專(zhuān)利名稱(chēng)：染料敏化太陽(yáng)電池的抗衰老封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明染料敏化太陽(yáng)電池的抗衰老封裝方法，屬于可再生能源，光催化、化學(xué)和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。尤其是應(yīng)用特殊的電池板封裝工藝，以真空、冷封裝手段，實(shí)現(xiàn)染料敏化電池中的染料等有機(jī)組分不被納米TiO2粒子光催化降解，利用電池內(nèi)外飽和蒸氣壓差原理，消除電解質(zhì)因熱致膨脹和揮發(fā)泄露導(dǎo)致的污染環(huán)境、電池效率下降甚至損壞等因素，進(jìn)而達(dá)到延長(zhǎng)電池的工作壽命，大幅度降低電池的生產(chǎn)成本。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的快速發(fā)展，能源問(wèn)題越來(lái)越成為各國(guó)政府和支柱行業(yè)需要認(rèn)真考慮的問(wèn)題。能源問(wèn)題關(guān)系到全球的可持續(xù)發(fā)展，將成為制約社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵因素。隨著石油、煤炭以及天然氣等化石資源面臨枯竭和環(huán)境嚴(yán)重惡化，發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源產(chǎn)業(yè)則勢(shì)在必行。
與目前在市場(chǎng)上占主要地位的硅太陽(yáng)能電池的昂貴生產(chǎn)成本和復(fù)雜的制備程序相比，染料敏化太陽(yáng)能電池(dye-sensitized Solar Cell簡(jiǎn)稱(chēng)DSC)最吸引人的特點(diǎn)是其廉價(jià)的原材料和相對(duì)簡(jiǎn)單的制作工藝。2001以來(lái)，隨著染料敏化技術(shù)的不斷進(jìn)步，該電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程在全世界范圍突然加快。由于中國(guó)是個(gè)勞動(dòng)力密集型國(guó)家，勞動(dòng)力成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于資本和技術(shù)的投入代價(jià)，在目前中國(guó)這樣的國(guó)情下，更適合其大規(guī)模應(yīng)用。
1993年，Grtzel研究組實(shí)現(xiàn)了染料敏化納米太陽(yáng)能電池10％的光電能量轉(zhuǎn)換率。目前，染料敏化電池的最高轉(zhuǎn)化效率已超過(guò)11％。而目前占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位的太陽(yáng)能電池是轉(zhuǎn)化率在14％左右的多晶硅電池；近幾年倍受追捧的非晶硅薄膜電池，其規(guī)模生產(chǎn)的效率也僅僅只是在8％，而且，非晶硅電池的光疲勞效應(yīng)導(dǎo)致的長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性問(wèn)題一直未得到有效克服。染料敏化電池主要有三部分組成1.表面吸附染料的納米TiO2薄膜工作極；2.電解質(zhì)；3.對(duì)極。其制作成本和工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于硅電池。大規(guī)模生產(chǎn)，成本將不到硅電池的1/5。2004年，日本日立公司在東京BigSight國(guó)際會(huì)展中心舉行的納米技術(shù)展“NanoTech 2004”上展示了染料敏化太陽(yáng)能電池的大尺寸面板，展示出的是將4個(gè)每邊約為10cm的電池面板連接起來(lái)的電池組件。該公司宣稱(chēng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換效率試驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)為9.3％。這是目前報(bào)道的大面積電池的最高效率。但是敏化電池的工作壽命問(wèn)題一直未能得到很好的解決。
染料敏化電池中用于吸收太陽(yáng)光的部件是吸附了染料的TiO2納米晶薄膜，這層膜也是電池的最重要部分，開(kāi)發(fā)的效率最好的染料主要是Ru的二聯(lián)吡啶羧酸類(lèi)配合物染料，其中，N3、N719和black dye三種染料的光電轉(zhuǎn)化效率均超過(guò)了10％。近期，純有機(jī)染料發(fā)展迅速，一種吲哚啉羧酸染料(indoline dye代號(hào)D149)用于敏化電池，光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了9.03％。在太陽(yáng)光的照射下，染料受到光激發(fā)，電子從激態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，由于TiO2半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶位置低于染料激發(fā)態(tài)的位置，電子從染料激發(fā)態(tài)注入到TiO2的導(dǎo)帶，再經(jīng)過(guò)外電路，電子從TiO2導(dǎo)走。但是，在整個(gè)光電轉(zhuǎn)換過(guò)程中，還存在另外一個(gè)TiO2光降解礦化染料和電解質(zhì)中有機(jī)組分的反應(yīng)。TiO2不僅是一種好的光電轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體材料，同時(shí)也是一種優(yōu)良的光催化降解有機(jī)物的光催化材料。在太陽(yáng)光照射下，納米TiO2半導(dǎo)體材料在太陽(yáng)光中紫外光的激活下產(chǎn)生光生電子和光生空穴，電子與空穴分離并遷移到粒子表面的不同位置，電子與吸附在納米TiO2粒子表面上的O2生成超氧陰離子自由基·O2-，空穴與H2O反應(yīng)，生成·OH氫氧自由基，·O2-和·OH都有很高的氧化性，能使幾乎所有的有機(jī)物分解，最終礦化成為CO2等有機(jī)小分子，從而起到殺菌、防霉、空氣凈化的作用，但在染料敏化TiO2納米晶太陽(yáng)能電池中，TiO2的這種降解礦化有機(jī)物性能變成了最為不利的因素，它在將染料吸收的太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為電能的同時(shí)，也同時(shí)在進(jìn)行將吸附于表面的染料和電解質(zhì)中的有機(jī)組分降解為小分子的過(guò)程。由此可見(jiàn)，只要電池內(nèi)部有O2或者H2O的存在，光電轉(zhuǎn)換過(guò)程和光降解礦化必然同時(shí)發(fā)生。然而，電池中任何組分的損失減少對(duì)電池效率的影響將都是致命性的，尤其是染料敏化電池，染料等有機(jī)組分是其不可或缺的最重要的組成部分。
影響敏化電池長(zhǎng)期穩(wěn)定性的另外一個(gè)最重要因素是電解質(zhì)的熱致?lián)]發(fā)泄漏。目前在克服電解質(zhì)泄漏方面的研究工作主要集中在開(kāi)發(fā)新的離子液體電解質(zhì)、準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì)三個(gè)方面。離子液體是一類(lèi)分子量較大的有機(jī)體，有較小的飽和蒸氣壓、揮發(fā)小、具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，但是其黏度遠(yuǎn)高于液態(tài)電解質(zhì)，I3-擴(kuò)散到對(duì)電極上的速度慢，質(zhì)量傳輸過(guò)程占主導(dǎo)地位，從而降低了電池的效率。目前離子液體電池最高效率為7.5％，遠(yuǎn)小于液態(tài)電解質(zhì)11％。準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)主要是在有機(jī)溶劑或離子液體中加入凝膠劑體系，從而增加體系的穩(wěn)定性，雖然目前準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)的效率已達(dá)到7％，但有機(jī)溶劑的存在仍然未能完全消除揮發(fā)泄漏的影響因素，而且，準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)也存在黏度大、擴(kuò)散慢、對(duì)TiO2多孔膜滲透差，影響電池效率的缺點(diǎn)。全固態(tài)電解質(zhì)除了黏度大、擴(kuò)散慢、滲透性差外，還存在結(jié)晶速度快的缺點(diǎn)。目前，最高效率僅僅3.8％。有機(jī)溶劑電解質(zhì)黏度低、離子擴(kuò)散快、組分易調(diào)節(jié)、對(duì)納米TiO2多孔膜滲透性好的優(yōu)點(diǎn)。主要包括有機(jī)溶劑、氧化還原電對(duì)和有機(jī)小分子類(lèi)添加劑三部分組成，目前，由乙腈、I2/I3-、叔丁基吡啶等組成的電解液，其電池效率超過(guò)11％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它類(lèi)型電解質(zhì)，而且成本低廉。但是，電解液中的有機(jī)溶劑飽和蒸氣壓很低，在太陽(yáng)光照射下快速揮發(fā)、泄漏，一方面降低了電池的光電轉(zhuǎn)化效率，另一方面也污染了環(huán)境。
發(fā)明采用低溫、真空封裝和惰性氣體保護(hù)技術(shù)，使得染料敏化電池中的染料及電解質(zhì)等有機(jī)組分即使在太陽(yáng)光的長(zhǎng)時(shí)間照射下，也不被TiO2納米粒子光降解礦化；利用封裝后，電池內(nèi)壓強(qiáng)低于外大氣壓，內(nèi)部物質(zhì)不會(huì)外泄的原理，消除了電解質(zhì)在太陽(yáng)光照射下因熱致膨脹和揮發(fā)泄漏導(dǎo)致電池衰老和環(huán)境污染的難題。經(jīng)考察檢索，未見(jiàn)有相關(guān)報(bào)道和專(zhuān)利申請(qǐng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)染料敏化電池中納米TiO2粒子在受紫外光照射下對(duì)染料等有機(jī)組分產(chǎn)生光降解作用，以及液態(tài)有機(jī)溶劑電解質(zhì)在太陽(yáng)光照射下產(chǎn)生熱膨脹和揮發(fā)泄漏，導(dǎo)致敏化電池不能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種特殊的電池封裝方法，來(lái)消除電池中TiO2光降解染料等有機(jī)組分以及電解質(zhì)的熱致?lián)]發(fā)泄漏兩因素對(duì)敏化電池穩(wěn)定工作壽命的影響。本發(fā)明目的還在于降低敏化電池的效率衰減，延長(zhǎng)電池工作壽命，降低其發(fā)電成本。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為染料敏化太陽(yáng)電池的抗衰老封裝方法，包括下面幾個(gè)步驟在印刷TiO2漿料前對(duì)染料敏化電池板的導(dǎo)電玻璃基底進(jìn)行刻蝕?？涛g的步驟是先將電池板的導(dǎo)電層表面涂覆抗蝕劑，再根據(jù)需要將電池板四周(例如0.5cm)的邊緣部分抗蝕劑去除。將此電池板放入腐蝕劑中浸泡，抗蝕劑被去除的裸露部分的導(dǎo)電層由此被腐蝕溶解。取出電池板，用有機(jī)溶劑浸泡后進(jìn)行清洗，便得到需要的導(dǎo)電基板。經(jīng)清洗后用于印刷TiO2膜，吸附染料制備電池的工作電極和對(duì)電極。并在導(dǎo)電層被腐蝕處理的較寬一邊正中鉆一小孔，制作成可進(jìn)行針孔式注入氣體和液體的閥門(mén)孔。工作電極和對(duì)電極制備在工作電極予留空間較寬一邊的中心處鉆孔用于充氣、抽真空和灌注電解液；用印刷的辦法制作條狀15×1cm2TiO2薄膜，經(jīng)由500-700℃燒結(jié)處理后，用浸泡法吸附染料；染料敏化TiO2帶隙之間0.1±0.05cm部分激光刻蝕導(dǎo)電層后用于印刷封裝膠，將相鄰染料敏化TiO2帶與帶之間絕緣隔離；將另一塊導(dǎo)電玻璃板印刷H2PtCl6溶液成帶狀，350±25℃燒結(jié)制備納米金屬Pt顆粒層，然后進(jìn)行印刷相應(yīng)的光刻封裝膠，將導(dǎo)電帶隔離為帶狀構(gòu)成工作電極板；將上述制備好的染料敏化TiO2電極板與已經(jīng)處理好的對(duì)電極玻璃板重疊，封裝成中空的夾層式電池板。對(duì)封裝的夾層式電池板預(yù)留抽氣孔。在抽真空后，用針孔注射的方式注入液態(tài)電解質(zhì)，其中，電解質(zhì)配制和保存是在嚴(yán)格的無(wú)水條件下進(jìn)行?？刂齐娊赓|(zhì)的注入量，保證電池板夾層間導(dǎo)電膜被刻蝕部分無(wú)電解質(zhì)存在。這種真空條件下注入電解質(zhì)，可增強(qiáng)電解質(zhì)的填充效果，增大太陽(yáng)電池的填充因子。
用于封裝的材料是玻璃粉。封裝的具體步驟是用氧炔焰噴槍噴出高溫的氧炔焰熔融玻璃粉將雙層玻璃板邊緣焊接密封。利用特殊的密封裝置可保證電池板局部高溫熔融，染料敏化TiO2薄膜層部分溫度始終保持在200℃以下，染料不會(huì)發(fā)生熱分解。
用熔融玻璃粉的方式進(jìn)行封裝，既保證了封裝結(jié)果的密封性，又保證了染料分子不發(fā)生熱分解。
在注入液態(tài)電解質(zhì)之后，從進(jìn)氣口充入適量的惰性氣體，如氮?dú)?、氬氣等，控制電池?nèi)部的壓強(qiáng)在0.5～0.8個(gè)大氣壓左右。這樣就可以保證，即使在較高的溫度下，電解質(zhì)也不會(huì)因熱膨脹導(dǎo)致電池板的損壞；又由于電池內(nèi)部的壓強(qiáng)小于外部大氣壓，因此，電解液也不會(huì)發(fā)生揮發(fā)和液漏等現(xiàn)象。
具體而言1.將用于印刷TiO2薄膜的導(dǎo)電玻璃在還沒(méi)有印刷之前，在導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電層表面印刷或者噴涂一層有機(jī)保護(hù)膜(抗腐蝕劑)，根據(jù)需要將導(dǎo)電玻璃四周一定部位(一邊邊距1.5厘米；另外三邊邊距各0.5厘米)的有機(jī)保護(hù)膜也可以用機(jī)械的方法去除，再將此導(dǎo)電玻璃放入酸腐蝕劑中浸泡，數(shù)小時(shí)后，裸露的導(dǎo)電層被酸腐蝕劑溶解，最后取出導(dǎo)電玻璃板去除有機(jī)保護(hù)膜，并在導(dǎo)電層被腐蝕處理的較寬一邊正中鉆一小孔，制作成可進(jìn)行針孔式注入氣體和液體的閥門(mén)孔。
2.將封裝好的中空玻璃電池板在150℃的干燥箱中用機(jī)械泵從進(jìn)氣孔處抽真空，保證真空度達(dá)到1×10-2Pa。將抽好真空的電池板用針式充氣法充入干燥的惰性氣體(高純N2或者高純Ar)達(dá)到1個(gè)大氣壓，再進(jìn)行抽真空后充入惰性氣體，如是重復(fù)3次，最后達(dá)到1×10-2Pa的真空度。此步驟主要是除去電池板內(nèi)的O2和H2O，電池內(nèi)部沒(méi)有O2和H2O的條件下，TiO2多孔膜在受紫外光照射時(shí)，納米TiO2粒子表面則不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性超氧陰離子自由基·O2-和羥基自由基·OH，從而不會(huì)對(duì)染料和電解質(zhì)中的有機(jī)組分產(chǎn)生氧化降解，達(dá)到了增加電池長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的目的。
3.將步驟2的電池板進(jìn)行電解液的注入，采用的方法也是針式注入法?？刂齐娊庖旱淖⑷肓浚沟肨iO2被完全浸潤(rùn)，而電池板四周無(wú)TiO2的地方只有少量電解液的存在。針式注入法容易控制注入量和電池板的密封。真空條件下注入電解液，還增加了電解液對(duì)染料敏化TiO2多孔膜的滲透，可大大提高填充度，改善電池的填充因子。另一方面，由于TiO2多孔膜具有很高的比表面，與電解液接觸可產(chǎn)生非常大的表面張力，因此電解液注入時(shí)優(yōu)先快速浸潤(rùn)TiO2多孔膜，待導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電層被刻蝕的地方有少量電解液出現(xiàn)時(shí)，證明TiO2多孔膜已被電解質(zhì)完全浸潤(rùn)。電池板邊緣導(dǎo)電層的刻蝕有兩個(gè)作用，一方是在電池內(nèi)部予留了相應(yīng)的真空空間，使得電解液光照受熱時(shí)不會(huì)因熱致?lián)]發(fā)泄漏和膨脹導(dǎo)致電池效率衰減甚至損壞；另一方面，邊緣導(dǎo)電層被刻蝕，電解液因熱膨脹和揮發(fā)在電池板邊緣出現(xiàn)也不會(huì)發(fā)生兩電極板之間發(fā)生短路的情況。
4將步驟3得到的電池板再進(jìn)行適量惰性氣體(高純N2或者高純Ar)的充入，控制電池內(nèi)部壓強(qiáng)為0.5-0.8個(gè)大氣壓，最后密封得到用于拼接大面積電池板的小電池。適量?jī)?nèi)壓的維持是必要的，一方面，高真空條件不容易長(zhǎng)期保持，O2和H2O一旦進(jìn)入，光降解礦化立即發(fā)生進(jìn)行另一方面，內(nèi)部高真空，電池板受到高的外壓應(yīng)力容易損壞。
本發(fā)明特點(diǎn)是染料敏化太陽(yáng)電池的抗衰老封裝技術(shù)是根據(jù)TiO2納米粒子在無(wú)水、無(wú)氧的惰性氣氛中，在太陽(yáng)光照射下不生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基·OH和超氧化物陰離子自由基·O2-，從而對(duì)染料和有機(jī)小分子不產(chǎn)生光催化降解作用的敏化太陽(yáng)電池封裝新技術(shù)。最終能夠有效的阻止電池光電轉(zhuǎn)化效率的衰減，成倍的延長(zhǎng)電池的壽命，大幅度降低敏化電池的生產(chǎn)成本。


圖1根據(jù)本發(fā)明對(duì)染料敏化電池的封裝結(jié)果示意圖。斜杠陰影部分為導(dǎo)電層被刻蝕的邊緣部分；箭頭指向?yàn)橛糜谶M(jìn)氣、抽氣和注入電解液的針孔式閥門(mén)；10毫米帶狀部分為光電轉(zhuǎn)換薄膜層；1毫米窄帶為絕緣部分；電池的網(wǎng)格線等串并接線路部分未給出。
具體實(shí)施例方式
具體按照以下4個(gè)部分進(jìn)行1.導(dǎo)電玻璃基底的制作切割兩塊ITO導(dǎo)電玻璃為17×10cm2，將導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電面(用萬(wàn)用表測(cè)試)噴涂一層有機(jī)保護(hù)膜(一種液態(tài)抗酸腐蝕劑，如10％的水溶性聚乙烯醇薄膜)，在100±10℃條件下加熱1小時(shí)，有機(jī)保護(hù)膜固化。用機(jī)械刮刻剝離方法去除導(dǎo)電玻璃板周邊的有機(jī)保護(hù)膜，其中一邊頁(yè)的邊距為1.5cm，另外三邊頁(yè)的邊距為0.5cm。再將此導(dǎo)電玻璃放入酸腐蝕劑(5-10％草酸溶液)中浸泡12±3小時(shí)，有機(jī)保護(hù)膜被刻蝕掉的部分，氧化物導(dǎo)電層被酸腐蝕劑腐蝕溶解失去導(dǎo)電能力。取出后將導(dǎo)電玻璃在有機(jī)溶劑丙酮或者乙醇中浸泡3小時(shí)，剝離掉剩余的有機(jī)保護(hù)膜便得到需要的導(dǎo)電玻璃基底。一塊用于制作染料敏化納米晶TiO2薄膜工作電極，另一塊用于制作對(duì)電極。
2.工作電極板和對(duì)電極板的制作參照傳統(tǒng)已有的辦法制作工作電極和對(duì)電極，具體內(nèi)容包括在工作電極予留空間較寬一邊的中心處鉆孔制作針孔式閥門(mén)用于充氣、抽真空和灌注電解液。用印刷的辦法將50％分散的TiO2懸濁液制作條狀15×1cm2TiO2薄膜，經(jīng)由500-700℃燒結(jié)處理后，用浸泡法吸附染料。染料敏化TiO2帶隙之間0.1±0.05cm部分激光刻蝕導(dǎo)電層后用于印刷封裝膠，將相鄰染料敏化TiO2帶與帶之間絕緣隔離。將另一塊導(dǎo)電玻璃板印刷H2PtCl6溶液成帶狀，350±25℃燒結(jié)制備納米金屬Pt顆粒層，然后進(jìn)行印刷相應(yīng)的光刻封裝膠，將導(dǎo)電帶隔離為帶狀。構(gòu)成工作電極板。上述印刷方法可以是絲網(wǎng)印刷。
3.電池板的封裝應(yīng)用熱壓方法將兩塊電極板粘接在一起，封裝膠將電池內(nèi)部隔離為帶狀。隔離帶狀構(gòu)成電池，帶狀之間印刷金屬線用于相互之間的串接或者并接。在熱壓粘接在一起的夾層式電池板邊緣部分涂布玻璃粉，用特殊的氧炔焰噴射器，噴射氧炔焰熔融玻璃粉將電池板邊緣熔融密封。封裝過(guò)程中保持局部受熱防止染料受熱分解。
4.電解液的注入密封將步驟3的電池板放在150℃條件下的干燥箱內(nèi)用機(jī)械泵進(jìn)行抽真空，真空度達(dá)到1×10-2Pa，再進(jìn)行高純惰性氣體N2(也可以是Ar)的充入，如是進(jìn)行重復(fù)3次，徹底消除染料敏化電池內(nèi)部的O2和H2O的存在。在抽真空的條件下將電解液注入，例如，采用乙腈、I2/I3-、叔丁基吡啶等組成的電解液，由于毛細(xì)現(xiàn)象，電解液在真空條件下充分滲透多孔TiO2薄膜，在電池邊緣出現(xiàn)少量電解液不再向多孔TiO2薄膜滲透時(shí)，說(shuō)明TiO2薄膜已被完全浸潤(rùn)，停止電解質(zhì)的注如，從針孔閥處充入惰性氣體高純N2，維持電池內(nèi)部壓強(qiáng)在0.5個(gè)大氣壓左右，密封后用于大面積電池板的拼接組裝。
權(quán)利要求
1.染料敏化太陽(yáng)電池的抗衰老封裝方法，其特征是包括下面幾個(gè)步驟1)在印刷TiO2漿料前對(duì)染料敏化電池板的導(dǎo)電玻璃基底進(jìn)行刻蝕刻蝕的步驟是先將電池板的導(dǎo)電層表面涂覆抗蝕劑，再根據(jù)需要將電池板四周的邊緣部分抗蝕劑去除；將此電池板放入腐蝕劑中浸泡，抗蝕劑被去除的裸露部分的導(dǎo)電層由此被腐蝕溶解，取出電池板，用有機(jī)溶劑浸泡后進(jìn)行清洗，便得到需要的導(dǎo)電基板；經(jīng)清洗后用于印刷TiO2膜，吸附染料制備電池的工作電極和對(duì)電極；2)工作電極和對(duì)電極制備在工作電極予留空間較寬一邊的中心處鉆孔用于充氣、抽真空和灌注電解液；用印刷的辦法制作條狀15×1cm2TiO2薄膜，經(jīng)由500-700℃燒結(jié)處理后，用浸泡法吸附染料；染料敏化TiO2帶隙之間0.1±0.05cm部分激光刻蝕導(dǎo)電層后用于印刷封裝膠，將相鄰染料敏化TiO2帶與帶之間絕緣隔離；將另一塊導(dǎo)電玻璃板印刷H2PtCl6溶液成帶狀，350±25℃燒結(jié)制備納米金屬Pt顆粒層，然后進(jìn)行印刷相應(yīng)的光刻封裝膠，將導(dǎo)電帶隔離為帶狀構(gòu)成工作電極板；3)將上述制備好的染料敏化TiO2工作電極板與已經(jīng)處理好的對(duì)電極玻璃板重疊，封裝成中空的夾層式電池板對(duì)封裝的夾層式電池板預(yù)留的抽氣孔抽真空，然后用針孔注射的方式注入液態(tài)電解質(zhì)；4)用氧炔焰噴槍噴出高溫的氧炔焰熔融玻璃粉將雙層玻璃板邊緣焊接密封；5)在注入液態(tài)電解質(zhì)之后，從進(jìn)氣口充入適量的惰性氣體，如氮?dú)狻鍤獾?，控制電池?nèi)部的壓強(qiáng)在0.5～0.8個(gè)大氣壓左右。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽(yáng)電池的抗衰老封裝方法，其特征是印刷TiO2薄膜的導(dǎo)電玻璃在還沒(méi)有印刷之前，將導(dǎo)電玻璃四周一定部位，一邊邊距1.5厘米；另外三邊邊距各0.5厘米的有機(jī)保護(hù)膜用機(jī)械的方法去除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽(yáng)電池的抗衰老封裝方法，其特征是將封裝好的中空玻璃電池板在150℃的干燥箱中用機(jī)械泵從進(jìn)氣孔處抽真空，保證真空度達(dá)到1×10-2Pa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽(yáng)電池的抗衰老封裝方法，其特征是將抽好真空的電池板用針式充氣法充入干燥的惰性氣體，高純N2或者高純Ar達(dá)到1個(gè)大氣壓，再進(jìn)行抽真空后充入惰性氣體，如是重復(fù)2-3次，最后達(dá)到1×10-2Pa的真空度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽(yáng)電池的抗衰老封裝方法，其特征是采用ITO導(dǎo)電玻璃，液態(tài)抗酸腐蝕劑是水溶性聚乙烯醇薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的染料敏化太陽(yáng)電池的抗衰老封裝方法，其特征是印刷方法采用絲網(wǎng)印刷方法。
全文摘要
本發(fā)明通過(guò)使用玻璃粉作封裝材料，設(shè)計(jì)特殊的電池板結(jié)構(gòu)，通過(guò)低溫封裝工藝對(duì)夾層式敏化電池進(jìn)行封裝，并通過(guò)對(duì)電池內(nèi)部充入適量的惰性氣體，維持電池內(nèi)部無(wú)水、無(wú)氧和低壓的條件，消除了染料和有機(jī)電解質(zhì)組分在TiO
文檔編號(hào)H01L31/18GK101051672SQ20071002128
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者鄒志剛, 劉斌, 田漢民, 田志鵬, 于濤 申請(qǐng)人:南京大學(xué)