专利名称：具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组。更具体的，涉及对于工作电极(光电极)上形成有光散射层(Light Scattering Layer)的染料敏化太阳能电池模组(Dye-sensitized solar cell:DSSC),使染料敏化太阳能电池模组维持为透明或半透明状态的染料敏化太阳能电池模组及其制造方法。
背景技术：
1991年被瑞士洛桑联邦理工大学的迈克尔 格兰泽尔(Michael Gratzel)研发团队开发了染料敏化纳米颗粒氧化钛太阳能电池之后，进行着与该领域相关的很多研究。染料敏化太阳能电池相比于现有的硅系太阳能电池制造成本显著低，因此，具有能够代替现有的非晶质硅太阳能电池的可能性，并且，与硅系太阳能电池不同，染料敏化太阳能电池是以能够通过吸收光而生成电子-空穴对的染料分子、以及传递所生成的电子的过渡金属氧化物作为主要构成材料的光电化学太阳能电池。图1是为了说明一般的染料敏化太阳能电池结构和发电原理的图。参考图1，染料敏化太阳能电池10可以包含分别附着有透明膜13、14的透明的玻璃基板11、12,催化剂对电极(Counter Electrode)15,纳米颗粒(TiO2, 二氧化钛)结构的工作电极(Working Electrode) 16或者光电极,染料17,电解质(Electrolyte) 18及密封材料19。首先染料敏化太阳能电池10是由在分别附着有透明电极膜13、14的两个玻璃基板11、12之间吸附有特定染料17的纳米颗粒结构的工作电极16和填充电解质18的结构来形成。在这里，透明电极膜13、14可以是AT0、ITO或者FT0，并且通常以在玻璃基板11、12上形成的状态来提供。具体的，染料敏化太阳能电池 10是与植物的光合作用原理类似概念的电池，是由吸收光的光敏化染料17，支撑这些染料17的纳米结构的二氧化钛电极的工作电极16，电解质18和催化剂对电极15来构成的太阳能电池。染料敏化太阳能电池10没有使用像现有的硅太阳能电池或薄膜太阳能电池那样的P型和n型半导体的接合，而是根据电化学原理来生产电。并且由于理论效率高、环境友好，因此被期待作为未来绿色能源最适合的太阳能电池。染料敏化太阳能电池10是外部的光接触染料17，则染料17产生电子，作为多孔质氧化物半导体(主要利用TiO2)的工作电极16就接收该电子并向外部传递。然后，电子通过外部回路流动并到达对电极15。此时，从工作电极16的染料17向外部流失电子，所以从电解质18内部的离子又向染料16供给一个电子，而从外部回到对电极的电子再向电解质18内部的离子传递，从而连续形成能量传递过程。这样的过程主要取决于工作电极16和电解质18之间及对电极15和电解质18之间形成的电化学反应，因此电极和电解质接触的面积越宽，可以快速地进行很多反应。并且，工作电极16的表面面积越宽，可以粘贴很多量的染料17，从而增加可以产生的电的量。因此，作为各自的电极15、16材料使用纳米颗粒。由于相同体积中物质的表面积极端的增力口，因此在表面附着很多量的染料，并且可以增加电极15、16与电解质18之间的电化学反应速度。此时，染料敏化太阳能电池模组由图1图示的染料敏化太阳能电池10以多数个串联或并联布置的模组形状来提供。一方面，染料敏化太阳能电池利用透明的纳米氧化物颗粒，因此可以利用在包括本质上难以使用不透明的硅太阳能电池的太阳能电池窗户(Window)在内的建筑材料等。为了增进这样的染料敏化太阳能电池的效率正在研究在纳米氧化物电极内增加可见光的吸收的方法。作为为了提高在这样的长波长中的光吸收率的另一种方法，有将直径为数百nm大小的二氧化钛(TiO2)颗粒层过量涂层(Over-Coating)在透明的工作电极的二氧化钛颗粒层上来形成光散射层的方法。图2是概括地表示根据现有技术的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组的垂直截面图。参考图2，根据现有技术的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组是在纳米结构的氧化物半导体的工作电极16上形成由直径为数百nm大小的二氧化钛形成的光散射层20。此时，光散射层20的二氧化钛通过对光的颗粒直径的散射特性具有散射长波长区域的光的性质，因此染料17将吸收散射的光。从而，可以增加光吸收量而增加光电转换效率。但是，在过量涂层光散射层20的情况下，半导体电极不透明，从而存在不能制造透明的染料敏化太阳能电池的问题，并且其可以制约染料敏化太阳能电池的应用领域。
发明内容
技术问题为了解决前述问题的本发明想要完成的技术问题是，通过在工作电极(光电极)上形成形成有孔的光散射层，从而提供确保染料敏化太阳能电池模组的半透明或者透明状态并且增加由光散射引起的受光量的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组及其制造方法。解决问题的方案作为为了达到前述技术问题的方案，根据本发明的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组，其特征在于，包含在第一透明玻璃基板上形成由吸附有染料的氧化物半导体层形成的工作电极(光电极)，并且在上述工作电极上形成有光散射层的工作电极基板；与上述工作电极基板对接，并在第二透明玻璃基板上形成有催化剂对电极的对电极基板；以及在对接的上述对电极基板和工作电极基板内注入的电解质，但上述工作电极基板的光散射层具有相对于光散射层的整个面积为10-90%的第一孔。在这里，上述工作电极中可以形成对应于在上述光散射层形成的第一孔的位置的
第二孔。一方面，作为为了达到前述技术问题的另一个方案，根据本发明的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组的制造方法可以由包含a)在第一透明玻璃基板上形成由吸附有染料的多孔质氧化物半导体层形成的工作电极，并且在所述工作电极上形成具有相对于光散射层的整个面积为10-90%的第一孔的光散射层来制作工作电极基板的步骤；b)在第二透明玻璃基板上形成催化剂对电极的制作对电极基板的步骤；c )对接所述对电极基板和工作电极基板的步骤；以及d)在所述对接的对电极基板和工作电极基板内注入电解质的步骤来组成。在这里，上述a)步骤可以包含a_l)在第一透明玻璃基板上形成第一透明电极的步骤；a_2)在所述第一透明电极上形成多孔质氧化物半导体层的步骤；a_3)在所述多孔质氧化物半导体层中吸附染料的步骤；以及a-4)在吸附有所述染料的多孔质氧化物半导体层上形成具有相对于光散射层整个面积的10-90%的第一孔的光散射层的步骤。在这里，上述a-2)步骤的多孔质氧化物半导体层可以具有对应于在上述光散射层上形成的第一孔的位置的第二孔。发明的效果根据本发明，在工作电极(光电极)上形成形成有孔的光散射层，从而增加染料敏化太阳能电池模组的效率的同时还确保了半透明或者透明状态，从而容易利用于包括太阳能电池窗户(Window)在内的建筑材料等。
图1是为了说明一般的染料敏化太阳能电池的结构和发电原理的图。图2是概括地表示根据现有技术的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组的垂直截面图。图3是概括地图示根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组的分解立体图。图4是表示图3的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组中在光散射层上形成孔的状态的垂直截面图。图5是表示图3的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组中在光散射层及光吸收层上形成孔的状态的垂直截面图。图6a至图6d是根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组中，为了说明光散射层中形成孔的工艺的图。图7a至图7d是为了说明根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组中在光散射层及光吸收层上形成孔的工序的图。附图中主要部分的附图标记的说明100:工作电极基板200:对电极基板110:第一玻璃基板120:第一透明电极130:第一导电性粘结层140:第一集电电极150:光吸收层(染料+多孔性膜)160:第一绝缘保护层
170:第一引出电极180:密封材料190:光散射层191a:第一孔191b:第二孔210:第二玻璃基板220:第二透明电极230:催化剂对电极240:第二导电性粘结层250:第二集电电极260:第二绝缘保护层270:第二引出电极280:电解质注入孔
具体实施例方式下面通过参考附图，为了可以使本发明所属的技术领域的技术人员容易地实施而详细说明本发明的实施例。但是，本发明可以体现为各种相异的形态，并且不限于在这里所说明的实施例。还有，图中为了明确说明本发明而省略了与说明不相关的部分，并且通过说明书全体对类似的部分赋予类似的附图标记。整个说明书中，当记载某个部分“包含”某个技术特征时，在没有特别相反的记载的情况下，这并不是意味着排除其他技术特征，而是意味着还可以包含其他技术特征。下面通过参考图来详细说明本发明。图3是概括地图示根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组的分解立体图，而图4是表示在图3的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组中，在光散射层中形成有孔的情况，并且以图3的A-A线作为剖线的垂直截面图。参考图3及图4，根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组是通过对接工作电极基板100及对电极基板200来形成。工作电极基板100是，在第一透明玻璃基板110上形成由吸附有染料的多孔质氧化物半导体层形成的工作电极(光电极)150，并且上述工作电极150上形成光散射层190。此时，上述工作电极基板100的光散射层190中形成相对于光散射层整个面积的10-90%的第一孔191a。上述第一孔191a的面积不足相对于光散射层的整个面积为10%的情况不确保透明性，因此难以适用于包括太阳能电池窗户(Window)在内的建筑材料等，而超过90%的情况时难以期待染料敏化太阳能电池的可满足的效率提高。并且，上述第一孔191a的大小和形状可以在丝网印刷可能的范围内任意调节，作为一个例子，孔的形状可以是圆形、三角形、四角形、五角形、其他多角形，并且也可以是特定徽标的形状。丝网印刷的最小印刷单位是30um。本发明中除了形成有上述第一孔191a的光散射层190之外，剩下的工作电极、对电极、电解质及密封材料等可以使用通常在染料敏化太阳能电池中采用的方案。作为具体的一个例子，上述工作电极150的多孔质氧化物半导体层可以由10-200nm大小的二氧化钛(TiO2)形成，并且形成有上述第一孔191a的光散射层190可以由比构成多孔性氧化物半导体层的颗粒大的、IOO-1OOOnm大小的二氧化钛(TiO2)来形成。对电极基板200与上述工作电极基板100对接，并且在第二透明玻璃基板210上形成催化剂对电极。电解质(没有图示)是注入在对接的上述对电极基板200和工作电极基板100内。另外，上述工作电极150中可以形成对应于在上述光散射层190形成的第一孔191a的位置的至少一个以上的第二孔，后面将参考图7来叙述。根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组，其可以由第一透明电极120，置有吸附有染料152的多孔性膜151等的第一玻璃基板110和置有第二透明电极220、230等的第二玻璃基板210相互对向布置，并且第一透明电极120和第二透明电极220、230之间置有电解质来构成。此时，第一玻璃基板110和第二玻璃基板210可以通过作为粘结剂的密封材料180来相互接合。将根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组，通过参考图3及图4来更具体的说明如下。本发明实施例中支撑第一透明电极120的起支撑体作用的第一玻璃基板110被制成透明以便可以使外部光入射。鉴于此，第一玻璃基板110可以由透明的玻璃或塑料来形成。作为塑料的具体的例可以例举聚对苯二甲酸乙二醇酯(Poly EthyleneTerephthalate、PET)、聚萘二 甲酸乙二醇酯(Poly Ethylene Naphthalate:PEN)、聚碳酸酯(Poly-Carbonate:PC)、聚丙烯(Poly-Propylene:PP)、聚酸亚胺(Poly-1mide:PI )、三醋酸纤维素(Tri Acetyl Cellulose:TAC)等。在第一玻璃基板110上形成的第一透明电极120可以由铟锡氧化物(IndiumTin Oxide:1T0)、氟锡氧化物(Fluorine Tin Oxide:FT0)、铺锡氧化物(Antimony TinOxide: AT0)、锋氧化物(Zinc Oxide)、锡氧化物(Tin Oxide)>Zn0Ga203>Zn0-Al203 等透明物质来组成。第一透明电极120可以由上述透明物质的单一膜或者层叠膜形成。这样的第一透明电极120可以由通过溅镀法、化学气相沉积法、喷雾热分解沉积法等来形成。在第一透明电极120上可以形成与上述第一透明电极120电连接的第一集电电极140,但并不是必须的。例如,第一集电电极140中一个在第一透明电极120上沿着该第一透明电极120的边缘来形成，而在第一集电电极140中另外一个在第一透明电极120上横穿第一透明电极120的中央部来形成，但不限于此。第一集电电极140具有沿着一侧方向(图的y轴方向)形成的条纹形状。这样的第一集电电极140可以由选自具有比由透明物质形成的第一透明电极120更低电阻的具有优异电导电性的金属形成。例如，第一集电电极140可以由选自镍、金、银、铜、铝、镁、钥、钨、锌、铁、锡及包含这些的合金的组中的物质来组成。通过位于第一透明电极120和第一集电电极140之间的第一导电性粘结层130，电连接第一透明电极120和第一集电电极140,从而在第一透明电极120上可以物理固定第一集电电极140。即，第一导电性粘结层130包含粘结物质和在该粘结物质内分散的导电性颗粒，用上述粘结物质将第一集电电极140物理固定在第一透明电极120上，用上述导电性颗粒电连接第一透明电极120和第一集电电极140。在这里，上述粘结物质可以由聚乙烯系列、聚丙烯系列、聚氨酯系列、环氧系列、丙烯酸系列、硅系列及其组合等组成。使用以上述导电性颗粒在高分子颗粒表面涂层金属膜的材料时，通过高分子颗粒可以柔和地经得起外部的冲击。在这里，高分子颗粒可以由聚苯乙烯系列、环氧系列、硅系列及其组合等来形成，而金属膜可以由选自镍、金、银、铜、铝、镁、钥、钨、锌、铁、锡及包含其中任意一个的合金组成的组中的物质来形成。但并不限于此，导电性颗粒也有可能只有由金属形成，此时，导电性颗粒可以由选自镍、金、银、铜、铝、镁、钥、钨、锌、铁、锡及包含其中任意一个的合金组成的组中的物质来形成。这样的第一导电性粘结层130可以由各向异性导电膜(Anisotropic ConductiveFilm)来形成。覆盖第一集电电极140和第一导电性粘结层130的同时形成绝缘保护层160。绝缘保护层160防止第一集电电极140与电解质直接接触，从而保护第一集电电极140免受电解质的影响而起防止腐蚀的作用。这样的绝缘保护层160可以由高分子物质组成。还有，在第一透明电极120上置有被第一集电电极140所隔离的多个作为光吸收层的工作电极150。如上述说明，光吸收层150是指包含多孔性膜151和染料152的工作电极。在这里，多孔性膜151包含金属氧化物颗粒，而这样的金属氧化物颗粒由钛氧化物(Titanium Oxide)、锌氧化物、锡氧化物、银氧化物(Strontium Oxide)、铟氧化物(Indium Oxide)、铱氧化物(Iridium Oxide)、镧氧化物(Lanthan 0xide)、f凡氧化物(Vanadium Oxide)、钥氧化物(Molybdenum Oxide)、鹤氧化物(Tungsten Oxide)、银氧化物(Niobium Oxide)、续氧化物(Magnesium Oxide)、招氧化物(Aluminium Oxide)、乾氧化物(Yttrium oxide)、坑氧化物(Scandium oxide)、衫氧化物(Samarium Oxide)、嫁氧化物(Gallium Oxide)、银钛氧化物(Strontium Titanium Oxide)等形成。在这里，金属氧化物颗粒优选由钛氧化物TiO2、锡氧化物SnO2、钨氧化物WO3、锌氧化物ZnO、或者其复合体等形成。还有，在多孔性膜151中为了提高特性还可以添加导电性微粒(没有图示)及光散射子(没有图示)等。在多孔性膜151中添加的导电性微粒起提高电子移动性能的作用，例如，可以举铟锡氧化物等。添加到多孔性膜151的光散射子起到通过延长太阳能电池内移动的光的路径来提高光电转换效率的作用。这样的光散射子可以由形成多孔性膜151的物质来形成，并且考虑到光散射效果，优选具有IOO-1OOOnm的平均粒径。这样的多孔性膜151，更正确地，在多孔性膜151的金属氧化物颗粒表面上吸附吸收外部光而生成电子的染料152。染料152只要是可以用于染料敏化太阳能电池的染料，则不做限定，而作为例子可以由包含铝(Al)、钼(Pt)、钯(Pd)、铕(Eu)、铅(Pb)、铱(Ir)、钌(Ru )等的金属复合体形成，并且可以使用有机染料。另外，在溶解有染料的醇溶液中浸溃所定时间的形成有多孔性膜151及第一透明电极120的第一玻璃基板110，可以使染料152吸附在多孔性膜151上。但本发明不限于此，且可以由多种方法来吸附染料152。另外，在第一透明电极120上，向密封材料180外侧形成与外部回路(没有图示)连接的第一引出电极170。在这里，第一引出电极170不仅起连接外部回路的作用，而且也一同执行集电电子的作用。一方面，与第一玻璃基板110对向配置的第二玻璃基板210是起支撑第二透明电极220、230的支撑体的作用，所以可以形成为透明。鉴于此，第二玻璃基板210相同于第一玻璃基板110可以由玻璃或者塑料来形成。作为塑料的具体的例可以举聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰亚胺、三醋酸纤维素等。 使在第二玻璃基板210上形成的第二透明电极220、230与第一透明电极120对向配置，并且可以包含透明电极220和催化剂电极230。透明电极220可以由铟锡氧化物、氟锡氧化物、锑锡氧化物、锌氧化物、锡氧化物、ZnOGa2O3^ ZnO-Al2O3等的透明物质来形成。此时，透明电极220可以由上述透明物质的单一膜或者层叠膜来形成。催化剂电极230起活化氧化-还原对(Redox couple)的作用，并且可以由钼、钌、钮、铱、错(Rh)、锇(Os)、碳(C)、W03、Ti02、CNT (碳纳米管，carbon nano tube)、炭黑(Carbon black)、石墨烯(Graphene)等形成。透明电极220可以通过溅镀法、化学气相沉积法、喷雾热分解沉积法等来形成。催化剂电极230可以通过物理气相沉积法(电解镀金法、溅镀法、电子束沉积法等)或者湿式涂层法(旋转涂层法、浸溃涂层法、流动涂层法等)等来形成。以由钼(Pt)形成催化剂电极230的情况为例说明，可以采用在透明电极220上用湿式涂层法涂布在甲醇、乙醇、异丙醇(Iso-Propyl Alcohol:IPA)等有机溶剂中溶解H2PtCl6的溶液后，在空气或者氧气氛围中，在400°C下进行热处理的方法。但本发明不限于此，并且可以采用多种方法是理所当然的。在第二透明电极220、230上形成与上述第二透明电极220、230电连接的第二集电电极250。在本发明实施例中图示为第二集电电极250中一个在第二透明电极220、230上沿着该第二透明电极220、230的边缘来形成，而第二集电电极250中另外一个在第二透明电极220、230上横穿上述第二透明电极220、230的中央部来形成。第二集电电极250具有沿着一侧方向(图的I轴方向)形成的条纹形状。通过在第二透明电极220、230和第二集电电极250之间置有的第二导电性粘结层240，电连接第二透明电极220、230和第二集电电极250，从而在第二透明电极220、230上可以物理固定第二集电电极250。还有，可以覆盖第二集电电极250及第二导电性粘结层240而形成第二绝缘保护层260。第二集电电极250、第二导电性粘结层240以及第二绝缘保护层260与前述的第一集电电极140、第一导电性粘结层130以及第一绝缘保护层160相同或类似。还有，在第二透明电极220、230上，向密封材料180外侧形成与外部回路(没有图示)连接的第二引出电极270。第一玻璃基板110和第二玻璃基板210可以通过密封材料180来接合。作为密封材料180可以使用能使用为染料敏化太阳能电池的密封材料的公知的密封材料，作为例子可以使用热塑性高分子膜，环氧系列或硅系列热固性密封剂，紫外线固化密封剂，玻璃料(Frit glass)等。使用热塑性高分子膜作为密封材料180时，在第一玻璃基板110和第二玻璃基板210之间置有热塑性高分子膜后，可以通过加热压接来接合第一玻璃基板110和第二玻璃基板210。电解质则通过贯通第二玻璃基板210和第二透明电极220、230的电解质注入孔280来注入到第一玻璃基板110和第二玻璃基板210之间的内部空间，从而含浸在第一透明电极120和第二透明电极220、230之间。这样的电解质向多孔性膜151的内部均匀分散。电解质执行将通过氧化还原从第二透明电极220、230得到的电子传递到染料152的作用。然后，电解质注入孔280通过粘结剂及玻璃料、玻璃盖片290来密封。本发明的实施例中说明了电解质由液相组成，但本发明的实施例中也可以采用固相的电解质，且这也属于本发明的范围。这样的染料敏化太阳能电池模组，向太阳能电池的内部入射太阳光等外部光，则光量子被染料152吸收，所以染料由基态转移到激发态，从而生成电子。生成的电子向多孔性膜151的金属氧化物颗粒的导电带注入后，经过第一透明电极120流向外部回路(没有图示)后，向第二透明电极220、230移动。一方面，电解质内的碘化物被氧化成三碘化物，氧化的染料152被还原，而三碘化物与到达第二透明电极220、230的电子进行还原反应并还原为碘化物。通过这样的电子移动使染料敏化太阳能电池工作。于是，根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组是在工作电极150上形成形成有孔的光散射层190，从而确保染料敏化太阳能电池模组的半透明或者透明状态的同时，增加由光散射引起的受光量，因此容易利用于包括太阳能电池窗户(Window)在内的建筑材料等。一方面，在根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组中，吸附染料的光电极部分也可能构成孔，这样的情况下，确保了太阳能电池的透明性，从而通过太阳能电池的视觉确保变得更容易。上述光电极部分的孔要形成在上述光散射层孔对应的位置，而光电极孔的大小及面积可以任意调节，优选地，使其形成为光散射层孔整个面积的30-100%，可以同时满足确保模组的透明性及模组的效率而优选。图5是表示在图3的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组中，在光散射层及光吸收层中形成有孔的垂直截面图。参考图5，在根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组中，工作电极150中可以形成对应于在上述光散射层190中形成的第一孔191a的位置的至少一个以上的第二孔191b，但省略与前述的图3及图4中说明的相同特征的说明。根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组，工作电极150的多孔质氧化物半导体层151，在除了形成有至少一个以上的第二孔191b部分之外的部分，可以以丝网印刷的方式形成。由此，在光散射层190及工作电极150整个中形成孔，从而更鲜明地透过光，由此通过染料敏化太阳能电池模组的视觉确保变得更容易。一方面，图6a至图6d是用于说明在根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组中，在光散射层上形成孔的工序的图。就根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组的工作电极基板100而言，首先，如图6a中图示，在第一透明玻璃基板110上形成第一透明电极120。然后，如图6b图示，在上述第一透明电极120上形成多孔质氧化物半导体层151，之后，如图6c图示，在第一透明玻璃基板110上形成在上述多孔质氧化物半导体层151中吸附有染料152的工作电极150。然后，如图6d图示，用具有IOO-1OOOnm大小直径的二氧化钛(TiO2),在吸附有上述染料152的多孔质氧化物半导体层151上形成具有直径为30-1000um，具有相对于光散射层190整个面积成为30%的第一孔191a的光散射层190。此时，再参考图4，上述光散射层190是在除了形成上述第一孔191a的部分之外的部分中以丝网印刷方式(ScreenPrinting)形成。最后，完成在上述工作电极150上形成有具有相对于光散射层190整个面积30%的第一孔191a的光散射层190的工作电极基板的制作。后续，制作第二透明玻璃基板210上形成有催化剂对电极的对电极基板200，并且对接上述对电极基板200和工作电极基板100，然后在上述对接的对电极基板200和工作电极基板100内注入电解质，从而完成根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组。图7a至图7d是用于说明在根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组中在光散射层及光吸收层中形成孔的工序的图。就根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组的工作电极基板100而言，首先，如图7a图示，在第一透明玻璃基板110上形成第一透明电极120。然后，如图7b图示，在第一透明电极120上形成形成有第二孔191b的多孔质氧化物半导体层151。即，上述多孔质氧化物半导体层151中形成有对应于前述的光散射层190形成的第一孔191a的位置的第二孔191b，并且除了形成第二孔191b的部分之外的部分中可以以丝网印刷方式形成。然后，如图7c图示，在第一透明玻璃基板110上形成在形成有上述第二孔191b的多孔质氧化物半导体层151中吸附有染料152的工作电极150。然后，如图7d图示，在吸附有上述染料152的多孔质氧化物半导体层151上形成具有第一孔191a的光散射层190。此时，上述光散射层190在除了形成上述第一孔191a部分之外的部分可以以丝网印刷(Screen Printing)方式来形成。最后，完成在具有上述第二孔191b的工作电极150上形成有具有第一孔191a的光散射层190的工作电极基板的制作。后续，制作在第二透明玻璃基板210上形成有催化剂对电极的对电极基板200，然后对接上述对电极基板200和工作电极基板100，在上述对接的对电极基板200及工作电极基板100内注入电解质，从而完成根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组。一方面，下表I是为了比较根据本发明实施例的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组和根据现有技术的染料敏化太阳能电池模组的表。表I
权利要求
1.一种具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组，其特征在于，包含: 工作电极基板，该工作电极基板为，在第一透明玻璃基板上形成有由表面负载染料的多孔质氧化物半导体层形成的工作电极即光电极，并且在所述工作电极上形成有光散射层； 对电极基板，该对电极基板为，与所述工作电极基板对接，并且在第二透明玻璃基板上形成有催化剂对电极；以及 在对接的所述对电极基板和工作电极基板内注入的电解质， 所述工作电极基板的光散射层具有相对于光散射层的整个面积为10-90%的第一孔。
2.根据权利要求1所述的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组，其特征在于，所述光散射层由直径为IOO-1OOOnm的二氧化钛形成。
3.根据权利要求2所述的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组，其特征在于，所述工作电极的多孔质氧化物半导体层由10-200nm大小的二氧化钛形成。
4.根据权利要求1所述的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组，其特征在于，所述工作电极中形成有对应于在所述光散射层中形成的第一孔的位置的第二孔。
5.根据权利要求4所述的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组，其特征在于，使在所述工作电极中形成的第二孔的整个面积成为所述光散射层中形成的孔的整个面积的30-100%。
6.一种具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组的制造方法，包含: a)制作工作电极基板的步骤，该工作电极基板为，在第一透明玻璃基板上形成有由吸附有染料的多孔质氧化物半导体层形成的工作电极，并且在所述工作电极上形成有具有相对于光散射层的整个面积为10-90%的第一孔的光散射层； b)制作对电极基板的步骤，该对电极基板为，在第二透明玻璃基板上形成有催化剂对电极； c)对接所述对电极基板和工作电极基板的步骤；以及 d)在所述对接的对电极基板和工作电极基板内注入电解质的步骤。
7.根据权利要求6所述的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组的制造方法，其特征在于，所述光散射层是由直径为IOO-1OOOnm的二氧化钛形成。
8.根据权利要求6所述的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组的制造方法，其中，所述a)步骤包含: a-1)在第一透明玻璃基板上形成第一透明电极的步骤； a-2)在所述第一透明电极上形成多孔质氧化物半导体层的步骤； a-3)在所述多孔质氧化物半导体层中吸附染料的步骤；以及 a-4)在所述吸附有染料的多孔质氧化物半导体层上形成具有相对于光散射层整个面积为10-90%的第一孔的光散射层的步骤。
9.根据权利要求8所述的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组的制造方法，其特征在于，所述a-2)步骤的多孔质氧化物半导体层中形成有对应于在所述光散射层上形成的第一孔的位置的第二孔。
10.根据权利要求9所述的具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组的制造方法，其特征在于，使所述工作电极中形成的第二孔的整个面积成为所述光散射层中形成的孔的整个面积的30-1 00%。
全文摘要
本发明涉及具备光散射层的染料敏化太阳能电池模组及其制造方法，将形成有孔的光散射层形成于工作电极(光电极)上，从而确保染料敏化太阳能电池模组的半透明或者透明状态并且增加太阳能电池的效率。
文档编号H01L31/042GK103168367SQ201180050436
公开日2013年6月19日 申请日期2011年10月11日 优先权日2010年10月19日
发明者裵镐基, 金锡源, 朴赞硕, 朴泰镇, 李起头, 郑希贞 申请人:株式会社东进世美肯