專利名稱：多層光伏器件及其制備與應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明適用于利用光能的光伏器件領(lǐng)域。
本發(fā)明更特別涉及適于施加到任何表面并能夠吸收太陽(yáng)輻射或無(wú) 論如何撞擊于其上的光子，并在預(yù)定的空間位置將其轉(zhuǎn)換為電能的多 層光伏復(fù)合物。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及制備所述多層復(fù)合物和將其施加到任何類型與 性質(zhì)的表面和壁上的方法。
背景技術(shù)：
已知光能，特別是太陽(yáng)能，是最清潔和最有前途的可再生能源之 一。目前世界范圍內(nèi)的能量需求主要依賴于化石燃料，特別是油和煤， 較小程度上依賴于核能，并僅在最低程度上依賴于其它可再生能源， 如風(fēng)能和太陽(yáng)能、水能、生物燃料和生物質(zhì)。
雖然，近來(lái)已注意到在化石燃料與核能對(duì)可再生能量的比例方面 出現(xiàn)了消費(fèi)趨勢(shì)的逆轉(zhuǎn)，后者，特別是太陽(yáng)能利用系統(tǒng)(如太陽(yáng)能電 池)，因其高生產(chǎn)成本、低靈活性及其在工業(yè)規(guī)模制造中的困難，仍 然在市場(chǎng)上具有邊緣份額。
由國(guó)際因素而不是技術(shù)問(wèn)題導(dǎo)致的最近在購(gòu)買化石燃料方面的難 題及其成本的可觀上漲，當(dāng)與全球資源不可避免的耗盡的想象結(jié)合時(shí)， 已經(jīng)引起了在可再生能源、特別是光生電能方面的越來(lái)越大的興趣， 同時(shí)促進(jìn)了越來(lái)越具有竟?fàn)幜?、靈活與易應(yīng)用的解決方案的研究。
使用活性有機(jī)組分以便將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的多層太陽(yáng)能電池基 器件是已知的，該器件基本上由多層電子活性材料組成，特別是由例 如含有金屬氧化物的限定第一電極或陽(yáng)極的導(dǎo)電層組成，該導(dǎo)電層與 具有電子受體材料的半導(dǎo)體材料的層接觸，依次與限定陰極或反電極的金屬層接觸。
這些現(xiàn)有技術(shù)的光伏器件的例子公開在WO0186734 、 WO2004025746和WO2006053127中。
由于機(jī)械和結(jié)構(gòu)的原因，這些現(xiàn)有技術(shù)的器件要求存在村底，該 襯底基本上為主要是剛性材料制成的容器或外殼的形式，其設(shè)計(jì)為相 繼收納各種層，即電極和在將撞擊光子轉(zhuǎn)換為電荷的過(guò)程中為活性的 有機(jī)組分。該襯底的基本特征在于其必須是至少部分為光學(xué)透明的， 以便讓太陽(yáng)輻射到達(dá)活性有機(jī)層。相比之下，陰極不必是光學(xué)透明的， 因?yàn)樘?yáng)光不必由此通過(guò)，并且相反，其優(yōu)選應(yīng)當(dāng)是反射性的，以最 大化活性層的吸收。
當(dāng)然，該陰極本身不能暴露在外以防止任何損壞的風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò) 另外的封閉構(gòu)件(也是剛性類型的)保護(hù)該陰極以形成組裝件，該組 裝件能夠以板的形式操作，該板要施加到載體的主體或表面上，所述 載體如建筑的墻壁、蓬車的車體或船舶的甲板室。
這些現(xiàn)有技術(shù)的器件的一個(gè)缺陷在于村底限制了應(yīng)用靈活性和對(duì) 載體的適應(yīng)性，并要求采用由載體形狀所決定的幾何形狀，由此該器 件不能施加到復(fù)雜形狀的壁或表面上。
原則上，在復(fù)雜形狀的壁的情況下，可以預(yù)先形成相應(yīng)幾何形狀 的襯底，但是這將增加可觀的技術(shù)復(fù)雜性與成本，并阻礙光伏器件在 各種應(yīng)用條件下使用。
此外，該光伏器件的可用表面總是限于該襯底的可用表面，其必 須是相對(duì)小尺寸的，由此，該器件的性能和效率因此降低
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概述
本發(fā)明的目的在于通過(guò)提供高度簡(jiǎn)單和有效的多層光伏復(fù)合物以 消除上述缺陷。
進(jìn)一步的目的在亇徙恢—。J以在》 光伏復(fù)合物。
6再一種目的在于提供可以容易并安全地施加到任何形狀與尺寸的 表面上的多層光伏復(fù)合物。
通過(guò)權(quán)利要求1的適于施加到任何活動(dòng)和/或固定載體的外表面 上的用于將光輻射吸收并轉(zhuǎn)換為電能的多層光伏復(fù)合物，實(shí)現(xiàn)了這些 和其它目的(如此后更好解釋的那樣)，該多層光伏復(fù)合物以下列次 序包含至少 一個(gè)設(shè)計(jì)為粘合到載體表面上的第 一底層、至少 一個(gè)限定 電極的導(dǎo)電材料的笫二層、至少一個(gè)設(shè)計(jì)為吸收光子并將它們轉(zhuǎn)換為 電能的第三光電子活性層、至少一個(gè)限定反電極的導(dǎo)電材料的第四層， 其中所述第一底層由基本上均勻和連續(xù)的基礎(chǔ)材料(其對(duì)于其它層是 電子上、化學(xué)上和機(jī)械上惰性的)形成以限定適于任何形狀與尺寸的 表面的通用錨固基底。
由于這種構(gòu)型，可以在無(wú)需提供預(yù)定形狀與尺寸的或多或少剛性 襯底的情況下制備該復(fù)合物，并將其施加到任何形狀與尺寸的表面上， 并且這將顯著提高由此制造的系統(tǒng)的靈活性、應(yīng)用的容易度和成本效 率。
方便地，該相繼沉積的層的基礎(chǔ)材料在沉積過(guò)程中為液態(tài)或糊狀。 由此，大大促進(jìn)了它們的應(yīng)用，由此降低了制備與施加的時(shí)間與 成本。
可任選提供光學(xué)透明和電子惰性材料的第五層，其設(shè)計(jì)為覆蓋并 保護(hù)此層系列，同時(shí)形成單一密封與封裝的單元，以延長(zhǎng)該系統(tǒng)的壽 命和改善其可靠性。
在進(jìn)一步的方面，提供權(quán)利要求20的用于制備多層光伏復(fù)合物并 將其施加到活動(dòng)或固定栽體的外表面上用于吸收光輻射并將其轉(zhuǎn)換為 電能的方法，包括以下步驟制備待沉積在載體外表面上的基礎(chǔ)材料 并將其沉積以形成第一錨固層，制備具有特定電子功能的第一導(dǎo)電材 料并將其沉積在第一層上以形成限定電極的第二層，制備用于吸收光 子并將它們轉(zhuǎn)換為電能的光電子活性材料并將其沉積在所述第二層上 以形成第三層，制備具有不同于第一導(dǎo)電材料的電子功能的第二導(dǎo)電 材料，并將其沉積在所述第三層上以形成限定反電極的第四層，其中所述第一層由基本上均勻和連續(xù)的基礎(chǔ)材料形成，其對(duì)其它層是電子 上、化學(xué)上和機(jī)械上惰性的，以限定適于任何形狀與尺寸的表面的通 用錨固基底。
由此，不需要在工廠制備光能利用器件的各種部件，并且通過(guò)實(shí) 施在許多方面類似于任何物體的多層涂漆的高度簡(jiǎn)單與成本有效的方 法，可以在任何地方并在任何條件下使用這種清潔的能源。


在閱讀本發(fā)明的復(fù)合物及制備與應(yīng)用方法的一種優(yōu)選的、非排他 性實(shí)施方案的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的另外的特征與優(yōu)點(diǎn)將更為明顯， 該復(fù)合物及制備與應(yīng)用方法借助附圖通過(guò)非限制性實(shí)施例來(lái)描述，其 中..
圖1是本發(fā)明的多層光伏復(fù)合物的一部分的剖面圖； 圖2顯示光電子活性材料的第三層的吸收光譜； 圖3顯示施加到表面上時(shí)本發(fā)明的多層光伏復(fù)合物的電流-電壓 特性曲線。
優(yōu)選實(shí)施方案的描述
參照上述圖，顯示了本發(fā)明的多層光伏復(fù)合物， 一般性標(biāo)記為P， 該復(fù)合物可施加到固定或活動(dòng)載體T的任何形狀與尺寸的外表面上以 形成一種覆蓋物或漆層，還具有保護(hù)與涂飾功能。
作為限制性實(shí)例，載體T可以是建筑、船、飛機(jī)、任何車輛或任
何靜止在地面上或從地面上被舉起的物體的壁，只要其暴露在陽(yáng)光下。 如圖1中圖解顯示的那樣，該光伏復(fù)合物P包含具有特定操作功 能的層系列，特別是設(shè)計(jì)為接觸載體T的外表面S，由此形成后續(xù)層 的錨固基底的第一底層1,用作電荷收集電極的導(dǎo)電材料的第二層2， 設(shè)計(jì)為吸收光子并將它們轉(zhuǎn)換為電能的光電子活性材料的第三層3， 不同于另一種導(dǎo)電材料并用作收集與另一種導(dǎo)電材料相反符號(hào)電荷的 反電極的導(dǎo)電材料的第四層4。按照本發(fā)明，第一層1由基本上均勻和連續(xù)的基礎(chǔ)材料形成，該 基礎(chǔ)材料對(duì)其它層是電子上、化學(xué)上和機(jī)械上惰性的，從而限定適于 任何形狀與尺寸的表面的通用錨固基底。
合適地，層1的基礎(chǔ)材料適于穩(wěn)定地粘合到載體T的表面S上，
應(yīng)當(dāng)注意的是，由于表面S通常并非完全平面并可能遭受因溫度 條件改變以及外部機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致的機(jī)械不穩(wěn)定性，需要第一層1。此 外，載體T的表面S可以是絕緣或?qū)щ姴牧现瞥傻?，因此該層l在確 保各種層的功能性的同時(shí)還具有將載體與復(fù)合物P的層電絕緣的功 能。
雖然如果基底表面具有第一層1的化學(xué)-物理和形態(tài)性質(zhì)，該第一 層1在理論上是可以省略的，但此類層在實(shí)踐中是必要的和必不可少 的，以便在任何條件下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
層1的基礎(chǔ)材料方便地具有非常低的孔隙率和幾納米數(shù)量級(jí)的表 面粗糙度以限定基本上光滑和平整的錨固表面。
可以滿足電阻要求，同時(shí)與多種表面相容并在大面積上具有幾納 米數(shù)量級(jí)的最大粗糙度的材料是聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA。
施加到第一層1上的笫二層2設(shè)計(jì)為用作電極，該電極用于收集 預(yù)定符號(hào)，例如正號(hào)的電荷。為此，形成層2的材料選自具有4eV至 6eV的相對(duì)高逸出功的那些材料。對(duì)有效空穴收集來(lái)說(shuō)，該材料優(yōu)選 應(yīng)具有4. 5eV至5. 5eV的逸出功。
可以在與聚曱基丙烯酸曱酯(PMMA)的位于下方的層相容的同時(shí) 滿足上述解決方案加工性要求的材料是逸出功為約5. 2eV的聚乙烯二 氧噻吩/聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT/PSS)?？赡艿膫溥x方案是具有令人 感興趣的電子性能(約5.4eV的逸出功)的膠體金，盡管其顯著影響 涂漆成本，尤其在大面積表面上。
由于光子吸收過(guò)程發(fā)生在上面的層中，第二層2不必是光學(xué)透明 的。第二層的厚度為20納米至1微米，取決于使用的材料，并取決于 其加工為薄膜時(shí)的連續(xù)性特性。
9由于第三活性層3吸收撞擊的光子并生成電荷，其具有至關(guān)重要 的光學(xué)和光電子功能。形成第三層的材料應(yīng)確保盡可能高的陽(yáng)光吸收， 和正電荷與負(fù)電荷的有效生成，以及其向電極(第二和第四層)的轉(zhuǎn) 移。第三層不應(yīng)影響位于下方的層的結(jié)構(gòu)與功能特征，并應(yīng)當(dāng)與沉積 以用作電極的第四層相容。適于用作第三層的材料包括聚(3-辛基(噻 吩)(P30T)和聚亞苯基亞乙烯基(PPV)衍生物。為了改進(jìn)電子性能， 如上所述，方便地將聚噻吩衍生物和聚亞苯基亞乙烯基衍生物與其它 材料，如富勒烯或CdSe、 CdS、 ZnO、 Ti02顆粒組合。
在幾種材料的混合物的最有可能和方便的情況下，將確定相對(duì)濃 度和沉積條件以最優(yōu)化第三層的光電子響應(yīng)。
第三層3可具有50至200納米的厚度，其根據(jù)同時(shí)最大化光子吸 收和正電荷與負(fù)電荷朝向電極與反電極的轉(zhuǎn)移的需要來(lái)確定。
PPV衍生物的例子包括聚[2-曱氧基，5-(2'-乙基己氧基)-1， 4-亞 苯基亞乙烯基](MEH-PPV)和聚(2-甲氧基-5-(3，7-二曱基辛氧基)-對(duì)亞苯基亞乙烯基)(OC1C10-PPV)。適用作第四層中活性材料的另一 種材料是2, 4-雙(4- (2'噻吩基)苯基)噻吩(TPTPT )。
由有機(jī)或混雜材料形成的第三層3的吸收光譜示于圖2中。左側(cè) 的縱坐標(biāo)值表示該活性有機(jī)層3的吸光度。右側(cè)通過(guò)箭頭識(shí)別的曲線 顯示作為入射波長(zhǎng)的函數(shù)的電荷生成效率。右側(cè)的縱坐標(biāo)值表示每單 位入射光通量的百分比電荷生成效率。橫坐標(biāo)代表以納米(nm)為單 位的入射輻射的波長(zhǎng)。
第四層4用作反電極，并且，除了是良導(dǎo)體外，其應(yīng)具有在太陽(yáng) 輻射光譜區(qū)內(nèi)為光學(xué)透明的不可缺少的特性。這意味著太陽(yáng)輻射應(yīng)在 無(wú)微擾的情況下通過(guò)第四層以到達(dá)第三層的光電子活性區(qū)域。
第四層4優(yōu)選具有3eV至4. 5eV的低逸出功以促進(jìn)收集系統(tǒng)中生 成的負(fù)電荷，并提高在第二與第四層(電極和反電極)的逸出功之間 的差值所確定的電場(chǎng)強(qiáng)度。
適于用作第四層的材料包括金、銀、鋁和膠體鈣?；蛘撸梢允?用導(dǎo)電聚合物或?qū)щ娧趸?。在任何情況下，第四層的厚度應(yīng)考慮所選材料的吸收系數(shù)，使得第三層中太陽(yáng)輻射吸收度不受影響。第四層
具有5至50納米的厚度。要求該厚度以便在設(shè)計(jì)讓太陽(yáng)輻射通過(guò)的反 電極中保持最佳的光學(xué)透明性條件。
用作反電極的第四層4的低逸出功在與用作電極的第二層2的相 對(duì)高逸出功結(jié)合時(shí)，在該多層結(jié)構(gòu)中誘導(dǎo)了更高強(qiáng)度的電場(chǎng)，這促進(jìn) 了電荷分離和電流收集。
這四個(gè)疊合層l、 2、 3和4形成該復(fù)合物P的最小必要結(jié)構(gòu)實(shí)施 方案以獲得多層涂漆體系，其可以在任何條件下施加。
但是，可以適宜地提供具有保護(hù)上述多層體系不受氣候與機(jī)械因 素影響的功能的第五層5，其特性嚴(yán)格取決于采用該特定施加的環(huán)境。
第五層5不可缺少的特性包括對(duì)太陽(yáng)輻射的光學(xué)透明性、電子惰 性和針對(duì)大多數(shù)潛在有害的大氣因素(如濕氣和腐蝕性含鹽溶液)的 密封性能?？梢杂米鞯谖鍖拥囊活惒牧习ň哂蠸i02的絕緣和透明的 氧化物。環(huán)氧樹脂和封裝聚合物可用作替代品。
該第五層5優(yōu)選具有100納米至0. 5毫米的厚度，盡管在特定機(jī) 械與環(huán)境應(yīng)力條件下，層5的厚度可以提高至幾毫米。
通常，可以通過(guò)使用具有光子吸收劑、電子受體和向電極的栽荷 子的功能的多元材料提高生成電荷轉(zhuǎn)移狀態(tài)的概率和電荷收集效率。 在該構(gòu)型中，活性材料的特定電子特性決定該多層體系中的電場(chǎng)。通 過(guò)使用具有明顯不同的逸出功的導(dǎo)電電極，進(jìn)一步提高了電場(chǎng)強(qiáng)度。 具有高逸出功的電極將收集正號(hào)的電荷，而負(fù)號(hào)的電荷將由具有低逸 出功的電極收集。
圖3顯示整個(gè)多層復(fù)合物S當(dāng)施加到表面上時(shí)的電流-電壓特性曲 線圖。左側(cè)的縱坐標(biāo)值表示以mA/cm2為單位的電流密度。橫坐標(biāo)表示 通過(guò)所使用的材料的電子能級(jí)之間的能量差異在該多層結(jié)構(gòu)中生成的 以伏特(V)為單位的電壓。
首字母縮寫詞具有下列含義ISC是短路電流，F(xiàn)F是填充因數(shù)，
U0C是開路電壓。
在短路條件下，電路封閉，可以收集生成的 流。為此，第二層2和第四導(dǎo)電層4在一個(gè)或多個(gè)外圍點(diǎn)處連接到各 自的電線或接頭6、 7上，該電線或接頭設(shè)計(jì)為連接到用于利用由該復(fù) 合物生成的電能的外電路(一般性地標(biāo)記為數(shù)字8)上。作為非限制 性實(shí)施例，該電路8示意性顯示為串聯(lián)連接的電池9和電阻器10。
當(dāng)然，如適用于傳統(tǒng)太陽(yáng)能板系統(tǒng)那樣，該電路8可以被任何器 件替代，該器件用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電并將其供給到主線，具有 插入其中的合適的計(jì)數(shù)器裝置。
前面的描述清楚地顯示了，電荷生成與電子和空穴載運(yùn)過(guò)程既取 決于光學(xué)與電學(xué)活性材料的選擇，又取決于其成為多層結(jié)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，多層漆層和組分在不使用任何另外的載體的情況下 直接施加到表面S上。顯然，表面S不是光學(xué)透明的，沉積在該表面 上的第一電極2優(yōu)選高度反射入射的陽(yáng)光。這與以下事實(shí)一致本發(fā) 明使用其中太陽(yáng)輻射在反電極4上撞擊并被活性有機(jī)層吸收的幾何形 狀，所述反電極4在對(duì)于太陽(yáng)發(fā)射盡可能寬的光譜范圍內(nèi)必須是透明 的。
此外，未吸收的輻射組分有效地被更靠近于壁的電極2反射。 在另外主要的方面，本發(fā)明涉及制備和應(yīng)用該光伏復(fù)合物P的方法。
本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)合了制造過(guò)程的成本有效性和與各種材料表面的 相容性以及對(duì)待處理表面形狀的適應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明特有的特征是使用液態(tài)或糊狀材料進(jìn)行層沉積過(guò)程，允許 利用高度簡(jiǎn)單的沉積技術(shù)，即使用噴霧、漆刷、調(diào)色刀涂漆技術(shù)等。
液態(tài)或糊狀溶液由此包括在合適溶劑中稀釋的固體材料，其能在 環(huán)境溫度和條件下自發(fā)地或通過(guò)加入催化劑來(lái)固化或聚合以形成標(biāo)準(zhǔn) 稠度和硬度的連續(xù)層，如在正常的多層涂漆中那樣?？梢栽谠撊芤褐?進(jìn)一步引入合適的顏料以獲得具有預(yù)定所需顏色的整體外觀的復(fù)合 物，以使該復(fù)合物與載體表面整合。
在本發(fā)明的一種應(yīng)用中，將各種層相繼沉積到待處理的表面上，
12每一層在太陽(yáng)輻射吸收、電荷生成和收集生成電流的過(guò)程中具有特定 功能。
必不可少的要求是用于加工形成該體系的各種層的材料的方法的 相容性。在評(píng)估方法與材料相容性時(shí)要考慮的主要參數(shù)是沉積溫度和 濃度和已有層的溶解性。
特別地，應(yīng)當(dāng)避免由于過(guò)高溫度或由于與溶劑或反應(yīng)物的相互作 用而可能導(dǎo)致對(duì)位于下方的層的損害的任何方法。
現(xiàn)在將參考系統(tǒng)制備和應(yīng)用實(shí)施方案描述層沉積序列，由此將指 示該結(jié)構(gòu)每一層的具體功能以及滿足相應(yīng)要求的材料。
第一步驟在于制備待沉積在載體外表面上的基礎(chǔ)材料，并將其沉 積以形成第一錨固層1。
一旦第一層l已經(jīng)制備并沉積，制備具有特定電子功能的導(dǎo)電材
料并將其沉積在第一層1上以形成限定電極的第二層2。
隨后，制備適于吸收光子并將它們轉(zhuǎn)換為電能的光電子活性材料， 并將其沉積在第二層2上以形成第三層3。
隨后，制備具有與層2不同的電子功能的另一種導(dǎo)電材料并將其 沉積在第三層3上以形成限定反電極的第四層4。
應(yīng)注意的是，選擇用于第一層1的材料是基本上均勻和連續(xù)的基 礎(chǔ)材料，其對(duì)其它層是電子上、化學(xué)上和機(jī)械上惰性的以限定對(duì)任何 形狀與尺寸的載體的表面的通用錨固基底。
最后，在層l、 2、 3、 4的系列上沉積光學(xué)透明和電子惰性材料的 第五層5以限定保護(hù)性和密封的封裝布置。
如上所述，所有層l、 2、 3、 4和5是固體材料在合適溶劑中的液 態(tài)或糊狀溶液，其能在預(yù)定時(shí)間后以自發(fā)方式或使用催化劑固化或聚 合。
在預(yù)定溫度和濃度下在位于下方的層上沉積每一層，以防止位于 下方的層和待沉積的那些層的功能的破壞和/或變動(dòng)。 通過(guò)噴霧和/或涂布基礎(chǔ)材料的溶液沉積每一層。 要強(qiáng)調(diào)的是，上面列舉的材料僅作為例子提及，不應(yīng)以任何方式限制使用具有類似性質(zhì)的不同材料的可能性。
本發(fā)明的多層光伏復(fù)合物實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目的，特別是提供高度簡(jiǎn)單 和有效的光能利用系統(tǒng)的要求，該系統(tǒng)不要求襯底，并能夠容易和安 全地施加在任意形狀與尺寸的表面上。
在所附權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明構(gòu)思內(nèi)，本發(fā)明的復(fù)合物和應(yīng) 用方法容許大量改變和變化方案。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，其 所有細(xì)節(jié)可以被其它技術(shù)等價(jià)部分替代，并且所述材料可以依據(jù)不同
需求而改變。
權(quán)利要求
1.待施加到任何活動(dòng)和/或固定載體外表面上用于吸收光輻射并將其轉(zhuǎn)換為電能的多層光伏復(fù)合物，以下列次序包含-至少一個(gè)設(shè)計(jì)為粘合到載體(T)的表面(S)上的第一層(1)，-至少一個(gè)限定電極的導(dǎo)電材料的第二層(2)，-至少一個(gè)設(shè)計(jì)為吸收光子并將它們轉(zhuǎn)換為電能的第三光電子活性層(3)，-至少一個(gè)限定反電極的導(dǎo)電材料的第四層(4)，其中所述第一層(1)由基本上均勻和連續(xù)的基礎(chǔ)材料形成，該基礎(chǔ)材料對(duì)其他層(2、3、4)是電子上、化學(xué)上和機(jī)械上惰性的，以限定適于任何形狀與尺寸的表面的通用錨固基底。
2. 如權(quán)利要求1所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述第一層(l)由 具有非常低的孔隙率和幾納米數(shù)量級(jí)的表面粗糙度的材料形成，以限定 基本上光滑和平整的錨固表面。
3. 如權(quán)利要求2所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述第一層(l)的 基礎(chǔ)材料選自PMMA。
4. 如權(quán)利要求1所述的多層光伏復(fù)合物，其中限定所述電極的所 述第二層(2 )是正電勢(shì)為4eV至6eV且優(yōu)選4. 5eV至5. 5eV的導(dǎo)電材 料的薄膜以促進(jìn)正電荷的收集。
5. 如權(quán)利要求4所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述第二層(2)的 基礎(chǔ)材料選自PED0T/PSS和膠體金。
6. 如權(quán)利要求5所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述第二導(dǎo)電層(2) 的厚度為10納米至1. 5微米，優(yōu)選20納米至1微米。
7. 如權(quán)利要求1所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述第三光電子活 性層(3)是含有半導(dǎo)體和/或無(wú)機(jī)氧化物的納米顆粒的復(fù)合材料。
8. 如權(quán)利要求7所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述半導(dǎo)體和/或氧 化物的納米顆粒選自P30T、 PPV衍生物、富勒烯、CdSe、 CdS、 Zn0、 Ti02、 TPTPT。
9. 如權(quán)利要求8所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述PPV衍生物選 自聚[2-甲氧基，5- (2'-乙基己氧基)-1， 4-亞苯基亞乙烯基](MEH-PPV ) 和聚(2-甲氧基-5-(3，7-二甲基辛氧基)-對(duì)亞苯基亞乙烯基)(OC1C10-PPV)。
10. 如權(quán)利要求7所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述第三光電子活 性層(3 )的厚度為30納米至300納米，優(yōu)選50納米至200納米。
11. 如權(quán)利要求10所述的多層光伏復(fù)合物，其中考慮最大化光子 吸收和電荷向限定所述電極與所述反電極的所述第二層和所述第四層 的轉(zhuǎn)移來(lái)確定所述第三層(3)的組成與厚度。
12. 如權(quán)利要求1所述的多層光伏復(fù)合物，其中限定所述反電極的 所述第四導(dǎo)電層(4)是負(fù)電勢(shì)為2.5eV至5eV且優(yōu)選3eV至4， 5eV的 材料的薄膜以促進(jìn)負(fù)電荷的收集。
13. 如權(quán)利要求12所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述第四導(dǎo)電層 (4)是光學(xué)透明的。
14. 如權(quán)利要求13所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述第四導(dǎo)電層 (4)的基礎(chǔ)材料選自金、銀、鋁、膠體鉀、聚合物和導(dǎo)電氧化物。
15. 如權(quán)利要求13所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述第四導(dǎo)電層 (4 )的厚度為4納米至60納米，優(yōu)選5納米至50納米，以確保光學(xué)透明性。
16. 如權(quán)利要求1所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述第二導(dǎo)電層(2) 和所述第四導(dǎo)電層(4)連接到各自的電接頭(6， 7)上，該電接頭設(shè) 計(jì)為連接到用于利用由所述復(fù)合物生成的電能的外電路(8)上。
17. 如權(quán)利要求1所述的多層光伏復(fù)合物，其中在所述相繼的位于 下方的層(l， 2， 3， 4)上沉積光學(xué)透明和電子惰性材料的第五層(5) 以保護(hù)和封裝它們，由此形成單一密封單元。
18. 如權(quán)利要求17所述的多層光伏復(fù)合物，其中所述第五光學(xué)透 明層(5)的基礎(chǔ)材料選自絕緣氧化物和Si02。
19. 如權(quán)利要求1所述的多層光伏復(fù)合物，其中所有相繼沉積的層 (1， 2, 3， 4, 5 )的基礎(chǔ)材料在沉積過(guò)程中是液態(tài)或糊狀。
20. 用于制備前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的多層光伏復(fù)合物并將其施 加到活動(dòng)或固定載體的外表面上用于吸收光輻射并將其轉(zhuǎn)換為電能的 方法，包括以下步驟-制備待沉積在載體(T)的外表面(S)上的基礎(chǔ)材料并將其沉積 以形成第一錨固層(1);-制備具有特定電子功能的第一導(dǎo)電材料并將其沉積在第一層(l) 上以形成限定電極的第二層(2);-制備用于吸收光子并將它們轉(zhuǎn)換為電能的光電子活性材料并將 其沉積在所述第二層(2 )上以形成第三層(3 );-制備具有不同于第一導(dǎo)電材料的電子功能的第二導(dǎo)電材料，并將 其沉積在所述第三層(3)上以形成限定反電極的第四層(4);其中所述第一層(1)由基本上均勻和連續(xù)的基礎(chǔ)材料形成，該基 礎(chǔ)材料對(duì)其它層(2， 3， 4)是電子上、化學(xué)上和機(jī)械上惰性的，以限 定適于任何形狀與尺寸的載體的表面的通用錨固基底。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中在所述第一至第四層(1, 2， 3， 4)的系列上沉積光學(xué)透明和電子惰性材料的第五層(5)，以限定保護(hù)性和密封的封裝布置。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述層是固體材料在合適溶 劑中的液態(tài)或糊狀溶液。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述溶液選自能自發(fā)地或通過(guò)使用催化劑而固化或聚合的那些。 .
24. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中在預(yù)定溫度和濃度下在位于 下方的層上沉積每一層，以防止位于下方的層和待沉積的那些層的功能 的破壞和/或變動(dòng)。
25. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中通過(guò)噴霧和/或涂布基礎(chǔ)材料 的溶液沉積每一層。
全文摘要
待施加到任何活動(dòng)和/或固定載體外表面上用于吸收光輻射并將其轉(zhuǎn)換為電能的多層光伏復(fù)合物，以下列次序包含至少一個(gè)設(shè)計(jì)為粘合到載體(T)的表面(S)上的第一層(1)，至少一個(gè)限定電極的導(dǎo)電材料的第二層(2)，至少一個(gè)設(shè)計(jì)為吸收光子并將它們轉(zhuǎn)換為電能的第三光電子活性層(3)，至少一個(gè)限定反電極的導(dǎo)電材料的第四層(4)。該第一層(1)由基本上均勻和連續(xù)的基礎(chǔ)材料形成，該基礎(chǔ)材料對(duì)其他層(2、3、4)是化學(xué)上和機(jī)械上惰性的，以限定適于任何形狀與尺寸的表面的通用錨固基底。可能在位于下方的層(1，2，3，4)上沉積光學(xué)透明和電子惰性材料的第五層(5)以保護(hù)和封裝它們，由此形成單一密封單元。
文檔編號(hào)H01L31/048GK101589470SQ200780031850
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月8日
發(fā)明者A·馬羅希亞, F·卡普里, S·薩加托 申請(qǐng)人:茵諾瓦姆斯股份公司