光伏纱和生产方法技术

本发明专利技术涉及光伏纱和生产方法，其中电导能够借助于其基本包含的纱(2)和阴极层(4)，其上的活性层(6)和阳极层(8)涂层进行，其可利用太阳光发电，并且其被特别地开发用于纺织工业。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光伏纱和生产方法专利
本专利技术涉及光伏纱和生产方法，其可利用日光发电且其被特别地开发用于纺织工业。专利技术背景在地球上使用的能源被迅速消耗；另一方面，对这些能源的需求逐渐增加。由于近年来使用产生热量和其它环境威胁的化石燃料的能量消耗技术，对清洁能源的兴趣已经增加。因此，作为尤其长寿命的天然来源的太阳用作一种替代能源。太阳能电池或光伏结构是包含半导体材料的半导体设备，其将来到它们表面的太阳光直接转换成电能，其具有长寿命、耐用性且不引起环境污染。太阳能电池可被分为以下3类：1)第一代：结晶硅太阳能电池(c-Si和mc-Si)2)第二代：薄膜太阳能电池(a-Si、CdTe、CIS或CIGS)3)第三代：基于纳米技术的有机太阳能电池。今天，虽然第一代太阳能电池没有大量的商业份额和常见的生产现场，光伏电池的生产成本和在生产期间消耗的能量相当大。因此，研究聚焦在降低所用的材料，和用简单和容易的技术减少太阳能电池的成本。今天，对这个主题进行的科学研究被分成两类，即有机和无机基础的。无机光伏电池相对于有机电池的效率更高；然而在柔性基板上涂布用有机材料制备的有机光伏，应用于广泛的领域，是重量轻的和廉价的，容易生产和容易改变它们的化学特性，并通过使用连续的压制技术生产，使得它们在光伏电池市场中具有吸引力。有机太阳能电池研究集中于两类材料。这些材料是经历湿法和真空过程的材料。由于经历湿法的材料通常应溶解于有机溶剂，针对有机材料提供侧链功能性，并且它们能够溶解于普通有机溶剂。旋涂、刮刀法、丝网印刷、喷墨印刷、卷对卷方法(rolltorollprocess)可应用于经历湿法的材料。一般来说，共轭的聚合物用作电子供体材料，而富勒烯或有机小分子用作有机光伏电池中的电子受体材料。在体积异质结光伏电池(volumeheterojointphotovoltaiccells)中，供体-受体材料被混合以形成一个穿透到另一个内的纳米级规模的网格。采用这种方法，供体-受体中间的表面在整个体积上涂布且接触表面增加。采用最简单的定义，有机太阳能电池通过将活性层置于两个电极之间制得。有机聚合物层吸收太阳光并形成电子和空穴对(激发子)。用中间表面中势能的突变生成强电场。激发子对因生成的电场彼此分开。在电荷分开后，电子向阴极移动，而空穴向阳极移动。电流和电压以这种方式生成。光伏织物是可利用太阳光发电的结构。借助通过使用太阳能电池或整合于其上而不失去其自身的特性的织物材料(织物、纱等)，在织物产品上形成的光伏结构可生产具有在许多领域使用的潜在性的光伏织物或光伏纤维。今天，各种金属丝、聚合物涂布的织物产品(织物、纱等)用作通过使用有机材料生产的光伏纤维、带或织物的基板。金属、金属氧化物或具有电导性的导电聚合物被涂布在基板上。基于有机物的光敏材料、电子供体共轭的聚合物、电子受体富勒烯或有机小分子被用各种方法涂布于该层上。通过在光敏层上涂布作为上电极的各种金属例如铝(Al)、银(Ag)和金(Au)，形成光伏结构。在光伏结构中，为了能使入射光到达光敏层，用作上电极的金属被涂布约10nm的厚度。在光伏结构中，涂布非常薄的金属上电极既用作半透光层，又用作导电层。然而在今天使用的这些方法中，在涂布用作光伏结构中的电极的金属时需要真空介质。涂布金属需要昂贵的真空系统。这些系统限制了要涂布的材料的长度且它具有在单面上执行涂布的缺点。而且，当这些金属被涂布为其中光来自光伏结构中的侧面上的上电极时，它负面地影响电导，因为它以薄的形式涂布，以提供光透性。此外，在真空结构涂布的金属限制光伏结构的柔韧性。专利技术简述本专利技术的目的是提供一种光伏纱生产方法，其中镓-铱(iridium)合金用于光伏结构。本专利技术的进一步的目的是提供一种光伏纱生产方法，其中涂布无需真空系统执行。本专利技术的又一个目的是提供一种光伏纱生产方法，其中涂布在大气或惰性气体介质中执行。本专利技术的进一步的目的是提供一种光伏纱，其由多层以及阳极和阴极构成。专利技术详述为实现本专利技术的目的开发的“光伏纱和生产方法”在附图中举例说明，其中，图1是本专利技术的光伏纱的一个实施方案的透视图，其中可观察到各层。图2是本专利技术的光伏纱的另一个实施方案的横截面图，其中可观察到各层。图3是本专利技术的光伏纱的进一步的实施方案的横截面图，其中可观察到各层。图4是本专利技术的光伏纱生产方法的流程图。属于光伏纱的图中的要素编号如下：1.光伏纱2.纱3.中间层4.阴极层5.电子传输层(空穴防止层)(ETL)6.活性层7.空穴传输层(电子防止层)(HTL)8.光渗透和导电层(阳极层)A.光本专利技术的光伏纱(1)基本包含-至少一个膨体纱(2)，-至少一个中间层(3)，其覆盖纱(2)并增加纱(2)的粘附强度，-至少一个阴极层(4)，其借助于中间层(3)通过附着于纱(2)上被涂布且其具有光伏结构，-至少一个活性层(6)，其位于阴极层(4)上，包含电子受体和电子供体材料，且其具有光伏结构，-至少一个阳极层(8)，其能够借助于其光渗透结构将来自任何光源的光(A)转移至其它各层，并通过与阴极层(4)相互作用进行导电。在本专利技术的一个实施方案中，在阴极层(4)和活性层(6)之间存在至少一个电子传输层(5)。在本专利技术的这个实施方案中，电子传输层(5)防止阴极层(4)和活性层(6)的中间表面上的电荷载流子的重组，并在电荷载流子中只允许电子通过。而且，该层(5)通过形成中间能阶(energystep)以消除电极和有机半导体之间的能量势垒，增加电荷收集效率。取决于其中所用材料的特征，该层(5)也增加光伏结构的稳定性。在本专利技术的一个实施方案中，在活性层(6)和阳极层(8)之间存在空穴传输层(HTL)(电子防止层)。空穴传输层(7)仅允许空穴从活性层(6)通过至阳极层(8)，并防止与电子重组。而且，该层(7)通过形成中间能阶以消除电极和有机半导体之间的能量势垒，增加电荷收集效率。取决于在HTL(7)内使用的材料的特征，它也增强阳极层(8)对活性层(6)的附着以及增加光伏结构的稳定性。本专利技术的光伏纱(1)基本由位于阴极层(4)和阳极层(8)(阴极/活性层/阳极)之间的活性层(6)构成。为增加稳定性和效率，它可仅通过将电子传输层(5)置于阴极层(4)和活性层(6)之间来形成(阴极/ETL/活性层/阳极)，以及它可通过仅将空穴传输层(7)置于活性层(6)和阳极层(8)之间来形成(阴极/活性层/HTL/阳极)。本专利技术的光伏纱(1)也可通过使用电子传输层(5)和空穴传输层(7)二者形成(阴极/ET/活性层/HTL/阳极)。本专利技术的光伏纱(1)的生产方法(100)在大气或惰性气体介质中进行，并包括以下步骤：-清洁纱(2)(101)，-通过在纱(2)上应用表面加工或涂布纱(2)表面，形成中间层(3)(103)，-在中间层上形成阴极层(4)(103)，-在电子受体和电子供体有机材料溶解于溶剂并混合它们后，涂布为活性层(6)(104)，-制备能够光渗透和电导的溶液并涂布为阳极层(8)(105)。形成本专利技术的光伏纱(1)的内部结构的纱(2)在它被涂布之前，通过分别通过甲醇、异丙醇，和蒸馏水加工来清洁(101)。在本专利技术的一个实施方案中，在纱(2)被涂布之前，用机械或化学磨损和紫外线臭氧化，应用表面加工以增强纱(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏纱(1)，其可利用太阳光发电和其被特别地开发用于纺织工业，特征为‑ 至少一个膨体纱(2)，‑ 至少一个中间层(3)，其覆盖所述纱(2)并增加纱(2)的粘附强度，‑ 至少一个阴极层(4)，其借助于中间层(3)通过附着于纱(2)上被涂布且其具有光伏结构，‑ 至少一个活性层(6)，其位于阴极层(4)上，包含电子受体和电子供体材料，且其具有光伏结构，‑ 至少一个阳极层(8)，其能够借助于其光渗透结构将来自任何光源的光(A)转移至其它各层，并通过与阴极层(4)相互作用进行导电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.04 TR 2015/012571.一种光伏纱(1)，其可利用太阳光发电和其被特别地开发用于纺织工业，特征为-至少一个膨体纱(2)，-至少一个中间层(3)，其覆盖所述纱(2)并增加纱(2)的粘附强度，-至少一个阴极层(4)，其借助于中间层(3)通过附着于纱(2)上被涂布且其具有光伏结构，-至少一个活性层(6)，其位于阴极层(4)上，包含电子受体和电子供体材料，且其具有光伏结构，-至少一个阳极层(8)，其能够借助于其光渗透结构将来自任何光源的光(A)转移至其它各层，并通过与阴极层(4)相互作用进行导电。2.根据权利要求1的光伏纱(1)，其特征为至少一个位于阴极层(4)和活性层(6)之间的电子传输层(5)。3.根据前述权利要求中任一项的光伏纱(1)，其特征为光伏结构中的至少一个空穴传输层(电子防止层)(7)，其位于活性层(6)和阳极层(8)之间。4.一种光伏纱生产方法(100)，其在大气介质中执行以获得根据前述权利要求中任一项的光伏纱(1)，特征为以下步骤：-清洁纱(2)(101)，-通过在纱(2)上应用表面加工或涂布纱(2)表面，形成中间层(3)(102)，-在所述中间层上形成阴极层(4)(103)，-在电子受体和电子供体有机材料溶解于溶剂并混合它们后，涂布为活性层(6)(104)，-制备能够光渗透和电导的溶液并通过涂布施加(105)所述溶液为阳极层(8)。5.根据权利要求4的光伏纱生产方法(100)，其特征为在涂布之前，通过分别通过甲醇、异丙醇、蒸馏水加工来清洁纱(2)的步骤(101)。6.根据权利要求4或5中任一项的光伏纱生产方法(100)，其特征为用中间层(3)涂布纱(2)的步骤(102)，其中通过用基于聚合物的溶液涂布以增加附着力的表面加工或热处理应用于经清洁的纱(2)上。7.根据权利要求4-6中任一项的光伏纱生产方法(100)，其特征为在中间层(3)上形成阴极层(4)的步骤(103)，其中光伏结构中的镓-铱合金(Ga-Ir)在室内条件下被涂布在中间层(3)上。8.根据权利要求7的光伏纱生产方法(100)，其特征为在中间层(3)上形成阴极层(7)的步骤(103)，其中液体形式的镓-铱合金(Ga-Ir)在室温条件下经由刷施加到中间层(3)上，无需任何真空系统。9.根据权利要求4-8中任一项的光伏纱生产方法(100)，其特征为通过用淋漓、浸渍或喷雾将ZnO和/或TiO2溶液施加于阴极层(4)上，并应用热处理，形成电子传输层(5)的步骤。10.根据权利要求4-8中任一项的光伏纱生产方法(100)，其特征为在电子受体和电子供体有机材料溶解于溶剂并混合后，将它们涂布为活性层(6)的步骤(104)，其中所述活性层(6)被涂布在阴极层(4)上。11.根据权利要求9的光伏纱生产方...

【专利技术属性】
技术研发人员：HB吉拉伊，S古内斯，F安古，S阿伊丁宇克塞，
申请(专利权)人：科德沙技术纺织品股份公司，
类型：发明
国别省市：土耳其,TR