專利名稱：衍射箔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及衍射箔、以及相關(guān)的光伏電池、系統(tǒng)、組件和方法。
背景技術(shù)：
光伏電池通常用于將光形式的能量轉(zhuǎn)化成電形式的能量。典型的光伏電池具 有設(shè)置在兩個(gè)電極之間的光活性材料。 一般地，光穿過所述電極之一或兩者與光 活性材料反應(yīng)，從而將光能轉(zhuǎn)換為電能。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明特征在于包括衍射箔的光伏電池。
另一方面，本發(fā)明特征在于包括襯底、配置在襯底上的光伏電池、以及配置 在光伏電池上的衍射箔的制品。
再一方面，本發(fā)明特征在于包括光伏電池、與該光伏電池電連接的傳感器、 以及至少部分M^l蓋該光伏電池的衍射箔的系統(tǒng)。
實(shí)施方式可以具有一個(gè)或多個(gè)下述的方面。
該衍射箔可包括金屬，例如鋁、鉻、銅、銀、金或其合金。
該衍射箔可包括聚合物。
該書f射箔構(gòu)置為電纟及的至少"~#分。
該衍射箔可構(gòu)置以將入射光導(dǎo)向光活性層。
該制品可進(jìn)一步包括兩個(gè)襯底，在其之間配置衍射箔。
該制品中可包括^^在衍射箔上的導(dǎo)電層。
該光伏電池還包括光活性材料。在一些實(shí)施方式中，光活性材料可包括電子 給體材料和電子受體材料。在一些實(shí)施方式中，該光活性材料可以包括光敏化的互連納iM立子材料。在一些實(shí)施方式中，光活性材料包括非晶硅或CIGS。
電子受體材料可包括選自球;友、無機(jī)納^Oi子、-惡二唑、*乘狀液晶、碳納米 棒、無才/li內(nèi)米棒、含有CN基團(tuán)的聚合物、含有CF3基團(tuán)的聚合物及其組合的材料。
電子*棘材料可包括選自包含碟狀液晶、聚p塞吩、fjE苯基、聚苯基亞乙烯 基、聚硅烷、聚 塞吩基亞乙烯基、聚異硫茚(polyisothianaphthalenes)及其組合的材料。
光敏化的互連納米粒子材料可包括選自包含竭化物、硫化物、碲化物、氧化 鈦、氧化鶴、氧化鋅、氧^4告及其組合的材料。
該制品可包括在表面上的圖案(例如，標(biāo)志、數(shù)字、字母、單詞、圖表或設(shè)計(jì) 圖案)。
該衍射箔可構(gòu)置使得當(dāng)^U童擊到該衍射箔上，該衍射箔反射該圖案。 該制品可包括安全卡、標(biāo)識(shí)卡、賀卡、名片、廣告板、海報(bào)或招牌。 該傳感器可為纟見頻傳感器、音頻傳感器、運(yùn)動(dòng)纟全測傳感器、溫度傳感器、或 壓力傳感器。
該系統(tǒng)可構(gòu)置以安#墻上。
該系統(tǒng)可構(gòu)置使得該光伏電池或該傳感器對(duì)于肉目艮是不可見的。 在^H1過程中，該傳感器可至少部分地由光伏電池供電。 其他特征和優(yōu)點(diǎn)將可通過說明書，附圖和權(quán)利要求明晰。


圖l是設(shè)置在光伏電池和襯底上的衍射箔的橫截面圖。
圖2是有機(jī)光伏電池的橫截面圖3是網(wǎng)狀電極的實(shí)施方式的正^L圖4是圖3中的網(wǎng)狀電極的橫截面圖5是網(wǎng)狀電極的""^分的橫截面圖6是另 一有機(jī)光伏電池的橫截面圖7是包括多個(gè)串聯(lián)電連接的光伏電池的系統(tǒng)的示意圖8是包括多個(gè)并聯(lián)電連接的光伏電池的系統(tǒng)的示意圖9是染料敏化的太陽能電池的橫截面在不同的圖中相同的附圖標(biāo)i腺示相同的元件。
5M實(shí)施方式
總的來說，本發(fā)明涉及使用與光伏電池連接的衍射箔。
在一些實(shí)施方式中，衍射箔可設(shè)置于光伏電池的外部。圖1示出了物體100, 其包含固定在光伏電池120頂部的衍射箔130，該光伏電池120又固定到襯底110。 衍射箔130可由合適的材料例如金屬或聚合物制成?？捎糜谥芧4'亍射箔的金屬的 例子包括鋁、鉻、銅、銀、金或其合金。光伏電池120可為有機(jī)光伏電池、染料 敏化的太陽能電池(DSSC)、非晶硅光伏電池、石剮匕銅銦^(CIGS)光伏電池、竭化 鎘光伏電池、碲化鎘光伏電池、硫化銅銦光伏電池、或串聯(lián)式光伏電池。襯底IIO 可由合適的材料例如金屬或聚合物制成。物體100可以是，例如，安全卡、標(biāo)識(shí) 卡、賀卡、名片、廣告板、海報(bào)或招牌。在一些實(shí)施方式中，物體100可呈現(xiàn)標(biāo) 準(zhǔn)物體的外觀。例如，物體100可以安裝在墻上(如，呈現(xiàn)藝術(shù)品的形式，例如油 畫或照片，或功利物體的形式，例如廣告)。作為另一例子，物體100可存在于表 面上(如，鋼筆、鉛筆、紙夾、計(jì)算才幾部件等)。
在一些實(shí)施方式中，衍射箔130可在一些點(diǎn)處固定到光伏電池120上，和在 其它點(diǎn)處固定到襯底110上。固定點(diǎn)可根據(jù)例如衍射箔的形狀變化。在一些實(shí)施 方式中，衍射箔130覆蓋在光伏電池120上。
在一些實(shí)施方式中，衍射箔130可構(gòu)置以偽裝光伏電池120。例如，衍射箔 130可構(gòu)置使得光伏電池120對(duì)于肉眼是不可見的。
在一些實(shí)施方式中，物體100可包括與光伏電池120電連接的傳感器(圖1中 未示出)，使得撞擊到光伏電池120上的光為該傳感器供電。在^J ]過程中，該傳 感器可至少部分地由光伏電池120供電。該傳感器的例子包4封見頻傳感器、音頻 傳感器、運(yùn)動(dòng)檢測傳感器、溫度傳感器、和壓力傳感器。在某些實(shí)施方式中，衍 射箔130可構(gòu)置使得該傳感器對(duì)于肉眼是不可見的(例如，以形成如上面所討論的 物體)。因此，例如，傳感器可以設(shè)置于在上面討論的位置處(如，安a墻上，置 于表面上，^7v物體內(nèi))存在的物體內(nèi)，使得該傳感器可以感知房間中的變化(如， 壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)、聲音、圖像)。
在一些實(shí)施方式中，物體100可包括g面上的圖案。示例性的圖案包括標(biāo) 志、數(shù)字、字母、單詞、圖表和設(shè)計(jì)圖案。在一些實(shí)施方式中，衍射箔130構(gòu)置 濕度當(dāng)光撞擊到其上時(shí)，該衍射箔反射該圖案。
在一些實(shí)施方式中，衍射箔可以置于光伏電池中。例如，該衍射箔可構(gòu)置以 將入射光導(dǎo)向光伏電池中的光録。
6在一些實(shí)施方式中，衍射箔可以用作光伏電池中的電極。例如，當(dāng)衍射箔由 金屬制成時(shí)，該衍射箔本身可以用作電極。作為另一例子，當(dāng)衍射箔由聚合物制 成時(shí)，它可覆蓋有導(dǎo)電涂層(例如，金屬層)從而形成電極。在這些實(shí)施方式中，該 衍射箔可以設(shè)置在光伏電池中任意適于電極的位置中。
在一些實(shí)施方式中，上述光伏電池可為有機(jī)光伏電池。圖2中顯示有機(jī)光伏
電池200的橫截面圖，有機(jī)光伏電池200包括透明襯底210、網(wǎng)狀陰極220、空穴 載流子層230、光活性層(包括電子受^^杉襯口電子M材料)240、空穴阻擋層250、 陽極260和襯底270。
圖3和4分別示出了網(wǎng)狀電極的正視圖和橫截面圖。如圖3和4所示，網(wǎng)狀 陰極220包括實(shí)心區(qū)域(solid region)222和開口區(qū)域(open region)224。通常，區(qū)域
傳導(dǎo)電子。、、、。"丫 、" °'
網(wǎng)狀陰極220被開口區(qū)域224占據(jù)的面積(網(wǎng)狀陰極220的開口面積)可以才艮據(jù) 需要選4奪。通常，網(wǎng)狀陰極220的開口面積是網(wǎng)狀陰極220總面積的至少約10 %(例 如，至少約20%，至少約30%，至少約40%,至少約50%,至少約60%,至少 約70%，至少約80%)和/或至多約99%(例如，至多約95%,至多約90%,至多 約85%)。
網(wǎng)狀陰極220可以多種方式制備。在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀電極可以如上所 述沖壓到層(例如，襯底)上。在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀陰極220可以是通過編織形 成實(shí)心區(qū)域222的材料的線形成的編織網(wǎng)。例如可以Y吏用平織、荷蘭式編織、斜 織、荷蘭式斜織或其組合來編織線。在某些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀陰極220由焊#^ 屬絲網(wǎng)形成。在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀陰極220 M形的多孔網(wǎng)。多孑L金屬網(wǎng)可 例如通過如下制備從材術(shù)4<例如，導(dǎo)電材料，如金屬)片中去除區(qū)域224(例如，通 出tt去除，通過化學(xué)蝕刻，通過穿孔)，f4^拉伸該片(例如，在二維上拉伸該片)。 在某些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀陰極220是通過如下形成的金屬片去除區(qū)域224(例如， 通逸ltit去除，通過化學(xué)蝕刻，通過穿孔)，而沒有^拉伸該片。
在某些實(shí)施方式中，實(shí)心區(qū)域222全部由導(dǎo)電材^F^成(例如，區(qū)域222由基 本均質(zhì)的導(dǎo)電材料形成)?？捎糜趨^(qū)域222的導(dǎo)電材料的例子包括導(dǎo)電金屬、導(dǎo)電 合^r^口導(dǎo)電聚合物。示例性的導(dǎo)電金屬包括金、銀、銅、鋁、鎳、釔、鉑和鈥。 示例性的導(dǎo)電*包括不銹鋼(例如，332不銹鋼，316不《秀鋼)、金合金、銀M、 銅合金、鋁*、鎳合金、4&^、鈾^^鈥*。示例性的導(dǎo)電聚合物包括聚漆%、例如，聚(3,4-亞乙二氧基p塞p分XPEDOT)、聚苯斷例如，4參雜的聚苯胺)、 聚p比"^(例如，摻雜的他咯)。在一些實(shí)施方式中，使用多種導(dǎo)電材料的組合。在一 些實(shí)施方式中，實(shí)心區(qū)域222可具有小于約3歐姆/平方的電阻率。
如圖5所示，在一些實(shí)施方式中，實(shí)心區(qū)域222由在覆蓋有不同材料304(例 如，采用金屬化，采用^i目淀積)的材料302形成。通常，材料302可由任何需要 的材料構(gòu)成(例如，電絕^N"料、導(dǎo)電材料、或半導(dǎo)體材料)，材料304是導(dǎo)電材料。 可形成材料302的電絕緣材料的例子包括織物(textile)、光纖材料、聚^4勿材津4<例 如，尼龍)和天然材^(例如，亞麻、棉、毛、絲)?？尚纬刹牧?02的導(dǎo)電材料的 例子包括上面公開的各種導(dǎo)電材料?？尚纬刹牧?02的半導(dǎo)體材料的例子包括氧 化銦錫、氟化的氧化錫、氧化錫和氧化鋅。在一些實(shí)施方式中，材料302是纖維 的形式，材料304是覆蓋在材料302上的導(dǎo)電材料。在某些實(shí)施方式中，材料302 是網(wǎng)狀的形式(見上面的描述)，其在形成為網(wǎng)后用材料304覆蓋。作為例子，材料 302可以是多孑L^屬網(wǎng)，材料304可以是;t^于該多孑^^屬網(wǎng)上的PEDOT。
通常，網(wǎng)狀陰極220的最^度(即，在#上垂直于與網(wǎng)狀陰極220接觸的 襯底210表面的方向上網(wǎng)狀陰極220的最;t^度)應(yīng)小于空穴載流子層230的總厚 度。典型地，網(wǎng)狀陰極220的最^f度為至少0.1箱沐(例如，至少約0.2微米，至 少約03凝末，至少約0.4微米，至少約0.5孩沐，至少約0.6凝沬，至少約0.7耀: 米，至少約0.8翁沐，至少約0,9樣沐，至少約l賴沐)和/或至多約IO樣沐(例如， 至多約9撰沐，至多約8凝沐，至多約7樹束，至多約6撰沐，至多約5翁沐， 至多約4樣沐，至多約3樣沐，至多約2樹末)。
雖然如圖3顯示具有矩形形狀，但開口區(qū)域224 —般可以具有^^可所需的形 狀(例如，方形、圓形、半圓、三角形、菱形、橢圓形、梯形、不MJ'j形狀)。在一 些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀陰極220中不同的開口區(qū)域224可具有不同的形狀。
雖然如圖4顯示具有方形的橫截面形狀，但實(shí)心區(qū)域222 —般可以具有〈a可 所需的形狀(例如，矩形、圓形、半圓、三角形、菱形、橢圓形、梯形、不失見則形 狀)。在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀陰極220中不同的實(shí)心區(qū)域222可具有不同的形狀。 在其中實(shí)心區(qū)域222具有圓形橫截面的實(shí)施方式中，該橫截面可具有約5微米到 約200微米的直徑。在其中實(shí)心區(qū)域222具有梯形橫截面的實(shí)施方式中，該橫截 面可以具有約0.1微米到約5樣沐的高>1和約5樣沐到約200微米的寬度。
在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀陰極220是柔性的(例如，足夠柔軟以采用連續(xù)的、 巻裝進(jìn)出(roU-to-roll)的制造工藝引^t伏電池200中)。在某些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀
8陰極200是半剛性或不可彎曲的。在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀陰極220的不同部分 可以是柔性的、半剛性的或不可彎曲的(例如， 一個(gè)或多個(gè)區(qū)域柔性和一個(gè)或多個(gè) 不同的區(qū)域半剛性， 一個(gè)或多個(gè)區(qū)域柔性和一個(gè)或多個(gè)不同的區(qū)域不可彎曲)。
通常，網(wǎng)狀電極220可設(shè)置在襯底210上。在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀電極220 可以部分地^^襯底210中。
襯底210通常由透明材料組成。本文中所提及的透明材料是在用于光伏電池 200中的厚度下可傳輸在光伏電池運(yùn)轉(zhuǎn)過程中使用波長或波長范圍下的入射光的 至少約60%(例如，至少約70%,至少約75%,至少約80%,至少約85%，至少 約90%，至少約95%)的材料?？尚纬梢r底210的示斜I"生材料包括彩于苯二甲酸乙 二醇酯、聚酰亞胺、聚萘二曱酸乙二醇酯、聚合烴、纖維素聚合物、聚碳酸酯、 聚酰胺、聚醚、聚醚酮、及其組合。在某些實(shí)施方式中，該聚合物可以是氟化的 聚合物。在一些實(shí)施方式中，使用聚合物材料的組合。在某些實(shí)施方式中，襯底 210的不同區(qū)域可由不同的材^H^成。
通常，襯底210可以是柔性、半剛性或剛性的(例如，玻璃)。在一些實(shí)施方式 中,襯底210具有小于約5000兆帕(例如，小于約2500兆帕或小于約1000兆帕) 的撓曲模量。在某些實(shí)施方式中，襯底210的不同區(qū)域可以是柔性、半剛性或不 可彎曲的(例如， 一個(gè)或多個(gè)區(qū)域柔性和一個(gè)或多個(gè)不同的區(qū)域半剛性， 一個(gè)或多 個(gè)區(qū)域柔性和一個(gè)或多個(gè)不同的區(qū)域不可彎曲)。
典型地，襯底210為至少約1孩沐(例如，至少約5凝沬，至少約10孩沐)厚 和/或至多約1000獨(dú)沐(例如，至多約500樣Ml厚，至多約300獨(dú)沐厚，至多約200 孩沐厚，至多約100翁沐，至多約50凝沬)厚。
通常，襯底210可以是著色的或非著色的。在一些實(shí)施方式中，襯底210的 一個(gè)或多^分是著色的，而其一個(gè)或多個(gè)不同的部分是非著色的。
襯底210可以具有一個(gè)平坦表面(例如，先i童擊其上的表面)、兩個(gè)平坦表面(例 如，iU童擊其上的表面和相反面)、或沒有平坦表面。襯底210的不平坦表面可以 是例如彎曲的或階梯狀的。在一些實(shí)施方式中，襯底210的不平坦表面圖案化(例 如，具有圖案化的階梯來形成菲涅耳透鏡、雙凸透鏡或雙凸棱鏡)。
空穴載流子層230通常由在用于光伏電池200中的厚度下可傳送空穴到網(wǎng)狀 陰極220并^上阻止電子傳送到網(wǎng)狀陰極220的材并+^成?？尚纬蓪?30的材 料的例子包括聚 塞卩^(如PEDOT)、聚苯胺、聚乙烯基?？ㄟ?、聚亞苯基聚苯基亞乙 烯基、聚娃烷、聚亞蓬吩基亞乙烯基、和/或聚異硫茚(polyisothianaphthanenes)。在一些實(shí)施方式中，空穴載流子層230可以包括空穴載流子材料的組合。
通常，空穴載流子層230的Ji^面(即，空穴載流層子230與活性層240接觸 的表面)和襯底210的Ji^面(即，襯底210與網(wǎng)狀電極220接觸的表面)^間的距 離可以根據(jù)需要改變。典型地，空穴載流子層230的上表面和網(wǎng)狀陰極220的上 表面之間的距離是至少0.01孫Mt(例如，至少約0.05微米，至少約0.1微米，至少 約0.2獨(dú)沐，至少約0.3撰沐，至少約0.5箱沐)和/或至多約5樹米(例如，至多約3 微米，至多約2微米，至多約l獨(dú)沐)。在一些實(shí)施方式中，空穴載流子層230的 Ji4面和網(wǎng)狀陰極220的Ji4面之間的距離為約0.01樣沐到約0.5 ^Mt。 活性層240通常包括電子受體材津襯口電子纟棘材料。
電子受體材料的例子包括球暖、哺二唑、石友納iM奉、^萊狀液晶、無才幾納^(0立 子(如，由氧化鋅、氧化鴒、磷化銦、竭化鎘和/或硫化鉛形成的納米粒子)、無機(jī)納 米#(例如，由氧化鋅、氧化鴒、磷^4因、石酬匕鎘和/或硫化鉛形成的納米棒)、或具 有能接收電子或形^il定陰離子的部分的聚^4勿(如，含有CN基團(tuán)的聚合物，含 有CF3基團(tuán)的聚合物)。在一些實(shí)施方式中，電子受體材料是取代的5^友(例如，C61-笨基-丁酸曱脂；PCBM)。在一些實(shí)施方式中，活性層240可以包括電子受體材料 的組合。
電子給體材料的例子包括碟狀液晶、聚奮，分、聚亞苯基、聚苯基亞乙烯基、 聚石封克、聚p塞吩基亞乙烯基、聚異硫茚(polyisiothianaphthalenes)、及其組合。在一 些實(shí)施方式中，電子^^材料是教3-己基p塞吩)。在某些實(shí)施方式中，活性層240 可以包括電子*材料的組合。
通常，活性層240足夠厚以相對(duì)有效地吸收撞擊其上的光子形成相應(yīng)的電子 和空穴，且足夠薄以相對(duì)有效地將空穴和電子分別傳輸?shù)綄?30和250。在某些實(shí) 施方式中，層240是至少0.05孩沐(例如，至少約O."鼓米，至少約0,2凝沬，至 少約0.3獨(dú)沐)厚和/或至多約1翁沐(例如，至多約0.5孩沐，至多約0.4賴沐)厚。 在一些實(shí)施方式中，層240的厚度為約0.1微米到約0.2孩沐。
空穴P且擋層250通常由在用于光伏電池200中的厚度下傳送電子到陽極260 iLS^上阻擋空穴傳送到陽極260的材^H^成。可形成層250的材料的例子包括 LiF和金屬氧化物(例如，氧化鋅，氧化鈦)。
典型地，空穴阻擋層250為至少0.02凝米(例如，至少約0.03孩沐，至少約 0.04孩沐，至少約0.05孩沐)厚和/或至多約0.5 #^(例如，至多約0.4孩沐，至多 約0.3微米，至多約0.2獨(dú)沐，至多約0.1獨(dú)沐)厚。陽極260通常由導(dǎo)電材料形成，例如上面提及的一種或多種導(dǎo)電材料。在一 些實(shí)施方式中，陽極260由導(dǎo)電材料的組合形成。
通常，村底270可以與襯底210相同。在一些實(shí)施方式中，襯底270可以與 一十底210不同(如，具有不同的形狀或由不同的材料或不透明的材沖+形成:)。
圖6顯示了在襯底210和空穴載流子層230之間包括4'給劑層410的光伏電 池400的橫截面圖。
通常，任何能夠?qū)⒕W(wǎng)狀陰極220保持原位的材料都可以用于粘合劑層410。 一 般，粘合劑層410由在用于光伏電池400中的厚度下透明的材料形成。粘合劑的 例子包括環(huán)氧樹脂和聚氨酯。可用于粘合劑層410的可商購材料的例子包括 Bynd，津給劑(Dupont)和615凈給劑(3M)。在一些實(shí)施方式中，層410可包括氟 化4'給劑。在某些實(shí)施方式中，層410包括導(dǎo)電津給劑。導(dǎo)電4'給劑例如可由例 如固有導(dǎo)電的聚合物，比如上述公開的導(dǎo)電聚合物(例如，PEDOT)形成。導(dǎo)電凈給 劑還可由包括一種或多種導(dǎo)電材料(例如，導(dǎo)電微粒)的聚合物(例如，非固有導(dǎo)電 的聚合物)形成。在一些實(shí)施方式中，層410包括含有一種或多種導(dǎo)電材料的固有 導(dǎo)電聚合物。
某些實(shí)施方式中，層410的厚度(例如，層410在M上垂直于襯底210的與 層410接觸的表面的方向上的厚度)小于網(wǎng)狀陰極220的最^度。某些實(shí)施方式 中，層410的厚yl^網(wǎng)狀陰極220最^f度的至多90%(例如，至多約80%,至多 約70%,至多約60%，至多約50%，至多約40%,至多約30%,至多約20%)。 然而，特定實(shí)施方式中，層410的厚度約等于或大于網(wǎng)狀陰極220的最^f"度。
通常，具有網(wǎng)狀陰極的光伏電池可以按照需要進(jìn)行制造。
在一些實(shí)施方式中，光伏電池可以如下制造。釆用常規(guī)工藝在襯底270上形 成電極260，在電極260上形成空穴阻擋層250(例如，佳月真空淀積工藝或溶液涂 敷工藝)。在空穴阻擋層250上形成活性層240(例如，采用溶液涂敷工藝，如狹縫 涂敷、旋涂或凹版涂敷)。在活性層240上形成空穴載流子層230(例如，采用溶液 涂敷工藝，如狹縫涂l丈、旋涂或凹版涂敷)。網(wǎng)狀陰才及220部分沒置于空穴載流子 層230中(例如，通過上面所述的沖壓方法)。采用常規(guī)方法在網(wǎng)狀陰極220和空穴 載流子層130上形成襯底210。
在某些實(shí)施方式中，光伏電池可以如下制造。采用常規(guī)工藝在襯底270上形 成電極260，在電極260上形成空穴阻擋層250(例如，佳冗真空淀積工藝或溶液涂 敷工藝)。在空穴阻擋層250上形成活性層240(例如，采用溶液涂敷工藝，如狹縫涂敷、旋涂或凹版涂敷)。在活性層240上形成空穴載流子層230(例如，采用溶液 涂敷工藝，如狹縫涂敷、旋涂或凹版涂敷)。采用常規(guī)方法把津給劑層410布置于 空穴載流子層230上。網(wǎng)狀陰極220部分設(shè)置于粘合劑層410和空穴載流子層230 中(例如，通itj^'給劑層410的表面上設(shè)置網(wǎng)狀陰極220，并壓制網(wǎng)狀陰極220)。
雖然前述的工藝包括將網(wǎng)狀陰極220部分設(shè)置于空穴載流子層230中，但是 在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)狀陰極220是通過在空穴載流子層230或津給劑層410的 表面上印刷陰極材料以提供如圖中所示的具有開口結(jié)構(gòu)的電極而形成的。例如， 網(wǎng)狀陰極220可使用沖壓、浸涂、擠出涂覆、噴涂、噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷和凹版 印刷來印刷。陰極材料可以置于在加熱或輻射(例如，UV輻射，可見光輻射，IR 輻射，電子束輻射)時(shí)固化的糊料中。該陰極材料可以例如通過絲網(wǎng)真空淀積成網(wǎng) 狀圖案或在淀積后可通過光刻圖案化。
多個(gè)光伏電池可電連接以形成光伏系統(tǒng)。例如，圖7是具有包括多個(gè)光伏電 池520的組件510的光伏系統(tǒng)500的示意圖。電池520串聯(lián)電連接，系統(tǒng)500電 連接到負(fù)載。作為另一個(gè)例子，圖8是具有包括多個(gè)光伏電池620的組件610的 光伏系統(tǒng)600的示意圖。電池620并聯(lián)電連接，系統(tǒng)600電連接到負(fù)載。在一些 實(shí)施方式中，光伏系統(tǒng)的一些(例如，^)光伏電池可具有一個(gè)或多個(gè)公共襯底。 在某些實(shí)施方式中，光伏系統(tǒng)中的一些光伏電池串聯(lián)電連接，和光伏系統(tǒng)中的一 些光伏電池并聯(lián)電連接。
在一些實(shí)施方式中，包含多個(gè)光伏電池的光伏系統(tǒng)可以采用連續(xù)制造工藝?yán)?如巻裝進(jìn)出或絲網(wǎng)(web)工藝制造。在一些實(shí)施方式中，連續(xù)制造工藝包括在第 一前進(jìn)襯底上形成一組光伏電池部分；在第一襯底上的至少兩個(gè)電池部分之間設(shè) 置電絕續(xù)浙料；在該第一襯底上至少兩個(gè)電池部分之間的電絕^#料中埋入導(dǎo)線； 在第二前進(jìn)襯底上形成一組光伏電池部分；合并該第一和第J^H"底以及光伏電池 部分以形成多個(gè)光伏電池，其中至少兩個(gè)光伏電池通過導(dǎo)線串聯(lián)電連接。在一些 實(shí)施方式中，該第一和第^十底可連續(xù)前進(jìn)、周期性前進(jìn)、或不規(guī)則地前進(jìn)。
在一些實(shí)施方式中，上述沖壓方法可用于在襯底上印刷電極供DSSC之用。 圖9是DSSC 700的橫截面圖，其包括襯底710、電極720、催化劑層730、電荷 載流子層740、光活性層750、電極760、襯底770和外部負(fù)載780。 DSSC的例子 在2005年12月19日提交的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)No. 11/311805及2005年11月9 曰提交的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)No. 11/269956中討論，其內(nèi)^此引入作為參考。在一些實(shí)施方式中，上述沖壓方法可用于在襯底上印刷電極供串聯(lián)式電R
用。串聯(lián)式光伏電池的例子在美國專利申請(qǐng)序列號(hào)No. 10/558878和美國臨時(shí)申請(qǐng) 序列號(hào)No.6(V790606、 60/792635、 60/792485、 60/793442、 60〃95103、 60〃97881、 和60/798258中討論，其內(nèi)^此引入作為參考。
雖然已經(jīng)公開了某些實(shí)施方式，但其他的實(shí)施方式也是可能的。
作為一個(gè)例子，雖然已經(jīng)描述了由網(wǎng)形成的陰極，<^一些實(shí)施方式中也可 以使用網(wǎng)狀陽極。例如，當(dāng)^Jf]通過陽極傳輸?shù)墓鈺r(shí)，這可為所需要的。在某些 實(shí)施方式中，使用網(wǎng)狀陰極和網(wǎng)狀陽極兩者。例如，當(dāng)^j )通過陰極和陽極兩者 傳輸?shù)墓鈺r(shí)，這可為所需要的。
作為另 一例子，雖然已大糾笛述了其中使用經(jīng)由電池的陰極側(cè)傳輸?shù)墓獾膶?shí) 施方式，但是在某些實(shí)施方式中，^^]經(jīng)由電池的陽極側(cè)傳輸?shù)墓?例如，4M網(wǎng) 狀陽極時(shí))。在一些實(shí)施方式中，^J I經(jīng)由電池的陰極和陽極兩者傳輸?shù)墓?當(dāng)^^] 網(wǎng)狀陰極和網(wǎng)狀陽極時(shí))。
作為另一例子，雖然已經(jīng)描述了由網(wǎng)形成的陰極，但^:在一些實(shí)施方式可使 用非網(wǎng)狀陰極。在某些實(shí)施方式中，4M非網(wǎng)狀陰極和非網(wǎng)狀陽極兩者。
作為再一例子，雖然已經(jīng)描述了電極(例如，網(wǎng)狀電極，非網(wǎng)狀電極)由導(dǎo)電材 料形成，但是在一些實(shí)施方式中，光伏電池可包括一個(gè)或多個(gè)由半導(dǎo)體材料形成 的電極(例如， 一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)狀電極， 一個(gè)或多個(gè)非網(wǎng)狀電極)。半導(dǎo)體材料的例子 包括氧化錮錫、氟化的氧化錫、氧化錫、和氧化鋅。
作為額外的例子，在一些實(shí)施方式中， 一種或多種半導(dǎo)體材料可布置在網(wǎng)狀 電極的開口區(qū)域中(例如，在網(wǎng)狀陰極的開口區(qū)域中，在網(wǎng)狀陽極的開口區(qū)域中， 在網(wǎng)狀陰極的開口區(qū)域和網(wǎng)狀陽極的開口區(qū)域中)。半導(dǎo)體材料的例子包括氧化錫、 氟化的氧化錫、氧化錫、和氧化鋅。其他的半導(dǎo)體材料，例如部分透明的半導(dǎo)體 聚合物，也可以設(shè)置在網(wǎng)狀電極的開口區(qū)域中。例如，部分透明的聚合物可為在 用于光伏電池中的厚度下傳輸在光伏電池運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所用波長或波長范圍內(nèi)入射 光的至少約60%(例如，至少約70%,至少約75%,至少約80%，至少約85%, 至少約90%,至少約95%)的聚合物。典型地，設(shè)置在網(wǎng)狀電極開口區(qū)域中的半導(dǎo) 體材料在用于光伏電池的厚度下是透明的。
作為另一實(shí)例，在某些實(shí)施方式中，保護(hù)層可^o到襯底之一或兩者上。例 如，保護(hù)層可用于^f呆持光伏電池免受污染(例如，污物、水分、氧氣、化學(xué)物質(zhì)) 和/或使電池耐用。在某些實(shí)施方式中，保護(hù)層可由聚合物(例如氟化聚合物)形成。作為再一實(shí)例，雖然已經(jīng)描迷了具有一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)狀電極的某些類型的光伏 電池，但是一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)狀電極(網(wǎng)狀陰極、網(wǎng)狀陽極、網(wǎng)狀陰極和網(wǎng)狀陽極)還可 用在其它類型的光伏電池中。這些光伏電池的實(shí)例包括具有由非晶硅、竭化鎘、 碲化鎘、辟d匕銦銅和砷化4家銦銅形成的活性材^"的光伏電池。
作為額外的實(shí)例，雖然已經(jīng)描述材料302和304由不同的材料形成，但是在 一些實(shí)施方式中材料302和304由相同材料形成。
作為另一實(shí)例，雖然如圖5所示實(shí)心區(qū)域222由涂覆有不同材料的一種材料 形成，但是在一些實(shí)施方式中，實(shí)心區(qū)域222可由多于兩種的涂覆材^K例如三種 涂覆材料、四種涂覆材料、五種涂覆材料、六種涂^隻材料)形成。
其它實(shí)施方式在權(quán)利要求中。
1權(quán)利要求
1、一種光伏電池，包括衍射箔。
2、 如權(quán)利要求1所述的光伏電池，其中該衍射箔包括金屬。
3、 如權(quán)利要求2所述的光伏電池，其中該金屬包括鋁、鉻、銅、銀、金或其 *。
4、 如權(quán)利要求1所述的光伏電池，其中該衍射箔包括聚合物。
5、 如權(quán)利要求1所述的光伏電池，其中該制品包括覆蓋在該衍射箔上的導(dǎo)電層。
6、 如權(quán)利要求1所述的光伏電池，其中該衍射箔構(gòu)置為電極的至少一部分。
7、 如權(quán)利要求1所述的光伏電池，其中該光伏電池還包括光活性材料。
8、 如權(quán)利要求7所述的光伏電池，其中該光活性材料包括電子脅材#^電 子受體材料。
9、 如權(quán)利要求8所述光伏電池，其中該電子受體材料包括選自球碳、無機(jī)納 ^j:立子、嗜二哇、碟狀液晶、碳納米棒、無才;ii內(nèi)米棒、含有CN基團(tuán)的聚合物、 ^^"CF3基團(tuán)的^^^勿、及其《且合的才才4牛。
10、 如權(quán)利要求8所述的光伏電池，其中該電子纟^材料包括選自碟狀液晶、 聚p塞吩、聚亞苯基、聚苯基亞乙烯基、聚石封克、聚噻吩基亞乙烯基和聚異硫茚 (polyisothianaphthalenes)的材料。
11、 如權(quán)利要求7所述的光伏電池，其中該光活性材料包括光敏化的互連納米 粒子材料。
12、 如權(quán)利要求ll所述的光伏電池，其中該光敏化的互連納米粒子材料包括 選自竭化物、硫化物、碲化物、氧化鈥、氧化鴒、氧化鋅、氧化鋯、及其組合的 材料。
13、 如權(quán)利要求7所述的光伏電池，其中該光活性材料包括非晶硅或CIGS。
14、 如權(quán)利要求1所述的光伏電池，其中該衍射箔構(gòu)置以將入射光導(dǎo)向該光 亂
15、 如權(quán)利要求1所迷的光伏電池，還包括兩個(gè)襯底，該衍射箔布置在該第 一和第^十底之間。
16、 一種制品，包括 襯底S設(shè)置在該襯底上的光伏電池；牙設(shè)置在該光伏電池上的衍射箔。
17、 如權(quán)利要求16所述的制品
18、 如權(quán)利要求17所述的制品 表、或設(shè)計(jì)圖案。
19、 如權(quán)利要求17所述的制品 上時(shí)，該衍射箔反射該圖案。
20、 如權(quán)利要求16所述的制品 廣告板、海報(bào)或招牌。
21、 一種系統(tǒng)，包4舌 光伏電池； 與該光伏電池電連接的傳感器；和 至少部分ig蓋該光伏電池的衍射箔。
22、 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該傳感器是視頻傳感器、音頻傳感器、 運(yùn)動(dòng)檢測傳感器、溫度傳感器、或壓力傳感器。
23、 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)構(gòu)置以安^墻上。
24、 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)構(gòu)置使得該光伏電池對(duì)于肉眼是 不可見的。
25、 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)置使得該傳感器對(duì)于肉眼是不可見的。
26、 如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，在^^l過程中，該傳感器至少部分地 由該光伏電^M^電。，其中該制品包括在表面上的圖案。,其中該圖案是標(biāo)志、數(shù)字、字母、單詞、圖,其中該衍射箔構(gòu)置使得當(dāng)光撞擊到該衍射箔,該制品包括安全卡、標(biāo)識(shí)卡、賀卡、名片全文摘要
公開了衍射箔、以及相關(guān)的光伏電池、系統(tǒng)、組件和方法。
文檔編號(hào)H01L31/052GK101496182SQ200680025805
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者詹姆斯·瑞安 申請(qǐng)人:科納卡技術(shù)股份有限公司;倫哈德庫茲基金兩合公司