新颖电极制造技术

公开了包含新颖电极的光伏电池，以及相关的系统、方法、模块以及元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】新颖电极、相关串请的交叉引用根据美国法典35U. S. C. § 119(e)，本申请要求享有于2010年4月6日提交的美国临时申请61/321，361的优先权，该申请的内容通过弓I用合并到本申请中。
本公开涉及具有新颖电极的光伏电池，以及相关的系统、方法、模块以及元件。
技术介绍
光伏电池通常用于将光形式的能量转换为电形式的能量。典型的光伏电池包括布置在两个电极之间的光敏材料。通常，光穿过一个或两个电极而与光敏材料相互作用，因此生成载流子(即电子和空穴)。结果，电子传播光和运输载流子的能力会限制光伏电池的整体效率。
技术实现思路
本公开基于意想不到的发现，即相比传统的电极(例如铟锡氧化物(ITO)电极或 ITO/金属/ITO电极)，此处公开的电极(例如底电极)能够展示出改善的透光率和改善的电导率。结果，此处公开的电极可以用来制作具有改善的透明度和效率的光伏电池或模块。—方面，本公开披露了一种包括第一电极、第二电极以及布置在第一电极和第二电极之间的光敏材料的产品。第一电极包括第一层、第二层和第三层，其中第一层包括栅格和电绝缘材料,第二层处于第一层和第三层之间并且包括导电材料，而第三层处于第二层和光敏层之间并且包括空穴阻挡材料和导电金属氧化物。该产品构造为光伏电池。在另一方面，本公开披露了一种产品，包括包含第一层的第一电极，第二电极，以及布置在第一电极和第二电极之间的光敏材料。第一层包括栅格和电绝缘材料，并且具有最多大约20nm的均方根表面粗糙度。该产品构造为光伏电池。在另外一个方面，本公开披露了一种方法，包括在第一基板上布置栅格来形成产品，其中栅格与第一基板接触；将产品与可固化材料和第二基板层压在一起，使得栅格和可固化材料布置在第一基板和第二基板之间；固化所述可固化材料；并且移除第一基板以形成电极层。实施方案可以包括一个或多个下述可选的特征。在一些实施方案中，栅格可以包括金属或合金。例如，栅格可以包括金、银、铜、铝、 镍、钯、钼、钛或其合金。在一些实施方案中，电绝缘材料可以包括丙烯酸酯聚合物、聚氨酯聚合物、环氧聚合物或其组合。在一些实施方案中，导电材料可以包括金属纳米粒子或导电聚合物。金属纳米粒子可以具有球状、管状、杆状，或针状的形状。导电聚合物可以包括聚噻吩(例如掺杂的聚噻吩)。在一些实施方案中，空穴阻挡材料包括聚胺(例如聚乙烯亚胺)。在特定实施方案中，空穴阻挡材料的至少一些分子由交联剂、例如含环氧树脂复合物(例如甘油三缩水甘油基醚或甘油二缩水甘油基醚)交联。在一些实施方案中，导电金属氧化物可包括铟锡氧化物。在一些实施方案中，第一层可以具有最多大约20nm (例如最多大约5nm)的均方根表面粗糙度。在一些实施方案中,第一层可以具有最多大约200nm的最大峰高。在一些实施方案中，在使用该产品时，第一电极可以具有至少大约70%的透光率。在一些实施方案中，第一电极可以具有最多大约10欧姆/平方的表面电阻。在一些实施方案中，电绝缘材料具有与第二层接触的表面，栅格具有与第二层接触的表面，并且电绝缘材料的该表面与栅格的该表面基本上处于同一水平。在一些实施方案中，在栅格布置到第一基板上之前，第一基板具有均方根表面粗糙度最多为大约20nm的表面。在特定的实施方案中，栅格布置在所述表面上。在一些实施方案中，可固化材料可包括丙烯酸酯、尿烷、环氧化物或其组合。在特定的实施方案中，可固化材料可以通过紫外照射、加热或其组合来固化。 在一些实施方案中，该方法可以进一步包括在电极层上布置导电材料。在特定的实施方案中，该方法可以进一步包括在导电材料上布置混合物，其中该混合物可包括空穴阻挡材料和导电金属氧化物。在特定的实施方案中，该方法可以进一步包括在该混合物上布置光敏层和电极，以形成光伏电池。实施方案可以包括一个或多个下述优势。不希望被理论所束缚，意外地发现了这样的电极，其包括包含栅格和电绝缘材料的层、包含导电材料的层，以及包含空穴阻挡材料或导电金属氧化物的层，相比传统的电极 (例如铟锡氧化物(ITO)电极或ITO/金属/ITO电极)，这种电极能够展示出改善的透光率和改善的导电性。不希望被理论所束缚，可以认为包括含有栅格和电绝缘材料且具有相对低的粗糙度的光滑层能够防止或减少光伏电池的短路(例如由栅格上的大峰所导致的)，并且能够显著地减少在本层顶部上的层的形成光伏电池所需而不会导致短路的厚度。从说明书、附图和权利要求书中可以清楚本专利技术的其余特征和优势。附图说明图I为光伏电池的一个实施方案的剖视图2 (a)-2 (C)示出了制作图I所示的电极的示例性工艺；图3为包括串联式电连接的多个光伏电池的系统的示意图4为包括并联式电连接的多个光伏电池的系统的示意 在不同的附图中同样的附图标记指代同样的元件。具体实施方式图I显示了光伏电池100的剖视图，光伏电池100包括基板110、电极120 (例如底电极)、光敏层130 (例如包括电子受体材料和电子供体材料)、可选的空穴载流子层140、电极150 (例如顶电极)以及基板160。电极120包括包含栅格122和电绝缘材料124的第一层121、第二层123以及第三层125。电极120和150电连接到外部负载170。通常，第一层121包括可由导电材料形成的栅格122。示例性的导电材料包括导电金属(例如合金)、导电聚合物以及导电金属氧化物。示例性的导电金属包括金、银、铜、铝、 镍、钯、钼以及钛。示例性的导电合金包括不锈钢(例如332不锈钢、316不锈钢)、金合金、银合金、铜合金、招合金、镍合金、钮合金、钼合金以及钛合金。示例性的导电聚合物包括聚噻吩(例如掺杂的聚(3，4-乙烯二氧噻吩))(掺杂的PED0T))、聚苯胺(例如掺杂的聚苯胺)、聚吡咯(例如掺杂的聚吡咯)。示例性的导电金属氧化物包括铟锡氧化物(ITO)、锡氧化物(例如氟化锡氧化物)、钛氧化物、锌氧化物、钨氧化物、钥氧化物、铜氧化物、锶铜氧化物以及锶钛氧化物。在一些实施方案中使用导电材料的组合。在一些实施方案中，导电材料可以是纳米粒子(例如金属纳米粒子，如银纳米粒子)的形式。在一些实施方案中，栅格122是网状(例如当栅格线之间的空间相对小时)的形式。栅极(例如网状电极)的例子在本申请人拥有的待决美国专利申请公开2004-0187911 和2006-0090791中有所描述。大致上讲，栅格122的尺寸可调整成使得第一层121具有足够大的导电性和足够高的透明度。在一些实施方案中，栅格122具有至少大约200nm (例如至少大约400nm)和 /或最多大约900nm (例如最多大约800nm)的厚度，以及至少大约10微米(例如至少大约 20微米)和/或最多大约100微米(例如最多大约50微米)的宽度。如果栅格122的尺寸太大，第一层121或许不具有足够的透明度。如果栅格122的尺寸太小，第一层121或许不具有足够的导电性。第一层121通常还包括处在由栅格122形成的空间中的导电材料124，其用作调平层，但并不覆盖栅格122 的与第二层123接触的表面。示例性的电绝缘聚合物包括丙烯酸酯聚合物、聚氨酯聚合物、环氧聚合物及其组合。在一些实施方案中，电绝缘材料124可以具有大于栅格122的厚度。在如图I所示的实施方案中，栅格122的与层123接触的表面本文档来自技高网...

【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：拉塞尔·高黛安娜，克莱尔·勒旁特，迈克尔·李，爱德华·林霍尔姆，迪克·埃斯蒂斯，
申请(专利权)人：康纳卡科技公司，
类型：
国别省市：