[发明专利]喷印装置

说明书

技术领域

本发明系关于一种喷印装置，尤指一种适用于染料敏化太阳能电池制程的喷印装置。

背景技术

为解决全球能源危机及降低环境污染，可将太阳辐射能直接转换为电能的太阳能电池为近年来积极创新研发的新课题，其中，染料敏化太阳电池(Dye Sensitized Solar Cell，简称DSSC)是属于第三代的有机太阳电池，具有低成本与硅薄膜太阳电池能源转换效率相近的特性。相较于传统的单(多)晶硅或非晶硅太阳能电池，染料敏化太阳能电池所选用的原料成本低、加上制程容易与简单的制程设备，可有效的降低太阳能电池发电成本，对于商业化推展有相当大的助益，且因其不受日照角度的影响，加上吸收光线时间长，因此在相同时间的发电量更可优于传统的硅晶太阳能电池。简言之，染料敏化太阳电池具有大面积、可透光、成本低、效率高、制作简易以及可塑性高等优点，因而具有极大的发展潜力，可成为未来新一代太阳能电池技术发展的主流。

太阳能电池的基本作动原理是某些物质被光照射时其电子的运动加剧；若引导这些电子流经一电路中的电位，即可得到电能。而染料敏化太阳能电池的基本设计是用奈米尺寸的金属氧化物半导体的颗粒，以化学方法使其表面吸附染料分子，再将这种颗粒涂布在电池电路的阳极上做为感光层；并在感光层和阴极之间加上一层电解质帮助导电。

已知的染料敏化太阳电池1的结构系如图1所示，主要由阳极10、阴极11及两电极之间的电解层15所组成，其中，阳极10包括导电基板12，例如可为玻璃或是薄膜基板等透明导电基板、设置于导电基板12上的半导体膜13以及染料层14，其中半导体膜13通常由二氧化钛(TiO₂)奈米粒子所构成，且具有电子传导功能；阴极11同样具有透明的导电基板12’，且在导电基板12’下设置有透明导电膜16，该透明导电膜16系由铂触媒的导电材质所形成，至于设置在两电极之间的电解层15则可由氧化还原电解液所形成。

已知染料敏化太阳电池1中的染料层14主要采用高效率、高稳定性的光敏化剂，例如：钌错合物染料(N3、N719或其相关衍生物)，一般来说，其阳极10的制程主要是先将含有二氧化钛(TiO₂)奈米粒子的浆料以涂布的方式形成于导电基板12上，并透过干燥处理，以使其形成半导体膜13，其后，再将该具有半导体膜13的导电基板12浸于钌错合物染料溶液中，使其中的二氧化钛(TiO₂)奈米粒子表面吸附染料，进而于半导体膜13上形成染料层14。

在此染料敏化太阳电池1的制程中，大面积阳极涂布制程对于染料敏化太阳电池商品化助益颇大，且已成为现今发展染料敏化太阳电池所不可或缺的技术。惟，目前阳极涂布制程一般均采用例如刮刀涂布、旋转式涂布或是网版印刷等涂布制程，然而前述无论何种涂布制程，均无法精准控制其涂布的涂膜厚度，且若采用网版印刷的方式，更需针对不同图版而重新制版，不易进行少量多样的生产。

有鉴于此，如何发展一种可大面积喷印半导体膜及染料，且可精准控制其喷印厚度的适用于染料敏化太阳能电池制程的喷印装置，以改善上述习用技术缺失，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种适用于染料敏化太阳能电池制程的喷印装置，俾解决已知染料敏化太阳能电池于制造二氧化钛电极时采用的涂布制程具有无法精准控制其涂布的涂膜厚度、且若依产品需求不同，则需另行重新制版，不利于少量多样的产品生产等缺点。

本发明的另一目的，在于提供一种适用于染料敏化太阳能电池制程的喷印装置，用以于导电基板上进行含二氧化钛奈米粒子的水溶性半导体溶剂的喷印，借此以形成多孔性结构的半导体膜，再透过喷印装置于该多孔性结构的半导体膜上喷印染料溶剂，借此以大面积地进行二氧化钛电极的喷印作业，除可精准地控制水溶性半导体溶剂及染料溶剂的喷印液滴体积之外，更可依照不同产品的需求而弹性调整其喷印出的图样，进而更富应用性，且利于少量多样的产品生产。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种喷印装置，适用于染料敏化太阳能电池的制程，至少包括：平台机构，用以承载导电基板；以及至少二组喷印头组件，其系分别容设水溶性半导体溶剂及染料溶剂；其中，承载该导电基板的平台机构系相对于至少二组喷印头组件进行位移，借此以依序于导电基板的表面上进行水溶性半导体溶剂及染料溶剂的喷印作业，且该水溶性半导体溶剂及染料溶剂喷印于导电基板的表面上的厚度系介于0.1um至100um之间。

附图说明

图1：其系为已知的染料敏化太阳电池的结构示意图。