CN201252104Y - 复合透明导电基板 - Google Patents
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Abstract
一种复合透明导电基板，属于一种光电器件用透明导电基板技术领域，包括透明基底、高导电性栅网、透明导电膜，其特征是，高导电性栅网设置在透明基底上，透明导电膜覆盖在透明基底上且全部包覆导电性栅网。本实用新型的复合透明导电基板既具有良好的耐腐蚀性，又具有优良的导电性，拓宽了这类透明导电基板的应用范围；应用于染料敏化太阳能电池时，可以简化电池的制备工艺，降低电池基板的电阻，大大提高电池的性能和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光电器件用透明导电基板，尤其是涉及一种太阳能电池用复合透明导电基板，该基板具有显著减少导电基板面电阻的优点。
背景技术
在透明基底(如玻璃、塑料等)上沉积一层透明导电薄膜后可以使该材料既具有导电性，同时又可以使光线透过，因而具有良好的应用性能。如导电玻璃目前主要的应用领域有平面液晶显示(LCD)、电致发光显示(ELD)、电致彩色显示(ECD)、太阳能电池透明电极等。另外，柔性衬底的透明导电薄膜的开发使它的潜在用途扩大到制造柔性发光器件、塑料液晶显示器、可折叠太阳能电池以及作为保温材料用于塑料大棚、玻璃粘贴膜等。
目前，商品化的透明导电性基板，一般为包覆了掺锡氧化铟(ITO)或掺氟氧化锡(FTO)等透明导电膜的玻璃基板或其它柔性透明材料，ITO或FTO层具有良好的耐腐蚀性，可以通过溅射法或化学气相沉积法(CVD)进行制备。但是，ITO或FTO的电阻率为10-4～10-3Ω·cm左右，是银、铜等金属电阻率的100倍左右。因此，市售的透明导电基底具有较高的电阻值，在用于某些光电转换器件(如染料敏化太阳能电池)时，特别是大面积的电池器件的时候，光电转换效率下降明显。可以考虑通过提高透明导电层(ITO或FTO等)的厚度来降低透明导电基底的电阻。但是，导电层厚度的增大会导致其对光的吸收率增大，同样会降低太阳能电池的光电转换效率。
为了解决这一问题，目前常用的方法是通过在导电基底设置金属或其它高电导率材料作为栅电极，并通过大量的金属栅电极将大面积电池分割为若干个长条状单电池，减少电子在导电膜中传输的距离，提高电池的性能。金属栅电极所用材料通常为银、铜、镍等金属，并通过印刷或电镀的方法进行制备。但是，在应用于染料敏化太阳能电池时，由于电解液对栅电极金属的腐蚀性，必须使用保护材料对栅电极金属进行保护。如中国专利ZL200410014456.X公开了该种结构的内部并联大面积电池的制备方法，利用高分子材料、高分子粘合剂、或玻璃材料、或陶瓷材料进行栅电极的保护和电池的密封。该方法带来的显著问题包括以下几个部分：首先，透明基底上制备的大量栅电极和屏蔽层阻挡了光线的入射，大大降低了透明电极窗体的光利用率；文献(《大面积染料敏化太阳电池的实验研究》翁坚/肖尚锋/陈双宏/戴松元，物理学报；2007年，56卷，第六期，3602-3606)报道了使用上述结构的15×20cm电池模块，其有效面积仅187.2cm2，其窗体开口率仅为62.4％；其次，该屏蔽层必须将栅电极金属完全致密的包覆，微小的瑕疵将会使栅电极发生渗透性腐蚀，导致整个电池模块的失效，使电池的废品率大大提高；另外，这种方法使电池的内部结构变的复杂，不利于控制电池的生产成本。
中国专利CN1755948A以及CN1674302A也公开了类似的结构，其专利公开的内容在此引用。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种复合透明导电基板及其制法，具体来说，该复合透明导电基板在通常的ITO或FTO导电膜和透明基底中间设置了一层或多层高导电性栅网，通过导电膜的覆盖和保护，该复合透明导电基板具有良好的耐腐蚀性，同时具有极低的面电阻。
本实用新型具体采用如下技术方案：
一种复合透明导电基板，包括透明基底、高导电性栅网、透明导电膜，其特征是，高导电性栅网设置在透明基底上，透明导电膜覆盖在透明基底上且全部包覆导电性栅网。
具体是：所述的高导电性栅网镶嵌、半镶嵌在透明基底上或者设置于透明基底的表面。
所述的高导电性栅网的材质为银、铜、金、镍、铝、钛、不锈钢、铁-镍合金、钴-镍合金、铁-钴-镍合金中的一种或者几种。
所述的高导电性栅网具有多层状结构，每层的材质相同或不同。优选的是，外层高导电性栅网材质是耐腐蚀的金属。
所述高导电性栅网是通过印刷、电镀、化学镀、溅射、烧结、填埋、刻蚀或粘接方法制备于透明基底上的。
所述的透明导电膜具有一层或多层结构。优选具有1～5层结构，每层的材质相同或不同。
所述的透明基底的材质为玻璃、塑料或高分子材料，所述透明导电膜的材质是掺锡氧化铟、掺氟氧化锡、掺锑氧化锡、氧化锡、掺氟氧化锌、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌、掺硼氧化锌或氧化锌。
本实用新型所述复合透明导电基板的制法，其特征是，包括如下步骤：
1)在透明基底上，按照设计好的尺寸，通过印刷、喷涂、电镀、化学镀或其他方法制备一层或多层高导电性栅网，然后将电极基底冲洗干净；
2)在上述基底上，通过溅射法、CVD法或其他技术制备一层透明的导电膜；
3)重复步骤2)，制备2～5层导电膜。
本实用新型的复合透明导电基板作为电极基板在光电转换装置中的应用。
所述的光电转换装置包括染料敏化太阳能电池、硅系薄膜太阳能电池、铜铟硒太阳能电池、化合物薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池等。
本实用新型的复合透明导电基板应用于光电转换装置时，除电极基板采用本实用新型的复合透明导电基板，其它与现有技术基本相同。例如：所述复合透明导电基板作为电极基板在染料敏化太阳能电池上的应用，其特征是，所述染料敏化太阳能电池包括第一电极、第二电极，第一电极和第二电极相对间隔设置，周边密封形成封闭的腔体，在所述腔体中填充有电解质；第一电极工作区域一侧设置纳米多孔半导体薄膜，所述纳米多孔半导体薄膜浸渍有光敏染料，第二电极工作区域一侧设置催化剂层；所述的第一电极和第二电极至少有一个是透明的；所述透明电极的基板是权利要求1的复合透明导电基板。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
1)本实用新型的复合透明导电基板利用耐腐蚀性良好的透明导电膜覆盖高导电性栅网，使得所制备的复合透明导电基板既具有良好的耐腐蚀性，又具有优良的导电性，拓宽了这类透明导电基板的应用范围；
2)将本实用新型的复合透明导电基板应用于含有腐蚀性电解质的染料敏化太阳能电池中，可以不必进行栅电极金属的保护，使电池的安全系数提高，同时可以大大增加电池的有效工作面积；
3)利用本技术制备的太阳能电池具有较小的放大效应，可以方便地制备大面积光电转换器件；
4)本实用新型的染料敏化太阳能电池制作简单，可以提高电池的光电转换效率，提高生产效率和产量，降低电池的成本。
5)本实用新型的复合透明导电基板在应用于染料敏化太阳能电池时，可以简化电池的制备工艺，降低电池基板的电阻，大大提高电池的性能和稳定性。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图；
图2是实施例2的结构示意图；
图3是实施例3的结构示意图；
图4是实施例4的结构示意图；
图5是实施例5的结构示意图；
图中，1为透明基底，2、2-1、2-2为高导电性栅网，3-1、3-2为透明导电膜。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种复合透明导电基板，包括透明基底1、高导电性栅网2、透明导电膜3-1，高导电性栅网2通过印刷、喷涂、电镀、化学镀或其他方法制备在透明基底1的表面，通过溅射法、CVD法或其他技术制备一层透明的透明导电膜3-1，覆盖在透明基底1上且包覆导电性栅网2。
所述的透明基底1材质是玻璃、塑料或高分子材料。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1基本相同，只是高导电性栅网2半镶嵌在透明基底1上，然后通过溅射法、CVD法或其他技术制备两层透明导电膜3-1、3-2，覆盖在透明基底1上且包覆导电性栅网2。
采用2层或者2层以上的透明导电膜，可以增加对高导电性栅网的保护，延长基板的使用寿命。
实施例3
如图3所示，本实施例与实施例1基本相同，只是设有两层透明的透明导电膜3-1、3-2、其材质各不相同，分别为掺锡氧化铟、掺氟氧化锡、掺锑氧化锡、氧化锡、掺氟氧化锌、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌、掺硼氧化锌或氧化锌中的一种。高导电性栅网由2-1、2-2两层构成，其中外层2-2为耐腐蚀的金属，例如：镍；内层2-1为导电性能良好的材料，例如：银。外层2-2可以通过电镀或化学镀等方法制备于内层2-1上。
采用具有一定耐腐蚀性的导电性栅网材料和多层材质不同的透明导电膜，可更好的预防电解质对最内层高导电性栅网的腐蚀，提高复合基板的安全性。
实施例4
如图4所示，本实施例与实施例1基本相同，只是高导电性栅网2完全镶嵌在透明基底1内。
实施例5
如图5所示，本实施例与实施例4基本相同，只是高导电性栅网2具有两层结构。
Claims (6)
1.一种复合透明导电基板，包括透明基底、高导电性栅网、透明导电膜，其特征是，高导电性栅网设置在透明基底上，透明导电膜覆盖在透明基底上且全部包覆导电性栅网。
2.根据权利要求1所述的复合透明导电基板，其特征是，所述的高导电性栅网镶嵌、半镶嵌在透明基底上或者设置于透明基底的表面。
3.根据权利要求1或2所述的复合透明导电基板，其特征是，所述的高导电性栅网具有多层状结构，每层的材质相同或不同。
4.根据权利要求1或2所述的复合透明导电基板，其特征是，所述的透明导电膜具有一层或多层结构。
5.根据权利要求4所述的复合透明导电基板，其特征是，所述的透明导电膜具有1～5层结构，每层的材质相同或不同。
6.一种染料敏化太阳能电池，包括第一电极、第二电极，第一电极和第二电极相对间隔设置，周边密封形成封闭的腔体，在所述腔体中填充有电解质；第一电极工作区域一侧设置纳米多孔半导体薄膜，所述纳米多孔半导体薄膜浸渍有光敏染料，第二电极工作区域一侧设置催化剂层；所述的第一电极和第二电极至少有一个是透明的，其特征是，所述透明电极的基板是权利要求1的复合透明导电基板。
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