ITRM20110653A1 - VERTICAL ELECTROCHEMICAL CONTACTS OF PHOTOELECTROCHEMICAL CELLS AT LOW VISUAL IMPACT. - Google Patents
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Description
Contatti elettrochimici verticali di celle fotoelettrochimiche a basso impatto visivo Vertical electrochemical contacts of low visual impact photoelectrochemical cells
La presente invenzione riguarda contatti elettrochimici verticali di celle fotoelettrochimiche o DSSC (dye-sensitized solar cells) a basso impatto visivo. The present invention relates to vertical electrochemical contacts of photoelectrochemical cells or DSSCs (dye-sensitized solar cells) with low visual impact.
Più dettagliatamente, l’invenzione riguarda la struttura di detti contatti elettrochimici verticali, integrati nei moduli fotovoltaici di celle DSSC, finalizzata in primo luogo alla riduzione dell’impatto visivo di tali contatti, ma anche ad un miglioramento delle loro performance operative, e un procedimento per la loro realizzazione. More specifically, the invention concerns the structure of said vertical electrochemical contacts, integrated in the photovoltaic modules of DSSC cells, aimed primarily at reducing the visual impact of these contacts, but also at improving their operational performance, and a procedure for their realization.
Le celle DSSC sono delle celle fotovoltaiche costituite da una struttura multistrato delimitata da due substrati. Tipicamente, detti substrati sono realizzati con materiali trasparenti (preferibilmente vetro, ma anche PET o PEN) e sono rivestiti, sul lato rivolto verso l’interno della struttura multistrato, da un rivestimento elettricamente conduttivo anch’esso trasparente (generalmente un ossido conduttivo trasparente, preferibilmente un ossido di titanio drogato con fluoro o iodio, rispettivamente FTO e ITO). DSSC cells are photovoltaic cells made up of a multilayer structure bounded by two substrates. Typically, these substrates are made of transparent materials (preferably glass, but also PET or PEN) and are coated, on the side facing the inside of the multilayer structure, by an electrically conductive coating which is also transparent (generally a conductive oxide transparent, preferably a titanium oxide doped with fluorine or iodine, respectively FTO and ITO).
Tra i due substrati sono disposti un fotoelettrodo (l’anodo), disposto sul rivestimento conduttivo di uno dei due substrati; un controelettrodo (il catodo), disposto sul rivestimento conduttivo dell’altro substrato; e un elettrolita interposto tra detto fotoelettrodo e detto controelettrodo. In particolare, il fotoelettrodo à ̈ generalmente costituito da un ossido di titanio poroso, che supporta il materiale attivo, costituito da un colorante in grado di trasferire elettroni in seguito all’assorbimento di un fotone. Il controelettrodo à ̈ generalmente costituito da platino, mentre la soluzione elettrolitica à ̈ generalmente a base di iodio (I2) e ioduro di potassio (KI). Between the two substrates there is a photoelectrode (the anode), placed on the conductive coating of one of the two substrates; a counter electrode (the cathode), placed on the conductive coating of the other substrate; and an electrolyte interposed between said photoelectrode and said counter electrode. In particular, the photoelectrode is generally made up of a porous titanium oxide, which supports the active material, consisting of a dye capable of transferring electrons following the absorption of a photon. The counter electrode is generally made of platinum, while the electrolyte solution is generally based on iodine (I2) and potassium iodide (KI).
Celle fotoelettrochimiche di questo tipo sono state descritte ad esempio nel brevetto statunitense N. Photoelectrochemical cells of this type have been described, for example, in US patent No.
4,927,721; i materiali utilizzabili in questo tipo di celle sono stati descritti ad esempio nel brevetto statunitense N. 5,350,644. 4,927,721; the materials usable in this type of cells have been described for example in the United States patent No. 5,350,644.
Per la loro natura, i rivestimenti conduttivi delle strutture presentano resistenze elevate. Inoltre, singole celle di questo tipo non sono in grado di generare i livelli di tensione richiesti nella maggior parte delle possibili applicazioni cui una cella fotoelettrochimica può essere destinata. By their nature, the conductive coatings of structures have high resistances. Furthermore, single cells of this type are unable to generate the voltage levels required in most of the possible applications that a photoelectrochemical cell can be used for.
Per superare questi inconvenienti à ̈ quindi necessario collegare una pluralità di celle fotoelettrochimiche in serie tra loro, con il risultato di generare differenze di tensione maggiori minimizzando la corrente complessiva, ovvero minimizzando le perdite di potenza dovute alla resistenza dei rivestimenti conduttivi. To overcome these drawbacks it is therefore necessary to connect a plurality of photoelectrochemical cells in series with each other, with the result of generating greater voltage differences by minimizing the overall current, or by minimizing the power losses due to the resistance of the conductive coatings.
In pratica, sullo stesso substrato viene realizzato un modulo fotoelettrochimico, ovvero i rivestimenti conduttivi di ciascun substrato vengono suddivisi in una pluralità di regioni elettricamente isolate, generalmente conformate come una pluralità di strisce affiancate tra loro, ciascuna regione del rivestimento conduttivo di uno dei due substrati essendo disposta in una posizione coincidente e solo leggermente sfalsata in direzione trasversale rispetto a quella di una regione del rivestimento conduttivo dell’altro substrato, tra ogni coppia di regioni coincidenti dei due substrati essendo realizzata una cella. Le celle fotoelettrochimiche affiancate, così ottenute, vengono connesse in serie con una connessione integrata sul substrato stesso, realizzata nel corso della realizzazione del modulo. In practice, a photoelectrochemical module is made on the same substrate, i.e. the conductive coatings of each substrate are divided into a plurality of electrically isolated regions, generally shaped as a plurality of strips side by side, each region of the conductive coating of one of the two substrates being arranged in a coincident position and only slightly offset in the transverse direction with respect to that of a region of the conductive coating of the other substrate, a cell is formed between each pair of coincident regions of the two substrates. The photoelectrochemical cells placed side by side, thus obtained, are connected in series with an integrated connection on the substrate itself, made during the construction of the module.
Le connessioni in serie integrate sul substrato possono essere realizzate secondo diversi schemi, noti come connessione Z, connessione W e connessione esterna. The serial connections integrated on the substrate can be made according to different schemes, known as Z connection, W connection and external connection.
Le connessioni di tipo Z sono costituite da una serie di contatti verticali, disposti nello spazio tra due celle affiancate, in particolare nello spazio compreso tra i lati lunghi di due celle, ovvero nello spazio non utilizzato per le celle in ragione della disposizione sfalsata delle regioni elettricamente isolate dei rivestimenti conduttivi dei due substrati, e che collegano tra loro le regioni elettricamente isolate del rivestimento conduttivo dei due substrati, secondo una configurazione che sarà spiegata in maggior dettaglio nel seguito della descrizione. The Z-type connections consist of a series of vertical contacts, arranged in the space between two cells side by side, in particular in the space between the long sides of two cells, or in the space not used for the cells due to the staggered arrangement of the regions electrically insulated of the conductive coatings of the two substrates, and which connect together the electrically insulated regions of the conductive coating of the two substrates, according to a configuration that will be explained in greater detail in the following description.
Le connessioni di tipo W sono ottenute senza bisogno di contatti, ma la configurazione del modulo fotoelettrochimico che ne deriva tende ad avere degli sbilanciamenti di corrente interni, in quanto la metà delle celle in un modulo in questa configurazione à ̈ illuminata dalla parte del controelettrodo. Inoltre, sullo stesso substrato si alternano fotoelettrodo e controelettrodo: il biossido di titanio e il platino sono quindi depositati e sinterizzati simultaneamente. Questo implica l’impossibilità di ottimizzare singolarmente il processo di sinterizzazione dei due materiali, che normalmente presentano temperature e tempi di cottura ottimi differenti (420°C circa e 15 minuti per il platino; 500°C circa e 30 minuti per il biossido di titanio). Type W connections are obtained without the need for contacts, but the resulting photoelectrochemical module configuration tends to have internal current imbalances, as half of the cells in a module in this configuration are illuminated from the counter electrode side. In addition, photoelectrode and counter electrode alternate on the same substrate: titanium dioxide and platinum are then deposited and sintered simultaneously. This implies the impossibility of individually optimizing the sintering process of the two materials, which normally have different optimum firing temperatures and times (about 420 ° C and 15 minutes for platinum; about 500 ° C and 30 minutes for carbon dioxide). titanium).
Per quanto riguarda la connessione esterna, invece, questo tipo di connessione à ̈ realizzata sul bordo del modulo, in prossimità dei lati corti delle strisce che formano le celle fotoelettrochimiche. Il lungo percorso che devono fare gli elettroni per uscire ai lati del modulo, dove avviene la connessione fra singole celle, limita la lunghezza delle celle (per evitare che possano aggiungersi ulteriori perdite dovute alle resistenze) ed impatta notevolmente sul fill factor del modulo, parametro caratteristico che descrive il rapporto tra la potenza massima prodotta dal dispositivo e il prodotto della tensione a circuito aperto per la corrente a circuito chiuso, e che decresce proporzionalmente all’aumentare del valore della resistenza introdotta dalle connessioni tra celle e dalle resistenze di perdita introdotte da lunghi cammini degli elettroni. As for the external connection, however, this type of connection is made on the edge of the module, near the short sides of the strips that form the photoelectrochemical cells. The long path that the electrons must take to exit the sides of the module, where the connection between individual cells takes place, limits the length of the cells (to avoid further losses due to resistances) and has a significant impact on the fill factor of the module, parameter characteristic that describes the ratio between the maximum power produced by the device and the product of the open circuit voltage and the closed circuit current, and which decreases proportionally with the increase in the value of the resistance introduced by the connections between cells and by the loss resistances introduced by long electron paths.
Con riferimento alla figura 1, Ã ̈ mostrata schematicamente la configurazione di connessione di tipo Z tra due celle di un modulo fotoelettrochimico visto in sezione trasversale rispetto alla direzione delle strisce definite dalla celle fotoelettrochimiche. With reference to Figure 1, the Z-type connection configuration is shown schematically between two cells of a photoelectrochemical module seen in cross section with respect to the direction of the strips defined by the photoelectrochemical cells.
In particolare, la figura 1 mostra i due substrati, indicati con il riferimento numerico 10, ciascuno dei quali à ̈ rivestito, sul lato rivolto verso l’altro substrato, da un rivestimento elettricamente conduttivo trasparente 11. Il rivestimento conduttivo 11 à ̈ suddiviso in regioni elettricamente isolate per mezzo delle interruzioni 12. Ciascuna cella fotoelettrochimica à ̈ realizzata nell’area compresa tra due coincidenti regioni elettricamente isolate dei rivestimenti conduttivi dei due substrati opposti, ciascuna cella essendo costituita da un fotoelettrodo 13, disposto sul rivestimento conduttivo 11 di uno dei due substrati 10; un controelettrodo 14, disposto sul rivestimento conduttivo 11 dell’altro substrato 10; e un elettrolita liquido interposto tra detto fotoelettrodo 13 e detto controelettrodo 14. In particular, figure 1 shows the two substrates, indicated with the numerical reference 10, each of which is coated, on the side facing the other substrate, by an electrically conductive transparent coating 11. The conductive coating 11 is divided in electrically isolated regions by means of the interruptions 12. Each photoelectrochemical cell is made in the area between two coincident electrically isolated regions of the conductive coatings of the two opposite substrates, each cell being constituted by a photoelectrode 13, arranged on the conductive coating 11 of one of the two substrates 10; a counter electrode 14, arranged on the conductive coating 11 of the other substrate 10; and a liquid electrolyte interposed between said photoelectrode 13 and said counter electrode 14.
Ciascuna cella à ̈ delimitata lateralmente da un incapsulante 16, che serve a trattenere l’elettrolita liquido all’interno della cella. Each cell is laterally delimited by an encapsulant 16, which serves to retain the liquid electrolyte inside the cell.
La connessione in serie tra le due celle à ̈ ottenuta mediante il contatto elettrico verticale 17, che collega la porzione sfalsata della regione elettricamente isolata del rivestimento conduttivo 11 di uno dei due substrati 10 con la coincidente porzione sfalsata della regione elettricamente isolata del rivestimento conduttivo 11 del substrato 10 opposto. The series connection between the two cells is obtained by means of the vertical electrical contact 17, which connects the offset portion of the electrically insulated region of the conductive coating 11 of one of the two substrates 10 with the coincident offset portion of the electrically insulated region of the conductive coating 11 of the opposite substrate 10.
Il percorso di connessione mediante il contatto verticale può essere schematizzato da tre resistenze: una prima resistenza costituita dalla resistenza di contatto tra il rivestimento conduttivo 11 disposto sul primo substrato 10 e il contatto elettrico verticale 17, una seconda resistenza costituita dalla resistenza del materiale del contatto elettrico verticale 17 stesso e una terza resistenza costituita dalla resistenza di contatto tra il contatto elettrico verticale 17 e il rivestimento conduttivo 11 disposto sul substrato 10 opposto al primo. The connection path by means of the vertical contact can be schematized by three resistances: a first resistance constituted by the contact resistance between the conductive coating 11 arranged on the first substrate 10 and the vertical electrical contact 17, a second resistance constituted by the resistance of the contact material vertical electrical contact 17 itself and a third resistance constituted by the contact resistance between the vertical electrical contact 17 and the conductive coating 11 arranged on the substrate 10 opposite to the first.
Secondo la tecnica nota, il contatto elettrico verticale 17 può essere realizzato mediante diverse tecnologie: According to the known art, the vertical electrical contact 17 can be made by means of different technologies:
- deposizione di una pasta conduttiva sul rivestimento conduttivo di entrambi i substrati e sinterizzazione della stessa pasta prima dell’accoppiamento dei substrati a formare il modulo fotoelettrochimico (incapsulamento); - deposition of a conductive paste on the conductive coating of both substrates and sintering of the same paste before coupling of the substrates to form the photoelectrochemical module (encapsulation);
- deposizione di una pasta conduttiva sul rivestimento conduttivo di un singolo substrato e sinterizzazione della stessa prima dell’accoppiamento dei substrati a formare il modulo fotoelettrochimico (incapsulamento); oppure - deposition of a conductive paste on the conductive coating of a single substrate and sintering of the same before coupling the substrates to form the photoelectrochemical module (encapsulation); or
- deposizione di una pasta conduttiva (sul rivestimento conduttivo di uno o di entrambi i substrati) e curing della stessa nella fase di sigillatura del modulo fotoelettrochimico. - deposition of a conductive paste (on the conductive coating of one or both substrates) and curing of the same in the phase of sealing the photoelectrochemical module.
Le connessioni così realizzate presentano tuttavia problemi di conduzione elettrica all’aumentare della temperatura. Ciò à ̈ dovuto al diverso comportamento termico fra il materiale che costituisce il contatto elettrico e il materiale dell’incapsulante che mantiene l’elettrolita liquido all’interno delle rispettive celle. However, the connections made in this way present electrical conduction problems when the temperature increases. This is due to the different thermal behavior between the material which constitutes the electrical contact and the material of the encapsulant which keeps the liquid electrolyte inside the respective cells.
Inoltre, le connessioni di questo tipo hanno valori di conducibilità non ottimali, oltre al problema del degrado delle proprie prestazioni all’aumentare della temperatura. Furthermore, connections of this type have non-optimal conductivity values, in addition to the problem of degradation of their performance as the temperature increases.
Ma soprattutto, le connessioni di questo tipo sono estremamente visibili (hanno in genere una larghezza di 0,5mm). Inoltre, i metalli e le paste usate nella realizzazione di tali contatti elettrici sono suscettibili di corrosione da parte dell’elettrolita, ovvero in particolare da parte della coppia redox iodio ioduro (il mediatore più performante e usato diffusamente). Most importantly, connections of this type are extremely visible (they are typically 0.5mm wide). Furthermore, the metals and pastes used in making these electrical contacts are susceptible to corrosion by the electrolyte, or in particular by the redox iodine iodide couple (the most performing and widely used mediator).
In questo contesto viene ad inserirsi la soluzione secondo la presente invenzione, che si propone di risolvere il problema del degrado delle prestazioni del contatto elettrico all’aumentare della temperatura, nonché di aumentarne la trasparenza, realizzando un contatto non puramente elettrico ma più specificamente elettrochimico. In this context the solution according to the present invention comes to be inserted, which aims to solve the problem of the degradation of the electrical contact performance as the temperature increases, as well as to increase its transparency, realizing a contact that is not purely electrical but more specifically electrochemical.
Inoltre, tale interconnessione, essendo realizzata con gli stessi materiali delle DSC, come sarà mostrato nel seguito, non presenta i problemi di interazione con l’elettrolita che si riscontrano invece con i materiali usati comunemente secondo la tecnica nota. Moreover, this interconnection, being made with the same materials as the DSCs, as will be shown below, does not present the problems of interaction with the electrolyte that are found instead with the materials commonly used according to the known art.
Questi ed altri risultati sono ottenuti secondo la presente invenzione proponendo di realizzare contatti verticali elettrochimici, perfettamente mimetizzati all’interno del modulo, in quanto costituiti da una struttura molto simile a quella della cella stessa. I contatti verticali elettrochimici secondo la presente invenzione sono resistenti alle sollecitazioni termiche e meccaniche, altamente trasparenti e chimicamente inerti nei confronti dell’elettrolita. These and other results are obtained according to the present invention by proposing to realize electrochemical vertical contacts, perfectly camouflaged inside the module, as they consist of a structure very similar to that of the cell itself. The electrochemical vertical contacts according to the present invention are resistant to thermal and mechanical stresses, highly transparent and chemically inert towards the electrolyte.
Scopo della presente invenzione à ̈ quindi quello di realizzare un contatto elettrochimico verticale di celle fotoelettrochimiche che permetta di superare i limiti delle soluzioni secondo la tecnologia nota e di ottenere i risultati tecnici precedentemente descritti. The aim of the present invention is therefore that of realizing a vertical electrochemical contact of photoelectrochemical cells which allows to overcome the limits of the solutions according to the known technology and to obtain the technical results previously described.
Ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ che detto contatto verticale possa essere realizzato con costi sostanzialmente contenuti, sia per quanto riguarda i costi di produzione che per quanto concerne i costi di gestione. A further object of the invention is that said vertical contact can be made with substantially contained costs, both as regards production costs and as regards management costs.
Non ultimo scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare un contatto elettrochimico verticale di celle fotoelettrochimiche che sia sostanzialmente semplice, sicuro ed affidabile. Not least object of the invention is that of realizing a vertical electrochemical contact of photoelectrochemical cells which is substantially simple, safe and reliable.
Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un modulo fotovoltaico comprendente due pannelli sovrapposti, almeno uno dei quali à ̈ trasparente o semitrasparente, e ciascuno à ̈ costituito da un substrato piano ricoperto, sul lato rivolto verso l’altro pannello, da un rivestimento elettricamente conduttivo suddiviso in una pluralità di regioni adiacenti elettricamente isolate per mezzo di un corrispondente numero di interruzioni, tra detti pannelli essendo interposte una pluralità di celle fotoelettrochimiche adiacenti, una per ciascuna regione elettricamente isolata, ognuna delle celle fotoelettrochimiche essendo costituita da un fotoelettrodo, disposto sul rivestimento conduttivo di uno dei due substrati, da un controelettrodo, disposto sul rivestimento conduttivo dell’altro substrato, e da un elettrolita liquido interposto tra detto fotoelettrodo e detto controelettrodo, in cui dette celle fotoelettrochimiche adiacenti sono collegate in serie per mezzo di una corrispondente pluralità di contatti verticali, che collegano una regione elettricamente isolata del rivestimento elettricamente conduttivo di un substrato, in contatto con una cella fotoelettrochimica, con la regione elettricamente isolata del rivestimento elettricamente conduttivo del substrato opposto, in contatto con una cella fotoelettrochimica adiacente, in cui detti contatti verticali sono contatti elettrochimici. Therefore, the specific object of the present invention is a photovoltaic module comprising two superimposed panels, at least one of which is transparent or semitransparent, and each consists of a flat substrate covered, on the side facing the other panel, by an electrically coated conductive divided into a plurality of adjacent electrically isolated regions by means of a corresponding number of interruptions, between said panels being interposed a plurality of adjacent photoelectrochemical cells, one for each electrically isolated region, each of the photoelectrochemical cells being constituted by a photoelectrode, arranged on the conductive coating of one of the two substrates, by a counter electrode, arranged on the conductive coating of the other substrate, and by a liquid electrolyte interposed between said photoelectrode and said counter electrode, in which said adjacent photoelectrochemical cells are connected in series by means of a cor corresponding plurality of vertical contacts, which connect an electrically isolated region of the electrically conductive coating of a substrate, in contact with a photoelectrochemical cell, with the electrically isolated region of the electrically conductive coating of the opposite substrate, in contact with an adjacent photoelectrochemical cell, in which said vertical contacts are electrochemical contacts.
Preferibilmente, secondo l’invenzione, detti contatti verticali comprendono due strati catalitici contrapposti, rispettivamente uno strato catalitico per ciascun pannello, disposto a contatto con il rispettivo rivestimento conduttivo, uno strato di supporto di un colorante, in contatto con detto strato catalitico del pannello su cui si trovano i fotoelettrodi delle celle fotoelettrochimiche del modulo fotovoltaico, detto strato di supporto essendo costituito da un materiale che ha caratteristiche chimiche compatibili con quelle del materiale del fotoelettrodo e detto colorante avendo caratteristiche chimiche compatibili con quelle del colorante di detti fotoelettrodi e un elettrolita liquido, interposto tra detto strato di supporto di un colorante e lo strato catalitico del pannello opposto. Preferably, according to the invention, said vertical contacts comprise two opposite catalytic layers, respectively a catalytic layer for each panel, arranged in contact with the respective conductive coating, a support layer of a dye, in contact with said catalytic layer of the panel on which the photoelectrodes of the photoelectrochemical cells of the photovoltaic module are located, said support layer being made up of a material that has chemical characteristics compatible with those of the photoelectrode material and said dye having chemical characteristics compatible with those of the dye of said photoelectrodes and an electrolyte liquid, interposed between said support layer of a dye and the catalytic layer of the opposite panel.
Più preferibilmente, secondo l’invenzione, detto strato di supporto di colorante à ̈ realizzato con lo stesso materiale del fotoelettrodo delle celle del modulo e inoltre detto colorante di detto strato di supporto del colorante à ̈ lo stesso del fotoelettrodo delle celle del modulo. More preferably, according to the invention, said dye support layer is made of the same material as the photoelectrode of the module cells and furthermore said dye of said dye support layer is the same as the photoelectrode of the module cells.
Ancora, secondo la presente invenzione, detto elettrolita liquido à ̈ chimicamente compatibile con quello delle celle del modulo e preferibilmente à ̈ lo stesso delle celle del modulo. Furthermore, according to the present invention, said liquid electrolyte is chemically compatible with that of the module cells and preferably it is the same as that of the module cells.
Preferibilmente, secondo l’invenzione, detto elettrolita liquido ha una concentrazione ionica maggiore rispetto a quella delle celle del modulo. Preferably, according to the invention, said liquid electrolyte has a higher ionic concentration than that of the module cells.
Infine, sempre secondo l’invenzione, dette celle fotoelettrochimiche sono disposte a formare delle strisce, e preferibilmente hanno larghezza compresa tra 5 e 8mm. Finally, always according to the invention, said photoelectrochemical cells are arranged to form strips, and preferably have a width between 5 and 8mm.
Risulta evidente l’efficacia dei contatti elettrochimici verticali di celle fotoelettrochimiche secondo la presente invenzione, che, sfruttando le caratteristiche di dispositivi elettrochimici passivi, possono essere realizzati di diversi colori e/o essere altamente trasparenti; sono resistenti all’aumentare della temperatura e ad eventuali contatti con l’elettrolita delle celle DSC; sono integrabili nel processo di fabbricazione di moduli fotovoltaici DSC; offrono una soluzione ingegneristicamente percorribile per realizzare moduli fotovoltaici (e quindi vetrate fotovoltaiche), secondo la tecnologia Dye Solar Cell, con elevate caratteristiche di uniformità , quest’ultima caratteristica risultando fondamentale per soddisfare i requisiti delle soluzioni BIPV (Building-integrated Photovoltaics). The effectiveness of the vertical electrochemical contacts of photoelectrochemical cells according to the present invention is evident, which, by exploiting the characteristics of passive electrochemical devices, can be made of different colors and / or be highly transparent; they are resistant to rising temperatures and any contact with the electrolyte of the DSC cells; they can be integrated into the manufacturing process of DSC photovoltaic modules; they offer an engineering solution that can be used to create photovoltaic modules (and therefore photovoltaic windows), according to the Dye Solar Cell technology, with high uniformity characteristics, this last characteristic being fundamental to meet the requirements of BIPV (Building-integrated Photovoltaics) solutions.
L’invenzione verrà descritta nel seguito a titolo illustrativo, ma non limitativo, con particolare riferimento ad alcuni esempi illustrativi, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui: The invention will be described below for illustrative but not limitative purposes, with particular reference to some illustrative examples, with particular reference to the figures of the attached drawings, in which:
- la figura 1 mostra schematicamente la configurazione di connessione di tipo Z tra due celle di un modulo fotoelettrochimico, secondo la tecnica nota, Figure 1 schematically shows the Z-type connection configuration between two cells of a photoelectrochemical module, according to the known art,
- la figura 2 mostra schematicamente la configurazione di connessione di tipo Z tra due celle di un modulo fotoelettrochimico, secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione, Figure 2 schematically shows the Z-type connection configuration between two cells of a photoelectrochemical module, according to a first embodiment of the present invention,
- la figura 3A mostra schematicamente un substrato per il fotoelettrodo di un modulo fotoelettrolitico secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione prima dell’accoppiamento con il corrispondente substrato del controelettrodo, - figure 3A schematically shows a substrate for the photoelectrode of a photoelectrolytic module according to a second embodiment of the present invention before coupling with the corresponding substrate of the counter electrode,
- la figura 3B mostra schematicamente un substrato per il controelettrodo corrispondente al substrato per il fotoelettrodo di figura 3A, prima dell’accoppiamento, - figure 3B schematically shows a substrate for the counter electrode corresponding to the substrate for the photoelectrode of figure 3A, before coupling,
- la figura 4 mostra un grafico dell’andamento dell’efficienza (espressa in rapporto all’efficienza misurata ad una temperatura di riferimento pari a 25°C) al variare della temperatura (espressa in °C) di un modulo fotoelettrochimico realizzato secondo la presente invenzione, - Figure 4 shows a graph of the efficiency trend (expressed in relation to the efficiency measured at a reference temperature equal to 25 ° C) as the temperature varies (expressed in ° C) of a photoelectrochemical module created according to the present invention,
- la figura 5 mostra due immagini fotografiche affiancate, rispettivamente quella a sinistra relativa ad un modulo in cui i contatti verticali sono realizzati secondo la tecnica nota e quella a destra relativa ad un modulo in cui i contatti verticali sono realizzati secondo gli insegnamenti della presente invenzione, e - figure 5 shows two photographic images side by side, respectively the one on the left relating to a module in which the vertical contacts are made according to the known technique and the one on the right relating to a module in which the vertical contacts are made according to the teachings of the present invention , And
- la figura 6 mostra un grafico dell’andamento dell’efficienza (espressa come la percentuale di potenza luminosa incidente convertita in potenza utile) al variare dell’intensità di illuminazione (espressa in W/m<2>) di due diversi tipi di modulo fotoelettrochimico realizzato secondo la presente invenzione, rispettivamente con celle disposte a strisce larghe 5mm e 10mm. - figure 6 shows a graph of the efficiency trend (expressed as the percentage of incident light power converted into useful power) as the lighting intensity varies (expressed in W / m <2>) of two different types of photoelectrochemical module made according to the present invention, respectively with cells arranged in 5mm and 10mm wide strips.
Come già precedentemente detto, obiettivo della presente invenzione à ̈ la realizzazione di contatti verticali elettrochimici perfettamente mimetizzati all’interno di un modulo fotoelettrochimico, in quanto costituiti da una struttura molto simile a quella delle celle del modulo fotoelettrochimico stesso. As previously mentioned, the aim of the present invention is the realization of electrochemical vertical contacts perfectly camouflaged inside a photoelectrochemical module, as they consist of a structure very similar to that of the cells of the photoelectrochemical module itself.
Con riferimento alla figura 2, un contatto elettrochimico verticale secondo la presente invenzione à ̈ complessivamente indicato con il riferimento numerico 20 ed à ̈ costituito da due strati di catalizzatore 21 (ad esempio: platino, PEDOT, oro, CoS), disposti rispettivamente sul rivestimento conduttivo 11 di uno dei due substrati 10 e sul rivestimento conduttivo 11 dell’altro substrato 10; da uno strato 22, disposto sullo strato di catalizzatore 21 che a sua volta si trova sul rivestimento conduttivo 11 del substrato 10 su cui à ̈ disposto il fotoelettrodo 13 delle celle del modulo fotoelettrochimico (ma che potrebbe trovarsi anche sul rivestimento conduttivo 11 del substrato opposto, la scelta del substrato 10 su cui à ̈ disposto il fotoelettrodo 13 delle celle del modulo fotoelettrochimico avendo ragioni estetiche ma non di funzionamento), detto strato 22 essendo realizzato con un materiale compatibile con quello utilizzato per la realizzazione del fotoelettrodo 13 delle celle del modulo fotoelettrochimico (preferibilmente lo stesso materiale, generalmente un ossido di titanio poroso), e supportando un colorante compatibile con quello utilizzato per la realizzazione del fotoelettrodo 13 delle celle del modulo fotoelettrochimico (preferibilmente lo stesso colorante) e da un elettrolita liquido 23 interposto tra detto strato 22 e lo strato di catalizzatore 21 disposto sul rivestimento conduttivo 11 dell’altro substrato 10 (che può essere lo stesso elettrolita delle celle del modulo elettrochimico o comunque un elettrolita compatibile, ma che preferibilmente ha una concentrazione ionica maggiore). With reference to Figure 2, a vertical electrochemical contact according to the present invention is generally indicated with the reference number 20 and consists of two layers of catalyst 21 (for example: platinum, PEDOT, gold, CoS), respectively arranged on the coating conductive 11 of one of the two substrates 10 and on the conductive coating 11 of the other substrate 10; by a layer 22, arranged on the catalyst layer 21 which in turn is located on the conductive coating 11 of the substrate 10 on which the photoelectrode 13 of the cells of the photoelectrochemical module is arranged (but which could also be on the conductive coating 11 of the opposite substrate , the choice of the substrate 10 on which the photoelectrode 13 of the cells of the photoelectrochemical module is arranged, having aesthetic reasons but not of operation), said layer 22 being made of a material compatible with that used for the realization of the photoelectrode 13 of the cells of the module photoelectrochemical (preferably the same material, generally a porous titanium oxide), and supporting a dye compatible with that used for the realization of the photoelectrode 13 of the cells of the photoelectrochemical module (preferably the same dye) and by a liquid electrolyte 23 interposed between said layer 22 and the catalyst layer 21 disposed on the conductive coating 11 of the other substrate 10 (which can be the same electrolyte as the cells of the electrochemical module or in any case a compatible electrolyte, but which preferably has a higher ionic concentration).
Ciascun contatto elettrochimico verticale 20 secondo la presente invenzione à ̈ separato dalle celle che lo affiancano per mezzo dello stesso incapsulante 16 che delimita lateralmente ciascuna cella. Each vertical electrochemical contact 20 according to the present invention is separated from the cells that flank it by means of the same encapsulant 16 which laterally delimits each cell.
È di immediata evidenza che la struttura del contatto elettrochimico verticale 20 secondo la presente invenzione à ̈ estremamente simile alla struttura delle celle fotoelettrochimiche dello stesso modulo, ma ha una caratteristica puramente resistiva. It is immediately evident that the structure of the vertical electrochemical contact 20 according to the present invention is extremely similar to the structure of the photoelectrochemical cells of the same module, but has a purely resistive characteristic.
Il percorso di connessione mediante il contatto verticale elettrochimico della presente invenzione può essere schematizzato, tenendo presente la natura elettrochimica del contatto, da due resistenze di interfaccia (che diminuiscono all’ aumentare della temperatura) e dalla resistenza alla diffusione ionica dell’elettrolita (anch’essa diminuisce all’aumentare della temperatura). Le mancate corrispondenze di espansione termica e meccanica, che tipicamente caratterizzano le connessioni realizzate secondo le soluzioni della tecnica nota, sono in questo caso superate per il fatto che i materiali usati per produrre rispettivamente le celle e il contatto verticale sono gli stessi. Inoltre, il contatto dei due elettrodi à ̈ garantito dall’elettrolita liquido iniettato con il vuoto. The connection path by means of the electrochemical vertical contact of the present invention can be schematized, bearing in mind the electrochemical nature of the contact, by two interface resistances (which decrease with increasing temperature) and by the resistance to ionic diffusion of the electrolyte ( it also decreases with increasing temperature). The mismatches of thermal and mechanical expansion, which typically characterize the connections made according to the solutions of the known art, are in this case overcome by the fact that the materials used to produce the cells and the vertical contact respectively are the same. Furthermore, the contact of the two electrodes is guaranteed by the liquid electrolyte injected with the vacuum.
Il procedimento per la realizzazione del contatto elettrochimico verticale 20 secondo la presente invenzione prevede che lo stesso possa essere realizzato tramite varie tecniche di deposizione (serigrafia o, con terminologia inglese, screen printing, stampa a getto di inchiostro o ink jet printing, dispensing, sputtering, CVD, spray), stampando un catalizzatore (platino, PEDOT, oro, CoS) sul rivestimento conduttivo dei due substrati che dovranno poi essere accoppiati. Su uno dei due substrati viene successivamente depositato uno strato di materiale compatibile con il fotoelettrodo delle celle che costituiscono il modulo fotoelettrochimico, generalmente biossido di titanio mesoporoso, secondo le soluzioni di tecnica nota nell’ambito della tecnologia delle celle fotoelettrochimiche. Dopo una calcinazione in forno a 500 °C, o anche a basse temperature (100 °C) con aggiunta di pressione, il substrato su cui à ̈ stato deposto lo strato che costituirà il fotoelettrodo viene immerso in una soluzione di colorante secondo le soluzioni di tecnica nota nell’ambito della tecnologia delle celle fotoelettrochimiche. Successivamente, tale substrato viene risciacquato ed accoppiato all’altro substrato con l’intermediazione di un sigillante. Nell’interspazio tra i due substrati viene poi inserito un elettrolita per connettere le due superfici, opportunamente scelto in relazione al catalizzatore usato, sempre secondo gli insegnamenti della tecnica nota. The process for making the vertical electrochemical contact 20 according to the present invention provides that the same can be achieved by means of various deposition techniques (screen printing or, with English terminology, screen printing, ink jet printing or ink jet printing, dispensing, sputtering , CVD, spray), by printing a catalyst (platinum, PEDOT, gold, CoS) on the conductive coating of the two substrates which must then be coupled. On one of the two substrates is subsequently deposited a layer of material compatible with the photoelectrode of the cells that make up the photoelectrochemical module, generally mesoporous titanium dioxide, according to the solutions of the known technique in the field of photoelectrochemical cell technology. After a calcination in an oven at 500 ° C, or even at low temperatures (100 ° C) with the addition of pressure, the substrate on which the layer that will constitute the photoelectrode has been deposited is immersed in a dye solution according to the solutions of known technique in the field of photoelectrochemical cell technology. Subsequently, this substrate is rinsed and coupled to the other substrate with the intermediary of a sealant. An electrolyte is then inserted into the interspace between the two substrates to connect the two surfaces, suitably chosen in relation to the catalyst used, again according to the teachings of the known art.
È di immediata evidenza che la realizzazione del contatto elettrochimico verticale 20 secondo la presente invenzione à ̈ perfettamente compatibile con il procedimento di realizzazione di un corrispondente modulo fotoelettrohimico, come sarà meglio descritto nel seguito. It is immediately evident that the realization of the vertical electrochemical contact 20 according to the present invention is perfectly compatible with the process of making a corresponding photoelectro-chemical module, as will be better described below.
Il dispositivo da realizzare con questo tipo di contatti, denominato modulo fotoelettrochimico, si compone (come i corrispondenti dispositivi ottenibili secondo la tecnica nota) di due pannelli 24’, 24†, costituiti dai substrati 10 e dai relativi strati che li ricoprono, che devono essere accoppiati tra loro mediante l’interposizione di un sigillante 16, fra i quali viene inserito un elettrolita 15, contenente un’opportuna coppia redox, responsabile del trasporto di carica interno tra i due pannelli 24’, 24†. The device to be made with this type of contacts, called the photoelectrochemical module, is composed (like the corresponding devices obtainable according to the known technique) of two panels 24â € ™, 24â €, consisting of the substrates 10 and the relative layers that cover them, which they must be coupled together by means of the interposition of a sealant 16, between which an electrolyte 15 is inserted, containing an appropriate redox couple, responsible for the internal charge transport between the two panels 24â € ™, 24â €.
I due pannelli 24’, 24†possono essere distinti in pannello del fotoelettrodo 24’ e pannello del controelettrodo 24†, rispettivamente dovendo il loro nome al fatto di essere ricoperti con il materiale che formerà il fotoelettrodo 13 oppure con il materiale che formerà il controelettrodo 14. The two panels 24 ', 24' can be distinguished in the photoelectrode panel 24 'and the counter electrode panel 24', respectively owing their name to the fact that they are covered with the material that will form the photoelectrode 13 or with the material that will form the counter electrode 14.
Il dispositivo da realizzare à ̈ in realtà un modulo con celle integrate insieme alla connessione, sullo stesso substrato, connesse in serie. Ciò significa che il prodotto finale sarà in realtà la composizione di più dispositivi (celle) intervallati da un elemento di connessione(contatto verticale). The device to be built is actually a module with cells integrated together with the connection, on the same substrate, connected in series. This means that the final product will actually be the composition of several devices (cells) interspersed with a connection element (vertical contact).
Con riferimento alla figura 3A, il pannello del fotoelettrodo 24’ à ̈ costituito da un’alternanza di bande di TiO2(rappresentanti i singoli fotoelettrodi 13 delle celle) e di catalizzatore (rappresentanti uno degli elettrodi 21 del contatto verticale 20). Il pannello del fotoelettrodo 24’ viene quindi realizzato stampando una pasta di TiO2sul substrato 10 e, dopo la calcinazione di quest’ultima, deponendo e processando il catalizzatore negli spazi dove non vi à ̈ il TiO2. Le zone in cui viene stampato il TiO2rappresentano le zone attive del dispositivo e quindi tenderanno ad occupare un’area maggiore sul modulo. Le zone dove viene depositato il catalizzatore, invece, costituiranno un elettrodo per il contatto verticale. With reference to Figure 3A, the photoelectrode panel 24 'consists of an alternation of TiO2 bands (representing the single photoelectrodes 13 of the cells) and catalyst (representing one of the electrodes 21 of the vertical contact 20). The photoelectrode panel 24â € ™ is then made by printing a TiO2 paste on the substrate 10 and, after calcination of the latter, placing and processing the catalyst in the spaces where there is no TiO2. The areas in which the TiO2 is printed represent the active areas of the device and therefore will tend to occupy a larger area on the module. The areas where the catalyst is deposited, on the other hand, will constitute an electrode for vertical contact.
Con riferimento alla figura 3B, per realizzare il pannello del controelettrodo 24†, invece, si depone su tutto il substrato 10 uno strato 25 di catalizzatore. Successivamente si depone, solo nelle zone 26 che in fase di accoppiamento risulteranno corrispondenti alle aree del fotoelettrodo con il catalizzatore, il biossido di titanio, che viene poi calcinato. With reference to Figure 3B, in order to make the counter electrode panel 24 ', on the other hand, a layer 25 of catalyst is deposited on the whole substrate 10. Subsequently, titanium dioxide is deposited only in the zones 26 which during the coupling phase correspond to the areas of the photoelectrode with the catalyst, which is then calcined.
Di conseguenza, il pannello del controelettrodo 24†à ̈ costituito da aree che funzionano da controelettrodo per le celle DSC che sono nel modulo e da aree (quelle su cui viene successivamente stampato il TiO2) che funzionano da secondo elettrodo per la connessione verticale. Consequently, the counter electrode panel 24â € consists of areas that act as a counter electrode for the DSC cells that are in the module and areas (those on which the TiO2 is subsequently printed) that act as a second electrode for the vertical connection.
Entrambi i pannelli 24’, 24†vengono successivamente immersi nel colorante. Both panels 24â € ™, 24â € are subsequently dipped in the dye.
Una volta realizzati i pannelli 24’, 24†, questi vengono accoppiati, attraverso l’intermediazione di un sigillante deposto in modo tale da isolare le une dalle altre le celle interne e i contatti verticali, secondo i procedimenti della tecnica nota. Once the panels 24â € ™, 24â € have been made, these are coupled, through the intermediary of a sealant deposited in such a way as to isolate the internal cells and the vertical contacts from each other, according to the procedures of the known art.
Successivamente all’accoppiamento, sia nelle celle attive che nelle celle che costituiranno la connessione verticale viene inserito un rispettivo elettrolita. After the coupling, a respective electrolyte is inserted both in the active cells and in the cells that will constitute the vertical connection.
Essendo le aree dei contatti e delle celle diverse, all’interno dei due elementi scorrerà una densità di corrente(mA/cm<2>) diversa. Since the contact and cell areas are different, a different current density (mA / cm <2>) will flow inside the two elements.
In particolare, le celle del modulo fotoelettrochimico, che costituiscono le aree attive del modulo, avranno una densità di corrente minore rispetto a quella dei contatti (aree passive del modulo). Questo suggerisce che, sebbene si possa usare lo stesso elettrolita sia per le celle che per i contatti, à ̈ preferibile che la concentrazione ionica dell’elettrolita dei contatti sia maggiore di quella delle celle, dovendo il primo supportare una densità di corrente maggiore. In particular, the cells of the photoelectrochemical module, which constitute the active areas of the module, will have a lower current density than that of the contacts (passive areas of the module). This suggests that although the same electrolyte can be used for both the cells and the contacts, it is preferable that the ionic concentration of the contact electrolyte is greater than that of the cells, the former having to support a higher current density.
Una densità di corrente maggiore, infatti, a parità di concentrazione della coppia redox, può portare, specialmente ad alti livelli di irraggiamento solare del modulo (e quindi di corrente), ad una limitazione di tipo diffusivo della corrente all’interno del contatto e, dunque, ad un cattivo funzionamento del modulo. A higher current density, in fact, with the same concentration of the redox couple, can lead, especially at high levels of solar irradiation of the module (and therefore of current), to a diffusive limitation of the current inside the contact and , therefore, to a malfunction of the module.
È inoltre preferibile utilizzare per l’elettrolita dei solventi che favoriscano il trasporto ionico (ovvero poco viscosi) e la catalisi delle specie. It is also preferable to use solvents for the electrolyte that favor ionic transport (ie slightly viscous) and catalysis of the species.
Per valutare le caratteristiche dei contatti elettrochimici verticali secondo la presente invenzione e dei moduli fotovoltaici di celle DSSC realizzati integrando detti contatti, e in particolare per verificare l’impatto delle caratteristiche geometriche delle celle ottenute secondo l’invenzione sulle performance dei moduli stessi, sono stati realizzati, secondo il procedimento sopra descritto, diversi tipi di moduli con celle a strisce. Tenendo presente che il parametro geometrico chiave di moduli con celle a strisce à ̈ la larghezza delle celle, sono stati realizzati due tipi di moduli, con strisce (celle) aventi rispettivamente larghezza pari a 5mm e a 10mm, mentre la larghezza di striscia del contatto elettrochimico in tutti i casi à ̈ stata fissata pari a 5mm. To evaluate the characteristics of the vertical electrochemical contacts according to the present invention and of the photovoltaic modules of DSSC cells made by integrating said contacts, and in particular to verify the impact of the geometric characteristics of the cells obtained according to the invention on the performance of the modules themselves, according to the procedure described above, various types of modules with striped cells have been produced. Keeping in mind that the key geometric parameter of modules with striped cells is the width of the cells, two types of modules have been made, with strips (cells) having a width of 5mm and 10mm respectively, while the strip width of the electrochemical contact in all cases it was set at 5mm.
I moduli realizzati a tale scopo sono stati ottenuti utilizzando materiali facilmente reperibili sul mercato, ovvero non à ̈ stato fatto nessuno studio di ottimizzazione dei materiali. Di conseguenza, i risultati ottenuti non sono rappresentativi dei risultati raggiungibili mediante la soluzione della presente invenzione, ma sono ritenuti dalla richiedente ugualmente soddisfacenti, dal momento che permettono di dimostrare la possibilità di un conveniente utilizzo della soluzione proposta secondo la presente invenzione. The modules created for this purpose have been obtained using materials that are easily available on the market, i.e. no material optimization study has been carried out. Consequently, the results obtained are not representative of the results achievable by means of the solution of the present invention, but are considered by the applicant to be equally satisfactory, since they allow to demonstrate the possibility of a convenient use of the solution proposed according to the present invention.
È altresì chiaro che, in questi esempi, non essendo stati ottimizzati i materiali per la connessione (in particolare l’elettrolita), si sono ottenuti risultati al di sotto dei risultati ottenibili con la tecnica nota. Tali riscontri sperimentali dimostrano, tuttavia, il corretto funzionamento dei dispositivi realizzati secondo la presente invenzione. It is also clear that, in these examples, since the materials for the connection (in particular the electrolyte) were not optimized, results were obtained that were below the results obtainable with the known technique. However, these experimental findings demonstrate the correct operation of the devices made according to the present invention.
In particolare, per il TiO2à ̈ stata utilizzata la pasta serigrafabile 18-nrt Dyesol. Il colorante utilizzato à ̈ un sensibilizzatore al rutenio commerciale, noto come N-719 Dyesol. Come elettrolita à ̈ stato utilizzato un elettrolita commerciale con solvente a base si acetonitrile (HPE- High Performance Electrolyte, Dyesol). Il materiale per il catalizzatore à ̈ una pasta serigrafabile commerciale HCP Dyers s.r.l.. L’incapsulante utilizzato à ̈ bynel Dupont e i vetri sono Pilkington TEC 8. In particular, 18-nrt Dyesol silk-screen paste was used for the TiO2. The dye used is a commercial ruthenium sensitizer known as N-719 Dyesol. A commercial electrolyte with acetonitrile-based solvent (HPE - High Performance Electrolyte, Dyesol) was used as the electrolyte. The material for the catalyst is a commercial HCP Dyers s.r.l .. The encapsulant used is bynel Dupont and the glasses are Pilkington TEC 8.
La figura 4 mostra l’andamento dell’efficienza al variare della temperatura di un modulo fotoelettrochimico realizzato secondo la presente invenzione ed à ̈ ugualmente rappresentativa dell’andamento di tutti i moduli realizzati ai fini di valutare l’applicabilità della presente invenzione. In particolare, sulle ordinate del diagramma sono riportati i valori di efficienza espressi in rapporto all’efficienza misurata a 25°C, assunta quale valore di riferimento. L’andamento mostrato nel diagramma permette di riscontrare un aumento di efficienza del 14% al variare della temperatura da 25°C a 60°C. L’andamento mostrato à ̈ dovuto principalmente alla diminuzione della resistenza dei contatti verticali realizzati secondo la presente invenzione rispetto ai contatti secondo la tecnica nota. Figure 4 shows the efficiency trend as the temperature varies of a photoelectrochemical module made according to the present invention and is equally representative of the trend of all the modules created for the purpose of evaluating the applicability of the present invention . In particular, the efficiency values expressed in relation to the efficiency measured at 25 ° C, taken as the reference value, are shown on the ordinates of the diagram. The trend shown in the diagram allows for an increase in efficiency of 14% as the temperature varies from 25 ° C to 60 ° C. The trend shown is mainly due to the decrease in the resistance of the vertical contacts made according to the present invention with respect to the contacts according to the known art.
La figura 5 mostra l’impatto visivo dei contatti realizzati secondo la presente invenzione a paragone con quelli realizzati con la tecnica nota. Figure 5 shows the visual impact of the contacts made according to the present invention in comparison with those made with the known technique.
Infine, con riferimento alla figura 6, à ̈ mostrata l’efficienza misurata di due diversi moduli con connessione elettrochimica realizzati secondo la presente invenzione, al variare del livello di illuminazione. Le prove effettuate sui due moduli fotoelettrochimici, rispettivamente un primo modulo con celle larghe 5mm (larghezza comparabile con la larghezza del contatto verticale elettrochimico) e un secondo modulo con celle larghe 10mm (circa il doppio della larghezza del contatto verticale), hanno permesso di verificare che le celle più strette forniscono efficienze più alte, in quanto all’interno dei relativi contatti scorre meno corrente. Nel caso di cella larga 5mm, infatti, non si riscontrano problemi di limitazione dovuti a diffusione, essendo l’area di cella uguale all’area di contatto. Nel caso di cella larga 10mm, invece, si osservano ulteriori limitazioni dovute principalmente a fenomeni diffusivi. Finally, with reference to figure 6, the measured efficiency of two different modules with electrochemical connection made according to the present invention is shown, as the lighting level varies. The tests carried out on the two photoelectrochemical modules, respectively a first module with 5mm wide cells (width comparable with the width of the vertical electrochemical contact) and a second module with 10mm wide cells (approximately double the width of the vertical contact), allowed to verify that the narrower cells provide higher efficiencies, as less current flows inside their contacts. In the case of a 5mm wide cell, in fact, there are no problems of limitation due to diffusion, since the cell area is equal to the contact area. In the case of a 10mm wide cell, on the other hand, further limitations are observed mainly due to diffusive phenomena.
Per entrambe le geometrie tuttavia à ̈ necessaria un’ulteriore ottimizzazione dei materiali. For both geometries, however, further optimization of the materials is required.
Tenendo conto che gli intervalli di larghezza preferibili sono determinati in prima approssimazione dalla Sheet resistance dei substrati, dai livelli di corrente che la cella fornisce e dagli spazi inattivi del modulo, nonché dalla quantità di ioni a disposizione dell’elettrolita utilizzato per la connessione, l’intervallo di larghezza preferito delle celle può andare da 5 a 8mm, mentre, secondo le tecnologie a film sottile della tecnica nota, una larghezza di cella preferita varia da 6/7mm fino a 12mm, e ancora più preferibilmente ha un valore intorno ai 10mm. Taking into account that the preferable width intervals are determined as a first approximation by the sheet resistance of the substrates, by the current levels that the cell supplies and by the inactive spaces of the module, as well as by the quantity of ions available to the electrolyte used for the connection , the preferred cell width range can go from 5 to 8mm, while, according to the thin film technologies of the known art, a preferred cell width varies from 6 / 7mm up to 12mm, and even more preferably has a value around 10mm.
La presente invenzione à ̈ stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma à ̈ da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate. The present invention has been described by way of illustration, but not of limitation, according to its preferred embodiments, but it is understood that variations and / or modifications may be made by those skilled in the art without thereby departing from the relative scope of protection. as defined by the appended claims.
Claims (9)
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