半透明光转化器件制造技术

本发明专利技术的主要目标是提供一种增强可见阳光收集的半透明光转化器件，半透明光伏电池配置有多层结构，该多层结构可用于改变电池的色调表现，同时保证光吸收量的最小改变。光转化器件具有直接或反向结构，该结构包括覆盖透明基底的第一光透射电触片、覆盖第一光透射电触片并在活性有机感光材料下面的电荷阻隔层、覆盖活性有机感光材料的第二电荷阻隔层、覆盖第二电荷阻隔层的第二光透射电触片、以及覆盖第二光透射电触片的多层结构。该多层结构由两层以上的不吸收光的电介质材料构成该多层结构中的两相邻层总是具有不同的折射率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的主要目标是提供一种增强可见阳光收集的半透明光转化器件，半透明光伏电池配置有多层结构，该多层结构可用于改变电池的色调表现，同时保证光吸收量的最小改变。光转化器件具有直接或反向结构，该结构包括覆盖透明基底的第一光透射电触片、覆盖第一光透射电触片并在活性有机感光材料下面的电荷阻隔层、覆盖活性有机感光材料的第二电荷阻隔层、覆盖第二电荷阻隔层的第二光透射电触片、以及覆盖第二光透射电触片的多层结构。该多层结构由两层以上的不吸收光的电介质材料构成该多层结构中的两相邻层总是具有不同的折射率。【专利说明】半透明光转化器件
本专利技术涉及光转化器件，例如光伏电池或者光电探测器。更特别地，本专利技术涉及增强集光和调节透明光电器件的颜色的光透射层级光子结构。
技术介绍
在建筑物中的光电能源的综合是减少建筑光射(emiss1n)的最为重要的手段。半透明电池提供了高度的可集成化性能，它们可以在建筑物中与窗口、幕墙或者双层立面(double skin facade)合并,对所述建筑物用户在视觉上以及对所述建筑物的外观引起极其微小的变更。当考虑到半透明光电技术时，有四个重要的特征:收集对人眼来说不可见的光子，对可见光的透明度最大化，器件寿命，以及集成该光电技术的建筑物墙壁的美观。为了在有机半透明器件中增加不可见光子的集光，制造的若干技术以及方法已经在此公开: Y.Galagan et al./Applied Physics Letters98 (2011) Art.N0.043302 中通过利用胆留相(cholesteric)液晶只在太阳光谱的窄带反射并且对剩余的波长保持透明。 R.R.Lunt et al./Applied Physics Letters98 (2011) Art.N0.113305 中通过利用分布布喇格(Bragg)反射器反射镜增加红外线的反射率并随后增加低效率透明有机太阳电池(cell)的效率。 为了增加顶端金属电极的所述可见的透明度，各种电极被公开: Pat.N0.CN1 0 1 5938 1 2A 和 Tao, C.et al./Applied PhysicsLetters95(2009),Art.N0.053303公开了采用多层结构以及包括阳极缓冲层、金属薄膜层和防反射薄膜的透明阳极。通过引入所述防反射薄膜，所述半透明反向有机太阳电池的能量转换效率可以被改善。通过改变防反射薄膜的厚度，透明阳极的透射光谱可以被调整。 半透明光电器件可以使用若干种类的薄膜光电技术，例如CIGS、非晶硅、或者染色敏化单元。然而，在所有这些情况中，对短可见光波长的强吸收导致通过该类型器件观测到对象具有微黄色或者微红色的色调。另一方面，一些光电聚合共混物(polymer blend)(例如PBDTTT-C:PCBM或者PTB7:PCBM)的波长相关的吸收在所述可见光谱区中不展现任何非常显著特征。因此，当通过该共混物的薄层观看时，感觉不到后面图像色调具有任何重大的改变。事实上，该共混物对所述图像的仅有的视觉效应是减少了由眼睛收到的光强度。 若干改变所述透明光电器件的颜色或者其它特性的方案已经公开: US2009/0277500A1公开了通过把涂覆在第一透明基底上的透明太阳能电池和涂覆在第二透明基底上的滤光器封装在一起的电池的颜色调节。所述电池和滤波器使用例如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或者其他相似材料的绝缘层封装。缺乏对提供的该绝缘层的厚度的精密控制(10nm精度或更少)，使得无法改善所述透明太阳电池组件的性能。换言之，US2009/0277500公开了由绝缘材料结合在一起的两个单独的器件。缺乏对该绝缘层的厚度控制意味者所述滤光器作为独立器件对所述太阳能电池器件的性能没有直接作用。 KR101140731B1公开了通过利用3D电子晶体的干扰色产生的不同颜色的透射型光电模块。 可选地，通过引入吸收层改变波长相关透射可以调节所述观察者对器件色彩感觉，并且最终修改颜色表现。
技术实现思路
本专利技术的主要目标是提供一种增强可见日光的收集的半透明光转化器件。为了达到该目的，半透明光电电池配有可用于提高效益、增加寿命以及改变电池的色调外观的同时保证光吸收容量的较小改变的多层结构。特别地，，本专利技术公开了一种光转化器件，依次包括透明基底、覆盖所述透明基底的第一光透射电触片、第一电荷阻隔层、包括活性有机感光材料的吸收层、覆盖所述活性有机感光材料的第二电荷阻隔层、第二光透射电触片以及多层结构，所述多层结构包括至少双层具有不同折射率的不同的电介质O材料，并且其中各个层的厚度在5至500nm之间并且两个相邻层具有不同的折射率。其它本专利技术的特征在从属权利要求呈现。 【专利附图】【附图说明】 为了完成说明以及为提供对本专利技术更好的了解，提供了一组附图。 图1是根据本专利技术包括多层结构的透明太阳能电池的示意性截面图。 图2是示出由本专利技术吸收的光子以及不包括所述多层结构的半透明电池吸收光子的曲线图。 图3是比较本专利技术的半透明光电电池的两个不同的示例的光透射曲线的曲线图。 图4是示出由本专利技术吸收的光子和不包括所述多层结构的半透明电池吸收的光子的曲线图。 图5是示出(理论和实验)本专利技术吸收的光子和不包括所述多层结构的半透明电池吸收的光子的曲线图。 图6是比较本专利技术的光透射曲线和不包括所述多层结构的半透明电池的光透射曲线的曲线图。在本附图中的所述实验器件与图5中的相同。 图7是比较本专利技术与不包括所述多层结构的半透明电池的寿命的曲线图。在本附图中考虑的所述器件配置与图2中的相同。 【具体实施方式】 光转化器件具有直接或者反向结构，包括覆盖透明基底的第一光透射电触片、覆盖第一光透射电触片并且位于活性有机感光材料下面的电荷阻隔层、覆盖活性有机感光材料的第二电荷阻隔层、覆盖第二电荷阻隔层的第二光透射电触片、以及覆盖第二光透射电触片的多层结构。多层结构由两层以上的电介质材料的组成。在这种多层结构中，每个层的折射率必须不同于相邻层的折射率。制造包括所述多层结构的光电电池的方法包括用于所述器件中每个层的一个沉积步骤。整个器件的制造随着来自所述多层结构的最后的介电层的沉积结束。 更具体地，在优选实施方式中所述器件是反向有机太阳能电池，包括: I任何光透射性的刚性或者柔性材料的基底，在其上光伏电池可以被种植(grow)为玻璃、晶体、透明金属、半导体或者塑料。这些材料的示例有二氧化硅(Si02)、硼硅酸盐(BK7)以及 PET。 2第一透明电极包括来自元素Ag、Al、Au、T1、N1、Cu或者它们的组合中的薄金属层或者纳米线网，或者来自ITO、ZnO、Al:ZnO、Sn02、FTO中的透明导电氧化物层、或者诸如PEDOT、PEDOT: PSS、PED0T-TMA或者碳纳米管的导电聚合物、或者厚度在0.3nm和350nm之间的石墨稀层。 3覆盖并且与第一电极接触的是空穴阻隔层(厚度在Inm和150nm之间)，包括如2110、？?队或者1102的透明半导体层。所述层包括所列材料的同质的或者纳米颗粒形态。 4形成共混物的有机活性材料，该共混物包含两种组分的混合:半导体缀合聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光转化器件，依次包括：透明基底(1)、覆盖所述透明基底的第一光透射电触片(2)、第一电荷阻隔层(3)、包括活性有机感光性材料的吸收层(4)、覆盖所述活性有机感光性材料的第二电荷阻隔层(5)、第二光透射电触片(6)以及多层结构(7)，其特征在于所述多层结构包括至少两层具有不同折射率的不同的电介质材料，并且其中，所述多层结构(7)中每层的厚度在5到500nm之间，并且两个相邻层具有不同的折射率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔迪·马托雷利佩纳，拉斐尔·安德烈斯·贝坦库尔洛佩拉，巴勃罗·罗梅罗戈麦斯，阿尔贝托·马丁内斯奥特罗，
申请(专利权)人：光子科学研究所基金会，德加泰罗尼亚理工大学，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES