CN106158384B - 染料敏化太阳能电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种染料敏化太阳能电池及其制作方法，该制作方法包括：S1、清洗并干燥第一导电基底，制作刻蚀线、导电指和纳米氧化物薄膜层，形成负电极，清洗并干燥第二导电基底，制作刻蚀线、导电指和光催化层，形成正电极；S2、将玻璃粉材料印刷于第一导电基底和第二导电基底的导电面；S3、填充并固化导电胶；S4、将第一导电基底烧结于第二导电基底上；S5、利用液体循环设备注入染料，使其吸附于纳米氧化物薄膜层；S6、利用液体循环设备灌注电解液；S7、密封第一微孔和第二微孔；S8、在负电极和正电极引出导线。本发明具有良好的密封性、耐久性和稳定性，制作方法简单，降低了成本，提高了成品率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种染料敏化太阳能电池及其制作方法。
背景技术
染料敏化太阳能电池自上个世纪90年代开始兴起研究，以其材料来源方便、设备和工艺简单、成本十分低廉，电池色彩及图形多样化而引起人们的广泛关注，科研界和工业界投入大量人力和物力以期实现未来能源的替代。染料敏化太阳能电池的工作原理是类似植物叶绿素的光合作用，通过人工合成材料和电池组装技术，实现光电转换的目的。与其他类型的太阳能电池所不同的是，染料敏化太阳能电池的两个电极分别制作于两块导电基底上，经对接封装后，注入电解质完成电池的制作。大面积染料敏化太阳能电池需要在同一导电基底上实现电池单元的串、并联，而导电基底与封装材料的粘结持久度及电解质的腐蚀性造成电池的密封困难，影响了其产业化的进程。
染料敏化太阳能电池的大面积稳定性制约了其产业化进程，但由于染料敏化太阳能电池基材的特殊性，目前较成熟的晶硅、薄膜类太阳能电池封装方法均不适用染料敏化太阳能电池的封装，而采用热熔膜及固化胶进行封装染料敏化太阳能电池的常用方法则均存在电池耐久性的问题。电池的封装是太阳能电池工艺工程中至关重要的一环，封装的好坏直接影响到组件的输出功率、使用寿命和稳定性。因此，开发工艺简单、密封性好的染料敏化太阳能电池封装方法对实用化进程具有重大的推进意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术染料敏化太阳能电池存在的封装不牢、耐久性差的缺陷，提供一种具有良好密封性和耐久性的染料敏化太阳能电池及其制作方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种染料敏化太阳能电池的制作方法，其特点在于，该制作方法包括以下步骤：
S1、清洗并干燥第一导电基底，刻蚀该第一导电基底的导电面形成至少一条刻蚀线，将导电金属浆料均匀地印刷于该第一导电基底的导电面上，烧结形成至少三条导电指，将半导体氧化物浆料均匀地印刷于该第一导电基底的导电面上，烧结形成至少两个纳米氧化物薄膜层，每两个纳米氧化物薄膜层之间分别有一条刻蚀线和一条导电指，设有刻蚀线、导电指和纳米氧化物薄膜层的该第一导电基底形成一负电极；
清洗并干燥第二导电基底，刻蚀该第二导电基底的导电面形成至少一条刻蚀线，将导电金属浆料均匀地印刷于该第二导电基底的导电面上，烧结形成至少三条导电指，将光催化层前驱体浆料均匀地印刷于该第二导电基底的导电面上，烧结形成至少两个光催化层，每两个光催化层之间分别有一条刻蚀线和一条导电指，在每个光催化层的两端分别打一个第一微孔，设有刻蚀线、导电指、光催化层和第一微孔的该第二导电基底形成一正电极；
S2、将玻璃粉材料印刷于该第一导电基底的导电面和该第二导电基底的导电面，形成一包围纳米氧化物薄膜层和光催化层的密封层，纳米氧化物薄膜层与该密封层之间的区域为第一空心区域，光催化层与该密封层之间的区域为第二空心区域，该第一空心区域包括该负电极的引出区域，该第二空心区域包括该正电极的引出区域；
S3、将导电胶填充并固化于该第一空心区域和该第二空心区域内；
S4、将该第一导电基底叠覆并烧结于该第二导电基底上，使得第一导电基底中的刻蚀线和导电指分别与第二导电基底中的刻蚀线和导电指对应、纳米氧化物薄膜层与光催化层一一对应、该第一空心区域与该第二空心区域一一对应，并将均设有一窄带孔腔的两个盖板玻璃固化于该第二导电基底的两端，使得该些第一微孔分别位于两个窄带孔腔内，
其中，每个窄带孔腔上均设有一第二微孔，每个盖板玻璃上除去窄带孔腔之外的区域均覆盖有封装材料；
S5、利用液体循环设备分别向两个盖板玻璃上的第二微孔注入染料，使得染料吸附于纳米氧化物薄膜层；
S6、利用该液体循环设备分别向两个盖板玻璃上的第二微孔灌注电解液；
S7、将该些第一微孔和该些第二微孔密封；
S8、分别在该负电极的引出区域和该正电极的引出区域引出导线。
本方案中，在步骤S1之前，首先需要设定负电极和正电极的规格和尺寸。负电极的规格和尺寸包括第一导电基底、刻蚀线、导电指和纳米氧化物薄膜层的规格和尺寸，正电极的规格和尺寸包括第二导电基底、刻蚀线、导电指和第一微孔的规格和尺寸。其中，负电极中第一导电基底、刻蚀线和导电指的规格和尺寸分别与正电极中第二导电基底、刻蚀线和导电指的规格和尺寸相同。另外，导电基底的规格和尺寸包括形状、直径或长、宽；刻蚀线的规格和尺寸包括形状、数量、长度、宽度、深度以及相邻刻蚀线之间的距离；导电指的规格和尺寸包括形状、数量、长度、宽度以及相邻导电指之间的距离；纳米氧化物薄膜层的规格和尺寸包括形状、数量、长度、宽度、厚度以及相邻纳米氧化物薄膜层之间的距离；第一微孔的规格和尺寸包括数量、位置和大小。还需要设定密封层的规格和尺寸，包括密封层的形状、长度、宽度以及各区域的大小。盖板玻璃上的第二微孔的大小与液体循环设备精密插合或旋合，使得无液体漏出。
步骤S1中，采用水和乙醇超声波，或超临界二氧化碳进行清洗，自然风干或热风干燥，采用溶液腐蚀、机械或激光刻蚀方法进行刻蚀，采用丝网印刷的方法印刷导电金属浆料、半导体氧化物浆料、光催化层前驱体浆料和玻璃粉材料，采用玻璃打孔器进行打孔。
导电指、纳米氧化物薄膜层和光催化层均需要在高温下烧结而成，其中，将纳米氧化物薄膜层从室温烧结到400℃～600℃，烧结时间为30分钟，将导电指从室温烧结到600℃，烧结时间为30分钟，优选地，将导电指从室温烧结到450℃，烧结时间为30分钟。
该玻璃粉材料不含铅及其氧化物，固化温度为200℃～800℃，优选地，固化温度为300℃～650℃，该玻璃粉材料为Proell Glass Frit Paste L55643。该导电金属浆料为一种导电金属材料、几种导电金属材料的混合物或导电金属与其他固化剂的混合物，该导电金属材料为银、金、锡、铜和锌中的一种或几种混合物。优选地，该导电金属材料为银粉。
每个纳米氧化物薄膜层均包括一光吸收层和一光散射层，该光吸收层为纳米晶半导体金属氧化物，该光散射层为大颗粒半导体金属氧化物，该光吸收层的厚度为5μm～30μm，该光散射层的厚度为2μm～6μm。优选地，该光吸收层为纳米晶的TiO2，厚度为10μm～20μm，平均粒径为5nm～50nm，该光散射层为大颗粒的TiO2，厚度为3μm～5μm，平均粒径为100nm～500nm，更优选地，纳米晶的TiO2的平均粒径为20nm，大颗粒的TiO2的平均粒径为200nm～400nm。
光催化层前驱体浆料为具有催化活性的贵金属催化剂的前驱体，溶解于松油醇，其浓度一般为10mM，光催化层的厚度为0.1nm～100nm。优选地，光催化层前驱体浆料为氯铂酸，光催化层的厚度为1nm～50nm。光催化层的面积既可以为整个正电极的导电面，也可以大于或等于负电极上的纳米氧化物薄膜层的面积。
在步骤S3中，可以通过控制软件或点胶机的控制面板来控制所需导电胶的数量和大小，其中，第一空心区域和第二空心区域中导电胶的数量要尽量少，以接触到相邻两条导电指为宜，导电胶的大小不超过刻蚀线。在步骤S4中，一一对应的刻蚀线、导电指、纳米氧化物薄膜层、光催化层、第一空心区域和第二空心区域构成至少两个电池单元。
步骤S5中利用液体循环设备注入染液时，需要调整循环时间、速度和浓度等参数，使得染料能够有效吸附于纳米氧化物薄膜层。该染料为金属有机配合物、纯有机染料或聚合物，金属有机配合物、纯有机染料和聚合物的分子结构带有吸附半导体纳米氧化物薄膜的官能团，该官能团为羧基、氰基、磺酸基、磷酸基、羟基或氨基。优选地，该官能团为羧基、氰基或羟基。
步骤S6中通过对盖板玻璃的微孔灌注电解液，使得电解液完全填充于每个电池单元中，从而实现常压灌注。该电解液为：液体电解液，该液体电解液为含有一对氧化还原电对的电解液，优选地，该液体电解液为碘基电解液，耐温范围为-10℃～80℃；准固态电解质，其熔化温度为60℃～120℃，该准固态电解质为含有一种或几种固化剂的电解液，固化剂为高分子聚合物，优选地，固化剂为偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，该准固态电解质的熔化温度为80℃～100℃；或固态电解质，该固态电解质为无机P型半导体材料、有机P型半导体材料或导电高分子聚合物，无机P型半导体材料为CuI、CuSCN或CsSnI3及其同系物，有机P型半导体材料为2,2,7,7，-四(N，N-二对甲氧基苯基氨基)-9,9-螺环二芴，导电高分子聚合物为聚乙二醇或戊二醛的交联物。
制作完成之后，可以采用万用表等测量该染料敏化太阳能电池的输出电压和输出电流。
较佳地，该第一导电基底和该第二导电基底均为导电玻璃或金属箔。
优选地，导电玻璃为透明导电基底，其透光率大于80％，面电阻小于50Ω，金属箔为不锈钢片或钛箔。
较佳地，步骤S1中该第一导电基底和该第二导电基底中的每条刻蚀线的一端均设有一拐角，拐角的宽度小于纳米氧化物薄膜层的宽度，刻蚀线的宽度为0.01mm～0.1mm，相邻两条刻蚀线之间的距离大于等于0.5cm，该第二导电基底中第一微孔与导电指之间的距离大于0.1cm。
优选地，刻蚀线的宽度为0.01mm～0.05mm，拐角的宽度小于纳米氧化物薄膜层的宽度的一半。本方案中，拐角用于相邻两个电池单元的串联连接。刻蚀线的深度与导电基底的导电面的厚度相同。刻蚀后的电阻为高度绝缘，电阻值大于0.1MΩ。
较佳地，导电指的宽度为0.05mm～2mm，该密封层的厚度为20μm～100μm，第一微孔和第二微孔的直径均为0.5mm～2mm。
优选地，导电指的宽度为0.1mm～0.5mm，该密封层的厚度为25μm～85μm，第一微孔和第二微孔的直径均为0.6mm～1mm。
较佳地，步骤S4中，将该第一导电基底烧结于该第二导电基底的温度为300℃～700℃，烧结时间为30分钟，固化为热压固化、紫外固化或烧结固化。
较佳地，该封装材料为高分子热熔膜、固化胶或玻璃粉，固化胶为紫外固化胶、环氧树脂密封胶或氟硅酮密封胶，高分子热熔膜为高分子沙林膜或拜劳膜，高分子热熔膜的熔化温度为100℃-150℃，厚度为20μm～100μm，优选地，高分子热熔膜的厚度为30μm～60μm。
较佳地，步骤S7中采用玻璃粉将该些第一微孔和该些第二微孔密封。
较佳地，步骤S7中采用密封胶将该些第一微孔和该些第二微孔密封，密封胶为固化胶，其固化时间为5秒～24小时。
本方案中，密封胶为耐溶剂、耐湿气、耐电解液腐蚀、耐温度的固化胶，溶剂为乙腈、3-甲氧基乙腈和3-甲氧基丙腈，电解液为碘基电解液，温度为-10℃～80℃，密封方法为静置固化，优选地，固化时间为1分钟～12小时。
本发明还提供一种染料敏化太阳能电池，其特点在于，其包括：
一负电极，包括第一导电基底和位于该第一导电基底的导电面的至少一条刻蚀线、至少三条导电指以及至少两个吸附有染料的纳米氧化物薄膜层，每两个纳米氧化物薄膜层之间有一条刻蚀线；
一正电极，包括第二导电基底和位于该第二导电基底的导电面的至少一条刻蚀线、至少三条导电指以及至少两个光催化层，每两个光催化层之间有一条刻蚀线，每个光催化层的两端分别设有一个第一微孔；
以及分别固化于该第一导电基底两端的两个盖板玻璃，每个盖板玻璃均设有一窄带孔腔，每个窄带孔腔上均设有一第二微孔，每个盖板玻璃上除去窄带孔腔之外的区域均覆盖有封装材料，该正电极中的第一微孔分别位于两个窄带孔腔内；
该第一导电基底的导电面和该第二导电基底的导电面中印刷有玻璃粉材料的区域为密封层，该密封层包围纳米氧化物薄膜层和光催化层，纳米氧化物薄膜层与该密封层之间的区域为第一空心区域，光催化层与该密封层之间的区域为第二空心区域，该第一空心区域包括该负电极的引出区域，该第二空心区域包括该正电极的引出区域，该第一导电基底叠覆并烧结于该第二导电基底，纳米氧化物薄膜层与光催化层一一对应，该第一空心区域与该第二空心区域一一对应，形成至少两个电池单元，每个电池单元内均灌注有电解液，该些第一微孔和该些第二微孔内均设有封装材料。
较佳地，该第一导电基底和该第二导电基底均为导电玻璃或金属箔。
优选地，导电玻璃为透明导电基底，其透光率大于80％，面电阻小于50Ω，金属箔为不锈钢片或钛箔。
较佳地，该第一导电基底和该第二导电基底中的每条刻蚀线的一端均设有一拐角，拐角的宽度小于纳米氧化物薄膜层的宽度，刻蚀线的宽度为0.01mm～0.1mm，相邻两条刻蚀线之间的距离大于等于0.5cm，该第二导电基底中第一微孔与导电指之间的距离大于0.1cm，优选地，刻蚀线的宽度为0.01mm～0.05mm，拐角的宽度小于纳米氧化物薄膜层的宽度的一半。
较佳地，导电指的宽度为0.05mm～2mm，该密封层的厚度为20μm～100μm，第一微孔和第二微孔的直径均为0.5mm～2mm。
优选地，导电指的宽度为0.1mm～0.5mm，该密封层的厚度为25μm～85μm，第一微孔和第二微孔的直径均为0.6mm～1mm。
较佳地，该封装材料为高分子热熔膜、固化胶或玻璃粉，固化胶为紫外固化胶、环氧树脂密封胶或氟硅酮密封胶，高分子热熔膜为高分子沙林膜或拜劳膜，高分子热熔膜的熔化温度为100℃-150℃，厚度为20μm～100μm，优选地，高分子热熔膜的厚度为30μm～60μm。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：与现有染料敏化太阳能电池相比，本发明具有以下有益效果：
(1)使用玻璃粉材料对导电基底进行密封，玻璃粉材料的来源方便，成本低廉，而且具有良好的密封性能和操作简易性，降低了成产成本，大大提高了染料敏化太阳能电池的稳定性；
(2)利用液体循环设备对染料进行密闭循环吸附，不仅操作简单，而且能实现染料吸附量和吸附时间的可控性，有效缩减了吸附时间，另外，染料溶液可重复利用，有利于工业化的批量生产，降低了成本；
(3)巧妙地利用了盖板玻璃与正电极的微孔之间的孔隙，从而使得染料敏化太阳能电池中的每个电池单元能够通过微孔和窄带孔腔连接起来，实现了电池内部的统一灌注和统一密封，大大简化了操作步骤和难度；
(4)采用常压双孔灌注的方法进行灌注，克服了现有真空灌注导致的灌注不完全和电解液浓度配比变化的缺陷，降低了灌注电解液的难度和成本，有效提高了成品率。
附图说明
图1为本发明实施例1的内部串联的染料敏化太阳能电池的负电极和正电极的平面示意图，其中(a)为负电极的平面示意图，(b)为正电极的平面示意图。
图2为本发明实施例1的内部串联的染料敏化太阳能电池中的盖板玻璃的平面示意图。
图3为本发明实施例1的内部串联的染料敏化太阳能电池的平面示意图。
图4为本发明实施例1的内部串联的染料敏化太阳能电池的侧面示意图。
图5为本发明实施例1的内部串联的染料敏化太阳能电池的密封层的平面示意图。
图6为本发明实施例1的染料敏化太阳能电池的制作方法中染料循环吸附的示意图。
图7为本发明实施例2的内部串并联的染料敏化太阳能电池的负电极和正电极的平面示意图，其中(a)为负电极的平面示意图，(b)为正电极的平面示意图。
图8为本发明实施例2的内部串并联的染料敏化太阳能电池的平面示意图。
图9为本发明实施例2的内部串并联的染料敏化太阳能电池的侧面示意图。
图10为本发明实施例2的内部串并联的染料敏化太阳能电池的密封层的平面示意图。
图11为本发明实施例3的内部并联的染料敏化太阳能电池的负电极和正电极的平面示意图，其中(a)为负电极的平面示意图，(b)为正电极的平面示意图。
图12为本发明实施例3的内部并联的染料敏化太阳能电池的平面示意图。
图13为本发明实施例3的内部并联的染料敏化太阳能电池的侧面示意图。
图14为本发明实施例3的内部并联的染料敏化太阳能电池的密封层的平面示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
电压为6V的内部串联的染料敏化太阳能电池的内部结构如图1～5所示，其制作方法如下：
(1)设定规格和尺寸
a.负电极的规格和尺寸
第一导电基底11：材质为导电玻璃，形状为长15cm、宽8.5cm的长方形；
刻蚀线12：形状为平行线条形，长度为8.5cm，线宽0.05mm，线距为1.25cm，深度为0.005mm，数量为9条；
导电指13：形状为平行线条形，长度为8.5cm，线宽为0.05cm，线距为1.2cm，数量为11条；
纳米氧化物薄膜层14：形状为长7.5cm、宽0.75cm的长方形，层距为0.5cm，数量为10个。
b.正电极的规格和尺寸
第二导电基底15：与第一导电基底的规格和尺寸相同；
刻蚀线12：与负电极中刻蚀线的规格和尺寸相同；
导电指13：与负电极中导电指的规格和尺寸相同；
第一微孔16：直径为0.6mm，数量为20个；
密封层17：形状为长方形；
c.盖板玻璃的规格和尺寸
盖板玻璃18：材质为耐温玻璃，形状为长方形，长为13.5cm，宽为1.8cm，数量为2个；
第二微孔19：直径为0.6mm，数量为2个；
封装材料层20：形状为长方形，长为13.5cm，宽为1.8cm，厚度为60μm，中心处有长为12.5cm、宽为1mm的窄带孔腔21；
(2)制作负电极
清洗第一导电基底11：采用水和乙醇超声波，或超临界二氧化碳对第一导电基底清洗5分钟，风干；
制作刻蚀线12：采用激光刻蚀方法刻蚀该第一导电基底的导电面，使得采用万用表测定刻蚀后的电阻为高度绝缘或电阻值达到0.1MΩ；
制作导电指13：采用丝网印刷方法将导电银浆均匀地印刷于该第一导电基底的导电面上，放置于高温炉，在550℃下烧结20分钟，然后自然冷却至室温，丝网板的目数为250目，丝网印刷次数为一次；
制作纳米氧化物薄膜层14：采用丝网印刷方法将TiO2浆料均匀地印刷于该第一导电基底的导电面上，丝网板的目数为250目，丝网印刷次数为5次，每次印刷后的TiO2浆料层需要在125℃下干燥5分钟，待5次丝网印刷完毕，将含有TiO2层的导电玻璃放置于高温炉，在550℃下烧结30分钟，然后自然冷却，取出后风干并干燥；
制作密封层17：采用丝网印刷方法将玻璃粉材料均匀地印刷于该第一导电基底中除去纳米氧化物薄膜层、负电极的引出区域和相邻电池单元的9个串联连接区域27之外的导电面上，烘干，丝网板的目数为100目，丝网印刷次数为三次；
(3)制作正电极
清洗第二导电基底15：与清洗第一导电基底的方法相同；
制作刻蚀线12：与负电极中制作刻蚀线的方法相同；
制作导电指13：与负电极中制作导电指的方法相同；
制作光催化层22：采用丝网印刷方法将氯铂酸前驱体浆料均匀地印刷于该第二导电基底的导电面上，丝网板的目数为250目，丝网印刷次数为一次，印刷完毕后将含有光催化层的导电玻璃放置于高温炉，在450℃下烧结20分钟，然后自然冷却至室温，干燥；
制作第一微孔16：采用0.6mm的玻璃钻头在光催化层的两端进行打孔；
制作密封层17：采用丝网印刷方法将玻璃粉材料均匀地印刷于该第二导电基底中除去光催化层、正电极的引出区域和相邻电池单元的9个串联连接区域之外的导电面上，烘干，丝网板的目数为100目，丝网印刷次数为三次；
(4)制作导电连接单元
采用点胶技术将少量的固化导电胶点滴于电池单元的9个串联连接区域27；
(5)烧结正负电极
在负电极的密封层上叠覆正电极，采用高温熔融烧结方法使得正负电极之间的玻璃粉牢固地结合于正负电极之间，在650℃下烧结30分钟；
(6)制作盖板玻璃18
用刻刀裁出两个预先设定尺寸的盖板玻璃；采用特制的玻璃钻头在每个盖板玻璃上打一个第二微孔19，使得第二微孔与液体循环设备能够紧密连接；清洗盖板玻璃；在盖板玻璃的表面涂覆一层厚度为60μm的沙林膜，采用热压机对盖板玻璃和正电极进行热压，使得盖板玻璃与正电极紧密结合，第一微孔均位于盖板玻璃的窄带孔腔21内，其中，热压的温度为150℃，压力为5公斤力，时间为5分钟；
(7)染料循环吸附
如图6所示，将液体循环设备25中导管区域的液体进口和出口分别与两个盖板玻璃的第二微孔19对接，并将液体进口和出口均置于1mol/L的N719染料溶液26中，将染料溶液26的流速控制为10mL/min，在4小时内完成染料的吸附过程；
(8)电解液灌注和密封
将液体循环设备中导管区域的液体进口和出口分别与两个盖板玻璃的第二微孔对接，并将液体进口和出口均置于50mL的电解液内，将电解液的流速控制为3mL/min，完成电解液的灌注过程，其中，电解液的配比为0.6MBMII，0.1MGuSCN，0.03MI2，0.1MLiI，0.5MTBPinMPN；灌注完成后，采用道康宁DC730密封胶覆盖盖板玻璃的第二微孔19；
(9)测试输出电压和输出电流
在负电极的一端23和正电极的另一端24分别焊上低电阻的焊锡，并引出导线；在室外太阳光下，采用万用表测量内部串联连接的染料敏化太阳能电池，输出电压为6V，输出电流为40mA，其中每个电池单元的输出电压为0.6V，输出电流为45mA。
实施例2
本实施例制作一个电压为3V的内部串并联的染料敏化太阳能电池，其结构如图7～10所示，其制作方法与实施例1的不同之处在于：
(1)负电极和正电极中刻蚀线的线距均为2.5cm，数量均为4条；
(2)制作负电极中的密封层时，将玻璃粉材料印刷于第一导电基底中除去纳米氧化物薄膜层、负电极的引出区域和相邻并联电池单元的4个串联连接区域27之外的导电面上，制作正电极中的密封层时，将玻璃粉材料印刷于第二导电基底中除去光催化层、正电极的引出区域和相邻并联电池单元的4个串联连接区域之外的导电面上；
(3)将固化导电胶点滴于相邻并联电池单元的4个串联连接区域27；
(4)采用万用表测量内部串并联连接的染料敏化太阳能电池，输出电压为3V，输出电流为77mA，其中5对并联电池单元的输出电压为0.6V，输出电流为80mA。
实施例3
本实施例制作一个电流为400mA的内部并联的染料敏化太阳能电池，其结构如图11～14所示，其制作方法与实施例1的不同之处在于：
(1)负电极和正电极中均无需制作刻蚀线；
(2)制作负电极中的密封层时，将玻璃粉材料印刷于第一导电基底中除去纳米氧化物薄膜层和负电极的引出区域之外的导电面上，制作正电极中的密封层时，将玻璃粉材料印刷于第二导电基底中除去光催化层和正电极的引出区域之外的导电面上；
(3)无需制作导电连接单元；
(4)采用万用表测量内部并联连接的染料敏化太阳能电池，输出电压为0.5V，输出电流为420mA，其中每个电池单元的输出电压为0.6V，输出电流为45mA。
实施例4
本实施例制作一个电压为6V的内部串联的染料敏化太阳能电池，其制作方法与实施例1的不同之处在于：
(1)采用点胶技术将少量的道康宁DC730点滴于盖板玻璃的表面，然后将盖板玻璃覆盖于正电极上，使得正电极中的第一微孔均位于盖板玻璃的窄带孔腔内，经静置后固化；
(2)采用万用表测量内部串联连接的染料敏化太阳能电池，输出电压为6V，输出电流为42mA，其中每个电池单元的输出电压为0.6V，输出电流为45mA。
与实施例1中盖板玻璃通过沙林膜与正电极固定相比，本实施例采用密封胶将盖板玻璃与正电极固定，提高了密封稳定性。
实施例5
本实施例制作一个电压为6V的内部串联的染料敏化太阳能电池，其制作方法与实施例1的不同之处在于：
(1)采用丝网印刷技术将玻璃粉浆料均匀地印刷于盖板玻璃上，烘干，其中，丝网板的目数为100目，丝网印刷次数为三次，然后将盖板玻璃覆盖于正电极上，正负电极之间和盖板玻璃与正电极之间同时进行熔融烧结；
(2)采用万用表测量内部串联连接的染料敏化太阳能电池，输出电压为6V，输出电流为41mA，其中每个电池单元的输出电压为0.6V，输出电流为45mA。
与实施例1中盖板玻璃通过沙林膜与正电极固定相比，本实施例采用玻璃粉将盖板玻璃与正电极固定，提高了密封耐久性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (22)
1.一种染料敏化太阳能电池的制作方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤：
S1、清洗并干燥第一导电基底，刻蚀该第一导电基底的导电面形成至少一条刻蚀线，将导电金属浆料均匀地印刷于该第一导电基底的导电面上，烧结形成至少三条导电指，将半导体氧化物浆料均匀地印刷于该第一导电基底的导电面上，烧结形成至少两个纳米氧化物薄膜层，每两个纳米氧化物薄膜层之间分别有一条刻蚀线和一条导电指，设有刻蚀线、导电指和纳米氧化物薄膜层的该第一导电基底形成一负电极；
清洗并干燥第二导电基底，刻蚀该第二导电基底的导电面形成至少一条刻蚀线，将导电金属浆料均匀地印刷于该第二导电基底的导电面上，烧结形成至少三条导电指，将光催化层前驱体浆料均匀地印刷于该第二导电基底的导电面上，烧结形成至少两个光催化层，每两个光催化层之间分别有一条刻蚀线和一条导电指，在每个光催化层的两端分别打一个第一微孔，设有刻蚀线、导电指、光催化层和第一微孔的该第二导电基底形成一正电极；
S2、将玻璃粉材料印刷于该第一导电基底的导电面和该第二导电基底的导电面，形成一包围纳米氧化物薄膜层和光催化层的密封层，纳米氧化物薄膜层与该密封层之间的区域为第一空心区域，光催化层与该密封层之间的区域为第二空心区域，该第一空心区域包括该负电极的引出区域，该第二空心区域包括该正电极的引出区域；
S3、将导电胶填充并固化于该第一空心区域和该第二空心区域内；
S4、将该第一导电基底叠覆并烧结于该第二导电基底上，使得第一导电基底中的刻蚀线和导电指分别与第二导电基底中的刻蚀线和导电指对应、纳米氧化物薄膜层与光催化层一一对应、该第一空心区域与该第二空心区域一一对应，并将均设有一窄带孔腔的两个盖板玻璃固化于该第二导电基底的两端，使得该些第一微孔分别位于两个窄带孔腔内，
其中，每个窄带孔腔上均设有一第二微孔，每个盖板玻璃上除去窄带孔腔之外的区域均覆盖有封装材料；
S5、利用液体循环设备分别向两个盖板玻璃上的第二微孔注入染料，使得染料吸附于纳米氧化物薄膜层；
S6、利用该液体循环设备分别向两个盖板玻璃上的第二微孔灌注电解液；
S7、将该些第一微孔和该些第二微孔密封；
S8、分别在该负电极的引出区域和该正电极的引出区域引出导线。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该第一导电基底和该第二导电基底均为导电玻璃或金属箔。
3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤S1中该第一导电基底和该第二导电基底中的每条刻蚀线的一端均设有一拐角，拐角的宽度小于纳米氧化物薄膜层的宽度，刻蚀线的宽度为0.01mm～0.1mm，相邻两条刻蚀线之间的距离大于等于0.5cm，该第二导电基底中第一微孔与导电指之间的距离大于0.1cm。
4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，导电指的宽度为0.05mm～2mm，该密封层的厚度为20μm～100μm，第一微孔和第二微孔的直径均为0.5mm～2mm。
5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤S4中，将该第一导电基底烧结于该第二导电基底的温度为300℃～700℃，烧结时间为30分钟，固化为热压固化、紫外固化或烧结固化。
6.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该封装材料为高分子热熔膜、固化胶或玻璃粉，固化胶为紫外固化胶、环氧树脂密封胶或氟硅酮密封胶，高分子热熔膜为高分子沙林膜或拜劳膜，高分子热熔膜的熔化温度为100℃-150℃，厚度为20μm～100μm。
7.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤S7中采用玻璃粉将该些第一微孔和该些第二微孔密封。
8.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤S7中采用密封胶将该些第一微孔和该些第二微孔密封，密封胶为固化胶，其固化时间为5秒～24小时。
9.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，导电玻璃为透明导电基底，其透光率大于80％，面电阻小于50Ω，金属箔为不锈钢片或钛箔。
10.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，刻蚀线的宽度为0.01mm～0.05mm，拐角的宽度小于纳米氧化物薄膜层的宽度的一半。
11.如权利要求4所述的制作方法，其特征在于，导电指的宽度为0.1mm～0.5mm，该密封层的厚度为25μm～85μm，第一微孔和第二微孔的直径均为0.6mm～1mm。
12.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，高分子热熔膜的厚度为30μm～60μm。
13.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于，密封胶的固化时间为1分钟～12小时。
14.一种染料敏化太阳能电池，其特征在于，其包括：
一负电极，包括第一导电基底和位于该第一导电基底的导电面的至少一条刻蚀线、至少三条导电指以及至少两个吸附有染料的纳米氧化物薄膜层，每两个纳米氧化物薄膜层之间有一条刻蚀线；
一正电极，包括第二导电基底和位于该第二导电基底的导电面的至少一条刻蚀线、至少三条导电指以及至少两个光催化层，每两个光催化层之间有一条刻蚀线，每个光催化层的两端分别设有一个第一微孔；
以及分别固化于该第二导电基底两端的两个盖板玻璃，每个盖板玻璃均设有一窄带孔腔，每个窄带孔腔上均设有一第二微孔，每个盖板玻璃上除去窄带孔腔之外的区域均覆盖有封装材料，该正电极中的第一微孔分别位于两个窄带孔腔内；
该第一导电基底的导电面和该第二导电基底的导电面中印刷有玻璃粉材料的区域为密封层，该密封层包围纳米氧化物薄膜层和光催化层，纳米氧化物薄膜层与该密封层之间的区域为第一空心区域，光催化层与该密封层之间的区域为第二空心区域，该第一空心区域包括该负电极的引出区域，该第二空心区域包括该正电极的引出区域，该第一导电基底叠覆并烧结于该第二导电基底，纳米氧化物薄膜层与光催化层一一对应，该第一空心区域与该第二空心区域一一对应，形成至少两个电池单元，每个电池单元内均灌注有电解液，该些第一微孔和该些第二微孔内均设有封装材料。
15.如权利要求14所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，该第一导电基底和该第二导电基底均为导电玻璃或金属箔。
16.如权利要求14所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，该第一导电基底和该第二导电基底中的每条刻蚀线的一端均设有一拐角，拐角的宽度小于纳米氧化物薄膜层的宽度，刻蚀线的宽度为0.01mm～0.1mm，相邻两条刻蚀线之间的距离大于等于0.5cm，该第二导电基底中第一微孔与导电指之间的距离大于0.1cm。
17.如权利要求14所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，导电指的宽度为0.05mm～2mm，该密封层的厚度为20μm～100μm，第一微孔和第二微孔的直径均为0.5mm～2mm。
18.如权利要求14所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，该封装材料为高分子热熔膜、固化胶或玻璃粉，固化胶为紫外固化胶、环氧树脂密封胶或氟硅酮密封胶，高分子热熔膜为高分子沙林膜或拜劳膜，高分子热熔膜的熔化温度为100℃-150℃，厚度为20μm～100μm。
19.如权利要求15所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，导电玻璃为透明导电基底，其透光率大于80％，面电阻小于50Ω，金属箔为不锈钢片或钛箔。
20.如权利要求16所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，刻蚀线的宽度为0.01mm～0.05mm，拐角的宽度小于纳米氧化物薄膜层的宽度的一半。
21.如权利要求17所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，导电指的宽度为0.1mm～0.5mm，该密封层的厚度为25μm～85μm，第一微孔和第二微孔的直径均为0.6mm～1mm。
22.如权利要求18所述的染料敏化太阳能电池，其特征在于，高分子热熔膜的厚度为30μm～60μm。
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