DE19540712A1 - Monolithische, serienverschaltete photovoltaische Module und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Monolithische, serienverschaltete photovoltaische Module und Verfahren zu deren HerstellungInfo
- Publication number
- DE19540712A1 DE19540712A1 DE19540712A DE19540712A DE19540712A1 DE 19540712 A1 DE19540712 A1 DE 19540712A1 DE 19540712 A DE19540712 A DE 19540712A DE 19540712 A DE19540712 A DE 19540712A DE 19540712 A1 DE19540712 A1 DE 19540712A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- porous
- layers
- electrically conductive
- substrate
- insulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
- H01G9/2081—Serial interconnection of cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2022—Light-sensitive devices characterized by he counter electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
- H01G9/2031—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft monolithische, serienverschaltete photovoltaische
Module, die aus porösen Halbleiterschichten als Photoelektroden auf elektrisch
leitend beschichtetem, durchsichtigem Substrat, einem Elektronen übertragen
den Elektrolyten und Gegenelektroden bestehen. Photovoltaische Einzelzellen
dieser Art sind bereits beschrieben worden (Journal of the American Chemical
Society, Band 115, Jahrgang 1993, Seiten 6382-6390). Danach wird Zinnoxid
beschichtetes Glas als elektrisch leitend beschichtetes, durchsichtiges Substrat
mit einer porösen Halbleiterschicht aus nanokristallinem Titandioxid als Photo
elektrode versehen und durch Adsorption eines Farbstoffes für sichtbares Licht
sensibilisiert. Der durch Lichtabsorption angeregte Farbstoff injiziert Elektronen
in das Titandioxid, die über das leitend beschichtete Substrat in den äußeren
Stromkreis gelangen und dort elektrische Arbeit leisten können. Der oxidierte
Farbstoff wird durch einen Elektronen übertragenden Elektrolyten reduziert, der
die Poren der Photoelektrode und den Zwischenraum bis zur Gegenelektrode
ausfüllt. Die Gegenelektrode besteht meist ebenfalls aus Zinnoxid beschichte
tem Glas, das mit Platin katalytisch aktiviert ist, um die aus dem äußeren Strom
kreis ankommenden Elektronen auf den Elektrolyten zurück zu übertragen.
Die Herstellung großflächiger Zellen ist bisher mit Schwierigkeiten
verbunden, da der Abstand zwischen Photo- und Gegenelektrode aufgrund von
Unebenheiten der separaten Substrate schnell zu groß wird (< 20 µm), so daß
Ohmsche Verluste und sogar Diffusionsbegrenzung des Photostromes in der
Elektrolytschicht auftreten. Zudem reicht die Leitfähigkeit des Substrates nicht
aus um die von großflächigen Zellen erzeugten Photoströme abzuleiten. Als
Lösung bietet sich die von amorphen Siliziumzellen her bekannte Serien
schaltung von streifenförmigen Einzelzellen zu Modulen an, bei der die
Gegenelektrode einer Zelle mit der Photoelektrode der nächsten Zelle elektrisch
verbunden ist (Solar Energy, Band 23, Jahrgang 1979, Seiten 145-147). Bei
dem gegenwärtigen Aufbau der farbstoffsensibilisierten photovoltaischen Zelle
würde dies jedoch eine elektrisch leitende Brücke erfordern, die vom leitend
beschichtetem Substrat durch den Elektrolyten zum anderen Substrat reicht,
wobei der Abstand zwischen den Substraten sehr klein (< 20 µm) gehalten
werden muß. Abgesehen von Materialproblemen in Gegenwart des korrosiven
Elektrolyten ist die Herstellung linienförmiger Kontakte zwischen den
aufeinanderliegenden Substraten bei Temperaturen die nicht zur Zerstörung des
Farbstoffes führen schwer zu verwirklichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Abstand von Photo- und
Gegenelektrode auch bei großflächigen Zellen klein zu halten und mehrere
Zellen zu einem photovoltaischen Modul in Serie zu verschalten.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mehrere
Photoelektroden auf demselben elektrisch leitend beschichtetem, durchsichtigen
Substrat in parallelen Streifen angeordnet sind und, eventuell getrennt durch
eine poröse Isolatorschicht, mit porösen Gegenelektroden so beschichtet sind,
daß diese die leitende Beschichtung unter der nächsten Photoelektrode
kontaktieren. Die poröse Isolatorschicht verhindert einen elektrischen
Kurzschluß zwischen Photo- und Gegenelektroden, falls diese einen ohmschen
Kontakt miteinander bilden würden. Sie kann gleichzeitig als diffuser Reflektor
dienen um von den Photoelektroden hindurchgelassenes Licht in diese
zurückzureflektieren. Der Farbstoff läßt sich anschließend durch die porösen
Gegenelektroden und Isolatorschichten hindurch auf den Photoelektroden
adsorbieren. Die Poren der drei Schichten werden schließlich mit Elektrolyt
gefüllt und das Modul mit einer Deckschicht versiegelt. Diese Anordnung ist
weiter unten anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:
- 1. Nur ein elektrisch leitend beschichtetes, durchsichtiges Substrat ist erforderlich, wodurch die Materialkosten erheblich reduziert werden.
- 2. Photo- und Gegenelektroden sind übereinander auf demselben Substrat angeordnet, so daß ihr Abstand unabhängig von Unebenheiten des Substrates minimal bleibt.
- 3. Die poröse Isolatorschicht dient gleichzeitig als diffuser Reflektor unmittelbar auf den Photoelektroden, welcher von diesen hindurch gelassenes Licht zurückreflektiert und so den Wirkungsgrad der photovoltaischen Elemente verbessert.
- 4. Der Elektrolyt bildet keine zusätzliche, freifließende Schicht, sondern ist durch Kapillarkräfte in den porösen Schichten fixiert.
- 5. Die Gegenelektrode hat aufgrund ihrer porösen Beschaffenheit eine vergrößerte Oberfläche, was ihre Aktivität für den Elektronenaustausch mit dem Elektrolyten erhöht.
- 6. Die Serienschaltung mehrerer Zellen ergibt sich durch einfache Über lappung der Gegenelektroden mit dem leitend beschichteten Substrat der jeweils anschließenden Photoelektrode.
- 7. Das Streifenmuster der porösen Schichten kann durch herkömmliche Druckverfahren großflächig hergestellt werden. Die porösen Schichten können auch zunächst ganzflächig aufgetragen werden und erst nachträglich in Streifen unterteilt werden.
- 8. Die porösen Schichten können in einem kontinuierlichen Verfahren aufgetragen werden, indem unmittelbar nach Herstellung des Substrates (z. B. Floatglas) und Aufbringen einer elektrisch leitenden, durchsichtigen Schicht nacheinander die porösen Photoelektroden, Isolatorschichten und Gegenelektroden aufgetragen und gleichzeitig oder nachträglich in Streifen unterteilt und wärmebehandelt werden, während das Substrat in Richtung dieser Streifen durch die verschiedenen Produktionsschritte transportiert wird.
- 9. Die poröse Beschaffenheit von Photoelektroden, Isolatorschichten und Gegenelektroden erlaubt es den gegenüber Hitze und Feuchtigkeit empfindlichen Farbstoff und Elektrolyten nach Herstellung aller Schichten und Ausbildung der elektrischen Verbindungen hinzuzufügen.
- 10. Die Deckschicht dient nur zur Versiegelung und elektrischen Isolierung, hat aber keine stromleitende Funktion.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und
wird im folgenden näher beschrieben.
Die Abbildung zeigt einen - nicht maßstäblichen - Querschnitt des
photovoltaischen Modules. Die transparente, leitfähige Beschichtung 2 (z. B.
Fluor dotiertes Zinnoxid, Zinn dotiertes Indiumoxid) auf dem isolierenden
Substrat 1 (z. B. Glas, Kunststoff) wird in parallelen Trennlinien 3 in
gewünschtem Abstand (etwa 1 cm) entfernt (z. B. mechanisch, durch Ätzen
oder mit einem Laserstrahl) um die Fläche jeder Einzelzelle zu definieren.
Eine Dispersion von nanokristallinem Halbleiterpulver (z. B. Titandioxid)
wird (etwa 10 µm dick, z. B. mittels Tiefdruck oder Siebdruck durch eine
geeignete Maske) als Photoelektroden 4 so aufgetragen, daß diese etwas über
den einen Rand der leitenden Beschichtungen 2 hinausragen, den anderen Rand
aber unbedeckt lassen. Die Photoelektroden 4 können auch zunächst ganzflächig
aufgetragen werden, z. B. durch "doctor blading", Drucken oder Sprühen, und
anschließend in parallele Streifen unterteilt werden, z. B. durch Schreiben mit
einem mechanischen Werkzeug oder einem Luft-, Wasser- oder Laserstrahl.
Diese Unterteilung in Streifen kann auch nach Aufbringen der Isolatorschichten
5 erfolgen, indem gleichzeitig Schichten 4 und 5 an den entsprechenden Stellen
entfernt werden.
Eventuell werden die Photoelektroden 4 mit einer Dispersion von
feinkörnigem Glas- oder Keramikpulver (z. B. Aluminiumoxid, Siliziumdioxid,
Zirkondioxid) als poröser Isolatorschicht 5 überdeckt (etwa 10 µm dick) um
Kurzschlüsse zu vermeiden, falls das Material der Gegenelektroden 6 einen
ohmschen Kontakt mit den Photoelektroden 4 bildet. Um von den
Photoelektroden hindurchgelassenes Licht in diese zurückzureflektieren und so
den Wirkungsgrad der photovoltaischen Elemente zu erhöhen sollten die
Isolatorschichten 5 Teilchen von hohem Brechungsindex (z. B. die
Rutilmodifikation von Titandioxid) und einer für starke Lichtstreuung
geeigneten Teilchengröße (Durchmesser um 0,3 µm im Fall von Rutil)
enthalten. Um die Haftung und den mechanischen Zusammenhalt der
Isolatorschichten 5 zu gewährleisten kann die Zugabe eines Bindemittels,
welches bei der Temperatur der Wärmebehandlung (unter 550°C) sintert,
erforderlich sein. Im Fall elektrisch schlecht isolierender lichtstreuender
Teilchen wie Rutil kann das Bindemittel gleichzeitig als Isolator zwischen
diesen Teilchen dienen.
Beispielsweise dient zur Herstellung der Isolatorschichten 5 eine Dispersion
von Rutilpulver mit einer mittleren Teilchengröße um 0,3 µm und etwa 10%
seines Gewichtes an nanokristallinem Zirkondioxidpulver mit einer
Teilchengröße unter 29 nm, das bei Wärmebehandlung unter 550°C sintert und
als isolierendes Bindemittel zwischen den Rutilteilchen dient. Statt dessen
können die Rutilteilchen auch mit einer dünnen (wenige Nanometer) dicken
Schicht eines Isolators (ein niedrigschmelzendes Glas, Siliziumdioxid,
Aluminiumdioxid, Boroxid, Zirkondioxid oder eine Kombination derselben)
beschichtet werden, der bei Wärmebehandlung unter 550°C sintert.
Die Unterteilung der Isolatorschichten 5 in Streifen kann wie für die
Photoelektroden 4 beschrieben durch Tief- oder Siebdruck, oder Schreiben mit
einem mechanischen Werkzeug oder einem Luft-, Wasser- oder Laserstrahl
erfolgen.
Eine Dispersion von Metallpulver (z. B. ein Platinmetall, Titan, Wolfram,
Molybdän, Chrom), elektrisch leitendem Keramikpulver (z. B. Fluor dotiertes
Zinnoxid, Zinn dotiertes Indiumoxid), Graphitpulver, Ruß, oder ein elektrisch
leitendes Polymer (z. B. Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen), eventuell
versehen mit einem katalytischen Belag eines Platinmetalles, wird als
Gegenelektrode 6 (je nach gewünschter Leitfähigkeit bis zu mehreren 10 µm
dick) so aufgetragen, daß sie die Photoelektroden 4 und Isolatorschichten 5
sowie den unbeschichteten Rand des elektrisch leitenden Streifens 2 der jeweils
nächsten Photoelektrode 4 überdecken während auf der anderen Seite eine
Lücke 7 freigelassen wird. Hierdurch werden die parallel angeordneten
Einzelzellen elektrisch zu einem Modul serienverschaltet.
Graphitpulver hat sich als besonders geeignet zur Herstellung der
Gegenelektroden 6 erwiesen, da es sowohl ausreichende elektrische
Leitfähigkeit und Hitzebeständigkeit, als auch Korrosionsbeständigkeit und
elektrokatalytische Aktivität gegenüber dem Redoxelektrolyten besitzt.
Graphitpulver besteht aus plättchenförmigen Kristalliten, die sich nach
Auftragen aus einer flüssigen Dispersion und Trocknen bevorzugt in der Ebene
der Gegenelektroden 6 anordnen, was eine hohe elektrische Leitfähigkeit in
dieser Ebene gewährleistet.
Die katalytische Aktivität der Gegenelektroden 6 für die Reduktion des
Redoxelektrolyten ebenso wie die elektrische Leitfähigkeit können durch Zusatz
von etwa 20% Ruß zu der Graphitdispersion erheblich verbessert werden. Die
höhere katalytische Aktivität ist auf die sehr hohe spezifische Oberfläche von
Ruß zurückzuführen, während die Leitfähigkeit durch teilweises Auffüllen von
großen Hohlräumen zwischen den Graphitkristalliten mit kleineren
Rußaggregaten verbessert wird.
Wiederum ist ein Bindemittel für guten mechanischen Zusammenhalt und
Haftung der Gegenelektroden 6 erforderlich. So erhält man bei Zusatz von 15%
des Gewichtes des Graphitpulvers an nanokristallinem Titandioxid mit einer
Teilchengröße unter 20 nm und Sintern unterhalb von 550°C gut haftende,
kratzfeste Gegenelektroden 6 mit einem Flächenwiderstand von weniger als 10
Ohm bei einer Dicke von 30 Mikrometern.
Die Unterteilung der Gegenelektroden 6 in Streifen kann wie für die
Photoelektroden 4 beschrieben durch Tief- oder Siebdruck, oder Schreiben mit
einem mechanischen Werkzeug oder einem Luft-, Wasser- oder Laserstrahl
erfolgen.
Die Lücken 7 können mit einem nichtporösen Isolator (z. B.
Silikonkautschuk, Glaslot, ein organisches Polymer), der mit der Deckschicht 8
identisch sein kann, ausgefüllt werden, um Querströme durch den Elektrolyten
zwischen den Gegenelektroden 6 zu vermeiden. Ein solcher Isolator ist nicht
erforderlich wenn später nur die Poren der Schichten 4 bis 6 durch Kapillarität
mit Elektrolyt gefüllt werden, so daß die Lücken 7 mit Luft, Stickstoff oder
einem anderen Gas gefüllt bleiben.
Die Schichten 4 bis 6 können zu einem beliebigen Zeitpunkt wärmebehandelt
werden um unerwünschte Hilfsmittel (z. B. Lösungsmittel) zu entfernen und die
elektrischen und mechanischen Eigenschaften durch Sintern zu verbessern.
Das beschichtete Substrat 1 wird in eine Farbstofflösung getaucht um die
Photoelektroden 4 zu sensibilisieren. Nach dem Trocknen werden die Poren der
Schichten 4 bis 6 durch Kapillarität mit Elektrolyt gefüllt. Anstatt den Farbstoff
vorher zu adsorbieren kann dieser auch in der erforderlichen Konzentration dem
Elektrolyten zugegeben werden. Das Modul wird durch eine Deckschicht 8
(z. B. Glas, Kunststoff, anodisiertes Aluminium, Lack oder einen anderen
Isolator) sowie an den Rändern abgedichtet. Diese Deckschicht 8 kann
gleichzeitig dazu dienen die Lücken 7 zwischen den Gegenelektroden 6
auszufüllen. Das Modul wird an der ersten Gegenelektrode 9 und der letzten
Photoelektrode 10 der Serienschaltung elektrisch kontaktiert.
Claims (20)
1. Monolithische, serienverschaltete photovoltaische Module bestehend aus
mehreren photovoltaischen Elementen, die als parallele Streifen auf einem
gemeinsamen durchsichtigen Substrat (1) angeordnet und elektrisch in Serie
geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes dieser Elemente aus einer
porösen Schicht (4) eines polykristallinen Halbleiters als Photoelektrode, einer
porösen Schicht (6) eines elektrisch leitenden Materials als Gegenelektrode und
einer porösen Zwischenschicht (5) aus elektrisch isolierendem Material besteht
und die Poren der genannten Schichten (4, 5, 6) zumindest teilweise mit einem
Elektronen übertragenden Elektrolyten gefüllt sind, und eine durchsichtige,
elektrisch leitende Beschichtung (2) zwischen dem Substrat (1) und der
Photoelektrode (4) jedes Elementes angeordnet ist, welche zwischen den
Elementen durch eine Trennlinie (3) unterbrochen ist, und die Gegenelektrode
(6) des ersten Elementes mit dem ersten Anschluß (9) des Moduls elektrisch
verbunden ist während die Gegenelektroden (6) der anderen Elemente über die
Trennlinien (3) hinweg mit der elektrisch leitenden Beschichtung (2) des jeweils
vorausgehenden Elementes elektrisch verbunden sind, untereinander jedoch
elektrisch voneinander isoliert sind.
2. Module nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen,
elektrisch isolierenden Zwischenschichten (5) aus feinen Partikeln von Glas
oder einem keramischen Material bestehen.
3. Module nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen
Isolatorschichten (5) wenigstens eines der folgenden Metalloxide enthalten:
Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Titandioxid, und Zirkondioxid.
4. Module nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen
Isolatorschichten (5) zumindest teilweise aus einer Substanz mit hohem
Brechungsindex in Form von Partikeln einer für starke Lichtstreuung geeigneten
Teilchengröße bestehen.
5. Module nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Substanz von
hohem Brechungsindex Titandioxid, als Rutil, mit einer mittleren Teilchengröße
um 0,3 Mikrometer verwendet wird.
6. Module nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen
Isolatorschichten aus einer Mischung bestehen die vorwiegend die genannte
Substanz von hohem Brechungsindex enthält und zusätzlich einen geringeren
Anteil von elektrisch isolierendem Material in Form von Partikeln, die so klein
sind, daß sie bei einer Temperatur unter 550°C sintern.
7. Module nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch
isolierendes Material ein niedrig schmelzendes Glas oder wenigstens eines der
folgenden Metalloxide verwendet wird: Aluminiumoxid, Siliziumdioxid,
Boroxid, Titandioxid, Zirkondioxid oder eine Kombination von wenigstens zwei
dieser Oxide.
8. Module nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest
ein Teil der Partikel mit hohem Brechungsindex mit einem Film eines elektrisch
isolierenden Materials beschichtet ist, welches bei einer Temperatur unter 550°C
sintert.
9. Module nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen
Gegenelektroden (6) als elektrisch leitendes Material wenigstens ein
Metallpulver, wenigstens ein elektrisch leitendes Keramikpulver, Graphitpulver,
Ruß, oder wenigstens ein elektrisch leitendes organisches Polymer, oder eine
Mischung davon enthalten.
10. Module nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte
Metall der Platingruppe oder wenigstens einem der folgenden Metalle angehört:
Titan, Wolfram, Molybdän, Chrom, daß als elektrisch leitendes keramisches
Material mit Fluor oder Antimon dotiertes Zinnoxid oder mit Zinn dotiertes
Indiumoxid verwendet wird, daß genanntes elektrisch leitendes Polymer ein
Polymer auf der Basis von Polyanilin, Polypyrrol oder Polythiophen ist, und daß
zumindest die elektrochemisch aktive Oberfläche der porösen Gegenelektroden
(6) mit einem katalytischen Belag eines Platinmetalles versehen ist.
11. Module nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen
Gegenelektroden (6) eine Mischung von Graphitpulver und Ruß sowie
mindestens ein Bindemittel enthalten, das bei einer Temperatur unter 550°C
abbindet.
12. Module nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel
Titandioxid mit einer Teilchengröße unter 20 nm verwendet wird.
13. Module nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
porösen Gegenelektroden (6) aus etwa 65 Gewichtsprozent Graphitpulver, 20
Gewichtsprozent Ruß und 15 Gewichtsprozent Titandioxid bestehen.
14. Ein Verfahren zur Herstellung von Modulen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß es folgende Produktionsschritte beinhaltet:
- a) Beschichtung eines transparenten, elektrisch isolierenden Substrates (1) mit einer Mehrzahl paralleler Streifen (2) eines transparenten, elektrisch leitenden Materials, welche durch kontinuierliche Trennlinien (3) aus unbeschichtetem Substrat (1) voneinander isoliert sind;
- b) Beschichtung jedes der genannten Streifen (2) mit einer porösen Schicht (4) eines Halbleiters;
- c) Beschichtung der genannten porösen Halbleiterschichten (4) mit porösen Schichten (5) eines elektrisch isolierenden Materials, wobei die genannten Schritte a), b) und c) so ausgeführt werden, daß die porösen Schichten (4) und (5) über den einen Rand der leitenden Streifen (2) in die Trennlinien (3) unbeschichteten Substrates (1) hineinreichen, den anderen Rand der leitenden Streifen (2) aber zumindest teilweise freilassen;
- d) Beschichtung der genannten porösen Isolatorschichten (5) mit porösen Gegenelektroden (6) aus elektrisch leitendem Material, so daß diese Gegenelektroden (6) auf einer Seite über die Trennlinien (3) hinausreichen und den freien Rand der benachbarten leitenden Beschichtung (2) kontaktieren, während auf der gegenüberliegenden Seite eine Lücke (7) freibleibt und damit eine Serienschaltung photovoltaischer Elemente entsteht;
- e) Behandlung dieser Serienschaltung mit einer flüssigen Lösung eines sensibilisierenden Farbstoffes, so daß dieser durch die porösen Gegenelektroden (6) und Isolatorschichten (5) in die porösen Halbleiterschichten (4) gelangt;
- f) Entfernung des Lösungsmittels genannter Farbstofflösung, während der sensibilisierende Farbstoff auf den porösen Halbleiterschichten (4) adsorbiert bleibt;
- g) Behandlung der Serienschaltung mit einem Elektrolyten, so daß dieser Elektrolyt in die Poren der genannten porösen Schichten (6, 5 und 4) eindringt; und
- h) elektrische Kontaktierung der Serienschaltung an den beiden äußeren elektrisch leitenden Streifen (9, 10), so daß der erste Kontakt mit der Gegenelektrode (6) des ersten photovoltaischen Elementes elektrisch verbunden ist und der zweite Kontakt (10) mit der Photoelektrode (4) des letzten Elementes, und Versiegelung des so erhaltenen Moduls mit einer elektrisch isolierenden, für Gase und Flüssigkeiten undurchlässigen Deckschicht (8).
15. Ein Verfahren zur Herstellung von Modulen nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schritte e), f) und g) vereinigt werden indem der
Farbstoff in der erforderlichen Konzentration dem Elektrolyten zugesetzt wird.
16. Ein Verfahren zur Herstellung von Modulen nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich den folgenden Produktionsschritt
beinhaltet:
- i) elektrische Isolierung der porösen Gegenelektroden (6) voneinander durch Ausfüllen der diese trennenden Lücken (7) mit einem für den Elektrolyten undurchlässigen Isolator, wobei dieser Schritt i) mit der letzten Tätigkeit von Schritt h) kombiniert werden kann.
17. Ein Verfahren zur Herstellung von Modulen nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß Schritt g) zur Behandlung der Serienschaltung mit
Elektrolyt so ausgeführt wird, daß nur die Poren der porösen Schichten (4, 5, 6)
durch Kapillarität mit Elektrolyt gefüllt werden, und daß ein Gas, wie Luft oder
Stickstoff, als Isolator in den die Gegenelektroden (6) trennenden Lücken (7)
belassen wird.
18. Ein Verfahren zur Herstellung von Modulen nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte b), c) und d) mittels geeigneter
Drucktechniken ausgeführt werden um die porösen Schichten (4, 5, und 6) von
Halbleiter, Isolator und elektrisch leitendem Material in dem erforderlichen
Streifenmuster auf dem Substrat (1) aufzubringen.
19. Ein Verfahren zur Herstellung von Modulen nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a), b), c) und d) ausgeführt werden
indem zuerst die durchsichtige, elektrisch leitende Schicht (2) ganzflächig auf
dem Substrat (1) abgeschieden wird, dann diese Schicht (2) an den
entsprechenden Stellen entfernt wird um die Trennlinien (3) zu schaffen, dann
die porösen Schichten (4 und 5) von Halbleiter und Isolator ganzflächig auf dem
so beschichteten Substrat (1) aufgebracht werden, diese Schichten (4 und 5)
dann an den entsprechenden Stellen entfernt werden um einen Rand jedes
durchsichtigen, elektrisch leitenden Streifens (2) freizulegen, anschließend die
poröse Schicht (6) eines elektrisch leitenden Materials ganzflächig auf das so
beschichtete Substrat (1) aufgebracht wird und schließlich diese Schicht (6),
eventuell zusammen mit den darunterliegenden porösen Schichten (4 und 5) an
den entsprechenden Stellen entfernt wird um die Lücken (7) zu schaffen.
20. Ein Verfahren zur Herstellung von Modulen nach Anspruch 18 oder 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trennlinien (3) und porösen Schichten (4, 5, 6)
in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden, indem nacheinander die
durchsichtige, elektrisch leitende Beschichtung (2) in Streifen unterteilt wird
und die porösen Halbleiterschichten (4), Isolatorschichten (5) und
Gegenelektroden (6) aufgebracht und gleichzeitig oder anschließend in Streifen
unterteilt und wärmebehandelt werden, während das Substrat (1) in Richtung
dieser Streifen durch die verschiedenen Produktionsschritte transportiert wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4416247A DE4416247A1 (de) | 1994-05-07 | 1994-05-07 | Monolithische, serienverschaltete, farbstoffsensibilisierte photovoltaische Module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19540712A1 true DE19540712A1 (de) | 1997-05-07 |
Family
ID=6517622
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4416247A Withdrawn DE4416247A1 (de) | 1994-05-07 | 1994-05-07 | Monolithische, serienverschaltete, farbstoffsensibilisierte photovoltaische Module |
DE19540712A Withdrawn DE19540712A1 (de) | 1994-05-07 | 1995-11-02 | Monolithische, serienverschaltete photovoltaische Module und Verfahren zu deren Herstellung |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4416247A Withdrawn DE4416247A1 (de) | 1994-05-07 | 1994-05-07 | Monolithische, serienverschaltete, farbstoffsensibilisierte photovoltaische Module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE4416247A1 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000057441A1 (en) * | 1999-03-18 | 2000-09-28 | Sustainable Technologies International Pty Ltd | Methods to implement interconnects in multi-cell regenerative photovoltaic photoelectrochemical devices |
AU761370B2 (en) * | 1999-03-18 | 2003-06-05 | Dyesol Ltd | Methods to implement interconnects in multi-cell regenerative photovoltaic photoelectrochemical devices |
EP1331653A2 (de) * | 2002-01-29 | 2003-07-30 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Pigmentsensibilisierte Solarzelle |
DE10249246B4 (de) * | 2002-10-23 | 2013-01-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Farbstoffsensibilisierte photovoltaische Zelle, ein Verfahren zur Herstellung dieser photovoltaischen Zellen sowie deren Verwendung |
ITRM20120080A1 (it) * | 2012-03-05 | 2013-09-06 | Dyepower | Processo di fabbricazione di celle solari sensibilizzate con colorante (dsc) con sagomatura o configurazione mediante laser dello strato semiconduttore attivo nanocristallino. |
EP2043190A4 (de) * | 2006-07-06 | 2016-06-29 | Sharp Kk | Farbstoffsensibilisiertes solarzellenmodul und verfahren zu seiner herstellung |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AUPO129496A0 (en) * | 1996-07-26 | 1996-08-22 | Broken Hill Proprietary Company Limited, The | Photoelectrochemical cell |
EP0855726B1 (de) * | 1997-01-22 | 2006-01-25 | Greatcell Solar S.A. | Sonnenzelle und Verfahren für seine Herstellung |
EP0859386A1 (de) | 1997-02-17 | 1998-08-19 | Monsanto Company | Fotovoltaische Zelle |
DE10348118A1 (de) * | 2003-09-23 | 2005-04-28 | Daimler Chrysler Ag | Karosserieteil mit organischer Solarzelle |
KR101131834B1 (ko) | 2004-08-11 | 2012-03-30 | 다이솔 엘티디 | 광전기화학 광전지 패널 및 그의 제조 방법 |
AU2005270739B2 (en) * | 2004-08-11 | 2009-12-24 | Dyesol Ltd | Photoelectrochemical Photovoltaic Panel and method to manufacture thereof |
-
1994
- 1994-05-07 DE DE4416247A patent/DE4416247A1/de not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-11-02 DE DE19540712A patent/DE19540712A1/de not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000057441A1 (en) * | 1999-03-18 | 2000-09-28 | Sustainable Technologies International Pty Ltd | Methods to implement interconnects in multi-cell regenerative photovoltaic photoelectrochemical devices |
US6555741B1 (en) | 1999-03-18 | 2003-04-29 | Sustainable Technologies Australia Limited | Methods to implement interconnects in multi-cell regenerative photovoltaic photoelectrochemical devices |
AU761370B2 (en) * | 1999-03-18 | 2003-06-05 | Dyesol Ltd | Methods to implement interconnects in multi-cell regenerative photovoltaic photoelectrochemical devices |
EP1331653A2 (de) * | 2002-01-29 | 2003-07-30 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Pigmentsensibilisierte Solarzelle |
EP1331653A3 (de) * | 2002-01-29 | 2006-07-05 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Pigmentsensibilisierte Solarzelle |
DE10249246B4 (de) * | 2002-10-23 | 2013-01-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Farbstoffsensibilisierte photovoltaische Zelle, ein Verfahren zur Herstellung dieser photovoltaischen Zellen sowie deren Verwendung |
EP2043190A4 (de) * | 2006-07-06 | 2016-06-29 | Sharp Kk | Farbstoffsensibilisiertes solarzellenmodul und verfahren zu seiner herstellung |
ITRM20120080A1 (it) * | 2012-03-05 | 2013-09-06 | Dyepower | Processo di fabbricazione di celle solari sensibilizzate con colorante (dsc) con sagomatura o configurazione mediante laser dello strato semiconduttore attivo nanocristallino. |
WO2013132524A1 (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-12 | Dyepower | Process of manufacturing of dye-sensitized solar cells (dscs) with laser shaping or patterning of the nanocrystalline semiconductor active layer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4416247A1 (de) | 1995-11-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6069313A (en) | Battery of photovoltaic cells and process for manufacturing same | |
JP5150818B2 (ja) | 色素増感太陽電池およびその製造方法 | |
DE60027888T2 (de) | Verfahren zum einbringen von zwischenverbindungen in regenerativen photovoltaischen photoelektrochemischen vielzellanordungen | |
DE102008030398B4 (de) | Farbstoffsensibilisierte Solarzelle | |
EP3036780B1 (de) | Langzeitstabile, aus lösungen abscheidbare photovoltaische elemente und in-situ-verfahren zu deren herstellung | |
EP1791146A2 (de) | Elektrochemischen Zelle und ihre Herstellungsmethode | |
DE69735159T2 (de) | Sonnenzelle und Verfahren für seine Herstellung | |
US8796065B2 (en) | Electrochemical cell structure and method of fabrication | |
DE19540712A1 (de) | Monolithische, serienverschaltete photovoltaische Module und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE19680102B4 (de) | Verfahren zum Herstellen eines langzeitstabilen Moduls von photoelektrischen Zellen | |
DE10249246B4 (de) | Farbstoffsensibilisierte photovoltaische Zelle, ein Verfahren zur Herstellung dieser photovoltaischen Zellen sowie deren Verwendung | |
WO1996029716A1 (de) | Verfahren zum aufbringen einer vorgegebenen menge eines sensibilisators auf eine oberfläche | |
DE112010004091T5 (de) | Verfahren zum Herstellen eines farbstoffsensibilisierten Solarzellenmoduls mittels Folie und damit hergestelltes farbstoffsensibilisiertes Solarzellenmodul | |
EP0796498B1 (de) | Elektrochemische photovoltaische zelle | |
DE112005001297T5 (de) | Farbstoff-Solarzelle und Herstellungsverfahren dafür | |
US20070120178A1 (en) | Electrochemical cell structure and method of fabrication | |
EP1791142B1 (de) | Aufbau einer elektrochemischen Zelle und Herstellungsverfahren | |
DE102011089013B4 (de) | Farbstoff-Solarzelle | |
EP1914765A2 (de) | Solarzelle | |
DE3713957C2 (de) | ||
EP3248201B1 (de) | Elektrode zur photoelektrischen katalyse, solarzelle und verfahren zu deren herstellung | |
DE102012215710A1 (de) | Farbstoffsensibilisiertes Solarzellenmodul und Herstellungsverfahren | |
WO2010099858A2 (de) | Dünnschichtsolarzellen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AF | Is addition to no. |
Ref country code: DE Ref document number: 4416247 Format of ref document f/p: P |
|
8130 | Withdrawal |