本发明专利技术涉及一种太阳能电池(1a)，该太阳能电池包括多孔层的叠层、用于支撑叠层的支撑衬底(2)以及渗透穿过多孔层的电荷传导介质(7)。叠层包括多孔光吸收层(3)、包括用于从光吸收层中提取光生电子的导电材料的多孔第一导电层(4)、包括导电材料的多孔对电极(6)、以及由多孔电绝缘材料制成并且被设置在导电层(4)和对电极(6)之间的隔离层(5)，其中导电层(4)被设置成比对电极(6)更靠近光吸收层(3)。支撑衬底(2)为多孔的，电荷传导介质(7)渗透穿过支撑衬底(2)。衬底(2)。衬底(2)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括多个多孔层和渗透多孔层的电荷传导介质的太阳能电池
[0001]本专利技术涉及用于将光能转化为电能的太阳能电池，其包括多个多孔层和渗透多孔层的电荷传导介质。
技术介绍
[0002]包括多个多孔层的用于将光转换成电能的太阳能电池在本领域中是众所周知的。
[0003]已知包括多孔光吸收层、多孔导电层和多孔隔离层的染料敏化太阳能电池(DSSC)具有使用已建立的制造方法(如丝网印刷、喷墨印刷或狭缝涂布)进行工业规模制造的高潜力。
[0004]染料敏化太阳能电池的工业规模制造涉及太阳能电池组件的大面积薄层的处理。这些组件在制造过程中经历各种方法步骤，如印刷、热处理、真空处理、化学处理。这意味着，为了应对太阳能电池的加工，太阳能电池的结构很重要，以便能够机械地处理组件，并且在不损坏下层组件的情况下进行各种处理。太阳能电池的结构对于太阳能电池的整体性能也很重要。
[0005]制造染料敏化太阳能电池的已知步骤是通过卷对卷方法。在EnergyTrend20180614“Keys to Flexible Solar cell
’
s Mass Production:Cell Encapsulation and Durability”中，研究人员描述了通过卷对卷制造方法生产的柔性DSSC可以商业化，因为这种生产方法的效率高。
[0006]在卷对卷方法中，太阳能电池包括固体衬底(如柔性导电箔)，其可以被放置在传送带上，并作为机械稳定的衬底用于定位太阳能电池的其他组件。US8658455描述了一种具有柔性衬底的卷对卷方法，在该柔性衬底上形成TiO2层，烧结该TiO2层，提供染料并负载电解质，之后在顶部添加第二柔性衬底用于密封夹层型DSSC。据说也涉及卷对卷方法的密封步骤可以提高液体电解质泄漏或蒸发的风险。
[0007]柔性导电箔是已知的，例如钛、不锈钢或其他金属箔或导电聚合物的涂覆箔或导电玻璃薄膜。
[0008]染料敏化太阳能电池的卷对卷制造的问题涉及当传送带滚动通过烤箱或化学处理箱时，必须发生一些过程(如热处理或真空处理)。这些过程需要空间和时间。
[0009]在EP2834823B1中描述了制造染料敏化太阳能电池的另一种方式，其中示出了单片染料敏化太阳能电池，其中所有的部件层都是多孔的。由织造和非织造玻璃纤维制成的多孔绝缘衬底在制造过程中充当支撑结构，并且将多孔导电金属层印刷到多孔绝缘衬底的两侧。在多孔导电层的一侧印刷TiO2层，在多孔导电层的另一侧设置催化剂。用染料浸渍TiO2层，并且在将电池切成合适的片用于层压保护箔时加入电解质。在包括热处理、真空处理或各种化学处理的方法步骤中，操作中的工件均是多孔的，并且在不妨碍例如将释放的气体排出的情况下，几个工件可以被钉在彼此的顶部。在制造中用作支撑衬底的多孔绝缘衬底将是最终太阳能电池中工作电极和对电极之间的绝缘层。因此，多孔绝缘衬底的厚度将在使绝缘层足够薄以降低太阳能电池中的电阻损耗和使多孔衬底足够厚以获得用作支
撑结构的足够机械性能之间进行权衡。在制造过程中，必须转动支撑结构，以便在支撑结构的两侧进行印刷。
[0010]EP1708301公开了一种染料敏化太阳能电池，其结构包括设置在彼此顶部的多孔层的叠层、整体位于多孔层的孔中的电解质和用于支撑由陶瓷、金属、树脂或玻璃制成的多孔层的叠层的支撑结构。
[0011]染料敏化太阳能电池的另一个问题涉及电解质溶液的蒸发或耗尽或可能的电解质泄漏，尤其是在太阳能电池的长期使用过程中。
技术实现思路
[0012]本专利技术的目的是至少部分克服上述问题，并且提供一种改进的太阳能电池。
[0013]这个目的通过权利要求1中定义的太阳能电池来实现。
[0014]太阳能电池包括设置在彼此顶部的多孔层的叠层、渗透穿过多孔层的电荷传导介质和用于支撑多孔层的支撑衬底。多个多孔层包括光吸收层、包括用于从光吸收层提取光生电子的导电材料的第一导电层、包括导电材料的对电极和由多孔电绝缘材料制成并且设置在第一导电层和对电极之间的隔离层。将多孔层的叠层设置在支撑衬底的顶部。支撑衬底为多孔的，电荷传导介质渗透穿过多孔支撑衬底。
[0015]多孔层的叠层为活性层，这意味着它们参与发电。电荷传导介质必须能够渗透穿过活性多孔层的叠层，以使电荷在光吸收层和对电极之间传输。支撑衬底不是太阳能电池中的活性层，即它不参与发电。支撑衬底的主要作用是作为活性层的叠层的支撑物。
[0016]支撑衬底为多孔的，电荷传导介质渗透衬底的孔以及太阳能电池的多孔层的孔。由于支撑衬底的多孔性，支撑衬底的孔起到电荷传导介质的储存器的作用。从而，增加了太阳能电池中电荷传导介质的总体积。因此，如果太阳能电池中的电荷传导介质由于泄漏或蒸发而减少，则延长了太阳能电池中电荷传导介质的总含量达到最小水平且太阳能电池停止工作的时间。衬底越厚，孔隙率越高，电荷传导介质的储存器越大。因为支撑衬底不参与发电，所以支撑衬底的厚度不是关键的，并且不影响发电。
[0017]多孔衬底的另一个优点是，在太阳能电池的制造过程中，它使得在太阳能电池中实现电荷传导介质的均匀填充更容易。当制造薄且宽的太阳能电池时，这是个问题。例如，太阳能电池的面积可以为1m2，太阳能电池的厚度可以为0.2mm。电荷传导介质必须渗透较大的太阳能电池的多孔层，优选地，太阳能电池的多孔层中的所有孔都填充有电荷传导介质。由于多孔衬底在太阳能电池的底部，电荷传导介质可以从太阳能电池的底部侧引入，并通过毛细作用力用电荷传导介质填充叠层中多孔层的大部分孔。
[0018]多孔衬底的另一个优点是不需要像现有技术中那样用导电介质真空填充电池。真空填充耗时且需要额外的设备。
[0019]多孔衬底的另一个优点是，它通过毛细作用力保留导电介质，从而防止导电介质流出。因此，在太阳能电池破损的情况下，导电介质将保留在多孔衬底中且不会流出。
[0020]将多孔层堆叠在多孔支撑衬底上而不是像现有技术中那样在固体支撑衬底上的另一个优点是，它有利于制造大尺寸的太阳能电池，因为它允许在太阳能电池的真空烧结期间以及太阳能电池的空气烧结期间通过衬底排放气体，其中当空气烧结包含二氧化钛(TiO2)的层，且来自有机物质的燃烧气体必须通过燃烧去除时，必须在后面的阶段中去除
燃烧气体。因此，加快了太阳能电池的生产。
[0021]太阳能电池优选为单片电池。单片太阳能电池的特征在于所有多孔层直接或间接沉积在相同的支撑衬底上。
[0022]通过在多孔活性层的底部设置多孔支撑衬底，单片太阳能电池结构的制造可以从制造过程中装订工件的有利程序中获益。支撑衬底在活性层底部以及在其上形成活性层的另一个优点是在制造过程中不需要在操作中转动工件。
[0023]本专利技术的另一个优点是由多孔电绝缘材料制成的隔离层不由支撑衬底限定。在多孔导电层之间的多孔隔离层可以通过成本效益好的印刷方法形成，并且可以由多种材料制成。隔离层的厚度可以被设计成优化太阳能电池的效率。
[0024本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种太阳能电池(1a；1b)，包括多孔层(3
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6)的叠层(12)、用于支撑所述叠层的支撑衬底(2)和渗透穿过所述叠层的电荷传导介质(7)，其中所述叠层(12)包括：
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多孔光吸收层(3)，
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多孔第一导电层(4)，包括用于从光吸收层中提取光生电子的导电材料，
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多孔对电极(6)，包括导电材料，和
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隔离层(5)，所述隔离层(5)由多孔电绝缘材料制成并且被设置在所述第一导电层(4)和所述对电极(6)之间，其中所述第一导电层(4)被设置成比所述对电极(6)更靠近所述光吸收层(3)，其特征在于所述多孔层(3
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6)的叠层被设置在所述支撑衬底的顶部，所述支撑衬底(2)为多孔的，所述电荷传导介质(7)渗透穿过所述支撑衬底(2)。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述电荷传导介质(7)整体位于所述多孔层(3
‑
6)的孔和所述支撑衬底(2)的孔中，所述多孔层(3
‑
6)的孔的平均尺寸比所述支撑衬底(2)的孔的平均尺寸小，使得所述多孔层的孔中的毛细作用力比所述支撑衬底的孔中的毛细作用力强。3.根据权利要求1
‑
2中任一项所述的太阳能电池，其中所述多孔层(3
‑
6)中至少80％的孔的尺寸小于3μm。4.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能电池，其中所述支撑衬底(2)中至少80％的孔的尺寸大于3μm。5.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能电池，其中所述支撑衬底(2)的孔隙率为至少50％，优选至少70％，最优选至少80％。6.根据前述权利要求中任一项所述的太阳能电池，其中所述支撑衬底(2)的厚度为至少20μm，优选至少30μm，最优选至...
【专利技术属性】
技术研发人员：亨里克，
申请(专利权)人：埃塞格制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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