使用喷墨印刷沉积的纳米复合有机-无机材料形成染料敏化太阳能电池（DSSC）的相关方法，系统，和设备。示例性的DSSC实施例包括在掺氟氧化锡（FTO）导电玻璃衬底上喷墨印刷的狭长氧化钛带和铂带。有机材料的示例性沉积可以在大气环境下进行，但可以将放置FTO玻璃衬底的印刷盘保持在25°C。可以用氧化钛和铂带覆盖尺寸为1×1m2的示例性FTO玻璃衬底，同时为分隔太阳能电池，可以在这些带间形成银或其他金属材料的金属指。电解质填充在两个相对，互补的电极衬底之间以形成一个或多个太阳能电池。可以沉积紫外线阻挡墨水以在太阳能玻璃的外侧形成紫外线阻挡薄膜。同时，还描述了本发明专利技术的多个其他方面。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】使用喷墨印刷沉积的纳米复合有机-无机材料形成染料敏化太阳能电池（DSSC）的相关方法，系统，和设备。示例性的DSSC实施例包括在掺氟氧化锡（FTO）导电玻璃衬底上喷墨印刷的狭长氧化钛带和铂带。有机材料的示例性沉积可以在大气环境下进行，但可以将放置FTO玻璃衬底的印刷盘保持在25°C。可以用氧化钛和铂带覆盖尺寸为1×1m2的示例性FTO玻璃衬底，同时为分隔太阳能电池，可以在这些带间形成银或其他金属材料的金属指。电解质填充在两个相对，互补的电极衬底之间以形成一个或多个太阳能电池。可以沉积紫外线阻挡墨水以在太阳能玻璃的外侧形成紫外线阻挡薄膜。同时，还描述了本专利技术的多个其他方面。【专利说明】使用喷墨印刷的染料敏化太阳能电池的变批量生产相关申请的交叉引用本申请与2011年I月7日提交的美国专利申请(序列号为12/986，181的181申请，名称为“使用喷墨印刷和纳米复合有机-无机材料形成的准固态光电极太阳能电池”)相关，并要求享有该美国专利申请的优先权，其中，该美国专利申请与2010年2月22日提交的美国临时专利申请(序列号为61/306，546的546申请，名称为“包括纳米复合有机-无机材料的光电极太阳能电池”)相关，并要求享有该美国临时专利申请的优先权。上述两篇申请的内容通过引用方式包含在此。关于开发赞助的声明本文描述的专利技术的内容是在希腊基金(Hellenic Funds)和从属于希腊国家战略参考框架(NSRF)的欧洲区域发展基金(ERDF)的共同资助下，根据“希腊技术群在微电子-阶段-2-援助测量”工程内的“半透明太阳能电池板”项目的MICR02-32合约完成的。
技术介绍
太阳能电池板技术使用印刷技术在玻璃、塑料或金属衬底(substrate)上沉积材料。对于第三代光伏电池，尤其是染料敏化太阳能电池(“DSSC”)和有机太阳能电池，印刷方法专注于使用丝网印刷来获取太阳能电池产品。丝网印刷是指将墨水施加到保持在衬底上方的图形化掩模的开放区内。之后去除该掩模，并在一个相对低的温度下烘烤该衬底，以便蒸发墨水的溶剂。烘烤过程将墨水残留物排版并固化在衬底上。丝网印刷可能导致大量的墨水浪费。
技术实现思路
本专利技术包括使用喷墨印刷生产太阳能电池组件的系统和方法，与丝网印刷相比具有多种技术和成本优势。本专利技术允许调整生产线规模，几乎可以在任何尺寸的衬底上印刷并几乎可达到任何产量。本专利技术还包括一种适用于喷墨印刷的新型墨水，用于覆盖太阳能电池的外侧以减少进入到太阳能电池中的紫外线(“UC”)辐射。本专利技术还描述了光催化性能的特征。根据本专利技术的各方面，用于第三代光伏电池，特别是染料敏化太阳能电池生产线的模具主要由一系列的喷墨印刷站和热固化站组成。每个喷墨印刷站可以是静止的，并且包括多个将不同材料沉积到衬底上的印刷头。使用的印刷头的数量是生产线所支持的衬底的最大宽度的函数。每个印刷头可以支持大约2厘米的宽度，并且每个印刷头可以安装有可变数量的喷嘴以支持不同的印刷速度和材料沉积量。优选地，衬底以一定速度在印刷站下移动，该速度与印刷头支持的材料沉积速度成比例。基于这个概念，印刷站支持的衬底长度可以为任意尺寸。优选地，印刷头是数控的，并且因此可以支持任何尺寸的衬底，只要其宽度在印刷站支持的最大宽度内。热固化站可以位于印刷站外，可以通过一个能够在可变温度下提供固化的开放烘箱部件实现该站。优选地，只要固化步骤需要在预定温度下进行，衬底就会通过该固化站。可选地，可以通过将带有喷墨印刷机所沉积的材料的多个衬底插入到一个大烘箱站中，由该烘箱站对这些衬底进行离线固化，使热固化步骤以批处理模式执行。如果需要多周期的喷墨印刷沉积和热固化，可以向后，或循环传送衬底到印刷站中以执行后续的周期。可以在循环过程中，由操作员使用衬底的三维(3D)图像来执行对移动在生产线上的衬底的检测，优选地，该3D图像由用在生产线选定部分的普通数码相机自动获取，并且优选地，实时显示在检测站上。可以用机器视觉技术处理该3D图像，将该3D图像与可接受的标准图像相比较，以检测与该标准之间的不可接受的偏差。执行图像处理的系统可以基于Brite?开发的3D制造检测工具来建立。根据本专利技术的其他方面，本专利技术进一步的实施例可以包括:?生产线配置，及配置生产线的方法，该配置及方法能够在宽度达到最大宽度且具有可变、可编程长度的衬底上沉积材料，其中，多个印刷头以并行喷墨的方式沉积材料，以覆盖衬底宽度，同时在衬底被传送过印刷头时，通过一段时间的连续沉积覆盖衬底长度。?位于玻璃衬底表面的采集电流的导电栅格，以及形成该导电栅格的方法，即通过激光划刻在表面形成沟槽或水槽，该沟槽的深度为几微米，然后用银导电墨水填充该沟槽。?可用于喷墨印刷的，形成TiO2薄膜的钛基墨水配方，以及配制该钛基可喷墨印刷墨水的方法。?可用于喷墨印 刷的，形成CeO2-TiO2基紫外线阻挡材料薄膜的钛基墨水的配方，以及配置该钛基可喷墨印刷墨水的方法。?可用于喷墨印刷的，形成SiO2基绝缘材料薄膜的硅基墨水配方，该薄膜用于导电栅隔离，以及配置该硅基可喷墨印刷墨水的方法。?光伏电池板的喷墨印刷生产线上的玻璃衬底的质量检测系统，以及使用了自动采集并实时显示衬底三维图像的质量检测方法。【专利附图】【附图说明】附图根据本专利技术的各方面图解说明了本专利技术的示例性实施例，参照附图，下文提供的详细描述详细地说明了本专利技术的各种特征，优势及本专利技术的各方面。这样，结合后面的附图考虑下文的详细描述可以更清楚地理解本专利技术的特征。附图中图解说明的每个示例性方面或实施例的用意并非是要扩展，涵盖所有的方面或限制本专利技术的范围，因此本专利技术也认可其他等效的实施例或方面。图1A-1B示出了单电极和双电极衬底太阳能电池板示例性实施例的横截面侧视图。图2A-2C示出了单电极衬底示例性实施例中第一部分形成阶段的平面图。图3A-3C示出了单电极衬底示例性实施例中第二部分形成阶段的平面图。图4A-4B示出了单电极衬底示例性实施例中第一部分和第二部分组装的侧视图。图5示出了生产线示例性实施例的方块结构的平面图。图6示出了示例性双电极衬底实施例中第一部分和第二部分组装之前，相互并列时的平面图。图7是描述玻璃衬底上喷墨印刷的紫外线阻挡层与普通的紫外线阻挡塑性膜相t匕，对整个光谱中各波长光吸收水平的比较图表。附图标记:在全部附图和详细描述中，参考标记指示相同的或基本相似的元素。单电极衬底太阳能电池板1000染料敏化太阳能电池，1010第一部分IO2O第二部分IO3O导电衬底1040 (单电极1040S，双电极1040D，负极.1040N，正极.1040P)不导电表面1050紫外线阻挡涂层1060，即紫外线阻挡墨水1060的沉积导电表面1070负导电带1080，即阴性墨水1080的沉积负带间隔宽度1090导电金属带1100，即金属墨水1100的沉积槽1110介质涂层1120，即介质墨水1120的沉积光敏化染料1130正导电带1140，即阳性墨水1140的沉积正带间隔宽度1150孔1160电解质1170双电极衬底太阳能电池板2000双电极带间隔宽度2010生产线配置500衬底传送带510适用于光伏电池板的衬底520喷墨印刷站530，带有多个喷墨印刷头535固化站540染色站5本文档来自技高网...
【技术保护点】
形成具有染料敏化太阳能电池的太阳能电池板的方法，所述方法包括：形成第一部分，形成所述第一部分包括：提供具有第一导电表面和与所述第一导电表面相对的第一非导电表面的第一导电衬底，所述第一导电衬底在厚度上大体是平整和均匀的；通过喷墨印刷在所述第一导电表面形成第一负导电带，所述第一负导电带适于用作太阳能电池的负电极；在具有光敏化染料的染色站中染色所述第一负导电带；形成第二部分，形成所述第二部分包括：提供具有第二导电表面和与所述第二导电表面相对的第二非导电表面的第二导电衬底，所述第二导电衬底在厚度上大体是平整和均匀的；其中，所述第二导电衬底和所述第一导电衬底在尺寸上大体相等；通过喷墨印刷在所述第二导电表面形成第一正导电带，所述第一正导电带适于用作太阳能电池的正电极；将所述第一部分和第二部分相互堆叠在彼此之上，以使所述第一导电表面朝向所述第二导电表面，同时第一和第二非导电表面朝外；以及在所述第一和第二导电表面之间填充电解质。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：伊莱亚斯·斯塔萨萄斯，尼克·卡诺伯罗斯，帕纳吉奥蒂斯·利亚诺斯，亚尼斯·凯特萨古呐斯，希欧多尔·玛克里斯，
申请(专利权)人：尼克·卡诺伯罗斯，
类型：发明
国别省市：希腊;GR
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