[发明专利]光化学电池

说明书

本发明涉及到一种制备光化学电池，更具体地讲是制备一种染料太阳能电池的方法，所述电池包括至少一种承载基体和其上的复合层。

一般制造这种光化学电池需要复杂的特殊设备，许多步骤必须手工操作完成。这种在实验室完成的单个的制造方法，单元成本高，且无重现性。

因而本发明目的是提供一种可低成本和可重复生产光化学电池的方法。具体地讲本发明旨在制造由在瑞士洛桑的Ecole Politechnique Féderale的Michael Grtzel教授研究出的染料太阳能电池，于此可参见国际专利申请说明书WO 91/16719。

本发明的目的通过由许多连续进行的印刷操作涂布的复合层来达到的。采用印刷技术将一单层叠印刷另一单层上有两个优点，一是很小的制造工差，二是制造成本很低，这样就可以短时间内批量生产。一个完整的染料太阳能电池就能够在一次生产程序中生产完成，且可高精度地得到必须的极薄层的厚度。尤其是如果生产是采用轮转印刷装置进行，那么可以大面积涂布，特别是以连续方式，即理论上讲对面积无限制。因而依据本发明，用于涂布，自由结构的印刷机可用于制造光化学电池，这样可能仅允许极小的张力和压缩力作用在叠印层上，使得生产过程可以均衡地进行，无裂痕或类似损伤产生。

依据本发明的进一步研究提出在完成印刷操作的同时，得到胶印方式的各层都是完整面积的粘附层。于此的“胶印方式”是指对“粘附”涂布来说，它与印刷图像不同，所产生的不是着色斑点而是整面涂层。不管怎样，所有的或大部分公知的胶印装置和设备都可以用来生产光化学电池。

特别是应保证各层都通过印刷机的各自单元操作方式涂布。为达到此目的，每个操作单元都供应相对应的物料，一层不同于另一层。优选地所述物料是粘稠介质。

为将整个基体分离成单个电池，尤其应保证至少某些层电绝缘带分开成数个区域，每个区域构成一个单体电池，例如制成电压为1伏的电池。

所述绝缘带优选是同样通过印刷过程生产。如果为了叠印成跨接多层的绝缘带，则有必要形成相应的带长度，那么最好涂布许多绝缘层，印刷操作的次数增加逐步堆积成绝缘带。

特别优选的是在印刷过程中，承载基体沿一平面定向或支承在一平面上。如果印刷设备是固定位置，承载基体移动，则沿平面定向是必需的。如果在印刷过程中承载基体有固定位置，则印刷机构必须作适当的移动。当然也可以有相对运动，使得两部分实现运动。不考虑前述的各种因素，然而必须保证承载基体免受不允许的弯折，否则在印刷过程中都会有涂层的破损，因为这种破损可能一直滞留在染料太阳能电池合乎要求的操作中的危险。因此，与常规设计的印刷工艺不同的是要被印刷的基体不能以弯曲的方式传送通过印刷机，在印刷过程中需以平面方式夹持或定向。

本发明进一步提供了印刷制成的导电层，它用作传导电流。所述的导电层在操作染料太阳能电池中用来汇集和输送载荷子，还用来相互联接整个基体上的单个电池，如为了使单个电池串联，可以将导电带设计成伸展到绝缘间的方式来实现。这同样可以通过一次或多次印刷操作来完成，如果是相当长的导电带，则许多导电层小段一层叠一层印刷，这样制得所需的导电带。

本发明还涉及到一种光化学电池，特别是一种染料太阳能电池，所述电池包括至少一承载基体和其上的复合层，其中所述复合层是通过许多连续进行的印刷操作叠印制造的。

本发明进一步涉及到使用印刷机，具体讲是胶印机，进行多次印刷单元操作来制造光化学电池，特别是染料太阳能电池的方法。

最后，本发明涉及到用于制造光化学电池，尤其是染料太阳能电池的印刷机，特别是胶印机，所述的电池包括至少一承载基质和其上的复合层，其中在印刷操作中为达到在一层上面叠印其它层设置了许多印刷单元，还为承载基体提供了平坦的支撑面。

下面结合附图对本发明作更为详细的说明。

图1示意出根据本发明方法制造出的染料太阳能电池的横截面。

图2示意说明用于制造染料太阳能电池的印刷机。

图3表示出根据本发明的方法实施制造出的电池的横截面。

图4表示出根据本发明的方法实施制造出的另一个电池的横截面。