄膜在实例1中通过使用丝网印刷来制造。在本文中，光电极具有12μm的厚度。将N719染料与乙醇溶剂混合，并浸没在具有0.5mM的浓度的染料溶液中24小时，以吸附光电极上的染料。
(2)对电极的制造
通过执行与上述相同的方法来制造对电极，除了将用于催化电极的铂(Pt)层压在具有0.5mm的厚度的透明导电薄膜上，而不是将光电极层压在透明导电薄膜上以外。通过使用激光器，在对电极的两个边缘形成具有1mm的直径尺寸的电解液入口。
在制造工作电极和对电极时，由于在高温烧结的过程中在大约500℃下的热处理之后在从高温冷却至室温时需要缓慢冷却处理，所以通过以4℃/分的速度执行缓慢冷却处理2小时来将温度降低至室温。接下来，在温度完全降低至室温之后除去电极。
(3)工作电极和对电极的粘合
将制得的工作电极和对电极布置为彼此相对，然后，施加密封剂。然后，通过使用减压型挤压使工作电极和对电极粘合，以对电极的透明导电薄膜的整个区域施加均匀的压力。详细地，使对电极透明导电薄膜减压，并将其捕获在压床的顶部上，然后，通过施加压力挤压在定位于压床的底部上的工作电极透明导电薄膜上。
(4)电解液的注入和开口的密封
将电解液通过对电极的电解液入口22注入到工作电极和对电极之间的空间内。接下来，通过玻璃盖片(coverglass，盖玻璃)和高分子粘合膜密封电解液入口22，以防止电解液泄漏。
(5)效率的测量
将太阳模拟器的正电极和负电极与形成于工作电极和对电极中的银母线23连接，以基于1SUN测量效率。当连接电极时，由于透明导电薄膜的厚度小且电极未正常咬合，将由铜线形成的导电薄膜带连接在银母线23上以接触电极。
图9是在实例2中制造的染料敏化太阳能电池模块的横截面图。如图9中所示，具有0.5mm的厚度的透明导电薄膜14a具有这样的结构，其中，将FTO透明电极11层压在无碱薄玻璃14上。此外，将工作电极和对电极布置为彼此相对，工作电极20具有这样的结构，其中，将光电极15、集电极16和保护层17层压在涂有FTO透明电极的透明导电薄膜14a上，对电极21具有这样的结构，其中，将催化电极18、集电极16和保护层17层压在透明导电薄膜14a上。示出了具有这样的结构的染料敏化太阳能电池模块1，其中，工作电极20和对电极21的两个边缘通过密封剂19耦合。将染料敏化太阳能电池模块1粘合成适合车顶的曲率，通过使用具有0.5mm的厚度的透明导电薄膜14a而将太阳能电池模块1的总厚度大幅减小至1.0mm，在该透明导电薄膜上形成无碱薄玻璃14和FTO透明电极11。此外，通过从总厚度去掉透明导电薄膜14a而获得的剩余厚度包括光电极15、集电极16、催化电极18、密封剂19等的所有的厚度。
比较实例4
以与实例2相同的方法制造染料敏化太阳能电池模块，除了使用在比较实例3中制造的透明导电薄膜以外。
图10是在比较实例4中制造的染料敏化太阳能电池模块的横截面图。如图10中所示，具有2.2mm的厚度的透明导电薄膜13a具有这样的结构，其中，将SiO2涂层12和FTO透明电极11相继层压在碱石灰玻璃13上。此外，将工作电极和对电极布置为彼此相对，工作电极12具有这样的结构，其中，将光电极15、集电极16和保护层17层压在涂有FTO透明电极的透明导电薄膜13a上，对电极21具有这样的结构，其中，将催化电极18、集电极16和保护层17层压在透明导电薄膜13a上。此外，示出了具有这样的结构的染料敏化太阳能电池模块1，其中，工作电极20和对电极21的两个边缘通过密封剂19耦合。可以看到，由于具有2.2mm的厚度的透明导电薄膜13a，染料敏化太阳能电池模块1的总厚度可厚达4.7mm，在该透明导电薄膜上形成碱石灰玻璃13、SiO2涂层12和FTO透明电极11。结果，由于厚度使透射率减小，性能可稍微下降，难以将工作电极和对电极粘合成适合车顶的曲率。此外，通过从总厚度去掉透明导电薄膜13a而获得的剩余厚度包括光电极15、集电极16、催化电极18、密封剂19等的所有的厚度。
将在实例2和比较实例4中制造的染料敏化太阳能电池模块的性能进行比较，在以下给出的下表5中示出了比较结果。
表5
根据表5的结果，可以看到，与实例2相比，在比较实例4中由于厚度使透射率减小，使光电流稍微减小，但是在性能方面可能没有差异，尽管使用了透明导电薄膜。
已经参考其各种示例性实施例详细描述了本发明。然而，本领域技术人员将理解，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可在这些实施例中进行变化，本发明的范围在所附权利要求及其等同物中限定。

Claims (14)

1.一种染料敏化太阳能电池模块，包括：
工作电极，所述工作电极包括工作电极透明导电薄膜和工作电极的保护层，所述工作电极的保护层包括光电极和工作电极的集电极；
对电极，所述对电极包括对电极透明导电薄膜和对电极的保护层，所述对电极的保护层包括催化电极和对电极的集电极；以及
电解液，
其中，所述工作电极透明导电薄膜和所述对电极透明导电薄膜中的每个包括层压在无碱薄玻璃上的FTO透明电极层，并且
其中，所述工作电极和所述对电极布置为彼此相对且通过密封剂粘合，并且在形成于所述工作电极和所述对电极之间的空间中填充有所述电解液。
2.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其中，所述工作电极的保护层和所述对电极的保护层分别层压在所述工作电极透明导电薄膜和所述对电极透明导电薄膜上。
3.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其中，所述工作电极透明导电薄膜和所述对电极透明导电薄膜中的每个具有在0.1mm至1.0mm的范围内的厚度。
4.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其中，所述光电极具有在4μm至15μm的范围内的厚度。
5.根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块，其中，所述染料敏化太阳能电池模块的总厚度在0.2mm至4.0mm的范围内。
6.一种用于制造染料敏化太阳能电池模块的方法，所述方法包括：
通过在无碱薄玻璃上层压FTO透明电极层来分别制造工作电极透明导电薄膜和对电极透明导电薄膜；
通过在所述工作电极透明导电薄膜上层压工作电极的保护层来形成所述工作电极，所述工作电极的保护层包括光电极和工作电极的集电极；
通过在所述对电极透明导电薄膜上层压对电极的保护层来形成所述对电极，所述对电极的保护层包括催化电极和对电极的集电极；其中，在所述对电极的两个边缘形成电解液入口；
将所述工作电极和所述对电极布置为彼此相对，其中，将所述工作电极和所述对电极布置为具有一空间，在该空间中在所述工作电极和所述对电极之间填充电解液；然后，
通过密封剂使所述工作电极和所述对电极粘合；以及
将所述电解液通过所述电解液入口注入到由所述密封剂密封的形成于所述工作电极和所述对电极之间的所述空间中，并密封所述电解液入口的开口，以制造所述染料敏化太阳能电池模块。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述工作电极透明导电薄膜和所述对电极透明导电薄膜中的每个具有在0.1mm至1.0mm的范围内的厚度。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述光电极具有在4μm至15μm的范围内的厚度。
9.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：
当形成所述工作电极时，吸附所述光电极上的染料。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述电解液入口的尺寸在0.5mm至1.5mm的范围内。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，当分别形成所述工作电极和所述对电极时，热处理温度在400℃至600℃的范围内。
12.根据权利要求6所述的方法，其中，所述染料敏化太阳能电池模块的总厚度在0.2mm至4.0mm的范围内。
13.一种车辆部件，包括根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块。
14.一种车辆，包括根据权利要求1所述的染料敏化太阳能电池模块。
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