一种有机光伏电池，其包括衬底、形成在所述衬底上的第一电极、包括电子供体和电子受体的有机光敏介质、以及包括可导网格的第二电极，所述第一电极位于衬底和第二电极之间。该电池包括形成在第一电极上的绝缘网格。该可导网格形成在绝缘网格上。该绝缘网格和该可导网格共同限定了用于容纳光敏介质的孔，所述孔能够在第一电极、绝缘网格以及可导网格沉积在衬底上之后容纳光敏介质。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及有机光伏电池领域。
技术介绍
光伏电池是当暴露于光时产生电的电子元件。一般而言，可以区分出三代光伏电池。“第一代”电池包括两个电极，在它们之间插入有块状半导体晶片(通常由硅制成)，该块状半导体晶片具有一百微米量级的厚度，并且具有P型掺杂区和n型掺杂区以创建p-n结。该半导体形成所谓的光敏介质，其内部吸收光，因此创建电子空穴对。这些电子和空穴朝向它们各自电极的运动在电极两端产生电势，并且因此成为电流源。 接收的太阳能与产生的电能之间的比率称为电池效率，对于最好的电池来说该比率大约为25%。然而，用于生产硅晶片的工艺是非常能源密集型的。此外，硅是稀少的。因此，找到使用较少硅的较少能源密集型的制造工艺具有很大的优势。“第二代”电池具有使用较少材料的主要优点。它们利用“薄膜”。材料的薄膜(厚度为微米量级)沉积在诸如玻璃衬底的衬底上。薄膜用于形成电极和半导体层。该半导体例如为非晶硅(a-Si)、铜铟硒(CIS)、或碲化镉(CdTe)。生产第二代电池的成本较低。虽然它们的效率低于第一代电池的效率，在CIS电池的情况下该效率可以达到19%，但是它们的效率与它们的制造成本之间的比率是更好的。“第三代”光伏电池旨在进一步改善这个比率。在第三代电池中，所谓的有机光伏电池尤其引人注目。这些电池利用基于有机(聚合物或“小分子”)半导体的光敏介质。这些电池尤其具有两大优点。可以通过使用廉价工艺的溶液涂覆来沉积光敏介质，并且选择的衬底可以是柔性的，从而允许使用特别经济的诸如卷对卷(roll-to-roll)处理的生产技术。
技术实现思路
本专利技术尤其涉及一种有机光伏电池，其包括-衬底；-在衬底上形成的第一电极；-包括电子供体和电子受体的有机光敏介质；以及-包括可导网格的第二电极，所述第一电极位于衬底和第二电极之间。参照W0-A-2007/002376的图2，描述了一种光伏电池，该光伏电池包括在其上沉积由连续膜形成的阳极的衬底，在该阳极上沉积了电子阻挡材料的膜，阳极自身由光敏介质、空穴阻挡材料膜、网格阴极、胶膜以及衬底连续覆盖。为了制造这样的电池，例如在第一制造点将第一电极和阻挡层沉积在衬底之上。装备有第一电极的衬底随后例如被送到另一制造点，以使得通过溶液涂覆沉积光敏介质，接着在已沉积光敏介质之后沉积第二电极。在光敏介质沉积之前，第二电极甚至不能在衬底上进行部分沉积。尤其是由于溶液涂覆沉积的简易和使用少量材料，因此光敏介质具有廉价的优点，但是电池的成本仍然相对较高，尤其是由于用于生产两种电极的工艺。本专利技术的一个目的是提供一种具有相对较低的制造成本的有机光伏电池，以具有在其能量效率与其制造成本之间的良好比率。为此，本专利技术的一个主题是前述类型的光伏电池，其特征在于该电池包括形成在第一电极上的绝缘网格，并且可导网格形成在绝缘网格上，绝缘网格和可导网格共同限定了用于容纳光敏介质的孔，所述孔能够在第一电极、绝缘网格和可导网格已沉积在衬底上之后容纳光敏介质。绝缘网格形成在第一电极上以将第二电极与第一电极电隔离。 由于绝缘网格以及绝缘网格与可导网格的这个特别的布置，因此这样的电池允许第一电极和至少部分第二电极在光敏介质沉积之前沉积在给定的衬底上。因此，在光敏介质沉积之前的衬底的附加值更高。此外，制造工艺容易实施并且电极的生产成本可以最优化，例如通过在同一沉积室中形成第一电极和可导网格。此外，根据本专利技术的光伏电池允许通过使用廉价工艺的溶液涂覆来沉积光敏介质，并且所选择的衬底可以为柔性的，从而允许使用诸如卷对卷处理的特别经济的生产技术。因此这样的电池的制造成本相对较低。根据本专利技术的特定实施例，电池包括以下特征的一个或多个，这些特征可以单独应用或以任意技术上可能的组合来应用-容纳孔由第一电极或由插入在第一电极和绝缘网格之间的膜来隔离；-可导网格由至少一个导电模形成；-可导网格具有允许其通过由掩模沉积而获得的特征；-绝缘网格和可导网格具有允许它们通过由同一掩模沉积而获得的特征；-绝缘网格和可导网格限定了为不规则和随机的孔的图案；-由可导网格限定的容纳孔延伸到由绝缘网格限定的容纳孔；-容纳孔是不连续并间隔开的；-绝缘网格以及可导网格中的孔所具有的平均直径在5和IOOiim之间，优选在6和20 u m之间；-界定绝缘网格和可导网格中的孔的网格线所具有的平均宽度在500nm和IOiim之间，优选在600nm和2 y m之间；-绝缘网格的网格线具有平均高度，以及绝缘网格的一个或多个膜具有适于获得对于绝缘网格的网格线的厚度来说足以防止第一电极与第二电极之间短路的电阻的一个或多个电阻率；-孔的平均直径、网格线的平均宽度、网格线的平均高度以及可导网格的一个或多个可导膜的一个或多个电阻率例如选择为使得可导网格所具有的薄层电阻在I和20 Q/口之间，优选在5和15 Q/ □之间，以及更优选在8和IOQ/ □之间；-其中第二电极包括至少一个由导电有机材料制成的可导有机膜，该可导有机膜覆盖光敏介质；-可导有机膜至少部分填充可导网格中的孔；-可导有机膜至少部分填充绝缘网格中的孔；-光敏介质至少部分填充绝缘网格中的孔；-光敏介质甚至并未部分填充可导网格中的孔；-如果第二电极是阴极，则电池包括在光敏介质和可导网格之间的空穴阻挡膜，或者如果第二电极是阳极，则电池包括在光敏介质和可导网格之间的电子阻挡膜； -第二电极包括至少一个由导电体制成的可导膜，可导网格包括所述至少一个可导膜；-第一电极包括至少一个由导电体制成的可导膜；-可导网格的一个或多个可导膜所具有的一个或多个电阻率例如低于或等于1(T3 Q . cm,例如低于或等于1(T5 Q . cm ；-可导网格的厚度例如为在IOOnm和2000nm之间；-绝缘网格包括至少一个由电介质制成的绝缘膜；-绝缘网格的一个或多个绝缘膜所具有的电阻率高于或等于IO5Q.cm，例如高于或等于IO7Q. cm ;以及-所述至少一个第一电极的可导膜是连续的。 本专利技术的另一个主题是一种包括多个串联连接的光伏电池的光伏模块，其特征在于光伏电池如上所描述，光伏电池k的第二电极与紧邻的光伏电池k+1的第一电极电接触，并且光伏电池k+1的第二电极与紧邻的光伏电池k+2的第一电极电接触，其中k是在I和N-2之间的数值，N是模块中光伏电池的数量。本专利技术的另一个主题是一种用于制造光伏电池的工艺，其包括以下连续步骤-在衬底上沉积至少一个由导电材料制成的第一可导膜，以形成第一电极；-在所述至少一个第一膜上形成掩模；-通过所述掩模沉积至少一个由电介质制成的绝缘膜，以形成绝缘网格；-通过所述掩模沉积至少一个由可导材料制成的第二可导膜，以形成第二电极的可导网格；-去除掩模；以及-通过溶液涂覆沉积光敏介质，以至少部分填充由绝缘网格和可导网格共同限定的孔。根据本专利技术的特定实施例，该工艺包括以下特征的一个或多个，这些特征可以单独应用或以任意技术上可能的组合来应用 形成掩模的步骤包括〇沉积基于散布在溶剂中稳定的胶状颗粒溶液的膜的步骤；以及〇干燥所述膜，直到获得形成用于沉积网格的掩模的裂缝的网络的步骤， 该胶状颗粒溶液通过浸涂来沉积；以及 该工艺包括步骤为在光敏介质上和可导网格上沉积至少一个由可导材料制成的可导有机膜，以由所述至少一个第二可导膜形成第二电极。本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·于里安，F·伦哈特，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃公司，
类型：发明
国别省市：
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