ES2256247T3

ES2256247T3 - Metodo y fabricacion de sistemas fotoelectroquimicos monoliticos sellados y un sistema fotoelectroquimico monolitico sellado.

Info

Publication number: ES2256247T3
Application number: ES01938929T
Authority: ES
Inventors: Henrik Pettersson; Tadeusz Gruszecki
Original assignee: IVF Industriforskning Och Utveckling AB
Current assignee: IVF Industriforskning Och Utveckling AB
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2006-07-16
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: SE0002227L; EP1445782A2; SE521683C2; US20050177997A1; US7405356B2; US20040099303A1; US20040182435A1; EP1445782A3; WO2001097237A1; AU2001264500A1; SE0002227D0; DE60116624T2; EP1309977A1; EP1309977B1; ATE315828T1; DE60116624D1

Abstract

Un método para fabricar un sistema fotoelectroquímico monolítico (1), que comprende las siguientes etapas: - aplicación de un electrolito a un patrón de una estructura porosa (2A, 2B, 2C, 2D) localizada sobre un sustrato, constituyendo la estructura al menos una célula electroquímica monolítica (2A, 2B, 2C, 2D) y comprendiendo un fotoelectrodo (6), una capa aislante (7) y un contraelectrodo (8) - aplicación de un material sellante (10) que rodea a dicha estructura porosa para formar el menos un sistema fotoelectroquímico monolítico (1) que comprende un plano frontal (19) formado por dicho sustrato y la estructura porosa y el plano frontal (19A, 19B, 19C) están formados por material sellante (10). que se caracteriza porque, tras la aplicación de dicho electrolito, se llevan a cabo las siguientes etapas del método: - dicho plano frontal (19) y el plano trasero se calientan y se someten a prensado, produciéndose el sellado a lo largo del borde del patrón de la estructura porosa gracias a que una capa plástica que forma parte del material sellante (10) se funde y se une a dicho plano frontal (19).

Description

Método y fabricación de sistemas fotoelectroquímicos monolíticos sellados y un sistema fotoelectroquímico monolítico sellado.

Campo técnico

El presente invento se refiere a un método para fabricar sistemas fotoelectroquímicos monolíticos sellados de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente, y en particular a un método para fabricar sistemas fotoelectroquímicos monolíticos que comprenden un substrato, un patrón, localizado sobre ese substrato, de una estructura porosa que comprende un foto-electrodo, una capa aislante y un contra-electrodo, en el que la estructura porosa se rellena con electrolito antes de que el patrón de la estructura porosa se encapsule entre el substrato y el plano trasero formado por material sellante.

El presente invento también se refiere a un sistema fotoelectroquímico monolítico sellado de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 16 de la patente.

Técnica anterior

Previamente, a partir del documento WO 97/16838, se conocía un método para fabricar células fotoelectroquímicas monolíticas. En este método se forman células fotoelectroquímicas por medio de patrones de material conductor que se aplican sobre un material transparente aislado eléctricamente. A continuación, se aporta una estructura porosa aplicando sucesivamente una capa de semiconductor poroso, una capa de aislante poroso y una capa de conductor poroso. Tras la aplicación de la estructura porosa se proporciona un electrolito líquido a la misma. La estructura porosa también se cubre con una capa de cobertura aislante.

No obstante, se ha comprobado que en el sellado de los sistemas fotoelectroquímicos monolíticos surgen un número de problemas. Por otra parte, se ha encontrado que las células son sensibles a la humedad y a las impurezas, debido a que la presencia de humedad e impurezas tiene un efecto considerable sobre la estabilidad del sistema a largo plazo. Por otra parte, es importante que el sellado a lo largo del borde exterior de las células evite eficazmente la fuga o disipación de, por una parte, electrolito procedente del interior de las células y, por otra, impurezas y humedad procedentes del exterior hacia el interior de las células.

Se han intentado varios métodos para sellar sistemas fotoelectroquímicos monolíticos, en los cuales se coloca electrolito para sellar, tales como pegar o unir dos rodillos manteniéndolos unidos mediante prensado. Ninguno de los métodos que se han probado anteriormente ha dado lugar a sistemas fotoelectroquímicos con características a largo plazo suficientemente buenas y con grado de deficiencia suficientemente bajo del comportamiento de la célula durante el proceso de sellado, lo cual ha dado lugar a que la fabricación industrial de sistemas fotoelectroquímicos sea más difícil.

Breve descripción del invento

El objeto del invento es proporcionar un método para fabricar sistemas fotoelectroquímicos monolíticos sellados, en los que se reduce el riesgo de la presencia de humedad e impurezas en la célula tras el sellad, se aumenta la estabilidad de las células a largo plazo y el sellado tiene un elevado grado de impermeabilidad con respecto al entorno.

Estos objetos se consiguen mediante un método de acuerdo con la parte que caracteriza de la reivindicación 1 de la patente. El material sellante comprende un plástico que se funde y se une a un plano frontal, formado por un substrato y células localizadas sobre el substrato. Debido al hecho que el material sellante se calienta y se somete a prensado, se obtiene el sellado a lo largo del borde del patrón de la estructura porosa. El borde significa por una parte el borde interno que separa entre sí las células individuales de un determinado grupo de células y, por otra, el borde externo que separa un grupo de células del entorno. Dado que la capa plástica es muy flexible cuando se calienta, se obtiene un sellado bueno y muy hermético, reduciéndose el riesgo de que penetren la humedad y las impurezas y aumentándose la estabilidad del sistema a largo plazo. El método sellante de acuerdo con el invento también reduce el riesgo de que el rendimiento de las células se reduzca durante el proceso de fabricación.

En una realización preferida del invento, el sistema fotoelectroquímico monolítico se somete a sobrepresión, permitiendo la evacuación de la humedad y los gases de la estructura porosa. Esto da lugar a la posibilidad de obtener un producto más limpio y por tanto más estable a largo plazo.

En una realización preferida del invento, el plano frontal y el trasero se presionan juntos mediante un dispositivo de prensado flexible. Presionando el plano frontal y el plano trasero juntos con un dispositivo de prensado flexible, se proporciona un buen sellado a lo largo del borde del patrón de células aplicado. Se proporciona buen sellado tanto a lo largo del borde interno entre las células individuales como del borde externo que rodea a las células. El sellado entre las células, esto es el borde interno, da lugar a que se reduzca el riesgo de fuga entre las células, y el sellado alrededor del patrón de células, esto es el borde exterior, reduce el riesgo de que la suciedad y la humedad procedentes del exterior penetren en el interior de las células.

Otro objeto del invento es proporcionar un sistema fotoelectroquímico monolítico sellado que comprende una barrera protectora eficaz frente a la entrada de humedad e impurezas en las células procedentes del entorno, en el que se reduce el riesgo de degradación de la función de la célula durante el encapsulado, y es posible que las células tengan características de estabilidad a largo plazo suficientemente buenas. Estos objetos se logran mediante un sistema fotoelectroquímico monolítico sellado de acuerdo con la parte que caracteriza de la reivindicación 16 de la patente. Por medio de un material sellante que comprende al menos una primera capa formada por una película plástica, se proporciona una unión entre el plano frontal y el plano trasero del sistema fotoelectroquímico, que reduce el riesgo que de la humedad penetre en las células y también reduce el riesgo de que el electrolito fluya hacia el exterior de la célula y entre en contacto con la célula adyacente. Dado que la capa plástica es muy flexible en estado caliente, se obtiene un sellado bueno y muy hermético, se reduce el riesgo de que penetre la humedad y de esta forma se aumenta la estabilidad del sistema a largo plazo.

En una realización preferida, el material sellante comprende al menos una segunda capa, que constituye una capa de barrera y posee propiedades apropiadas para evitar la penetración de humedad y suciedad en el interior de la célula procedente del entorno. Este tipo de material sellante es especialmente apropiado, porque se reduce el riesgo de defecto de la estabilidad del sistema a largo plazo.

Descripción de las figuras

El invento se describe a continuación con referencia a las figuras de los dibujos adjuntos, en las que

La Fig. 1 muestra un corte transversal de un sistema fotoelectroquímico monolítico sellado que comprende un número de células,

La Fig. 2 muestra otra realización de un sistema fotoelectroquímico monolítico, en el que la conexión en serie entre el número de células se lleva a cabo por interconexión alterna de paredes terminales,

La Fig. 3 muestra un grupo de células aplicadas al sustrato,

La Fig. 4 muestra un diagrama de flujo del proceso de sellado del sistema fotoelectroquímico monolítico,

La Fig. 4A muestra un diagrama de flujo de un grupo de procesos por partes en los procesos de sellado mostrados en la Figura 4,

La Fig. 5 muestra el prensado de un sistema fotoelectroquímico por medio de un diagrama flexible,

La Fig. 6 muestra un cabezal de prensado suave,

La Fig. 7 muestra un sistema de dos cámaras para someter a prensado un sistema fotoelectroquímico,

La Fig. 8 muestra un sistema fotoelectroquímico con un material sellante de dos partes, y

La Fig. 9 muestra un sistema fotoelectroquímico con las áreas externas presionadas fuertemente unas con otras.

Modos de llevar a cabo el invento

En la Figura 1, se muestra un corte transversal de un sistema 1fotoelectroquímico monolítico sellado que comprende un número de células 2A, 2B, 2C. Cada célula 2A, 2B, 2C constituye una estructura porosa y comprende un fotoelectrodo 6, una capa aislante 7 y un contraelectrodo 8. Las células 2A, 2B, 2C o las estructuras porosas se aplican sobre el sustrato en un patrón. El patrón se rodea por un borde que consiste en un borde interno que separa las células individuales unas de otras y un borde externo que rodea un grupo de células que constituye dicho patrón. El documento WO 97/16838 describe un ejemplo de tal sistema, cuya descripción se incorpora enteramente en la presente memoria.

El sistema 1 fotoelectroquímico monolítico comprende foto-electrodos en forma de fotoelectrodos 6 nanoporosos construidos sobre el sustrato. El sustrato comprende una capa 3 de soporte de material completamente o parcialmente transparente y también una fina capa conductora 4 que se aplica a la capa 3 de soporte. La capa 3 de soporte puede ser de vidrio o de plástico, en cuyo caso el sistema fotoeléctrico puede diseñarse flexiblemente en cierto modo. Cada fotoelectrodo 6 se coloca sobre la capa fina conductora. La capa conductora está dividida en un patrón de líneas 5 finas divisorias en las que la capa conductora es retirada, formándose a continuación un grupo de células aisladas mutuamente. Preferiblemente, el patrón consiste en un grupo de rectángulos alargados, pero puede por supuesto estar diseñado de manera arbitraria, aunque preferiblemente es un patrón para cubrir la superficie. La Figura 2 muestra un ejemplo de patrón apropiado, y se observa el sistema 2 fotoelectroquímico visto desde encima.

De acuerdo con la realización que se muestra en la Figura 2, el patrón de la estructura porosa como un grupo de células rectangulares 2A-2D. Las células están colocadas borde largo con borde largo. En este caso, el borde externo está formado por un rectángulo 40 que rodea el grupo de células y el borde interno está formado por un grupo de líneas 41 paralelas que separan las células unas de otras. Un grupo de células se encuentra conectado en serie de forma conocida, por ejemplo como se indica a continuación. También se plantean otros patrones para cubrir la superficie, por ejemplo, un grupo de hexágonos. No obstante, la realización preferida con rectángulos permite la conexión simple en serie entre las células. Con el fin de realizar una conexión en serie entre células de manera simple, se disponen las capas de célula en la realización que se muestra en la Figura 1, donde las células se encuentran interconectadas borde con borde como sigue: el fotoelectrodo 6 se extiende hasta un borde de la capa 4 conductora de células, mientras que el otro borde se deja libre. Las líneas 5 divisorias se diseñan con una anchura tal que no exista riesgo de que el fotoelectrodo entre en contacto con la célula adyacente.

El fotoelectrodo 6 está cubierto por una capa porosa de un aislante 7, que se extiende sobre un borde de la capa conductora y aísla al fotoelectrodo 6 del contraelectrodo 8 poroso que se encuentra localizado en el aislante 7. Preferiblemente, el aislante 7 también puede constituir un reflector difuso que refleja la luz que ha pasado a través del fotoelectrodo 6 sin ser absorbida en él, aumentándose el grado de absorción del sistema.

En una realización preferida, el contraelectrodo 8 se aplica de tal forma que esencialmente cubre el aislante 7 y se extiende hasta la capa sobre una célula adyacente no cubierta por el aislante 7. De esta forma, se crean las células conectadas en serie, entrando en contacto con 11, proporcionándose 12 únicamente para la primera y la última en un grupo de células interconectadas.

Los contraelectrodos 8 de las respectivas células se separan mediante un interespacio 9. Es importante que las células se aíslen unas de otras de forma que el electrolito no pueda salirse de los electrodos o del aislante y entre en contacto con los electrodos de las diferentes células. Con el fin de garantizar que esto no suceda, el interespacio puede rellenarse con un material aislante. En una realización preferida, el material aislante está formado por partes de material sellante 10 que se somete a prensado en el interior del interespacio 9.

Antes de que el sistema 1 fotoelectroquímico sea sellado, el fotoelectrodo 6 absorbe una sustancia activa, por ejemplo un colorante que absorbe luz. Además, se suministra el electrolito a la estructura porosa formada por el fotoelectrodo 6, aislante 7 y contraelectrodo 8. En una realización preferida, el electrolito se suministra por medio de un proceso de impresión, de manera apropiada impresión por serigrafía. Utilizando este método, puede suministrarse la cantidad correcta de electrolito, de forma que se rellena la estructura porosa de cada célula pero sin llegar a superar la capacidad de llenado. Si se suministra demasiado electrolito, existe riesgo de que el electrolito se desplace al interior del interespacio 9 entre las células, dando lugar a un riesgo de cortocircuito entre las células. En otra realización, el electrolito es suministrado dejando que la estructura porosa adsorba el electrolito durante el proceso de suministro.

En otra realización, que se muestra en la Figura 3, la conexión en serie entre un número de células 2A, 2B y 2C se lleva a cabo a través de las paredes terminales de las células que se conectan como se describe a continuación. En esta realización, las células se encuentran en un patrón en el que cada célula es rectangular y tiene dos lados largos y dos paredes terminales. Las células se forman sobre un sustrato con una capa 4 de material conductor. Las células se aíslan unas de otras mediante canales 5 del material conductor que ha sido grabado. Cada célula comprende un ánodo 6 de material poroso, y en el presente caso este ánodo está formado por un fotoelectrodo sensible a la luz. Se aplica un aislante 7 de material poroso al ánodo 6. Se aplica un contraelectrodo 8 de material poroso a dicho aislante 7. Con el fin de llevar a cabo la conexión en serie entre las células, éstas se conectan de tal forma que el ánodo de una célula se conecta al contraelectrodo de la célula siguiente. En la realización que se muestra en la Figura 2, esto se lleva a cabo mediante canales grabados 5 que están diseñados siguiendo un patrón de zig-zag, que produce un patrón de forma en L de las superficies conductoras que consisten en un grupo de Ls, que tienen una parte trasera 13 y un pie 14, enfrentados el uno con respecto al otro de forma que la protuberancia de una L tiende a estar localizada directamente en posición adyacente a la siguiente L. El fotoelectrodo 6 está localizado en su totalidad dentro de la parte trasera, es decir la parte alargada, de una zona con forma de L. El aislante 7 se encuentra colocado de forma que cubre el fotoelectrodo y se extiende ligeramente sobre el pie 14 de la zona con forma de L de una célula adyacente, es decir el aislante 7 actúa de puente en el canal grabado 5 dentro de una zona correspondiente a la anchura de la célula. La conexión en serie se lleva a cabo mediante el contraelectrodo 8 de una célula a la que se permite que se extienda dentro de la capa conductora 4 de una célula adyacente. En la realización que se muestra en la Figura 3, esto se lleva a cabo por medio del contraelectrodo 8 que se extiende dentro del pie 14 de una zona con forma de L de una célula adyacente. La Figura 3 también muestra una material encapsulante 10A y una capa de cubrimiento 10B que juntos constituyen un material sellante 10. En una realización preferida, el material encapsulante 10 está formado por una capa de adhesión 19A, y una capa de cubrimiento 10B que está formada por una capa de adhesión 19B y una capa de barrera 19C.

Después de que el electrolito ha sido suministrado a al estructura porosa, el sistema 1 fotoelectroquímico se sella por medio de un material sellante 10 de acuerdo con el invento, utilizando un método descrito a continuación con respecto a la Figura 4.

En una primera etapa 20 del método, se aplica un material sellante 12 al sustrato 3 de tal forma que cubra completamente las células 2A-2C y su estructura porosa, para formar un sistema fotoeléctrico monolítico sellado que comprende un plano frontal formado por dicho sustrato y la estructura porosa, y un plano trasero formado por el material sellante. El material sellante comprende al menos una capa de plástico, preferiblemente un termoplástico tal como, por ejemplo, ácido polietilen-metacrílico, que tras calentamiento, se pretende que se adhiera al sustrato subyacente y, si resulta apropiado, a la estructura porosa localizada sobre el sustrato. En una realización preferida, el material sellante está formado por un material laminado, con una capa de plástico de adhesión y una capa de barrera con baja o nula permeabilidad frente a líquidos y aire, por ejemplo una hoja de papel de aluminio. En otra realización preferida, el material sellante comprende por una parte una capa de plástico de adhesión que se pretende, igual que antes, que se una al sustrato, y por otra un material laminado formado por una capa de plástico y una capa de material laminado en la que se pretende que el material plástico se adhiera a dicha capa de adhesión. La capa plástica está unida a la capa de aluminio de forma conocida por las personas expertas en la técnica, por ejemplo mediante pegado. Utilizando una capa intermedia, se consigue una buena unión ya que la capa de adhesión más flexible adopta la forma del soporte de manera más eficaz que la capa de aluminio menos flexible.

Con el fin de garantizar que se obtiene una hermeticidad adecuada frente a la entrada de líquido a través del borde de la capa de adhesión, la capa de adhesión, en una realización preferida, se diseña con un espesor de menos de 50 \mum y, en una realización más preferida, con un espesor de menos de 30 \mum. Con dichos espesores, se obtiene una capa que es suficientemente fina como para que el borde de flujo intenso no ejerza un impacto negativo sobre la estabilidad a largo plazo de las células encerradas, al mismo tiempo que el espesor sea lo suficientemente grande como para que resulte fácil de manejar.

En una segunda etapa 21 del método, el material sellante se somete a prensado junto con el sustrato y con las células localizadas sobre el sustrato. El sellado se lleva a cabo mediante un plano frontal formado por dicho sustrato y la estructura porosa y un plano trasero formado por el material sellante que está siendo sometido a prensado mientras que se calienta, produciéndose la fusión de la capa de adhesión junto con el plano frontal, y dando lugar al sellado lo largo del borde del patrón. El sellado aísla las células individuales unas de otras a lo largo del borde interno del patrón y, de esta forma, evita la fuga del electrolito entre las células y también aísla el grupo de células cuyo patrón constituye del entorno que lo rodea en el borde exterior del patrón y, de esta forma, evita que se produzca la entrada de suciedad o humedad en las células. A continuación, se indican realizaciones preferidas alternativas del prensado.

Además, la Figura 4A muestra simbólicamente determinados procesos por partes preferidos durante el sellado 21. En un primer proceso por partes 22, se coloca primero una capa de plástico de adhesión frente al plano frontal, y sobre ella un material laminado formado por una capa de adhesión, preferiblemente de plástico, y una capa de barrera, preferiblemente de aluminio. En el caso en que la utilización está formada por una capa de plástico y una capa de aluminio, la capa de plástico está unida a la capa de aluminio de forma bien conocida por la persona experta en la técnica, por ejemplo mediante pegado. Utilizando una capa intermedia, se consigue una buena unión ya que la capa de adhesión más flexible adopta la forma del soporte de manera más eficaz que la capa de aluminio menos flexible. La Figura 8 muestra el plano frontal 19, la capa de adhesión 19A y la capa de barrera de al capa de adhesión 19B y la capa de barrera 19C. La capa de adhesión 19B tiene la función de unir la capa de barrera 19C y la capa de adhesión 19A. Preferiblemente, la capa de adhesión está formada por un termoplástico.

En un segundo proceso por partes 23, el plano frontal y el material sellante se someten a sobrepresión, lo que hace posible que se reduzca la presencia de suciedad y humedad en el interior de las células.

En un tercer proceso por partes 24, el plano frontal y el material sellante se someten a prensado mediante un dispositivo de prensado flexible, dando lugar a un buen sellado alrededor de los bordes tanto interno como externo.

Con el fin de lograr un sellado todavía mejor alrededor del borde externo, dicho borde puede incluso presionarse más, con un dispositivo de prensado fuerte en un proceso por partes 25, ligeramente fuera de las células, por ejemplo a 2-5 mm del borde de las células. Este prensado hace más fina cualquier capa presente de adhesión 19A, reduciéndose de esta forma el riesgo de entrada de suciedad o humedad procedentes del entorno una vez que se ha producido la unión. La Figura 9 muestra un grupo de células que se someten a prensado mediante un dispositivo de prensado fuerte para dar lugar a dos zonas 26A y 26B que esencialmente rodean al agrupamiento de células 2A-2D. En una zona 26C, 26D alrededor de cada uno de los contactos 11, 12, la agrupación de células no se somete a prensado con el fin de evitar que la capa de aluminio en la capa de barrera sea sometida a prensado junto con la capa conductora en el sustrato. Con el fin de evitar cualquier contorneamiento entre la capa conductora y la capa de aluminio en las zonas 26A y 26B, que puede afectar de forma negativa a la agrupación de células, estas zonas se separan mediante canales grabados 26E y 26F, estando las áreas en las que tiene lugar el prensado fuerte aisladas eléctricamente del total de agrupamiento de células.

Los procesos por partes indicados anteriormente pueden combinarse de manera individual para obtener por separado realizaciones preferidas del invento.

En una realización preferida, el prensado se lleva a cabo mediante un dispositivo de prensado flexible. Un dispositivo de prensado flexible significa que se permite que el dispositivo de prensado se deforme lo suficiente como para tener acceso a los interespacios que existen entre las células, siendo el material sellante prensado contra el plano frontal, de forma que el material sellante es prensado contra las células y desciende al interior de los interespacios entre las células y también rodea los bordes del patrón. Las Figuras 5, 6 y 7 muestran ejemplos de realizaciones de dispositivos de prensado flexibles.

La Figura 5 muestra el prensado de un sistema fotoeléctrico monolítico por medio de un diagrama flexible 15A. El sistema 1 fotoelectroquímico se coloca sobre un soporte 15B, y posteriormente es cubierto por el diagrama flexible 15A. De manera apropiada, el diagrama flexible puede ser de caucho. A continuación, se somete el sistema fotoelectroquímico a prensado por medio del diagrama 15A, y se aplica calor, llevándose a cabo el sellado. En una realización preferida, el prensado del diagrama 15A se lleva a cabo mediante el espacio 16 alrededor del sistema 1 fotoelectroquímico que se somete a sobrepresión. La sobrepresión reduce la presencia de humedad e impurezas en las células antes de que tenga lugar el sellado, mejorando así la calidad de las células. El soporte 15B también puede estar diseñado como un diagrama flexible.

En una realización preferida, el prensado tiene lugar bajo una presión que se obtiene a partir de diagramas flexibles que rodean al sistema fotoelectroquímico flexible. Haciendo uso de un diagrama flexible, se obtiene un prensado uniforme sobre la totalidad del sistema fotoelectroquímico monolítico y un buen sellado en los interespacios 9 de las células mencionados anteriormente.

En una realización preferida, el prensado se obtiene colocando el sistema fotoelectroquímico monolítico en el hueco entre dos diagramas flexibles y sometiendo dicho hueco a sobrepresión, actuando la presión del entorno sobre el sistema fotoelectroquímico monolítico. Esta sobrepresión también contribuye a reducir la humedad y la presencia de suciedad en la estructura porosa antes que tenga lugar el sellado final.

La Figura 6 muestra una realización alternativa en la que el prensado se lleva a cabo mediante un cabezal de prensado 17 que comprende una superficie de prensado 18 formada por un material suave, por ejemplo caucho, que presiona el material sellante dando lugar al plano frontal, de forma que el material sellante es presionado contra las células y desciende al interior de los interespacios entre las células y también alrededor de los bordes del patrón. De acuerdo con una realización preferida, este tipo de prensado puede tener lugar en una cámara sujeta a sobrepresión, haciendo posible que se reduzca la presencia de suciedad y de humedad en el producto final acabado.

En una realización ilustrativa, el sistema fotoelectroquímico monolítico se coloca en un horno que calienta el sistema fotoelectroquímico monolítico hasta aproximadamente 100ºC, produciéndose el calentamiento desde temperatura ambiente en un período de aproximadamente 30 minutos. A continuación, el material se enfría lentamente.

De acuerdo con un método alternativo, el sistema fotoelectroquímico se sella por medio del plano frontal y del material sellante, colocándose en una cámara que se somete a sobrepresión. De acuerdo con una realización preferida, con el fin de permitir la evacuación para reducir más la presencia de suciedad y humedad, el plano frontal y el material sellante se separan por medio un espacio durante un período de tiempo mientras son sometidos a la sobrepresión.

Cuando el plano frontal y el material sellante han alcanzado la temperatura correcta, el plano frontal se somete a prensado junto con el material sellante.

En una realización del invento, el prensado se lleva a cabo utilizando una cámara de dos partes como se muestra en la Figura 7. La cámara 30 está formada por una envuelta 31 y comprende una primera parte 34 de cámara y una segunda parte 35 de cámara separadas mediante un diagrama flexible 32. El sistema fotoelectroquímico 33 a unir se coloca en una de las partes de la cámara. Una bomba de aire (que no se ve) está conectada, o puede conectarse, al colector con el fin de hacer posible la evacuación tanto de la primera parte de la cámara como de la segunda parte de la cámara. Para ello, puede proporcionarse la envuelta 31 con una vía de comunicación entre la primera y la segunda cámara, comprendiendo la vía de comunicación una válvula de comprobación colocada de forma que la evacuación de la primera y de la segunda cámara pueda llevarse a cabo simultáneamente, pero el aire no fluya de la segunda a la primera cámara cuando posteriormente se introduzca aire con el fin de permitir el prensado del plano frontal y del material sellante del sistema fotoelectroquímico.

El invento no se encuentra limitado a las realizaciones descritas anteriormente, pero puede variarse dentro del alcance de las reivindicaciones de patente siguientes. En una realización, se prevé encapsular una configuración a lo largo de una célula solar. En este caso, se usan diferente electrolitos para la configuración y para la célula solar, que se encapsulan de forma simultánea. Además, ambos planos frontal y trasero pueden comprender capas adicionales; por ejemplo, puede colocarse una capa coloreada entre la capa de adhesión 19A y la capa de adhesión 19B, con el fin de dar lugar a una apariencia de producto deseada, o de manera alterativa es posible colorear estas u otras capas que forman parte del producto.

Claims

1. Un método para fabricar un sistema fotoelectroquímico monolítico (1), que comprende las siguientes etapas:

-: aplicación de un electrolito a un patrón de una estructura porosa (2A, 2B, 2C , 2D) localizada sobre un sustrato, constituyendo la estructura al menos una célula electroquímica monolítica (2A, 2B, 2C, 2D) y comprendiendo un fotoelectrodo (6), una capa aislante (7) y un contraelectrodo (8)

-: aplicación de un material sellante (10) que rodea a dicha estructura porosa para formar el menos un sistema fotoelectroquímico monolítico (1) que comprende un plano frontal (19) formado por dicho sustrato y la estructura porosa y el plano frontal (19A, 19B, 19C) están formados por material sellante (10).

que se caracteriza porque, tras la aplicación de dicho electrolito, se llevan a cabo las siguientes etapas del méto-
do:

-: dicho plano frontal (19) y el plano trasero se calientan y se someten a prensado, produciéndose el sellado a lo largo del borde del patrón de la estructura porosa gracias a que una capa plástica que forma parte del material sellante (10) se funde y se une a dicho plano frontal (19).

2. El método que se reivindica en la reivindicación 1, que se caracteriza porque el plano frontal (19) y el plano trasero (19A, 19B, 19C) se someten a prensado mediante un dispositivo de prensado flexible (18, 32).

3. El método de la reivindicación 1 ó 2, que se caracteriza porque, junto con dicho calentamiento y prensado,

-: dicho plano frontal (19) y plano trasero (19A, 19B, 19C) se someten a sobrepresión, permitiéndose de esta forma la evacuación de humedad y gases de la estructura porosa (2A, 2B, 2C, 2D).

4. El método de en una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que se caracteriza porque dicho plano frontal (19) y plano trasero (19A, 19B, 19C) se someten a prensado por medio de un diagrama flexible (32).

5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque dicho plano frontal (19) y plano trasero (19A, 19B, 19C) se colocan entre los diagramas flexibles (18, 32) que juntos forman un hueco que rodea al plano frontal (19) y al plano trasero (19A, 19B, 19C), y en el que dicho hueco se somete a sobrepresión, a continuación teniendo lugar el prensado del plano frontal (19) y del plano trasero (19A, 19B, 19C).

6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el plano frontal (19) y el plano trasero (19A, 19B, 19C) se colocan en un primera cámara (30), en la que el plano frontal y el plano trasero se someten a sobrepresión, y en el que el plano frontal y el plano trasero se someten a prensado.

7. El método de la reivindicación 6, que se caracteriza porque dicho plano frontal (19) y plano trasero (19A, 19B, 19C) se separan uno del otro mediante un hueco (16), al tiempo que se someten a sobrepresión, durante un período de tiempo antes de ser sometidos a prensado.

8. El método de la reivindicación 6 ó 7, que se caracteriza porque el plano frontal (19) y el plano trasero (19A, 19B, 19C) se colocan en un sistema de dos cámaras (30, 34), en el que una primera (30) y una segunda cámaras (34) se separan mediante un diagrama flexible (32), en el que al menos la cámara en la que se colocan el plano frontal (19) y el plano trasero (19A, 19B, 19C) se somete a sobrepresión, y en el que el plano frontal y el plano trasero se someten a prensado por medio de en prensado positivo en la segunda cámara (34), sometiendo a prensado el diagrama (32) contra el plano frontal o contra el plano trasero.

9. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque dicho electrolito se aplica a dicho patrón de la estructura porosa (2A, 2B, 2C, 2D) por medio de un proceso de impresión.

10. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque dicho electrolito se aplica a dicho patrón de la estructura porosa (2A, 2B, 2C, 2D) por medio de un proceso de reparto.

11. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el plano trasero (19A, 19B, 19C) está formado por una película plástica, y en el que dicho plano trasero y plano frontal (19) se juntan fundiendo juntos la película plástica y el plano frontal.

12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el sustrato comprende una capa de soporte (3) formada por un material de plástico o de vidrio.

13. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el plano trasero (19A, 19B, 19C) comprende una capa de adhesión (19A) de plástico, y también un material laminado que comprende al menos una capa de adhesión (19B) y una capa de barrera (19C), en el que la capa de adhesión (19A) se aplica al plano frontal (19) y dicho material laminado que forma parte del plano trasero se coloca sobre dicha capa de adhesión (19B), y en el que dicho plano frontal (19) y plano trasero se unen juntos para formar un sistema fotoelectroquímico monolítico (1) fundiendo juntos la capa de adhesión (19A), el plano frontal (19) y la capa de adhesión (19B).

14. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque dicho plano frontal (19) y plano trasero (19A, 19B, 19C) se someten a prensado juntos mediante un cabezal de prensado fuerte dentro de una zona que rodea al agrupamiento de células fotoelectroquímicas (2A, 2B, 2C, 2D).

15. El método de la reivindicación 4, que se caracteriza porque dicha zona tiene una distancia mínima hasta el borde exterior que rodea dicho agrupamiento de células (2A, 2B, 2C, 2D) superior a 1 mm.

16. Un sistema fotoelectroquímico monolítico sellado que comprende un sustrato que actúa de soporte para un patrón, localizado sobre dicho sustrato, de una estructura porosa que comprende un foto-electrodo (6), una capa aislante (7) y un contraelectrodo (8), electrolito absorbido en dicho sustrato para formar al menos una célula fotoelectroquímica (2A, 2B, 2C, 2D) y contactos (11, 12) para dichos electrodos para la interconexión con al menos un circuito eléctrico y el material de sellado (10) localizado sobre dicho sustrato y que cubre dicha estructura porosa, que se caracteriza porque el material sellante (10) comprende una capa de adhesión (19A) de plástico que se aplica a dicho sustrato y estructura porosa (19) y un material laminado (19B, 19C) que comprende al menos una capa de adhesión (19B) y una capa de barrera (19C), en el que la capa de adhesión (19B) se coloca sobre dicha capa de adhesión (19A), y en el que dicho sustrato, estructura porosa y material sellante se unen juntos para formar un sistema fotoelectroquímico monolítico sellado (1) fundiendo juntos el sustrato, la capa de adhesión (19A) y la capa de adhesión (19B).

17. El sistema fotoelectroquímico monolítico sellado de la reivindicación 16, que se caracteriza porque dicha capa de barrera (19C) está formada por una lámina de metal.