NL1020748C2 - Werkwijze en inrichting voor het kleuren van een laag van een nanokristallijn materiaal. - Google Patents

Description

\

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET KLEUREN VAN EEN LAAG VAN EEN NANOKRISTALLIJN MATERIAAL

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het met een kleurvloeistof kleuren van een laag van een nanokristallijn materiaal op een substraat.

Een voorbeeld van een laag nanokristallijn materiaal op 5 een substraat is de werkelektrode van een vloeistófhoudend fotovoltaïsch element.

Een vloeistofhoudend fotovoltaïsch element is bekend üit het Amerikaanse octrooi nr. 5.350.644. Het bekende fotovoltaïsche element omvat een werkelektrode die wordt 10 gevormd door een gelaagde structuur van ten minste een eerste elektrisch geleidende laag, die bijvoorbeeld gedeponeerd is op een eerste substraat of zelf een eerste substraat vormt, een op de eerste elektrisch geleidende laag gedeponeerde laag nanokristallijn metaaloxide-halfgeleidermateriaal, een 15 tegenelektrode die wordt gevormd door op een transparant tweede substraat gedeponeerde transparante tweede .elektrisch geleidende laag, en een tussen de laag halfgeleidermateriaal en de tweede elektrisch geleidende laag gehouden elektrolytische vloeistof. Voor het eerste en tweede 20 substraat wordt in praktische situaties veelal gebruik gemaakt van een glasplaat. Het nanokristallijn metaaloxide-halfgeleidermateriaal is gekleurd met een organische kleurstof, die het halfgeleidermateriaal sensibiliseert voor in het fotovoltaïsch element invallend licht, teneinde met 25 dat invallend licht een fotovoltaïsch effect in het element te veroorzaken, resulterend in het ontstaan van een negatieve en een positieve elektrische ladingsdrager (respectievelijk een elektron en een gat).

Tijdens de vervaardiging van een werkelektrode dient deze 30 gekleurd te worden met de organische kleurstof.

Het kleuren vindt volgens de stand der techniek naar keuze batch- of stuksgewijs, echter in beide gevallen handmatig plaats. Hierbij wordt het oppervlak van een 1 n 9?· ' & 8 2 werkelektrode achtereenvolgens in contact gebracht met de organische kleurstof, verwarmd en nagespoeld met een ethanol en gedroogd.

Het handmatig kleuren van werkelektroden heeft het nadeel 5 dat dit omslachtig, tijdrovend en duur is. Bovendien is het bij handmatig kleuren moeilijk om de procesparameters, zoals kleurstofconcentratie, procestemperatuur en duur van het kleurproces te beheersen.

Het is een doel van de uitvinding een werkwijze te 10 verschaffen volgens welke een laag van een nanokristallijn materiaal op een.substraat, en in het bijzonder een werkelektrode, in korte tijd kan worden gekleurd.

Doel is voorts een werkwijze te verschaffen volgens welke de voor het kleurprocédé belangrijke procesparameters , 15 reproduceerbaar instelbaar zijn, binnen vooraf bepaalde toleranties.

Deze doelen worden bereikt met een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort, die overeenkomstig de uitvinding de stappen omvat van achtereenvolgens (i) het verschaffen van 20 genoemde laag op een substraat, (ii) het verschaffen een inrichting voor het kleuren van genoemde laag, welke inrichting tenminste omvat een voorraadhouder voor de kleurvloeistof, een van ten minste een inlaat en ten minste een uitlaat voorziene afsluitbare substraathouder voor een 25 van een van laag nanokristallijn materiaal voorzien substraat en leiding- en circulatiemiddelen voor het doen circuleren van de kleurvloeistof door de voorraadhouder en de substraathouder, (iii) het plaatsen van het substraat met genoemde laag in de substraathouder en het afsluiten van de 30 substraathouder, en het verschaffen van een kleurvloeistof in de voorraadhouder, en (iv) het gedurende een bepaalde tijd doen circuleren van de kleurvloeistof uit de voorraadhouder door de substraathouder.

Bij voorkeur is de in de tweede stap (ii) te verschaffen 35 substraathouder voorzien van verwarmingsmiddelen, en worden in de vierde stap (iv) het substraat en de kleurvloeistof tijdens het circuleren van de kleurvloeistof verwarmd met i.

Si,,· 3 behulp van deze verwarmingsmiddelen.

Met het verwarmen van de kleurvloeistof en het substraat wordt de hechting van de kleurvloeistof aan het nanokristallijn materiaal bevorderd.

5 Bij voorkeur wordt in een werkwijze volgens de uitvinding de kleurvloeistof tijdens het uitvoeren van de vierde stap (iv) in de substraathouder in turbulentie wordt gebracht, teneinde te bevorderen dat de kleurvloeistof in een zo kort mogelijke tijd met het gehele oppervlak van het te kleuren 10 nanokristallijne materiaal in contact wordt gebracht, en aldus de procestijd zo kort mogelijk te houden.

De uitvinding betreft voorts een inrichting voor het uitvoeren van de hierboven beschreven werkwijze, welke inrichting overeenkomstig de uitvinding omvat een . 15 voorraadhouder voor een kleurvloeistof, een van ten minste een inlaat en ten minste een uitlaat voorziene afsluitbare substraathouder voor een van laag nanokristallijn materiaal voorzien substraat en leiding- en circulatiemiddelen voor het doen circuleren van de kleurvloeistof uit de voorraadhouder 20 door de substraathouder.

In een praktisch voordelige uitvoeringsvorm omvat in een inrichting volgens de uitvinding de substraathouder een plateau voor het daarop plaatsen van het substraat, welk plateau is voorzien van een ten minste een met de inlaat 25 samenwerkend inlaatkanaal dat is voorzien van naar een op het plateau geplaatst substraat gerichte uitstroomopeningen en van ten minste een met de uitlaat samenwerkend uitlaatkanaal dat is voorzien van instroomopeningen.

Het plateau in de laatste uitvoeringsvorm is bijvoorbeeld 30 vervaardigd uit een chemisch inert kunststofmateriaal, bij voorkeur uit polytetrafluoretheen (PTFE).

Bij voorkeur is de substraathouder voorzien van verwarmingsmiddelen voor het verwarmen van een in de substraathouder geplaatst substraat en door die houder 35 circulerende kleurvloeistof.

In een uitvoeringsvorm omvatten dergelijke verwarmingsmiddelen een inductief element.

10 707 Λ ft 4

In weer een uitvoeringsvorm omvatten dergelijke verwarmingsmiddelen een weerstandselement, dat bijvoorbeeld is vervaardigd uit een transparant geleidend oxide (TCO) dat is aangebracht op een plaat die zich in bedrijfstoestand 5 boven een in de substraathouder geplaatst substraat uitstrekt.

De uitvinding wordt in het volgende toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting, onder verwijzing naar de tekeningen.

10 In de tekeningen tonen

Fig. 1 in een bovenaanzicht een uitvoeringsvorm van een substraathouder voor een inrichting voor het kleuren van een werkelektrode voor een zonnecel, en

Fig. 2 een verticale dwarsdoorsnede door de in fig. 1 15 getoonde substraathouder volgens de lijn II-II.

In de tekeningen worden overeenkomstige onderdelen aangeduid door dezelfde verwijzingsgetallen.

Fig. 1 toont een substraathouder 1 die is voorzien van inlaten 2 en uitlaten 3, die via een circulatieleiding (niet 20 getoond) zijn aangesloten op een voorraadhouder (niet getoond) voor een kleurvloeistof, die in de richting van de pijlen 4 met behulp van een pomp (niet getoond) in circulatie kan worden gebracht door de substraathouder 1 en de voorraadhouder. In de substraathouder 1 is een plaat ingelegd 25 die een plateau 5 vormt waarop een substraat kan worden gelegd, welk plateau 5 is voorzien van op de inlaten 3 aangesloten respectieve inlaatkanalen 6 die zijn voorzien van naar een op het plateau 5 geplaatst substraat gerichte uitstroomopeningen 7 waaruit kleurvloeistof kan stromen 30 (symbolisch weergegeven door de pijlen 10), en van op de uitlaten 3 aangesloten respectieve uitlaatkanalen 8 die zijn voorzien van instroomopeningen 9.

Fig. 2 toont de substraathouder 1 in een verticale dwarsdoorsnede volgens de lijn II-II in fig. 1, met naast de 35 reeds beschreven onderdelen een verwarmingsplaat 15 die aan zijn onderzijde is voorzien van een afstandsring 13 met een afdichting 14 van een geschikt siliconenmateriaal. In de 1 L : . . > 5 verwarmingsplaat 15 is een weerstandslaag van een transparant geleidend oxide (TCO) opgenomen, voorzien van elektrische aansluitingen (niet getoond). De verwarmingsplaat 15 wordt in bedrijfstoestand met behulp van een pneumatisch 5 aandrukelement (niet getoond) gedrukt op een werkelektrode 16, waarvan de te kleuren laag nanokristall.ijn materiaal naar beneden gericht is, en waarvan een niet met nanokristallijn materiaal bedekte omtreksrand op de afdichting 14 rust, waarmee de werkelektrode op het plateau 5 wordt afgedicht.

10 Tijdens het kleuren stroomt kleurvloeistof, die bij voorkeur is voorverwarmd tot een temperatuur van bijvoorbeeld 60 °C via de inlaten 2, de inlaatkanalen 6 en de uitstroomopeningen 7 volgens de pijlen 10 tegen de werkelektrode 16, die met behulp van de verwarmingsplaat 15 wordt verwarmd tot een 15 temperatuur van maximaal ca. 60 °C.

1 0 ? n 7 4 R

Claims (11)

1. Werkwijze voor het met een kleurvloeistof kleuren van een laag van een nanokristallijn materiaal op een substraat (16), omvattend de stappen van achtereenvolgens (i) het verschaffen van genoemde laag op een substraat 5 (16), (ii) het verschaffen een inrichting voor het kleuren van genoemde laag, welke inrichting tenminste omvat een voorraadhouder voor de kleurvloeistof, een van ten minste een inlaat (2) en ten minste een uitlaat (3) voorziene 10 afsluitbare substraathouder (1) voor een van een van laag nanokristallijn materiaal voorzien substraat (16) en leiding-, en circulatiemiddelen (6, 7, 8, 9) voor het doen circuleren van de kleurvloeistof door de voorraadhouder en de substraathouder (1), 15 (iii) het plaatsen van het substraat (16) met genoemde laag in de substraathouder (1) en het afsluiten van de substraathouder (1), en het verschaffen van een kleurvloeistof in de voorraadhouder, en (iv) het gedurende een bepaalde tijd doen circuleren van 20 de kleurvloeistof uit de voorraadhouder door de substraathouder (1).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in de tweede stap (ii) een inrichting wordt verschaft die een substraathouder (1) omvat die is voorzien van 25 verwarmingsmiddelen (15), en in de vierde stap (iv) het substraat (16) en de kleurvloeistof tijdens het circuleren van de kleurvloeistof worden verwarmd met behulp van de verwarmingsmiddelen (15).

3. Werkwijze volgens een der conclusies 1-2, met het 30 kenmerk, dat de kleurvloeistof tijdens het uitvoeren van de vierde stap (iv) in de substraathouder (1) in turbulentie wordt gebracht.

4. Inrichting voor het uitvoeren van een werkwijze volgens conclusie 1, omvattend een voorraadhouder voor een ΐ ti 4U i kleurvloeistof, een van ten minste een inlaat (2) en ten minste een uitlaat (3) voorziene afsluitbare substraathouder (1) voor een van laag nanokristallijn materiaal voorzien substraat (16) en leiding- en circulatiemiddelen (6, 7, 8, 9) 5 voor het doen circuleren van de kleurvloeistof uit de voorraadhouder door de substraathouder (1) .

5. Inrichting volgens conclusie 4. met het kenmerk, dat de substraathouder (1) een plateau (5) omvat voor het daarop plaatsen van het substraat (16), welk plateau (5) is voorzien 10 van een ten minste een met de inlaat (2) samenwerkend inlaatkanaal (6) dat is voorzien van naar een op het platêau (5) geplaatst substraat (16) gerichte uitstroomopeningen (7) en van ten minste een met de uitlaat (3) samenwerkend uitlaatkanaal (8) dat is voorzien van instroomopeningen (9).

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het plateau (5) is vervaardigd uit een chemisch inert kunststofmateriaal.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het plateau (5) is vervaardigd uit polytetrafluoretheen 20 (PTFE).

8. Inrichting volgens een der conclusies 4-7 voor het uitvoeren van een werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat substraathouder (1) is voorzien van verwarmingsmiddelen (15) voor het verwarmen van een in de 25 substraathouder (1) geplaatst substraat (16) en door die houder circulerende kleurvloeistof.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de verwarmingsmiddelen een inductief element omvatten.

10. Inrichting volgens conclusie 8/ met het kenmerk, dat 30 de verwarmingsmiddelen (15) een weerstandselement omvatten.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het weerstandselement (15) is vervaardigd uit een transparant geleidend oxide (TCO) dat is aangebracht op een plaat die zich in bedrijfstoestand boven een in de substraathouder (1) 35 geplaatst substraat (16) uitstrekt. 1. o Π 7 A iA