使用噴墨印刷的染料敏化太陽(yáng)能電池的變批量生產(chǎn)的制作方法
【專利摘要】使用噴墨印刷沉積的納米復(fù)合有機(jī)-無(wú)機(jī)材料形成染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC）的相關(guān)方法，系統(tǒng)，和設(shè)備。示例性的DSSC實(shí)施例包括在摻氟氧化錫（FTO）導(dǎo)電玻璃襯底上噴墨印刷的狹長(zhǎng)氧化鈦帶和鉑帶。有機(jī)材料的示例性沉積可以在大氣環(huán)境下進(jìn)行，但可以將放置FTO玻璃襯底的印刷盤保持在25°C。可以用氧化鈦和鉑帶覆蓋尺寸為1×1m2的示例性FTO玻璃襯底，同時(shí)為分隔太陽(yáng)能電池，可以在這些帶間形成銀或其他金屬材料的金屬指。電解質(zhì)填充在兩個(gè)相對(duì)，互補(bǔ)的電極襯底之間以形成一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池。可以沉積紫外線阻擋墨水以在太陽(yáng)能玻璃的外側(cè)形成紫外線阻擋薄膜。同時(shí)，還描述了本發(fā)明的多個(gè)其他方面。
【專利說(shuō)明】使用噴墨印刷的染料敏化太陽(yáng)能電池的變批量生產(chǎn)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)與2011年I月7日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)(序列號(hào)為12/986，181的181申請(qǐng)，名稱為“使用噴墨印刷和納米復(fù)合有機(jī)-無(wú)機(jī)材料形成的準(zhǔn)固態(tài)光電極太陽(yáng)能電池”)相關(guān)，并要求享有該美國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其中，該美國(guó)專利申請(qǐng)與2010年2月22日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)(序列號(hào)為61/306，546的546申請(qǐng)，名稱為“包括納米復(fù)合有機(jī)-無(wú)機(jī)材料的光電極太陽(yáng)能電池”)相關(guān)，并要求享有該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。上述兩篇申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用方式包含在此。
[0003]關(guān)于開(kāi)發(fā)贊助的聲明
[0004]本文描述的發(fā)明的內(nèi)容是在希臘基金(Hellenic Funds)和從屬于希臘國(guó)家戰(zhàn)略參考框架(NSRF)的歐洲區(qū)域發(fā)展基金(ERDF)的共同資助下，根據(jù)“希臘技術(shù)群在微電子-階段-2-援助測(cè)量”工程內(nèi)的“半透明太陽(yáng)能電池板”項(xiàng)目的MICR02-32合約完成的。
【背景技術(shù)】
[0005]太陽(yáng)能電池板技術(shù)使用印刷技術(shù)在玻璃、塑料或金屬襯底(substrate)上沉積材料。對(duì)于第三代光伏電池，尤其是染料敏化太陽(yáng)能電池(“DSSC”)和有機(jī)太陽(yáng)能電池，印刷方法專注于使用絲網(wǎng)印刷來(lái)獲取太陽(yáng)能電池產(chǎn)品。絲網(wǎng)印刷是指將墨水施加到保持在襯底上方的圖形化掩模的開(kāi)放區(qū)內(nèi)。之后去除該掩模，并在一個(gè)相對(duì)低的溫度下烘烤該襯底，以便蒸發(fā)墨水的溶劑。烘烤過(guò)程將墨水殘留物排版并固化在襯底上。絲網(wǎng)印刷可能導(dǎo)致大量的墨水浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明包括使用噴墨印刷生產(chǎn)太陽(yáng)能電池組件的系統(tǒng)和方法，與絲網(wǎng)印刷相比具有多種技術(shù)和成本優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明允許調(diào)整生產(chǎn)線規(guī)模，幾乎可以在任何尺寸的襯底上印刷并幾乎可達(dá)到任何產(chǎn)量。
[0007]本發(fā)明還包括一種適用于噴墨印刷的新型墨水，用于覆蓋太陽(yáng)能電池的外側(cè)以減少進(jìn)入到太陽(yáng)能電池中的紫外線(“UC”)輻射。本發(fā)明還描述了光催化性能的特征。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的各方面，用于第三代光伏電池，特別是染料敏化太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線的模具主要由一系列的噴墨印刷站和熱固化站組成。
[0009]每個(gè)噴墨印刷站可以是靜止的，并且包括多個(gè)將不同材料沉積到襯底上的印刷頭。使用的印刷頭的數(shù)量是生產(chǎn)線所支持的襯底的最大寬度的函數(shù)。每個(gè)印刷頭可以支持大約2厘米的寬度，并且每個(gè)印刷頭可以安裝有可變數(shù)量的噴嘴以支持不同的印刷速度和材料沉積量。
[0010]優(yōu)選地，襯底以一定速度在印刷站下移動(dòng)，該速度與印刷頭支持的材料沉積速度成比例?；谶@個(gè)概念，印刷站支持的襯底長(zhǎng)度可以為任意尺寸。優(yōu)選地，印刷頭是數(shù)控的，并且因此可以支持任何尺寸的襯底，只要其寬度在印刷站支持的最大寬度內(nèi)。
[0011]熱固化站可以位于印刷站外，可以通過(guò)一個(gè)能夠在可變溫度下提供固化的開(kāi)放烘箱部件實(shí)現(xiàn)該站。優(yōu)選地，只要固化步驟需要在預(yù)定溫度下進(jìn)行，襯底就會(huì)通過(guò)該固化站?？蛇x地，可以通過(guò)將帶有噴墨印刷機(jī)所沉積的材料的多個(gè)襯底插入到一個(gè)大烘箱站中，由該烘箱站對(duì)這些襯底進(jìn)行離線固化，使熱固化步驟以批處理模式執(zhí)行。如果需要多周期的噴墨印刷沉積和熱固化，可以向后，或循環(huán)傳送襯底到印刷站中以執(zhí)行后續(xù)的周期。
[0012]可以在循環(huán)過(guò)程中，由操作員使用襯底的三維(3D)圖像來(lái)執(zhí)行對(duì)移動(dòng)在生產(chǎn)線上的襯底的檢測(cè)，優(yōu)選地，該3D圖像由用在生產(chǎn)線選定部分的普通數(shù)碼相機(jī)自動(dòng)獲取，并且優(yōu)選地，實(shí)時(shí)顯示在檢測(cè)站上?？梢杂脵C(jī)器視覺(jué)技術(shù)處理該3D圖像，將該3D圖像與可接受的標(biāo)準(zhǔn)圖像相比較，以檢測(cè)與該標(biāo)準(zhǔn)之間的不可接受的偏差。執(zhí)行圖像處理的系統(tǒng)可以基于Brite?開(kāi)發(fā)的3D制造檢測(cè)工具來(lái)建立。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的其他方面，本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例可以包括:
[0014]?生產(chǎn)線配置，及配置生產(chǎn)線的方法，該配置及方法能夠在寬度達(dá)到最大寬度且具有可變、可編程長(zhǎng)度的襯底上沉積材料，其中，多個(gè)印刷頭以并行噴墨的方式沉積材料，以覆蓋襯底寬度，同時(shí)在襯底被傳送過(guò)印刷頭時(shí)，通過(guò)一段時(shí)間的連續(xù)沉積覆蓋襯底長(zhǎng)度。
[0015]?位于玻璃襯底表面的采集電流的導(dǎo)電柵格，以及形成該導(dǎo)電柵格的方法，即通過(guò)激光劃刻在表面形成溝槽或水槽，該溝槽的深度為幾微米，然后用銀導(dǎo)電墨水填充該溝槽。
[0016]?可用于噴墨印刷的，形成TiO2薄膜的鈦基墨水配方，以及配制該鈦基可噴墨印刷墨水的方法。
[0017]?可用于噴墨印 刷的，形成CeO2-TiO2基紫外線阻擋材料薄膜的鈦基墨水的配方，以及配置該鈦基可噴墨印刷墨水的方法。
[0018]?可用于噴墨印刷的，形成SiO2基絕緣材料薄膜的硅基墨水配方，該薄膜用于導(dǎo)電柵隔離，以及配置該硅基可噴墨印刷墨水的方法。
[0019]?光伏電池板的噴墨印刷生產(chǎn)線上的玻璃襯底的質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，以及使用了自動(dòng)采集并實(shí)時(shí)顯示襯底三維圖像的質(zhì)量檢測(cè)方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]附圖根據(jù)本發(fā)明的各方面圖解說(shuō)明了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，參照附圖，下文提供的詳細(xì)描述詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明的各種特征，優(yōu)勢(shì)及本發(fā)明的各方面。這樣，結(jié)合后面的附圖考慮下文的詳細(xì)描述可以更清楚地理解本發(fā)明的特征。附圖中圖解說(shuō)明的每個(gè)示例性方面或?qū)嵤├挠靡獠⒎鞘且獢U(kuò)展，涵蓋所有的方面或限制本發(fā)明的范圍，因此本發(fā)明也認(rèn)可其他等效的實(shí)施例或方面。
[0021]圖1A-1B示出了單電極和雙電極襯底太陽(yáng)能電池板示例性實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0022]圖2A-2C示出了單電極襯底示例性實(shí)施例中第一部分形成階段的平面圖。
[0023]圖3A-3C示出了單電極襯底示例性實(shí)施例中第二部分形成階段的平面圖。
[0024]圖4A-4B示出了單電極襯底示例性實(shí)施例中第一部分和第二部分組裝的側(cè)視圖。
[0025]圖5示出了生產(chǎn)線示例性實(shí)施例的方塊結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0026]圖6示出了示例性雙電極襯底實(shí)施例中第一部分和第二部分組裝之前，相互并列時(shí)的平面圖。[0027]圖7是描述玻璃襯底上噴墨印刷的紫外線阻擋層與普通的紫外線阻擋塑性膜相t匕，對(duì)整個(gè)光譜中各波長(zhǎng)光吸收水平的比較圖表。
[0028]附圖標(biāo)記:
[0029]在全部附圖和詳細(xì)描述中，參考標(biāo)記指示相同的或基本相似的元素。
[0030]單電極襯底太陽(yáng)能電池板1000
[0031]染料敏化太陽(yáng)能電池，1010
[0032]第一部分IO2O
[0033]第二部分IO3O
[0034]導(dǎo)電襯底1040 (單電極1040S，雙電極1040D，負(fù)極.1040N，正極.1040P)
[0035]不導(dǎo)電表面1050
[0036]紫外線阻擋涂層1060，即紫外線阻擋墨水1060的沉積
[0037]導(dǎo)電表面1070
[0038]負(fù)導(dǎo)電帶1080，即陰性墨水1080的沉積
[0039]負(fù)帶間隔寬度1090
[0040]導(dǎo)電金屬帶1100，即金屬墨水1100的沉積
[0041]槽1110
[0042]介質(zhì)涂層1120，即介質(zhì)墨水1120的沉積
[0043]光敏化染料1130
[0044]正導(dǎo)電帶1140，即陽(yáng)性墨水1140的沉積
[0045]正帶間隔寬度1150
[0046]孔1160
[0047]電解質(zhì)1170
[0048]雙電極襯底太陽(yáng)能電池板2000
[0049]雙電極帶間隔寬度2010
[0050]生產(chǎn)線配置500
[0051]襯底傳送帶510
[0052]適用于光伏電池板的襯底520
[0053]噴墨印刷站530，帶有多個(gè)噴墨印刷頭535
[0054]固化站540
[0055]染色站550
[0056]襯底堆疊及組裝站560
[0057]電解質(zhì)填充站570
【具體實(shí)施方式】
[0058]本發(fā)明涉及噴墨印刷生產(chǎn)線用于染料敏化太陽(yáng)能電池的各個(gè)方面。噴墨印刷是一種節(jié)省材料的沉積技術(shù)，用于包括溶質(zhì)的液體墨水，溶質(zhì)溶解在溶劑中。噴墨印刷需要從內(nèi)部有壓電材料并連接到噴嘴的墨水填充腔室中噴射精確量的墨水。施加電壓使壓電材料改變形狀，收縮腔室。腔室收縮產(chǎn)生的微沖擊波使液滴從噴嘴中射出。射出的墨滴在重力和空氣阻力的作用下落在襯底上。墨水沿表面的擴(kuò)展由運(yùn)動(dòng)中獲得的動(dòng)量和襯底表面存在的表面張力決定。
[0059]通常，染料敏化太陽(yáng)能電池(“DSSC”)包括兩個(gè)導(dǎo)電襯底之間的染料敏化電解質(zhì)。示例性的導(dǎo)電襯底包括摻氟氧化錫(“FT0”)鍍膜玻璃，它是用在各種設(shè)備中的理想材料，包括例如光電，觸摸屏顯示器，薄膜光伏電池，節(jié)能窗，射頻干擾(“RFI ”)或電磁干擾(“EMI ”)屏蔽等應(yīng)用及其他光電和絕緣應(yīng)用。由于在大氣環(huán)境下相對(duì)穩(wěn)定，具有化學(xué)惰性，機(jī)械硬度，抗高溫性，對(duì)物理摩擦的高耐受性并且比氧化銦錫(“ΙΤ0”)更廉價(jià)，因此摻氟氧化錫被認(rèn)為是一種非常有前景的材料。
[0060]在本發(fā)明中，示例性襯底，例如FTO玻璃襯底，結(jié)合被噴射到襯底上的染料敏化墨水使用?？梢允褂靡幌盗械膰娔∷⒄炯铀俟に囘^(guò)程或分離材料的印刷步驟。生產(chǎn)線的配置可能包括設(shè)置在襯底傳輸帶上方固定位置的噴墨印刷頭，其中以受控的速度在移動(dòng)傳輸帶上移動(dòng)?？梢酝ㄟ^(guò)控制噴墨印刷頭的墨滴來(lái)數(shù)控材料沉積。
[0061]在附圖中，圖1A-1B根據(jù)本發(fā)明的各方面，示出了單電極襯底太陽(yáng)能電池板1000和雙電極襯底太陽(yáng)能電池板2000的大體完善的實(shí)施例中各部分的橫截面?zhèn)纫晥D。太陽(yáng)能電池板1000和2000的各組件按上面的順序給出，相似實(shí)施例的制造細(xì)節(jié)在下文中給出。
[0062]負(fù)電極襯底
[0063]使用DSSC (染料敏化太陽(yáng)能電池)1010的單電極導(dǎo)電襯底電池板1000包括兩部分，第一部分1020和第二部分1030，每個(gè)部分的每個(gè)電池都具有一個(gè)電極，一個(gè)“負(fù)”電極和一個(gè)“正”電極。在本文中，‘單電極’襯底1040S是指具有單一導(dǎo)電類型(負(fù)或正)的襯底而不是一個(gè)單獨(dú)的電極；它可能具有一個(gè)或多個(gè)物理電極，所有物理電極為同一類型。相反，在雙電極襯底1040D上同時(shí)具有負(fù)電極和正電極，并且必須具有多個(gè)物理電極。
[0064]示例的第一部分1020可以包括具有多個(gè)負(fù)電極(負(fù)電極襯底1040N)的單電極襯底1040S，而示例的第二部分1030可以包括具有多個(gè)正電極(正電極襯底1040P)的單電極襯底1040S。這種負(fù)電極襯底1040N在該電池的圖2A-2C的制造階段中示出，它可以包括各種長(zhǎng)條1080形狀的無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料氧化物，例如，二氧化鈦(Ti02)，氧化鋅(ZnO)，二氧化錫(Sn02)等。圖2A-2C示出了制造具有連續(xù)的TiO2帶1080 (圖2A)和TiO2帶之間的銀質(zhì)金屬指或帶1100 (圖2B)的FTO玻璃的各階段的平面圖，TiO2帶和金屬帶都由噴墨印刷制成。在圖2C中，噴墨印刷的紫外可固化絕緣材料1120覆蓋了銀指1100沿TiO2帶1080延伸的部分。盡管在圖2C中難以觀察，但已在FTO玻璃上的FTO薄膜導(dǎo)電表面1070執(zhí)行了激光劃刻，這在圖4A和4B中更加明顯。激光劃刻可能在噴墨印刷站530中進(jìn)行或在生產(chǎn)線500的另一站中進(jìn)行。TiO2帶1080的寬度在0.8cm-2cm間變化(8_20mm)，例如圖2A中的10mm。帶1080的長(zhǎng)度也可以在IOcm-1OOcm間變化(100-1000mm)。使用含有合適的金屬氧化物納米顆粒的墨水1080噴墨印刷帶1080。表I以TiO2為例，列出了示例性的打印參數(shù)。
[0065]表ITiO2墨水的示例性印刷參數(shù)
[0066]
【權(quán)利要求】
1.形成具有染料敏化太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池板的方法，所述方法包括: 形成第一部分，形成所述第一部分包括: 提供具有第一導(dǎo)電表面和與所述第一導(dǎo)電表面相對(duì)的第一非導(dǎo)電表面的第一導(dǎo)電襯底，所述第一導(dǎo)電襯底在厚度上大體是平整和均勻的； 通過(guò)噴墨印刷在所述第一導(dǎo)電表面形成第一負(fù)導(dǎo)電帶，所述第一負(fù)導(dǎo)電帶適于用作太陽(yáng)能電池的負(fù)電極； 在具有光敏化染料的染色站中染色所述第一負(fù)導(dǎo)電帶； 形成第二部分，形成所述第二部分包括: 提供具有第二導(dǎo)電表面和與所述第二導(dǎo)電表面相對(duì)的第二非導(dǎo)電表面的第二導(dǎo)電襯底，所述第二導(dǎo)電襯底在厚度上大體是平整和均勻的；其中，所述第二導(dǎo)電襯底和所述第一導(dǎo)電襯底在尺寸上大體相等； 通過(guò)噴墨印刷在所述第二導(dǎo)電表面形成第一正導(dǎo)電帶，所述第一正導(dǎo)電帶適于用作太陽(yáng)能電池的正電極； 將所述第一部分和第二 部分相互堆疊在彼此之上，以使所述第一導(dǎo)電表面朝向所述第二導(dǎo)電表面，同時(shí)第一和第二非導(dǎo)電表面朝外；以及在所述第一和第二導(dǎo)電表面之間填充電解質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 通過(guò)噴墨印刷在所述第一導(dǎo)電表面形成與所述第一負(fù)導(dǎo)電帶相鄰且平行的第二負(fù)導(dǎo)電帶，所述第一和第二負(fù)導(dǎo)電帶相隔一個(gè)負(fù)帶間距寬度；以及 通過(guò)噴墨印刷在所述第二導(dǎo)電表面形成與所述第一正導(dǎo)電帶相鄰且平行的第二正導(dǎo)電帶，所述第一和第二正導(dǎo)電帶相隔一個(gè)正帶間距寬度； 其中，在將第一和第二導(dǎo)電襯底相互堆疊在彼此之上之前，形成第二負(fù)導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括: 通過(guò)噴墨印刷形成平行于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶，且位于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶之間的第一導(dǎo)電金屬帶； 通過(guò)激光劃刻形成穿過(guò)所述第一導(dǎo)電表面的第一槽，所述第一槽平行于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶，且位于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶之間； 通過(guò)噴墨印刷形成平行于所述第一正導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶，且位于所述第一正導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶之間的第二導(dǎo)電金屬帶； 通過(guò)激光劃刻形成穿過(guò)所述第二導(dǎo)電表面的第二槽，所述第二槽平行于所述第一正導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶，且位于所述第一正導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶之間； 通過(guò)噴墨印刷在所述導(dǎo)電金屬帶上形成介質(zhì)涂層； 其中，在將第一和第二導(dǎo)電襯底相互堆疊在彼此之上之前，形成導(dǎo)電金屬帶和介質(zhì)涂層；以及 其中，堆疊包括將導(dǎo)電金屬帶與槽對(duì)準(zhǔn)，以使導(dǎo)電金屬帶與槽相對(duì)并伸入到槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括: 以第一可選方式形成穿過(guò)所述第一負(fù)導(dǎo)電帶或以第二可選方式形成穿過(guò)所述第一正導(dǎo)電帶的第一孔；以及以第一可選方式形成穿過(guò)所述第二負(fù)導(dǎo)電帶或以第二可選方式形成穿過(guò)所述第二正導(dǎo)電帶的第二孔； 其中，填充電解質(zhì)包括使電解質(zhì)穿過(guò)所述第一孔和第二孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 通過(guò)噴墨印刷在所述第二導(dǎo)電表面形成相鄰且平行于所述第一正導(dǎo)電帶的第二負(fù)導(dǎo)電帶，所述第一正導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶相隔一個(gè)雙電極帶間距寬度；以及 通過(guò)噴墨印刷在所述第一導(dǎo)電表面形成相鄰且平行于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶的第二正導(dǎo)電帶，所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶相隔一個(gè)雙電極帶間距寬度； 其中，在將第一和第二導(dǎo)電襯底相互堆疊在彼此之上之前，形成所述第二負(fù)導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括: 通過(guò)噴墨印刷形成平行于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶且位于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶之間的導(dǎo)電金屬帶； 通過(guò)激光劃刻形成穿過(guò)所述第二導(dǎo)電表面的槽，所述槽平行于所述第一正導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶且位于所述第一正導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶之間；以及通過(guò)噴墨印刷在所述導(dǎo)電金屬帶上形成介質(zhì)涂層； 其中，在將第一和第二導(dǎo)電襯底相互堆疊在彼此之上之前，形成所述導(dǎo)電金屬帶和介質(zhì)涂層；以及 其中，堆疊包括將導(dǎo)電金屬帶與槽對(duì)準(zhǔn)，以使導(dǎo)電金屬帶與槽相對(duì)并伸入到槽中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括: 以第一可選方式形成穿過(guò)所述第一負(fù)導(dǎo)電帶或以第二可選方式形成穿過(guò)所述第一正導(dǎo)電帶的第一孔；以及 以第一可選方式形成穿過(guò)所述第二負(fù)導(dǎo)電帶或以第二可選方式形成穿過(guò)所述第二正導(dǎo)電帶的第二孔； 其中，填充電解質(zhì)包括使電解質(zhì)穿過(guò)所述第一孔和第二孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括: 通過(guò)噴墨印刷形成與所述第一負(fù)導(dǎo)電帶相鄰且平行的導(dǎo)電金屬帶； 通過(guò)激光劃刻形成穿過(guò)所述第一導(dǎo)電表面的槽，所述槽與所述導(dǎo)電金屬帶相鄰且平行；以及 通過(guò)噴墨印刷在所述導(dǎo)電金屬帶上形成介質(zhì)涂層； 其中，在將第一和第二導(dǎo)電襯底相互堆疊在彼此之上之前，形成所述導(dǎo)電金屬帶和介質(zhì)涂層；以及 其中，堆疊包括將導(dǎo)電金屬帶與槽對(duì)準(zhǔn)，以使導(dǎo)電金屬帶與槽相對(duì)并伸入到槽中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括: 形成穿過(guò)所述第一負(fù)導(dǎo)電帶或第一正導(dǎo)電帶的孔； 其中，填充電解質(zhì)包括使電解質(zhì)穿過(guò)所述孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中: 通過(guò)噴墨印刷形成所述介質(zhì)涂層包括使用含有分散于第一溶劑中的塑化劑或塑膠并適于熱固化的介質(zhì)墨水，在第二溶劑中含有絕緣材料并適于紫外線固化的介質(zhì)墨水；或含有適合于熱固化的硅基混合物的介質(zhì)墨水。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中: 所述含有分散于第一溶劑中的塑化劑或塑膠并適于熱固化的介質(zhì)墨水包括聚酰亞胺絕緣聚合物，以及 所述聚酰亞胺絕緣聚合物的噴墨印刷參數(shù)包括:
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中: 所述在第二溶劑中含有絕緣材料并適于紫外線固化的墨水包括環(huán)己苯基二丙烯酸酯(2，4，6，-三甲基)氧化磷；以及 環(huán)己苯基二丙烯酸酯(2，4，6，-三甲基)氧化磷的噴墨印刷參數(shù)包括:
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中: 所述含有適于熱固化的硅基混合物的介質(zhì)墨水包括酸性異丙醇-水混合物和乙酰丙酮化合物中的四甲氧基硅烷或三乙氧基硅烷；以及 酸性異丙醇-水混合物和乙酰丙酮化合物中的四甲氧基硅烷或三乙氧基硅烷的噴墨印刷參數(shù)包括:
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中:通過(guò)噴墨印刷形成所述導(dǎo)電金屬帶包括使用含有銀納米顆粒分散系膠體的金屬墨水；以及 銀納米顆粒分散系膠體的噴墨印刷參數(shù)包括:
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 所述第一和第二導(dǎo)電表面包括摻氟氧化錫； 所述第一負(fù)導(dǎo)電帶包括二氧化鈦； 所述第一正導(dǎo)電帶包括鉬或?qū)щ娋酆衔铮? 所述染料包括釕有機(jī)金屬絡(luò)合染料，部花青染料，或半花青染料中的一種；以及所述電解質(zhì)包括含有碘(12)，碘化鉀(KI )，和1-甲基-3-丙基咪唑碘的氧化還原電對(duì)中的一種；1-甲基苯并咪唑；2_氨基-1-甲基苯并咪唑；硫氰酸胍；和4-叔丁基吡啶。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中:通過(guò)噴墨印刷形成所述第一負(fù)導(dǎo)電帶包括使用含有二氧化鈦納米顆粒的陰性墨水；以及 通過(guò)噴墨印刷形成所述第一正導(dǎo)電帶包括使用含有鉬納米顆粒的陽(yáng)性墨水。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中: 含有二氧化鈦納米顆粒的陰性墨水的第一噴墨印刷參數(shù)包括:
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 通過(guò)噴墨印刷在所述第一非導(dǎo)電表面，所述第二非導(dǎo)電表面，或同時(shí)在二者上形成紫外線阻擋涂層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中: 所述紫外線阻擋涂層包括厚度約為0.2至I微米的CeO2-TiO2薄膜。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中:形成所述CeO2-TiO2薄膜包括使用含有混合了硝酸鈰的異丙醇鈦的紫外線阻擋墨水；以及 含有混合了硝酸鈰的異丙醇鈦的紫外線阻擋墨水的噴墨印刷參數(shù)包括:
21.一種具有染料敏化太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池板，包括: 第一部分，包括: 第一導(dǎo)電襯底，所述第一導(dǎo)電襯底具有第一導(dǎo)電表面和與所述第一導(dǎo)電表面相對(duì)的第一非導(dǎo)電表面，所述第一導(dǎo)電襯底在厚度上大體是平整均勻的；以及 第一負(fù)導(dǎo)電帶，通過(guò)噴墨印刷在所述第一導(dǎo)電表面形成所述第一負(fù)導(dǎo)電帶，所述第一負(fù)導(dǎo)電帶適于用作太陽(yáng)能電池的負(fù)電極，所述第一負(fù)導(dǎo)電帶已被光敏化染料染色；以及第二部分,包括: 第二導(dǎo)電襯底，所述第二導(dǎo)電襯底具有第二導(dǎo)電表面和與所述第二導(dǎo)電表面相對(duì)的第二非導(dǎo)電表面，所述第二導(dǎo)電襯底在厚度上大體是平整均勻的；其中，所述第二導(dǎo)電襯底與第一導(dǎo)電襯底在尺寸上大體相等；以及 第一正導(dǎo)電帶，通過(guò)噴墨印刷在第二導(dǎo)電表面形成所述第一正導(dǎo)電帶，所述第一正導(dǎo)電帶適于用作太陽(yáng)能電池的正電極； 其中，所述第一部分和第二部分相互堆疊在彼此之上，以使第一導(dǎo)電表面朝向第二導(dǎo)電表面，同時(shí)第一和第二非導(dǎo)電表面朝外；以及 其中，所述第一和第二導(dǎo)電表面之間填充有電解質(zhì)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的太陽(yáng)能電池板，進(jìn)一步包括: 通過(guò)噴墨印刷在所述第一導(dǎo)電表面形成的，與第一負(fù)導(dǎo)電帶相鄰且平行的第二負(fù)導(dǎo)電帶，所述第一和第二負(fù)導(dǎo)電帶相隔一個(gè)負(fù)帶間距寬度；以及 通過(guò)噴墨印刷在所述第二導(dǎo)電表面形成的，與第一正導(dǎo)電帶相鄰且平行的第二正導(dǎo)電帶，所述第一和第二正導(dǎo)電帶相隔一個(gè)正帶間距寬度； 其中，在將第一和第二導(dǎo)電襯底相互堆疊在彼此之上之前，形成第二負(fù)導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的太陽(yáng)能電池板，進(jìn)一步包括: 通過(guò)噴墨印刷形成的，平行于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶且位于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶之間的第一導(dǎo)電金屬帶； 通過(guò)激光劃刻形成的，穿過(guò)所述第一導(dǎo)電表面的第一槽，所述第一槽平行于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶且位于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶之間； 通過(guò)噴墨印刷形成的，平行于所述第一正導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶且位于所述第一正導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶之間的第二導(dǎo)電金屬帶； 通過(guò)激光劃刻形成的，穿過(guò)所述第二導(dǎo)電表面的第二槽，所述第二槽平行于第一正導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶且位于所述第一正導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶之間； 在導(dǎo)電金屬帶上形成的介質(zhì)涂層； 其中，所述導(dǎo)電金屬帶和介質(zhì)涂層在第一和第二導(dǎo)電襯底相互堆疊在彼此之上之前形成；以及 其中，導(dǎo)電金屬帶與槽對(duì)準(zhǔn)，以使導(dǎo)電金屬帶與槽相對(duì)并伸入到槽中。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽(yáng)能電池板，進(jìn)一步包括: 以第一可選方式形成的穿過(guò)所述第一負(fù)導(dǎo)電帶或以第二可選方式形成的穿過(guò)所述第一正導(dǎo)電帶的第一孔；以及 以第一可選方式形成的穿過(guò)所述第二負(fù)導(dǎo)電帶或以第二可選方式形成的穿過(guò)所述第二正導(dǎo)電帶的第二孔； 其中，電解質(zhì)穿過(guò)所述第一孔和第二孔。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的太陽(yáng)能電池板，進(jìn)一步包括: 通過(guò)噴墨印刷在所述第 二導(dǎo)電表面形成的，相鄰且平行于所述第一正導(dǎo)電帶的第二負(fù)導(dǎo)電帶，所述第一正導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶相隔一個(gè)雙電極帶間距寬度；以及 通過(guò)噴墨印刷在所述第一導(dǎo)電表面形成的，相鄰且平行于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶的第二正導(dǎo)電帶，所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶相隔一個(gè)雙電極帶間距寬度； 其中，所述第二負(fù)導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶在第一和第二導(dǎo)電襯底相互堆疊在彼此之上之前形成。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的太陽(yáng)能電池板，進(jìn)一步包括: 通過(guò)噴墨印刷形成的，平行于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶且位于所述第一負(fù)導(dǎo)電帶和第二正導(dǎo)電帶之間的導(dǎo)電金屬帶； 通過(guò)激光劃刻形成的穿過(guò)所述第二導(dǎo)電表面的槽，所述槽平行于所述第一正導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶且位于所述第一正導(dǎo)電帶和第二負(fù)導(dǎo)電帶之間；以及在所述導(dǎo)電金屬帶上形成的介質(zhì)涂層； 其中，所述導(dǎo)電金屬帶和介質(zhì)涂層在第一和第二導(dǎo)電襯底相互堆疊在彼此之上之前形成；以及 其中，導(dǎo)電金屬帶與槽對(duì)準(zhǔn)，以使導(dǎo)電金屬帶與槽相對(duì)并伸入到槽中。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的太陽(yáng)能電池板，進(jìn)一步包括: 以第一可選方式形成的穿過(guò)所述第一負(fù)導(dǎo)電帶或以第二可選方式形成的穿過(guò)所述第一正導(dǎo)電帶的第一孔；以及 以第一可選方式形成的穿過(guò)所述第二負(fù)導(dǎo)電帶或以第二可選方式形成的穿過(guò)所述第二正導(dǎo)電帶的第二孔； 其中電解質(zhì)穿過(guò)所述第一孔和第二孔。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的太陽(yáng)能電池板，進(jìn)一步包括: 通過(guò)噴墨印刷形成的與所述第一負(fù)導(dǎo)電帶相鄰且平行的導(dǎo)電金屬帶； 通過(guò)激光劃刻形成的穿過(guò)所述第一導(dǎo)電表面的槽，所述槽與所述導(dǎo)電金屬帶相鄰且平行；以及在所述導(dǎo)電金屬帶上形成的介質(zhì)涂層； 其中，所述導(dǎo)電金屬帶和介質(zhì)涂層在第一和第二導(dǎo)電襯底相互堆疊在彼此之上之前形成；以及 其中，導(dǎo)電金屬帶與槽對(duì)準(zhǔn)，以使所述第一部分和第二部分堆疊時(shí)導(dǎo)電金屬帶與槽相對(duì)并伸入到槽中。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的太陽(yáng)能電池板，其中: 所述導(dǎo)電金屬帶包括銀。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的太陽(yáng)能電池板，進(jìn)一步包括: 形成的穿過(guò)所述第一負(fù)導(dǎo)電帶或第一正導(dǎo)電帶的孔； 其中，電解質(zhì)穿過(guò)所述孔。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的太陽(yáng)能電池板，其中: 所述介質(zhì)涂層通過(guò)使用含有分散于第一溶劑中的塑化劑或塑膠并適于熱固化的介質(zhì)墨水，在第二溶劑中含有絕緣材料并適于紫外線固化的介質(zhì)墨水；或含有適合于熱固化的娃基混合物的介質(zhì)墨水形成。
32.根據(jù)權(quán)利要求21所述的太陽(yáng)能電池板，其中: 所述第一和第二導(dǎo)電表面包括摻氟氧化錫； 所述第一負(fù)導(dǎo)電帶包括二氧化鈦； 所述第一正導(dǎo)電帶包括鉬或?qū)щ娋酆衔铮? 所述染料包括釕有機(jī)金屬絡(luò)合染料，部花青染料，或半花青染料中的一種；以及所述電解質(zhì)包括含有碘(12)，碘化鉀(KI )，和1-甲基-3-丙基咪唑碘的氧化還原電對(duì)中的一種；1-甲基苯并咪唑；2_氨基-1-甲基苯并咪唑；硫氰酸胍；和4-叔丁基吡啶。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的太陽(yáng)能電池板，其中: 使用含有二氧化鈦納米顆粒的陰性墨水形成所述第一負(fù)導(dǎo)電帶；以及 使用含有鉬納米顆粒的陽(yáng)性墨水形成所述第一正導(dǎo)電帶。
34.根據(jù)權(quán)利要求21所述的太陽(yáng)能電池板，進(jìn)一步包括: 通過(guò)噴墨印刷在所述第一非導(dǎo)電表面，所述第二非導(dǎo)電表面，或同時(shí)在二者上形成的紫外線阻擋涂層。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的太陽(yáng)能電池板，其中: 所述紫外線阻擋涂層包括厚度約為0.2至I微米的CeO2-TiO2薄膜。
36.一種包括生產(chǎn)線配置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 襯底傳送帶，適于傳送適合用于光伏電池板的襯底，其中所述襯底傳送帶以可控的，可編程的速度傳送所述襯底； 印刷站，所述印刷站具有多個(gè)位于襯底傳送帶上方固定位置的噴墨印刷頭，所述印刷站適于在經(jīng)過(guò)印刷頭下方的襯底上噴墨印刷導(dǎo)電墨水，其中通過(guò)設(shè)計(jì)所述噴墨印刷頭的墨滴，數(shù)字控制材料的沉積；以及 固化站，所述固化站與襯底傳送帶串聯(lián)布置，且適于固化沉積在襯底上的導(dǎo)電墨水材料。
【文檔編號(hào)】H01G9/26GK103943367SQ201310148003
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月23日
【發(fā)明者】伊萊亞斯·斯塔薩萄斯, 尼克·卡諾伯羅斯, 帕納吉奧蒂斯·利亞諾斯, 亞尼斯·凱特薩古吶斯, 希歐多爾·瑪克里斯 申請(qǐng)人:尼克·卡諾伯羅斯