TWI462369B - 染料敏化的太陽能電池及其製備方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種染料敏化的太陽能電池及其製備方法，特別係有關於一種可以防止一暴露在嚴苛外在環境下且於其中操作之太陽能電池之電解質由一密封部揮發，藉此延長耐用壽命，且提供一具有對濕氣與氣體極佳密封效果，可在低溫輕易地加工，並且具有抵抗外來衝擊或破壞性質及極佳強度之密封，藉此延長一太陽能電池之壽命並增加其耐用性的染料敏化的太陽能電池及其製備方法。
由於在1991年已由瑞士聯邦技術學院洛桑分校之Michael Gratzel等人發展出一染料敏化奈米粒子氧化鈦太陽能電池，故有關這方面之許多研究正在進行。因為該染料敏化的太陽能電池相較於現有太陽能電池具有相低之製造成本，所以它可取代現有非晶質矽太陽能電池。又，該染料敏化的太陽能電池是一主要由可以吸收可見光以產生電子-電洞對之染料分子、及用以傳送所產生電子之過渡金屬氧化物構成的光電化學太陽能電池。
通常，一染料敏化的太陽能電池之單元電池包含上與下透明基材、分別形成在該等透明基材上之導電透明電極、一形成在該導電透明電極上且對應於一第一電極之吸附染料過渡金屬氧化物多孔層、一形成在該導電透明電極上且對應於一第二電極之觸媒薄膜電極、及一填充在如TiO2
之過渡金屬氧化物多孔電極與該觸媒薄膜電極之間的電解質。
因此，為了穩定地維持填充在該等第一與第二電極間之電解質，一熱塑性聚合物膜放置在該等第一與第二電極之間且被熱壓以將它們結合在一起，藉此形成一可將一電解質注入且儲存在該等第一與第二電極之間的空間。
但是，因為該熱塑性聚合物膜沒有一緊緻結構，所以它會被高溫、強烈之陽光、熱循環等輕易地破壞，且該電解質會因夜/日或冬/夏之熱循環而揮發，使一太陽能電池之效率降低，最後終結其壽命。又，由於其有限之機械強度，該熱塑性聚合物膜會因外來衝擊而輕易地受損，使一太陽能電池之壽命，並因此造成耐用性之問題。
為了解決先前技術之前述問題，本發明之一目的係提供一種染料敏化的太陽能電池，其可以防止一暴露在嚴苛外在環境下且於其中操作之太陽能電池之電解質由一密封部揮發，藉此延長耐用壽命，且提供一具有對濕氣與氣體極佳密封效果之密封，可在低溫輕易地加工，並且具有抵抗外來衝擊或破壞性質及極佳強度之密封，藉此延長一太陽能電池之壽命並增加其耐用性。
為了達成本發明之目的，本發明提供一種染料敏化的太陽能電池，其包含：一第一電極，係由一在其表面上具有一包含染料之多孔膜之透明基材構成；一第二電極，係相對該第一電極配置；及一電解質，係在該等第一與第二電極之間，其中該電解質被填充在一由燒結玻料形成之空間中，且該燒結玻料密封該等第一與第二電極並使它們以一定之間距分開，又，該燒結玻料係藉塗布玻料並將之燒結而形成，而該玻料包含P2
O5
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O5
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O3
0~10mol%；及TiO2
0~10mol%。
本發明亦提供一種用以製備一染料敏化的太陽能電池之方法，該染料敏化的太陽能電池包含：一第一電極，係由一在其表面上具有一包含染料之多孔膜之透明基材構成；一第二電極，係相對該第一電極配置；及一電解質，係在該等第一與第二電極之間，且該方法包含以下步驟：將一玻料塗布在該等第一與第二電極間之結合表面上，且該玻料包含：P2
O5
0~30mol%；V2
O5
0~50mol%；ZnO 0~20mol%；BaO 0~15mol%；As2
O3
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O3
0~20mol%；In2
O3
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O3
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O3
0~20mol%；Bi2
O3
0~10mol%；及TiO2
0~10mol%；及燒結該玻料以密封該等第一與第二電極，且使它們以一定間距分開。
依據本發明，由於可防止一電解質之損失且可以藉由以燒結玻料密封而確保機械強度，故可防止一暴露於嚴苛外部環境且在其中操作之太陽能電池之電解質的揮發，藉此延長耐用壽命。又，提供一具有對濕氣與氣體極佳密封效果，可在低溫輕易地加工，並且具有抵抗外來衝擊或破壞性質及極佳強度之密封，藉此延長一太陽能電池之壽命並增加其耐用性。
第1圖是本發明第一實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，第2圖是本發明第二實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，第3圖是本發明第三實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，第4圖是本發明第四實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，第5圖是本發明第五實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，第6圖是本發明第六實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，第7圖是本發明第七實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，第8圖是本發明之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，顯示一電解質入口之密封，且第9圖是本發明之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，顯示一連接線。
以下將參照附圖詳細說明本發明。本發明係有關於一染料敏化的太陽能電池，其包含：一第一電極(10)，係由一在其表面上具有一包含染料之多孔膜(13)之透明基材(11)構成；一第二電極(20)，係相對該第一電極(10)配置；及一電解質(30)，係在該等第一與第二電極之間，其中該電解質(30)被填充在一由燒結玻料(40)形成之空間中，且該燒結玻料密封該第一電極(10)與該第二電極(20)並使它們以一定之間距分開，又，該燒結玻料係藉塗布玻料並將之燒結而形成，而該玻料包含P2
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O5
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0~20mol%；Bi2
O3
0~10mol%；及TiO2
0~10mol%。
大體上，一染料敏化的太陽能電池包含一由一在其表面上具有一包含染料之多孔膜(13)之透明基材(11)構成的第一電極(10)；一相對該第一電極(10)配置之第二電極(20)；及一在該等第一與第二電極之間的電解質(30)。在本發明中，為了穩定地維持在該等第一與第二電極間之電解質一段長時間，該等第一與第二電極係配置成互相分開，且在其間之空間係被可以在低溫燒結並形成一氣密密封之燒結玻料，並且該密封空間填充有一電解質。實例係如第1至9圖所示者，且其解釋將在以下說明。
在此可使用染料被吸附於其上之各種習知多孔膜作為該多孔膜，且塗布且燒結例如，具有10至15nm尺寸之TiO2
等過渡金屬氧化物以獲得一多孔膜。該多孔膜形成於其上之透明基材不必限制於一平坦基材且它可包含一彎曲基材，並且可使用包括一由可見光或特定波長之波可穿過之材料製成之基材(例如，玻璃)之供一太陽能電池共用的各種透明基材。最好使用一導電基材作為一電極，且透明基材之實例包括習知透明玻璃、透明樹脂、PET、ITO或FTO等。又，為了賦予導電性，除了前述材料以外，一導電膜或塗層(ITO、FTO或導電聚合物)可進一步包含在該多孔膜與該基材之間。由於該第二電極相對該第一電極配置，所以可使用供一太陽能電池之一第二電極共用之任一種基材，且不必受限於一平坦基材並且可包含一彎曲基材。較佳地，它是由可見光或特定波長之波可穿過之材料製成，且就此而言，它可由習知透明玻璃、透明樹脂、PET、ITO或FTO等製成。較佳地，為了賦予導電性，可以更包含一導電膜或塗層(ITO、FTO或導電聚合物)。又，為了增加太陽光吸收效率並啟動反應，可在該第一電極之最外側更包含一如Pt等觸媒金屬層。
該燒結玻料係藉將一包含玻料之玻料糊沿該等基材邊緣塗布在該等基材間且將之燒結以形成一密封形成固體而獲得，且該玻料包含P2
O5
0~30mol%；V2
O5
0~50mol%；ZnO 0~20mol%；BaO 0~15mol%；As2
O3
0~20mol%；Sb2
O3
0~20mol%；In2
O3
0~5mol%；Fe2
O3
0~10mol%；Al2
O3
0~5mol%；B2
O3
0~20mol%；Bi2
O3
0~10mol%；及TiO2
0~10mol%。
較佳地，該玻料糊組成物包含a)該玻料；b)一有機黏合劑；及一有機溶劑，且最好是a)60至90重量份之玻料；b)0.1至5重量份之有機黏合劑；及c)5至35重量份之有機溶劑。
較佳地，該玻料包含P2
O5
10~25mol%；V2
O5
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O3
1~10mol%；Fe2
O3
1~10mol%；Al2
O3
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O3
0.1~5mol%；Bi2
O3
1~10mol%；及TiO2
0.1~5mol%，且更佳地，包含P2
O5
15~20mol%；V2
O5
40~50mol%；ZnO 10~20mol%；BaO 5~10mol%；Sb2
O3
3~7mol%；Fe2
O3
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O3
0.1~5mol%；B2
O3
0.1~5mol%；Bi2
O3
1~5mol%；及TiO2
0.1~5mol%。
如果該玻料組分之含量超出前述範圍，則可能無法達成透明化，且會明顯破壞防水性，或無法進行雷射燒結。
特別地，如果ZnO之含量超過20mol%，則會析出晶相，因此使密封困難，且如果BaO之含量超過15mol%，則玻璃會不穩定，因此產生失透明作用。
又，如果Al2
O3
之含量超過5mol%，則玻璃會不穩定，且如果B2
O3
之含量超過20mol%，則軟化溫度超過500℃，因此使低溫密封困難。
如果Bi2
O3
之含量超過10mol%，則熱膨脹係數增加，因此使密封困難，且如果TiO2
之含量超過10mol%，則熱膨脹係數增加，因此使低溫密封困難。
較佳地，該玻料具有由300至400℃之玻璃轉化溫度(Tg
)及由300至400℃之軟化溫度(Tdsp
)。在這些範圍內，低溫下之燒結穩定性極佳。
又，該玻料較佳地具有0.1至20μm之粒子尺寸。在這範圍內，可進行一低溫加工，因此適用於一對熱不穩定之裝置的氣密密封，且可進行一雷射加工，因此增加電氣裝置之密封效率。
在該玻料糊組成物中，該a)玻料係如前所述，且可使用市售有機黏合劑作為該b)有機黏合劑，而該有機黏合劑之實例包括乙基纖維素型或丙烯酸型共聚物。又，可使用與本發明之玻料糊組成物所使用相容之任何有機溶劑作為該c)有機溶劑，且實例包括乙基纖維素型有機黏合劑、丁卡必醇醋酸酯(BCA)、松脂醇(TPN)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)或其混合物。較佳地，100重量份欲使用有機溶劑中之30至70重量份有機溶劑與一有機黏合劑混合以製備一載體，且接著將剩餘有機溶劑及玻料與所製備之載體混合以製備一玻料糊組成物，這可進一步改良該玻料糊組成物之分散性。更佳地，在製備該載體時，該30至70重量份有機溶劑係由55重量份BCA、3至10重量份TPN、及1至5重量份DBP組成，且與該玻料混合時，使用BCA作為該溶劑。
為了控制熱膨脹係數，該玻料糊組成物可更包含一填充劑。該填充劑之實例包括0.1至20μm之堇青石，且其量最好是0.1至30重量份。
又，該玻料糊組成物最好具有500至50000cp之黏度，且以2000至35000cp更佳。在這範圍內，可藉網印法塗布，因此進一步改善可加工性。
依據本發明之染料敏化的太陽能電池之一較佳實施例，該第一電極(10)包含一由透明材料製成之透明基材(11)；一形成在該透明基材(11)上，且以一定間距與該透明基材之邊緣(12)分開至內側之多孔膜(13)；及被吸附至該多孔膜(13)之染料。該第二電極(20)包含一支持基材(21)及一觸媒金屬層(23)，且該觸媒金屬層(23)形成在整個支持基材(21)上或在該支持基材上且以一定間距與該支持基材之邊緣(22)分開至內側。該第一電極(10)與該第二電極(20)係配置成使得該多孔膜(13)與該觸媒金屬層(23)互相相向，且該燒結玻料(40)形成在未形成該多孔膜之該透明基材邊緣(12)與該支持基材(21)之觸媒金屬層(23)或未形成該觸媒金屬層之該支持基材邊緣(22)之間，以密封在該第一電極(10)與該第二電極(20)之間的空間。
又，可使用各種習知透明基材作為該透明基材(11)，且例如，它可由如ITO或FTO等導電透明材料製成，如第1、2或7圖所示，或者一ITO或FTO塗層或一透明導電聚合物塗層等可設置在該玻璃基材(或如PET等透明聚合物基材)上。該導電膜可利用結合於其上之燒結玻料密封，如第3、4與6圖所示，或者該導電膜可與該多孔膜同樣地與該玻璃基材之邊緣以一定間距分開，且該燒結玻料可直接結合至該玻璃基材，如第5圖所示。在後者之情形中，應將一用以電性連接之連接線拉出至該導電膜外。
此外，多數染料被吸附至形成在該透明基材上之多孔膜，因此構成該透明基材之一側。該多孔膜(13)最好形成在該透明基材(11)上，且與該透明基材之邊緣(12)以一定間距分開至內側，藉此防止一電解質通過該多孔膜漏出。
又，可使用一染料敏化的太陽能電池所通用之各種染料作為該染料，且它可以藉各種在先前技術中習知之方法被吸附至該多孔膜。
另外，該第一電極可更包含在該多孔膜上之過渡金屬氧化物的塊狀層，如第7圖所示。詳而言之，可藉塗布400至500nmTiO2
並將之燒結而獲得一塊狀層，這可增加太陽光吸收效率。
又，可使用各種習知支持基材作為該第二電極之支持基材(21)，且最好使用一透明基材。例如，它可由如ITO或FTO等導電透明材料製成，如第1、2或7圖所示，或者一ITO或FTO塗層或一透明導電聚合物塗層等可設置在該玻璃基材(或如PET等透明聚合物基材)上。該導電膜可利用結合於其上之燒結玻料密封，如第4圖所示，或者該導電膜可與該第一電極之多孔膜同樣地與該玻璃基材之邊緣以一定間距分開，且該燒結玻料可直接結合至該玻璃基材或ITO/FTO基材，如第5圖所示。在後者之情形中，應將一用以電性連接之連接線拉出至該導電膜外。
除了該支持基材(21)以外，該第二電極更包含一觸媒金屬層(23)。該觸媒金屬層可以i)形成在該支持基材之整個表面上，如第1與3圖所示，或ii)形成在該支持基材上，且與該支持基材以一定間距分開至內側，如第2與4-7圖所示。
藉此，該燒結玻料可以結合至該第二電極之觸媒金屬層(第1與3圖)，或它可以選擇性地結合至該玻璃基材(第5圖)、ITO/FTO基材(第2、6與7圖)或導電膜層(第4圖)。
該等第一與第二電極係配置成使得該多孔膜與該觸媒金屬層互相相向，且該燒結玻料(40)形成在未形成該多孔膜之該透明基材邊緣及i)該支持基材之觸媒金屬層或ii)未形成該觸媒金屬層之該支持基材邊緣之間，以密封在該等第一與第二電極之間的空間。
此外，本發明之染料敏化的太陽能電池可包含一用以將一電解質(30)注入之入口。較佳地，該第二電極(20)包含一用以注入一電解質之入口(25)，且該電解質入口(25)被燒結玻料(50)密封，其較佳實施例係如第8圖所示，藉此防止該電解質通過該入口漏出，以確保一太陽能電池之耐用性。
此外，本發明之染料敏化的太陽能電池可更包含一由該第一電極(10)或第二電極(20)拉出至一單元電池外側之連接線(60)，且較佳地，該連接線(60)被選擇性地埋置於該燒結玻料(70)中且連接至該太陽能電池之側邊。詳而言之，一單元電池係指一如第1至9圖所示之單元，且各單元電池具有一用以連接它們或將由其獲得之電力傳送至該外部裝置的連接線。如果該連接線暴露於外側，則可能會發生短路或放電。如此，為了防止短路或放電，該連接線之外側塗覆有一絕緣玻料，且為了防止因外來衝擊對該連接線產生破壞，它最好結合於一太陽能電池之側邊。如此，若該連接線(60)被拉出至一太陽能電池之側邊，則塗布且燒結玻料，使得該連接線被埋置於該燒結玻料(70)中且連接於一太陽能電池之側邊。
本發明亦提供一種用以製備一染料敏化的太陽能電池之方法，該染料敏化的太陽能電池包含：一第一電極(10)，係由一在其表面上具有一包含染料之多孔膜(13)之透明基材(11)構成；一第二電極(20)，係相對該第一電極(10)配置；及一電解質(30)，係在該等第一與第二電極之間，且該方法包含以下步驟：將一玻料塗布在該等第一與第二電極間之結合表面上，且該玻料包含：P2
O5
0~30mol%；V2
O5
0~50mol%；ZnO 0~20mol%；BaO 0~15mol%；As2
O3
0~20mol%；Sb2
O3
0~20mol%；In2
O3
0~5mol%；Fe2
O3
0~10mol%；Al2
O3
0~5mol%；B2
O3
0~20mol%；Bi2
O3
0~10mol%；及TiO2
0~10mol%；及燒結該玻料以密封該等第一與第二電極，且使它們以一定間距分開。
如此，在本發明中，特定玻料被塗布在該第一電極與該第二電極之間，且被燒結使得在該等第一與第二電極之間的密封係藉特定燒結玻料形成。
該玻料可藉在先前技術中習知之各種方法塗布，較佳地，沿著該等第一與第二電極之邊緣塗布一包含該玻料之糊。該燒結可藉在先前技術中習知之任何方法進行，或以雷射僅加熱該塗布有玻料之部份並將之燒結，這可將剩餘部份之熱衝擊減至最小。
較佳地，本發明之用以製備一染料敏化的太陽能電池的方法包含以下步驟：提供一由透明材料製成之透明基材作為一第一電極；在該透明基材上形成一以一定間距與該玻璃基材之邊緣分開至內側之多孔膜；將染料吸附至該多孔膜；提供一支持基材作為一第二電極；在該支持基材之整個表面上或以一定間距與該支持基材之邊緣分開至內側之方式在該支持基材上形成一觸媒金屬層；將該玻料塗布在未形成該多孔膜之該透明基材邊緣與該支持基材之觸媒金屬層或未形成該觸媒金屬層之該支持基材邊緣之間；及結合該第一電極與該第二電極，使得該多孔膜與該觸媒金屬層互相相向，且燒結所塗布之玻料以密封該等第一與第二電極。
該透明基材可以是在先前技術中習知之任何透明基材，例如，它可由一具有一導電膜之如ITO、FTO、玻璃或PET等絕緣材組成。該多孔膜可以是在先前技術中習知之任何多孔膜，且較佳地，它可藉塗布具有10至15nm之尺寸之TiO2
且將之燒結來獲得。又，染料可藉在先前技術中習知之任何方法吸附至該多孔膜，且較佳地，以一其中溶解有染料之混合溶液浸漬具有形成於其上之多孔膜的基材，以吸附該染料。該染料吸附步驟不一定在這階段進行，且可以在形成第7圖所示之一塊狀層後進行，或在結合該等第一與第二電極之後與在填充一電解質(藉通過一電解質入口注入一混合溶液)之前進行。不論其順序為何，均可進行該染料吸附步驟，只要它可將染料吸附至該多孔膜即可。又，在該多孔膜上可更包含一塊狀層。
接著，該第二電極係藉提供前述支持基材且藉電鍍、濺鍍等將一觸媒金屬層塗覆於其上而形成。
該多孔膜最好形成在該透明基材上，且以一定間距與該邊緣分開至內側。該觸媒金屬層可形成在該支持基材上，且以一定間距與該邊緣分開至內側，但它可以形成在整個支持基材上。
如此製備之第一與第二電極係藉將玻料糊並將之燒結(包括雷射加熱燒結)來密封，如第1至9圖所示。
此外，本發明之用以製備一染料敏化的太陽能電池之方法可更包含以下步驟：在該第二電極中形成一用以注入一電解質之入口；將一電解質注入該入口；及將該玻料塗布在該入口上且將之燒結以密封該入口。形成該電解質入口之步驟可以在注入該電解質之前的任何階段進行，如此，這步驟可以在提供該支持基材之前或之後進行，或在形成該觸媒金屬層之後進行，或者在結合該等第一與第二電極之後進行。
接著，通過所形成之電解質入口注入一製備一染料敏化的太陽能電池所需之電解質，且將一玻料糊塗布在該入口上並將之燒結以密封該入口，如第8圖所示。
此外，對第9圖所示之構造而言，本發明之用以製備一染料敏化的太陽能電池的方法可更包含以下步驟：結合一由該第一或第二電極拉出之至一單元電池之外側之連接線；及選擇性地將該連接線拉至該太陽能電池之側邊，將該玻料塗布在該連接線四週與該太陽能電池之側邊且將它燒結，使得該連接線連接至該太陽能電池之側邊。結合該連接線之步驟可以在一適當階段進行，使得該連接線可以由該等第一與第二電極拉出，使電子可移動，或者它可以透過進一步加工來進行。又，由於一般太陽能電池需要一連接線，該連接線可以藉習知技術來拉出。
接著，該拉出連接線之絕緣及與一太陽能電池側邊之連接不一定在完成一太陽能電池之製備後進行，且這些步驟可以在任何階段進行，只要該等第一與第二電極結合且該太陽能電池之側邊形狀不再改變即可。該玻料之燒結可以藉一般燒結方法進行，或者它可藉以雷射僅加熱塗布有該玻料之部份來燒結。
本發明將參照以下例子來說明，但是，這些例子僅用以說明本發明且本發明之範圍不受限於此。
[例1]玻料之製備
例1至7之玻料係以在以下表1中所述之組成物來製備。在表1中，各值係以mol%為基準。
[例8]一玻料糊組成物之製備及密封測試
利用例1至7之各前述所製備玻料來製備一玻料糊組成物。藉由將5重量份之乙基纖維素型有機黏合劑溶解於BCA：TPN：DBP=75：15：5重量比之一混合溶劑中，以製備一載體，且均勻地混合17重量份之所製備載體、12重量份之作為一有機溶劑之BCA及71重量份之例1至7之各所製備玻料，製備該玻料糊組成物。
一太陽能電池之密封測試係利用所製備之玻料糊組成物進行。將例1至7之各玻料糊組成物網印、乾燥、預燒結及照射雷射，以形成一密封。該雷射係使用Ti：藍寶石(810nm)雷射，且該基材係使用透明玻璃基材(Samsung Corning Company，商品名：Eagle 2000)。在密封時，在該玻璃板上無法觀察到可辨別之溫度增加或裂縫。
例1-7之玻料糊組成物係如下地進行評價，且結果係節錄在以下表2中。
1.玻璃轉移溫度(Tg
)
以DTA裝置(DTG-60H Shimatz)測量一玻璃轉移溫度。
2.軟化溫度(Tdsp
)
以DTA裝置(DTG-60H Shimatz)且以10℃/分升高之溫度測量一軟化溫度。
3.熱膨脹係數(CTE(×10-7
/℃))
以TMA裝置(TMA-Q400 TA設備)且以5℃/分升高之溫度測量一熱膨脹係數。
4.防水
將該密封之OLED樣本浸在80℃純水中且測量重量，以顯示增加速度小於0.5%者為O，且增加速度小於0.5%者為X。
5.雷射密封測試
將該玻料糊組成物網印、乾燥與燒結以形成一密封圖案，且接著以雷射進行密封測試。使用Spectra-physics' integra-MP在13mm/秒之條件下進行密封測試，且決定是否已密封。
○：密封良好 ×：密封不佳
如上表2中所示，本發明之玻料糊組成物提供良好低溫加工性及極佳防水與雷射密封。
本發明不限於前述例子與其附圖，並且在不偏離以下申請專利範圍所述之本發明特性與範疇之情形下，發明所屬技術領域中具有通常知識者可進行各種修改與變化。
10．．．第一電極
11．．．透明基材
12．．．邊緣
13．．．多孔膜
15．．．導電膜
16．．．塊狀層
20．．．第二電極
21．．．支持基材
22．．．邊緣
23．．．觸媒金屬層
25．．．入口
26．．．導電膜
30．．．電解質
40．．．燒結玻料
50．．．燒結玻料
60．．．連接線
70．．．燒結玻料
第1圖是本發明第一實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，
第2圖是本發明第二實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，
第3圖是本發明第三實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，
第4圖是本發明第四實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，
第5圖是本發明第五實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，
第6圖是本發明第六實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，
第7圖是本發明第七實施例之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，
第8圖是本發明之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，顯示一電解質入口之密封，且
第9圖是本發明之一染料敏化的太陽能電池的橫截面圖，顯示一連接線。
10．．．第一電極
11．．．透明基材
13．．．多孔膜
20．．．第二電極
21．．．支持基材
23．．．觸媒金屬層
30．．．電解質
40．．．燒結玻料
Claims (12)
- 一種染料敏化的太陽能電池，其包含：一第一電極，係由一在其表面上具有一包含染料之多孔膜之透明基材構成；一第二電極，係相對該第一電極配置；及一電解質，係在該第一電極與該第二電極之間，其中該電解質被填充在一由燒結玻料形成之空間中，且該燒結玻料密封該等第一與第二電極並使它們以一定之間距分開，又，該燒結玻料係藉塗布玻料並將之燒結而形成，而該玻料包含P2 O5 10~25mol%；V2 O5 40~50mol%；ZnO 10~20mol%；BaO 1~15mol%；As2 O3 0~20mol%；Sb2 O3 1~10mol%；In2 O3 0~5mol%；Fe2 O3 1~10mol%；Al2 O3 0.1~5mol%；B2 O3 0.1~5mol%；Bi2 O3 1~10mol%；及TiO2 0.1~5mol%。
- 如申請專利範圍第1項之染料敏化的太陽能電池，其中該燒結玻料係藉塗布一玻料糊組成物並將之燒結而形成，該玻料糊組成物包含a)該玻料；b)一有機黏合劑；及c)一有機溶劑。
- 如申請專利範圍第1項之染料敏化的太陽能電池，其中該燒結玻料係藉塗布一玻料糊組成物並將之燒結而形成，該玻料糊組成物包含a)60至90重量份之玻料；b)0.1至5重量份之有機黏合劑；及c)5至35重量份之有機溶劑。
- 如申請專利範圍第3項之染料敏化的太陽能電池，其中該玻料糊組成物更包含一0.1至30重量份之填充劑。
- 如申請專利範圍第1項之染料敏化的太陽能電池，其中該第一電極包含一由透明材料製成之透明基材，一形成在該透明基材上且以一定間距與該透明基材之邊緣分開至內側之多孔膜，及被吸附至該多孔膜之染料；該第二電極包含一支持基材及一觸媒金屬層，且該觸媒金屬層形成在整個支持基材上或以一定間距與該支持基材之邊緣分開至內側；該等第一與第二電極係配置成使得該多孔膜與該觸媒金屬層互相相向，且該燒結玻料形成在未形成該多孔膜之該透明基材邊緣與該支持基材之觸媒金屬層或未形成該觸媒金屬層之該支持基材邊緣之間，以密封該第一電極與該第二電極。
- 如申請專利範圍第1項之染料敏化的太陽能電池，其中該第二電極更包含一用以注入該電解質之入口，且該入口被燒結玻料密封。
- 如申請專利範圍第1項之染料敏化的太陽能電池，其中該第一電極或第二電極更包含一由其拉出至一單元電池外側之連接線，且該連接線被選擇性地埋置於該燒結玻料中且連接至該太陽能電池之側邊。
- 一種用以製備一染料敏化的太陽能電池之方法，該染料敏化的太陽能電池包含：一第一電極，係由一在其表面上具有一包含染料之多孔膜之透明基材構成；一第二電極，係相對該第一電極配置；及一電解質，係在該等第一與第二電極之間，且該方法包含以下步驟：將一玻料塗布在該等第一與第二電極間之結合表 面上，且該玻料包含：P2 O5 10~25mol%；V2 O5 40~50mol%；ZnO 10~20mol%；BaO 1~15mol%；As2 O3 0~20mol%；Sb2 O3 1~10mol%；In2 O3 0~5mol%；Fe2 O3 1~10mol%；Al2 O3 0.1~5mol%；B2 O3 0.1~5mol%；Bi2 O3 1~10mol%；及TiO2 0.1~5mol%；及燒結該玻料以密封該等第一與第二電極，且使它們以一定間距分開。
- 如申請專利範圍第8項之方法，其中該方法包含以下步驟：提供一由透明材料製成之透明基材作為一第一電極；在該透明基材上形成一以一定間距與該透明基材之邊緣分開至內側之多孔膜；將染料吸附至該多孔膜；提供一支持基材作為一第二電極；在該支持基材之整個表面上或以一定間距與該支持基材之邊緣分開至內側之方式在該支持基材上形成一觸媒金屬層；將該玻料塗布在未形成該多孔膜之該透明基材邊緣與該支持基材之觸媒金屬層或未形成該觸媒金屬層之該支持基材邊緣之間；及結合該第一電極與該第二電極，使得該多孔膜與該觸媒金屬層互相相向，且燒結所塗布之玻料以密封該等第一與第二電極。
- 如申請專利範圍第8項之方法，更包含以下步驟：形成一用以將一電解質注入該第二電極中之入口；將一電解質注入該入口；及將該玻料塗布在該入口上且將它燒結以密封該入口。
- 如申請專利範圍第8項之方法，更包含以下步驟：結合一由該第一或第二電極拉出至一單元電池之外側的連接線；及選擇性地將該連接線拉至該太陽能電池之側邊，將該玻料塗布在該連接線四週與該太陽能電池之側邊且將它燒結，使得該連接線連接至該太陽能電池之側邊。
- 如申請專利範圍第8項之方法，其中該玻料係藉以雷射僅加熱塗布有該玻料之部份來燒結。
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