染料敏化太阳能电池热熔贴合封装方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种染料敏化太阳能电池的新型贴合封装方法，使用热熔贴合的方式 代替以前点胶贴合固化工艺。降低了原材料成本；省略固化工艺、时间缩短，提高了工作效 率。
【背景技术】
[0002] 在过去的20年里，染料敏化太阳能电池的发展迅速，凭借着其相比传统电池低廉 的成本，相对简单的制作工艺，环保以及优良的转换效率，受到世界的广泛关注，成为有远 大应用前景的光伏设备。
[0003] 染料敏化太阳能电池的封装材料对水气和溶剂渗透率要求严格，并且需要有优异 的耐腐蚀性，与基板的良好的结合力，还要经得起各种环境老化的耐久性试验。目前染料敏 化太阳能电池的封装普遍运用的是点胶贴合固化的工艺，材料一般都是丙烯酸树脂或环氧 树脂。而点胶贴合固化这种封装工艺，有着以下几点不足之处：1、原料成本在整片电池中占 比例较高；2、固化时间久，最短也需要几十秒至几分钟的固化时间，可能还需要紫外固化和 热固化结合来达到完全固化的要求；3、热固化条件可能会降低电池本身性能；4、固化设备 成本上也相应提高。因此，点胶贴合固化就成了整个电池生产过程中，成本，工艺最不理想 的工艺。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种简化封装工艺、缩短封装时间、降低封装 材料成本的染料敏化太阳能电池封装方法。
[0005] 在此，本发明提供一种染料敏化太阳能电池热熔贴合封装方法，包括：在作为染料 敏化太阳能电池的两极的光电极和对电极的边缘之间夹入热熔材料并相互贴合；对所述热 熔材料加热以使其熔化；以及使熔化的热熔材料冷却硬化。
[0006] 本发明使用热熔贴合的方式代替点胶贴合固化工艺。可以大大缩短封装工艺所需 的时间，并且省去了固化这一步骤以及固化所需时间和相应的设备，同时还大大降低了原 材料成本。
[0007] 较佳地，所述热熔材料是软化温度为82?128°C的热塑性和/或热固性材料。
[0008] 较佳地，所述热熔材料是聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、和/或聚丙烯。
[0009] 较佳地，所述热熔材料的形状为膜状、片状、和/或条状。
[0010] 较佳地，所述热熔材料的厚度为80微米?200微米。
[0011] 较佳地，所述两极的基板分别是玻璃/玻璃、或者分别是玻璃/金属。
[0012] 较佳地，所述加热是对各边缘之间的热熔材料分别加热或者同时加热。
[0013] 较佳地，加热时，在所述染料敏化太阳能电池的内部加冷却系统。
[0014] 较佳地，所述冷却系统是风冷或水冷。
[0015] 较佳地，所述加热时间是5?60秒。
【附图说明】
[0016] 图1是示出根据本发明的封装方法封装的染料敏化太阳能电池的结构的剖视图， 其中，1工作电极基板、2工作电极、3导电栅线及其保护层、4封装材料、5对电极基板、6对 电极、7电解液； 图2是分别采用现有的点胶贴合工艺和本发明的热熔贴合工艺所封装的电池的初期 性能图； 图3是在本发明的热熔贴合工艺中采用两种不同软化温度的热塑性材料所封装的电 池的初期性能图，图中"低温"表示软化温度为93°C的聚乙烯材料，"高温"表示软化温度为 128 °C的聚乙烯材料； 图4是在本发明的热熔贴合工艺中采用不同厚度（100ym和200ym)的热塑性材料所 封装的电池的初期性能图； 图5是采用本发明的热熔贴合工艺对两种不同厚度基板（0? 1mm基板和0? 5mm基板） 进行热熔贴合封装所形成的电池的初期性能图。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式 仅用于说明本发明，而非限制本发明。
[0018] 为了简化封装工艺，缩短时间，降低封装材料成本。本发明使用热熔贴合的方式代 替点胶贴合固化工艺。即，使用四边热熔方式进行光电极和对电极的贴合封装。具体地，本 发明的封装方法包括：在作为染料敏化太阳能电池的两极的光电极和对电极的边缘之间夹 入热熔材料并相互贴合；对所述热熔材料加热以使其熔化；以及使熔化的热熔材料冷却硬 化。
[0019] 图1是示出根据本发明的封装方法封装的染料敏化太阳能电池的结构的剖视图。 该染料敏化太阳能电池的结构包含了 7层：工作电极基板1、工作电极2、导电栅线及其保护 层3、封装材料4、对电极基板5、对电极6、电解液7。工作电极2位于工作电极基板1上。 对电极6位于对电极基板5上。电池中充有电解液7。封装材料（即热熔材料）4设置于工 作电极基板1和对电极基板5的边缘之间以对电池进行密封。
[0020] 进行贴合封装的电池两极的基板可以是玻璃/玻璃、玻璃/金属、以及跟热熔材料 有良好粘结性和良好导热性但是有热形变小的基板。例如，作为工作电极基板1，可以使用 石英、蓝宝石以及玻璃等透明无机基板，以及聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚 碳酸酯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚砜、聚烯烃等透明塑料基板；它们也可 作为对电极基板5使用。对电极基板5也可以是钛基板。在对电极基板5上形成有对电极 6。对电极6的材料可以是是石墨、铂金或导电聚合物等不同材料。
[0021] 工作电极2可以通过在工作电极基板1上的光电极侧透明导电膜形成，在光电极 侧透明导电膜上有承载有敏化染料的纳米尺寸的氧化钛（Ti02)半导体多孔膜。作为光电 极侧透明导电膜，可以使用例如铟锡复合氧化物（ITO)、掺氟Sn02 (FTO)、掺锑Sn02 (ATO)和 31!〇2等。构成半导体多孔膜的半导体材料，优选为在光激发下导带电子变成载流子的、生成 阳极电流的n型半导体材料，优选锐钛矿（anatase)型的氧化钛Ti02，也可以使用其他材 料，例如MgO、ZnO、Sn02、W03、Fe203、In203、Bi203、Nb205、SrTi03、BaTi03、ZnS、CdS、CdSe、CdTe、PbS、CuInS、InP等。作为承载在半导体微粒子上的敏化染料，可以为N3、N719、blackdye、 Z907、K8、K19、N945、Z910、K73、K51、Z955、花青、香豆素、卩卜啉、吲哚、二萘嵌苯花菁，半花菁 中的一种或几种。
[0022] 电解液7是通过将氧化还原系统（氧化还原对（redoxcouple))溶解到溶剂中得 到的，其中氧化还原系统（氧化还原对）引起至少一种可逆的氧化/还原状态变化；例如， 氧化还原对可以是171^和Br781~2等卤素类、醌/氢醌、SCN7 (SCN)2等拟卤素类、铁（II) 离子/铁（III)离子、铜（I)离子/铜（II)离子等。更具体地，作为电解质，可以使用例如 碘（12)和金属碘化物或有机碘化物的组合，或