[发明专利]染料敏化太阳能电池模块及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术，具体地说，本发明涉及一种染料敏化太阳能电池模块及其制备方法。

背景技术

染料敏化太阳能电池是一种生产工艺简单、成本低廉、环境友好的太阳能电池。染料敏化太阳能电池一般由下至上包括：下基板、下导电层、下电极、电解质、上电极、上导电层和上基板；上电极用吸附了染料的纳米半导体多孔薄膜制成，上导电层和上基板和使用透明材料制成。目前小面积的染料敏化太阳能电池的效率已经能达到11％以上，同时，由于其制作工艺相对简单，其成本要远低于硅系太阳能电池。但由于其封装技术和模块化技术仍然存在一些问题，阻碍了这种电池的广泛应用。在电池模块化方面，首先要解决的是电池串并联的问题。

在电池并联方面，由于目前的透明导电基板通常没有很高的电导率，要实现大面积的并联常用的方法是在导电基板上铺设金属网格以提高电导率，如中国专利ZL200410014456.X公开了该种结构的内部并联大面积电池的制备方法。但单一的并联会带来一些问题，很重要的一点就是造成过大的电流，一块10cm×10cm的电池若完全采用并联其电流就会超过1A，这对于金属网格的宽度提出了更高的要求，也带来更多的热损耗。因而必须引入串联结构。

在串联方面，一种思路是分别制造独立的电池模块，再在外部利用导线实现串联，但这种方式浪费了大量的面积；第二种思路是在同一电池模块内实现串联。其中第二种思路主要有Z型接触和W型接触两种方案。Z型接触中，在同一电池模块内的电池单元的上电极均为光阳极，下电极均为对电极，一个电池单元的对电极与相邻电池单元的光阳极通过导电材料连接形成串联，这种方案需要在导电材料两侧添加保护层以避免短路(Z型接触可参考中国专利ZL200410014455.5)。Z型接触工艺复杂，要在内部通过导电材料和高分子粘结材料的混合物连通两块基板，这对于加工过程的精度控制要求高。当导电材料的厚度和封装材料的厚度不能精确匹配时，会造成封装不牢或串联接触不良等问题，从而增大产品的废品率。W型接触中，在一个电池模块内，电池单元的光阳极和对电极交错排布，即当一个电池单元的上电极为光阳极时，其相邻电池单元的上电极为对电极，这样通过基板上的导电层即可实现串联(W型接触可参考中国专利ZL200510081764.9)。公开了这种结构的串联电池模块的制备方法。W型接触的问题是需要在一块基板上依次制备光阳极和对电极，由于两电极功能正好相反，两者在制备过程中容易造成互相污染，因此工艺十分复杂；同时，由于光从光阳极和对电极入射所产生的光电转换效率会有所不同，因此W型接触的串联结构中存在电流不匹配的问题，造成额外的能量损失。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够在同一电池模块内实现串联的工艺简单的染料敏化太阳能电池模块及其制备方法。

本发明的另一目的是提供一种能够在同一电池模块内同时实现串联和并联的染料敏化太阳能电池模块及其制备方法。

为实现上述第一个发明目的，本发明提供的染料敏化太阳能电池模块，所述电池模块由多个基本电池单元组成，所述基本电池单元组成由下至上依次包括：下基板、下基板导电层、对电极、电解质、光阳极、上基板导电层和上基板；物理位置邻近的基本电池单元组成电池组元，相邻电池组元之间串联或并联；相邻电池组元之间的串联如下：在前级电池组元的最后一个基本电池单元的下基板导电层上设置接触电极，在后级电池组元的第一个基本电池单元的上基板导电层上设置接触电极，所述接触极电极均位于所述基板的边缘处，且前级电池组元的最后一个基本电池单元的对电极通过所述接触电极之间的接触与后级电池组元的第一个基本电池单元的光阳极电连接。

其中，所述导电层上具有导电网格，所述接触电极是所述导电网格的延伸部。

其中，组成电池模块的所有基本电池单元均共用一个上基板和一个下基板。

其中，导电网格的延伸部包括连续的表面延伸部和侧面延伸部；所述表面延伸部制备在基板表面上，所述侧面延伸部制备在基板侧面上，所述表面延伸部与侧面延伸部的交界处的基板边缘的棱经过平滑处理或直接采用棱部平滑的基板。

其中，所述电池组元为并联组元，所述并联组元串联形成同时具有并联和串联结构的太阳能电池模块。

其中，所述染料敏化太阳能电池模块的总电极由所述导电网格的延伸部引出。

其中，所述导电网格的网格线将并联组元内部的各基本电池单元区隔开，但所述网格线留有缺口，所述缺口的位置交错排布以使一个并联组元内的导电网格形成一段连续的S形通道。