PT104282A - Processo de selagem com vidro de células solares dsc - Google Patents
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Abstract
O PRESENTE INVENTO DESCREVE UM NOVO PROCESSO DE SELAGEM DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS DO TIPO DSC, CÉLULAS SOLARES SENSIBILIZADAS POR CORANTE OU EM INGLÊS DYE-SENSITIZED SOLAR CELLS. ACTUALMENTE É USADO UM POLÍMERO NA SELAGEM DESTAS CÉLULAS, LIGANDO O VIDRO SUPERIOR E INFERIOR, DE FORMA A TORNAR ESTANQUE O INTERIOR DA CÉLULA AO EXTERIOR. POR OUTRO LADO, A SELAGEM USANDO VIDRO TEM A VANTAGEM DE PERMITIR UMA LONGEVIDADE DA CÉLULA MUITO MAIOR. A SELAGEM COM VIDRO ENTRE O FOTO-ELÉCTRODO (1) E O CONTRA-ELÉCTRODO (2) NÃO DEVERÁ LEVAR, NO ENTANTO, AO AQUECIMENTO DE TODA A CÉLULA SOLAR E DESTA FORMA À SUA DEGRADAÇÃO. O PROCESSO DE SELAGEM COM VIDRO AQUI DESVENDADO RECORRE À APLICAÇÃO DE UM PRECURSOR DE VIDRO (4), SOB A FORMA DE PÓ OU PASTA, NUM CORDÃO QUE PERCORRE TODO O PERÍMETRO EXTERNO DA CÉLULA, MAIS CONCRETAMENTE APLICADO SOBRE NA PLACA DE VIDRO DO FOTO-ELÉCTRODO (1). ESTE CORDÃO É POSTERIORMENTE FUNDIDO COM RECURSO A UM FEIXE LASER (26), LIGANDO DE FORMA ESTANQUE AS PARTES SUPERIOR E INFERIOR (1 E 2) DA CÉLULA.
Description
DESCRIÇÃO "PROCESSO DE SELAGEM COM VIDRO DE CÉLULAS SOLARES DSC"
DOMÍNIO TÉCNICO O presente invento diz respeito a um processo de selagem com vidro das células solares DSC (células solares sensibilizadas por corante ou em inglês Dye-sensitized Solar Cells), recorrendo a um feixe laser. É descrito um processo inovador de selagem recorrendo a um precursor de vidro de muito baixo ponto de fusão (350 °C a 700 °C) ou de baixo ponto de fusão (650 °C a 990 °C) e elevada absorvância na zona do infravermelho próximo. É usado um feixe laser para provocar a fusão do vidro e consequente selagem da célula solar.
ESTADO ACTUAL DA TÉCNICA
As DSC foram inventadas em 1980 por Skotheim[1]. Apesar disso só em 1991 Brian 0'Regan e Michael Grátzel[2] [3] desenvolveram um novo processo de produção de DSC que lhes permitiu atingir uma eficiência superior a 7 %. Desde então as DSC são consideradas uma alternativa promissora e de baixo custo de entre os vários tipos de tecnologias f otovoltaicas[2] [3] [4] 15] [6] 171 .
As DSC são constituídas por duas placas de vidro condutor (TCO, Transparent Conducting Oxide), o foto-eléctrodo (FE) e o contra-eléctrodo (CE), ligados entre si por um líquido condutor iónico, o electrólito. 0 foto-eléctrodo consiste numa camada nanoporosa de dióxido de titânio com corante adsorvido em monocamada, cobrindo o TCO. 0 contra-eléctrodo é constituído por uma camada de catalisador depositado sobre o vidro condutor. 0 electrólito é geralmente constituído pelo par redox triiodeto/iodeto num solvente orgânico. 0 esquema de funcionamento destas células é bastante simples. Os fotões incidentes são absorvidos pelas moléculas de corante e os seus electrões são excitados. Os electrões foto-excitados são injectados na banda de condução do semicondutor de dióxido de titânio. Devido às propriedades de díodo do semicondutor, dá-se a percolação dos electrões injectados até à camada condutora do vidro. Os electrões seguem depois pelo circuito externo da célula até ao contra-eléctrodo, produzindo trabalho eléctrico. Na superfície do catalisador do contra-eléctrodo, estes electrões reduzem o triiodeto do electrólito a iodeto. Em seguida, o iodeto difunde até ao foto-eléctrodo reduzindo-se aí a triiodeto com transferência de electrões para o corante previamente foto-oxidado. 0 ciclo fica assim completo sem gasto de espécies químicas e tendo como resultado final a transformação de radiação solar em energia eléctrica. A transição deste conceito do laboratório/escala piloto para uma produção industrial de grande escala tem ocorrido de forma muito gradual. Tal demora prende-se, principalmente, com problemas de perdas de eficiência ao longo do tempo - envelhecimento. Estas são comummente associadas à natureza volátil e corrosiva dos electrólitos utilizados e também à sensibilidade do Ti02 e do corante à humidade e oxigénio ambiente[8].
No contexto actual, a selagem é feita através da aplicação de resinas poliméricas, que sob a aplicação de pressão e calor funcionam como selantes. Os produtos comerciais mais utilizados são Surlyn® e Bynel®, ambos da DuPont™, e Torr Seal® da Varian™. Nos últimos anos vários outros selantes com aplicação nas DSC foram patenteados, em particular na China e no Japão[9] [10] 1111112] [13] . De mencionar que de todos estes polímeros o mais usado é efectivamente o Surlyn®, sendo variados os métodos de aplicação deste polímero. Segundo Petterson114], os módulos são selados a 100 °C e aproximadamente 0,2 bar absoluto durante 40 minutos, embora outras metodologias de aplicação possam ser usadas. A principal diferença entre o método descrito por Petterson e outras metodologias reside no tempo de selagem. De facto, o tempo de selagem e a temperatura a que a célula é exposta durante esse processo condicionam o seu futuro desempenho. Nos casos em que a introdução do corante - fase de coloração - é realizada antes da selagem da célula, o tempo de selagem varia, em média, entre 20 s e 180 s. Desta forma, é minimizada a degradação térmica do corante durante a etapa de selagem. Pela mesma razão, e ao contrário do procedimento descrito por Petterson, é prática comum introduzir o electrólito após a selagem.
Contudo, o efeito negativo da temperatura é também visível nos próprios selantes poliméricos. Apesar destes materiais oferecerem boa estabilidade mecânica, não permitem a longo prazo e em condições de temperatura elevada prevenir a difusão de oxigénio e humidade ambiente para o interior da célula e de químicos do interior para o exterior da mesma. Tal facto deve-se não só à porosidade intrínseca do próprio material, mas também à degradação térmica a que fica sujeito aquando da exposição das DSC à radiação solar. Nestas condições, é facilmente atingida uma temperatura superior a 60 °C, valor acima do qual estes materiais poliméricos sofrem degradação[15], aumentando consideravelmente, e de forma irreversível, a permeabilidade da célula a contaminantes e a químicos.
Um outro método de selagem, usado por exemplo no processo de fabricação de OLEDs (organic light-emitting diodes) consiste na utilização de soldas metálicas (patente WO/2004/092566) [16]' Contudo, este tipo de soldadura não é muito estável com a temperatura. Tal facto deve-se à diferença dos coeficientes de expansão térmica dos materiais envolvidos, i.e. vidro e metal[17] [17] . Tendo em conta a temperatura atingida por uma DSC quando exposta às condições normais de radiação solar, pode facilmente concluir-se que este método de selagem não é o mais apropriado.
Em Fevereiro de 2007, foi desvendado um processo de selagem de células do tipo DSC, em que apenas o foto-eléctrodo é de vidro transparente[18] . O contra-eléctrodo, por sua vez, contém uma barreira do mesmo material que o constitui, e que delimita a parte activa da célula. Sobre esta barreira é aplicada uma resina, que após fusão através dum feixe laser, faz a selagem da célula. O feixe laser é feito incidir verticalmente através do vidro do foto-eléctrodo, de forma a fundir a resina que constitui o selante. Ao arrefecer, este material solidifica, fazendo a selagem dos dois eléctrodos. Um segundo documento dos mesmo autores, desvenda um processo muito semelhante, em que é usado uma resina ou vidro como agente selante[19]. O selante é aplicado sobre o contra-eléctrodo (cátodo), e um feixe laser é aplicado verticalmente através do foto-eléctrodo (ânodo), originado o aquecimento do selante, fundindo-o e selando a célula.
Finalmente, tem sido muito divulgado o uso de fritas de vidro (glass frit), também designadas por pastas de soldadura, um material selante de módulos vidro/vidro que possui propriedades térmicas, químicas e mecânicas bastante estáveis [17] [20] [21] [22] [23] [24] . Contudo, este tipo de selagem exige temperaturas relativamente elevadas aquando do processo de fusão, pelo que o corante tem de ser introduzido obrigatoriamente após este passo. Por outro lado, as fritas mais comuns contêm elevadas quantidades de chumbo que podem contaminar o catalisador no contra-eléctrodo[20] . Estes materiais são utilizados na selagem de placas de vidro em geral[25], e mais particularmente na selagem de OLEDS (Organic Emitting Light Diodes), displays, sensores e outros equipamentos ópticos. Como referência, o documento WO/2007/067402, de Junho de 2007, descreve um processo de selagem de OLEDs usando uma frita de vidro à base de Fe203 ou óxidos metálicos raros, dopados com Sb203-V2O5-P2O5[17] . Estes materiais são fundidos por acção de um feixe laser de radiação infra-vermelha, mas para se obter uma maior uniformidade do selante recorre-se a uma etapa de pré-sinterização do material. Neste documento é reportada uma temperatura de pré-sinterização entre 390 °C e 415 °C, durante cerca de 2 horas. Esta temperatura é significativamente mais baixa do que a geralmente usada (~ 600 °C), mas ainda muito elevado para a aplicação nas DSCs, de acordo com o método de sinterização descrito[17] . Este documento corresponde à EP 2006838615, de Setembro de 2007, e à JP 2007550595, de Julho de 2007. O processo de selagem proposto no presente documento distingue-se dos processos descritos nas patentes referidas anteriormente. Ele é caracterizado por usar vidro, ou fritas de vidro, de baixo ou muito baixo ponto de fusão na selagem das células solares DSC; por não aquecer os eléctrodos a uma temperatura acima da temperatura de estabilidade térmica dos constituintes presentes no momento da selagem, e por evitar a exposição prolongada desses 7- - constituintes a essas temperaturas elevadas - problema e.g. da patente WO/2007/067402; por originar a fusão e selagem da célula solar com recurso a um feixe laser após pré-aquecimento de ambos os eléctrodos a uma temperatura tal que não danifique os constituintes activos da célula.
Dada a utilização de substâncias voláteis na manufacturação das DSC e dada a sensibilidade de alguns dos seus constituintes ao oxigénio e a outros agentes presentes na atmosfera, é importante que o sistema de selagem seja eficaz, resistindo às condições atmosféricas e à acção corrosiva do electrólito. Tal como foi referido anteriormente, actualmente usa-se quase exclusivamente um filme polimérico de Surlyn® ou Bynel® na selagem das DSCs. Este sistema tem dois inconvenientes: por um lado tem um envelhecimento relativamente rápido quando exposto ao ambiente e ao sol e, por outro, sendo um filme polimérico tem uma permeabilidade a agentes voláteis ou gases relativamente elevada, originando um envelhecimento acelerado das DSCs. Uma forma de ultrapassar este problema é o uso de um cordão de vidro fundido, delimitando a área activa da célula. Este material é impermeável às referidas espécies químicas e estável sob o sol e ao ar ambiente, sendo ainda um bom isolante eléctrico. 0 problema reside, no entanto, em como soldar as duas placas que compreendem no seu interior os órgãos da DSC, sem os danificar. 0 presente documento revela um processo inovador de selagem de células solares DSC usando um cordão de vidro e um feixe laser. 8- -
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A descrição que se segue tem por base os desenhos anexos nos quais, sem qualquer carácter limitativo representam: - na Figura 1, uma representação esquemática do método de selagem inventado. - na Figura 2, um corte longitudinal da célula DSC selada.
DESCRIÇÃO DO INVENTO A selagem desempenha um papel de grande relevância na estabilidade/envelhecimento das DSC por permitir o isolamento dos órgãos da célula de contaminantes externos e da perda de químicos essenciais. 0 material de selagem ideal das DSC deve ser: i) estável nas condições de operação - sob grande incidência solar e no exterior; ii) inerte aos químicos da célula e nomeadamente ao par redox; iii) impermeável aos químicos da célula e ao oxigénio e vapor de água atmosféricos, bem como a outros contaminantes atmosféricos; iv) isolante eléctrico; v) barato e vi) aplicável de forma a não prejudicar o funcionamento da célula. 0 método de preparação das DSC é conhecido e vem descrito em várias referências bibliográfi cas [3] [14] [24] [26] [27] [28] São usadas duas placas de vido recobertas com um filme condutor eléctrico (p.e. SnC>2:F), normalmente designado por TCO (transparent conducting oxide), com elevada transmissão óptica (> 80%) e baixa resistência óhmica (< 10 Ω) . Estas placas vão constituir o foto-eléctrodo e o contra-eléctrodo. No foto-eléctrodo é aplicada uma pasta de Ti02 e feita a sua sinterização à temperatura de 450 °C. Por outro lado, após a aplicação da pasta de catalisador, o contra-eléctrodo é aquecido a uma temperatura entre 385 °C e 420 °C, durante cerca de 20 a 30 minutos, de forma a originar também a sinterização do catalisador. São ainda aplicadas linhas condutoras eléctricas para recolha da potência produzida. Após estas etapas segue-se a selagem do foto-eléctrodo com o contra-eléctrodo .
A selagem objecto do invento é realizada por aplicação de um cordão de precursor de vidro num entalhe do foto-eléctrodo, realizado no perímetro exterior da célula. A realização do entalhe facilita a aplicação do precursor de vidro, e confere maior estabilidade mecânica na área de selagem. Nesta área, o TCO pode ser retirado de forma a que a selagem seja mais efectiva. A aplicação do cordão de precursor de vidro é feita após a aplicação da pasta de dióxido de titânio. Após a sinterização do dióxido de titânio, a temperatura é mantida no valor desejado mas não acima do limite máximo de resistência dos vários componentes dos dois eléctrodos1151 [29]. Assim, o foto-eléctrodo é deixado arrefecer até uma temperatura próxima daquela a que se encontra o contra-eléctrodo, entre 385 °C 10- - e 420 °C. O precursor de vidro de selagem, que se encontra à temperatura ambiente, é então depositado sobre a placa de vidro do foto-eléctrodo, iniciando-se assim o processo de adesão do material selante à referida placa de vidro. Sobre estes é posteriormente colocado o contra-eléctrodo a quente, que tem impresso o catalisador e as linhas colectoras de potência, e ao qual pode ter sido retirado o filme de TCO na zona de selagem. O aquecimento prévio das duas placas de vidro, resultante do processo de sinterização do semicondutor e do catalisador de platina, facilita a adesão do precursor de vidro de selagem às referidas placas. Esta optimização no processo de manufactura das DSCs evita uma fase de aquecimento algo extensa e sugerida na patente WO/2007/067402. A união do foto-eléctrodo e do contra-eléctrodo é realizada de forma a que estes fiquem afastados de uma distância pré-definida e homogénea ao longo de todo o perímetro de soldagem, normalmente conseguida com recurso a um espaçador, por exemplo metálico. Para ocorrer a soldagem, com adesão permanente do cordão de precursor do vidro de selagem às placas de vidro do foto-eléctrodo e do contra-eléctrodo, é necessário que, após contacto das duas placas, a temperatura do selante suba até à temperatura de soldadura, mas sem destruir os órgãos da célula. Esta subida de temperatura é conseguida por aplicação dum feixe laser que incide perpendicularmente sobre o contra-eléctrodo. Ao atravessar o contra-eléctrodo, o feixe incide no cordão de precursor de vidro, fundindo-o, e evitando o sobre-aquecimento da restante área da célula. 11- - 0 precursor do vidro de selagem deverá ter algumas características especiais e desde logo um baixo ponto de fusão. 0 vidro dos eléctrodos tem um ponto de fusão entre 1000 °C e 1200 °C[301, dependendo da sua composição. No entanto, é possível obter vidros com pontos de fusão muito baixos (entre 350 °C e 700 °C) e baixos (entre 650 °C e 990 °C)[31]. A aplicação do vidro deverá ser feita recorrendo a um de dois sistemas: aplicação de um cordão recorrendo a uma pasta de vidro13111321 ou aplicando vidro em pó[311. A primeira estratégia tem a vantagem de a aplicação ser mais simples mas a desvantagem de poder conter elementos contaminantes das células. Esses potenciais contaminantes podem ser removidos pela passagem de uma corrente de azoto gasoso através dos orifícios realizados no contra-eléctrodo - Figura 2.
Para que o feixe laser permita a soldadura efectiva do cordão de vidro às placas de vidro, é necessário que emita num comprimento de onda a que o cordão de vidro seja opaco. Esta estratégia permite que o feixe laser atravesse o contra-eléctrodo e aqueça o cordão de vidro, seguindo um programa de temperatura de acordo com o recomendado pelo fabricante do referido vidro. Por outro lado, se o ponto de fusão do cordão de precursor de vidro de selagem for realmente baixo, não é necessário que este seja especialmente opaco ao feixe laser, já que mesmo um nível baixo ou moderado de absorvância é suficiente para provocar o aquecimento desejado. 12- -
Depois de soldados os eléctrodos, a célula deverá ser deixada arrefecer, após o que se deve proceder à coloração do dióxido de titânio e à introdução do electrólito[26] . A introdução destes químicos é realizada através de pequenos orifícios no contra-eléctrodo. Estes orifícios necessitam de ser fechados, recorrendo-se para tal à aplicação de um pouco de precursor de vidro de selagem sobre os orifícios e à sua fusão através do feixe laser. Nesta etapa é vantajoso utilizar um vidro opaco ao comprimento de onda do feixe laser. De referir apenas, que os coeficientes de expansão térmica do precursor de vidro de selagem e do vidro que constitui os eléctrodos devem ser muito próximos, i.e. cerca de 8,6-9,2xlO~°/°C (no intervalo de temperatura de 50 °C - 350 °C>.
Conforme se pode observar, na figura 1 encontram-se referenciados: 1. Placa de vidro revestida com um filme condutor (TCO), base do foto-eléctrodo da célula DSC; 2. Placa de vidro revestida com um filme condutor (TCO), base do contra-eléctrodo da célula DSC; 4. Selante dos dois eléctrodos (material: precursor de vidro, na forma de pasta ou pó de vidro, de baixo ou muito baixo ponto de fusão); 11. Semicondutor de dióxido de titânio com corante adsorvido; 12. Filme condutor (TCO) de óxido de estanho dopado com flúor; 13- - 21. Catalisador de platina; 22. Filme condutor (TCO) de óxido de estanho dopado com flúor; 23. Orifícios de entrada do corante e do electrólito. 26. Feixe laser.
Na figura 2 podem observar-se, para além dos pontos referidos na figura 1 o: 3 . Electrólito; 5. Selante do furo para introdução do electrólito (material: precursor de vidro, na forma de pasta ou pó de vidro, de baixo ou muito baixo ponto de fusão);
Conforme se pode observar pelas figuras anexas, o processo de selagem do foto-eléctrodo (1) contendo o semicondutor (11) e do contra-eléctrodo (2) ocorre por meio de um selante (4) aplicado no perímetro externo da placa de vidro do foto-eléctrodo (1). Sobre este é colocado o contra-eléctrodo (2). A selagem ocorre no momento em que o laser atravessa perpendicularmente o contra-eléctrodo (2) fazendo fundir o selante (4) que se encontra entre os eléctrodos (1) e (2). A selagem do furo, realizado para a introdução do electrólito e do corante na célula, passa pela colocação de uma pequena quantidade de selante (5) na zona do furo e fusão desse material (5) por passagem do laser. 14- - 0 precursor de vidro com muito baixo ponto de fusão é de preferência a pasta 8596 (devitrifying solder glass) ou o pó de vidro 8465 (vitreous solder glass) da Schott[31] enquanto que o precursor de vidro com baixo ponto de fusão é de preferência a pasta 8516 (IR-absorbing sealing glass) da Schott[311. 0 laser usado tem máxima potência na gama de comprimentos de onda entre 1000 nm e 1200 e uma potência máxima superior a 100 W.
Para que o processo decorra dentro das condicionantes impostas pelos materiais utilizados, o foto-eléctrodo deve ser aquecido entre 450 °C e 520 °C e o contra-eléctrodo entre 385 °C e 420 °C, devendo o cordão do percursor de vidro ser aplicado no foto-eléctrodo e o feixe laser ser aplicado sobre o contra-eléctrodo.
EXEMPLOS
Exemplo 1 - Selagem das DSC com pasta de vidro de muito baixo ponto de fusão
Este exemplo ilustra a utilização do invento recorrendo a um tipo especifico de precursor de vidro de selagem e a uma estratégia de aplicação. O precursor seleccionado é um aluminio-borosilicato com chumbo, com um ponto de fusão de 566 °C (viscosidade média de 103 Pa-s) . Foi aplicado um cordão de pasta deste vidro com cerca de 1 15- - mm de diâmetro ao longo do perímetro externo duma célula DSC com 7 cm de comprimento e 5 cm de largura. No foto-eléctrodo foi feita uma pequena incisão de forma a receber melhor o cordão de pasta de vidro. Após a sinterização do dióxido de titânio presente no foto-eléctrodo, este foi rapidamente aquecido de 450 °C a 520 °C a uma razão de 10 °C-min_1. À temperatura de cerca de 520 °C é depositado o precursor de vidro, seguindo-se uma fase de estabilização da temperatura entre 385 °C e 420 °C. Esta etapa de arrefecimento é fundamental para evitar o sobreaquecimento do contra-eléctrodo aquando da sua união com o foto-eléctrodo. O contra-eléctrodo, também preparado com uma pequena incisão ao longo da linha de soldagem, foi então aplicado sobre o foto-eléctrodo a uma temperatura de 385 °C. Um pequeno caixilho de alumínio garante um afastamento homogéneo de cerca de 30 pm entre a placa de vidro do foto-eléctrodo e do contra-eléctrodo. Perpendicularmente, sobre o contra-eléctrodo e na direcção do cordão de vidro, fez-se incidir um feixe laser emitido por um díodo com 120 W de potência média e 1064 nm de comprimento de onda. Fez-se percorrer o laser várias vezes ao longo do perímetro da DSC até ao desaparecimento das bolhas de ar do cordão de vidro e correcta soldadura da célula. No final, a célula foi deixada arrefecer até à temperatura ambiente, fazendo-se passar uma corrente de azoto gasoso para remoção de potenciais contaminantes introduzidos durante o processo de selagem. Essa corrente foi introduzida na célula através dos orifícios no contra-eléctrodo usados para a introdução posterior do corante e do electrólito. 16- -
Exemplo 2 - Selagem das DSC com pasta de vidro de baixo ponto de fusão e absorção nos 1100 nm
Este exemplo ilustra a utilização do invento recorrendo a um precursor de vidro de baixo ponto de fusão e opaco no gama de comprimentos de onda dos infravermelhos próximo. Trata-se de um silicato contendo óxido de ferro (Fe2C>3), sem chumbo, com ponto de fusão a cerca de 990 °C (viscosidade média de 103 Pa*s) e com absorvância máxima a 1100 nm. Foi aplicado um cordão desta pasta de vidro com cerca de 1 mm de diâmetro ao longo do perímetro externo duma célula DSC com 7 cm de comprimento e 5 cm de largura. No foto-eléctrodo foi feita uma pequena incisão de forma a receber melhor o cordão de pasta de vidro. Após a sinterização do dióxido de titânio presente no foto-eléctrodo, este foi rapidamente aquecido de 450 °C a 520 °C a uma razão de 10 °C/min. À temperatura de cerca de 520 °C foi então depositado o precursor de vidro, seguindo-se uma fase de estabilização da temperatura entre 385 °C e 420 °C. Esta etapa de arrefecimento é fundamental para evitar o sobreaquecimento do contra-eléctrodo aquando da sua união com o foto-eléctrodo. O contra-eléctrodo, também preparado com uma pequena incisão ao longo da linha de soldagem, foi então aplicado sobre o foto-eléctrodo a uma temperatura de 385 °C. Um pequeno caixilho de alumínio garante um afastamento homogéneo de cerca de 30 pm entre a placa de vidro do foto-eléctrodo e do contra-eléctrodo. Sobre o contra-eléctrodo e na direcção do cordão de vidro, fez-se 17- - incidir um feixe laser emitido por um díodo com 120 W de potência média e 1064 nm de comprimento de onda. Fez-se percorrer o laser várias vezes ao longo do perímetro da DSC até ao desaparecimento das bolhas de ar do cordão de vidro e correcta soldadura da célula. No final a célula foi deixada arrefecer até à temperatura ambiente, fazendo-se passar uma corrente de azoto gasoso para remoção de potenciais contaminantes introduzidos durante o processo de selagem. Essa corrente foi introduzida na célula através dos orifícios no contra-eléctrodo usados para a introdução posterior do corante e do electrólito. 18- -
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Lisboa, 5 de Dezembro de 2008
Claims (9)
- REIVINDICAÇÕES 1. Processo de selagem de células solares fotovoltaicas sensibilizadas por corante, DSC, constituídas por placas de vidro que formam um foto-eléctrodo (1) e um contra-eléctrodo (2), caracterizado por: - Ser usado um cordão de precursor de vidro (4); 0 precursor de vidro (4) ser aplicado no perímetro externo da parte interna da placa de vidro do foto-eléctrodo (1) ; - Os dois eléctrodos, foto-eléctrodo (1) e contra-eléctrodo (2) serem previamente aquecidos à temperatura máxima a que os seus constituintes permitam; - Os dois eléctrodos (1 e 2) serem fechados, sendo a soldagem realizada por um feixe laser (26); - As placas de vidro dos dois eléctrodos (1 e 2) serem transparentes ao comprimento de onda do feixe laser (26) usado na soldagem.
- 2. Processo de selagem de células solares DSC de vidro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o cordão de vidro (4) ser depositado num entalhe praticado no foto-eléctrodo (1), sendo nessa área retirado o filme condutor eléctrico (12).
- 3. Processo de selagem de células solares DSC de vidro de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por a união do foto-eléctrodo (1) e do 2- - contra-eléctrodo (2) ser realizada de forma a que estes fiquem afastados de uma distância pré-definida e homogénea ao longo de todo o perímetro de soldagem, distância essa que é conseguida com recurso a um espaçador, ocorrendo a soldagem, com adesão permanente do cordão de precursor do vidro (4) de selagem às placas de vidro do foto-eléctrodo (1) por aplicação dum feixe laser que incide perpendicularmente sobre o contra-eléctrodo (2).
- 4. Processo de selagem de células solares DSC de vidro de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o precursor de vidro ser pó de vidro ou pasta de soldar de vidro com um muito baixo ponto de fusão de desde 350 °C a 700 °C.
- 5. Processo de selagem de células solares DSC de vidro de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o precursor de vidro ter um baixo ponto de fusão de desde 650 °C a 990 °C, e ser uma pasta baseada num silicato com óxido de ferro (Fe203> ou vidro em pó com as mesmas características, devendo ser opaco na região do infra-vermelho próximo.
- 6. Processo de selagem de células solares DSC de vidro de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o laser (26) usado ter máxima potência na gama de comprimentos de onda entre 1000 nm e 1200. 3- -
- 7. Processo de selagem de células solares DSC de vidro de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o laser (26) usado tem uma potência máxima superior a 100 W.
- 8. Processo de selagem de células solares DSC de vidro de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o foto-eléctrodo (1) ser aquecido a uma temperatura entre 450 °C e 520 °C e o contra-eléctrodo (2) entre 385 °C e 420 °C.
- 9. Processo de selagem de células solares DSC de vidro de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o feixe laser (26) ser aplicado sobre o contra-eléctrodo (2) devendo ter um comprimento de onda tal que o nivel de absorvância do referido cordão de vidro (4) seja suficiente para provocar o aquecimento desejado. Lisboa, 5 de Dezembro de 2008
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