CN110678947A - 固态太阳能涂料 - Google Patents

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CN110678947A
CN110678947A CN201880035389.XA CN201880035389A CN110678947A CN 110678947 A CN110678947 A CN 110678947A CN 201880035389 A CN201880035389 A CN 201880035389A CN 110678947 A CN110678947 A CN 110678947A
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layer
paint
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K.卡斯迈
H.K.维斯塔尔
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Abstract

用于使用多层导电涂料形成涂覆电路的方法和装置。在一个方面中，一种涂覆电路包括基板(102)和施加到该基板的一个或更多个涂料层(104、106、108)，其中，所述一个或更多个涂料层每个形成涂覆电路的电部件，以及其中，所述一个或更多个涂料层包括施加到基板的p型空穴传导涂料层(104)、施加到p型空穴传导涂料层(104)的光敏涂料层(106)、施加到光敏涂料层(106)的n型电子传导涂料层(108)和施加到n型电子传导涂料层(108)的透明保护涂料层(110)。

Description

固态太阳能涂料
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2017年9月14日提交的名称为“涂料电路”的美国专利申请第62/558,579号和2018年4月16日提交的名称为“固态太阳能涂料”的美国专利申请第15/954,283号的权益。上述申请的公开内容出于所有目的通过引用其全文合并于此。
背景技术
传统太阳能电池单元(solar cell)使用具有高度规则的晶体结构的基板，例如，晶体硅。较新的技术包括薄膜非晶太阳能电池单元，以建立具有高度规则且可预测的化学结构的单个材料的离散层。一般而言，商业太阳能电池单元制造需要高度专业的设备，这将所制造的太阳能电池单元限制于能使用复杂制造设备和/或具备专门的运输和安装能力的地理位置。
发明内容
本说明书涉及涂料电路(paint circuit)，该涂料电路可以使用多层导电涂料形成，并且可以例如用于形成太阳能涂料电路以将太阳光转变成电。
总体上，本说明书中描述的发明主题的一个创新方面可以体现在一种涂覆电路(painted circuit)中，该涂覆电路包括基板和施加到该基板的一个或更多个涂料层，其中，所述一个或更多个涂料层每个形成涂覆电路的电部件。涂覆电路的所述一个或更多个涂料层包括施加到基板的p型空穴传导涂料层、施加到p型空穴传导涂料层的光敏涂料层、施加到光敏涂料层的n型电子传导涂料层和施加到n型电子传导涂料层的透明保护涂料层。所述一个或更多个涂料层中的涂料层包括导电涂料配方，该导电涂料配方具有部分地由该导电涂料配方中包括的导电材料的电阻率和给定涂料层的厚度限定的电阻，以及其中，包括具有较高电阻率的导电材料的导电涂料配方的电阻，与包括具有较低电阻率的导电材料的导电涂料配方的电阻相比，提供更高的电阻。
这些和其他实施方式可以每个可选地包括以下特征中的一个或更多个。在一些实现方式中，p型空穴传导涂料层包括p型纳米颗粒(例如，铜氧化物纳米颗粒)。
在一些实现方式中，光敏涂料层包括半导体涂料层(例如，二氧化钛纳米颗粒)和光敏染料涂料层(例如，酞菁铜)。
在一些实现方式中，n型电子传导涂料层包括n型纳米颗粒(例如，掺杂铝的锌氧化物纳米颗粒)。
在一些实现方式中，涂覆电路包括两个或更多个接触，其中，每个接触包括金属箔，该金属箔分别附接到基板或n型电子传导涂料层并与基板或n型电子传导涂料层电接触。
总体上，本说明书中描述的发明主题的另一方面可以体现在包括制造涂覆电路的工艺的方法中，制造涂覆电路的工艺包括提供基板、以及将一个或更多个涂料层施加在基板的表面上，其中，所述一个或更多个涂料层每个形成涂覆电路的电部件。施加所述一个或更多个涂料层包括：将p型空穴传导涂料层施加到基板，以产生与基板直接接触的p型空穴传导涂料层；将光敏涂料施加到p型空穴传导涂料层，以产生与p型空穴传导层直接接触的光敏涂料层；将n型电子传导涂料施加到光敏涂料层，以产生与光敏涂料层直接接触的n层电子传导涂料层；以及将透明保护涂料施加到n型电子传导涂料层，以产生与n型电子传导涂料层直接接触的透明保护涂料层，其中，所述一个或更多个涂料层中的第一涂料层包括导电涂料配方，该导电涂料配方具有部分地由该导电涂料配方中包括的导电材料的电阻率和给定涂料层的厚度限定的电阻，以及其中，包括具有较高电阻率的导电材料的导电涂料配方的电阻，与包括具有较低电阻率的导电材料的导电涂料配方的电阻相比，提供更高的电阻。
在一些实现方式中，施加p型空穴传导涂料包括将分散在溶液(例如，去离子水和表面活性剂)中的p型纳米颗粒(例如，铜氧化物纳米颗粒)的层施加到基板上、以及烧结(例如，光子烧结)该p型纳米颗粒，以形成电连续的p型空穴传导涂料层。
在一些实现方式中，施加光敏涂料包括将包含分散在溶液(例如，去离子水和表面活性剂)中的半导体纳米颗粒(例如，二氧化钛纳米颗粒)的半导体涂料的层施加在p型空穴传导涂料层上、以及烧结(例如，光子烧结)该半导体纳米颗粒，以形成电连续的半导体涂料层。将光敏染料涂料(例如，分散在变性醇中的酞菁铜)层施加到半导体涂料层，并对其进行热处理(例如，光子固化)，以将光敏染料涂料层化学吸附到半导体涂料层上。
在一些实现方式中，施加n型电子传导涂料包括将分散在溶液(例如，去离子水和表面活性剂)中的n型纳米颗粒(例如，掺杂铝的锌氧化物纳米颗粒)的层施加在光敏涂料层上、以及烧结(例如，光子烧结)该n型纳米颗粒，以形成电连续的n型电子传导涂料层。
在一些实现方式中，(例如，通过光子固化)对涂覆电路进行热处理。可以在将所有涂料层施加到涂覆电路之后进行涂覆电路的热处理。在一些实现方式中，在将透明保护涂层施加到涂覆电路(例如，将透明保护涂层施加到n型电子传导涂料层)之前进行热处理。可以在将透明保护涂层施加到涂覆电路之后进行涂覆电路的热处理。
可以实施本说明书中描述的发明主题的特定实施方式来实现以下优点中的一个或更多个。与传统商业太阳能电池单元制造不同，太阳能涂料电路可以在任何地点(例如，甚至在无法获得电或常规途径所需的其他资源的偏远地区)由个人用很少的工具(例如，手动混合器和喷雾器)来制造。这里讨论的太阳能涂料电路使用基本的、廉价的材料的组合来产生以形成电子电路，这降低了制造复杂性并降低了制造商和最终用户的成本。一般而言，与传统太阳能电池单元中使用的材料相比，太阳能涂料电路中使用的许多材料危害较小并且制造和运输成本较低。这里描述的涂料电路相对于传统电路制造具有降低的前期资本支出要求，因此可以现场制造，减少了在无法建立传统电路制造设施的国家中的进出口税或关税。另外，通常找到的涂料工厂中的现有基础设施可以容易地转换为生产太阳能涂料电路，而传统太阳能电池单元制造需要高度专业的设备。电活性材料及其涂料基板之间的关系使得能够使用相对简单的数学分析来选择涂料的电特性。另外，控制涂料的粘度和/或所施加的层数的能力使得能够通过改变所施加的涂料的粘度和/或层数而容易地改变电特性。这类灵活性通常是更常规的、更高精度的电路制造方法所不具备的。
本说明书中描述的发明主题的一个或更多个实施方式的细节在附图和以下描述中阐述。发明主题的其他特征、方面和优点将由描述、附图和权利要求变得明显。
附图说明
图1是一示例太阳能涂料电路的框图。
图2是用于生产太阳能涂料的一示例工艺的流程图。
图3是用于生产太阳能涂料的另一示例工艺的流程图。
图4是用于生产太阳能涂料的另一示例工艺的流程图。
图5是用于涂覆太阳能涂料电路的一示例工艺的流程图。
图6是用于涂覆太阳能涂料电路的另一示例工艺的流程图。
图7是用于涂覆p型空穴传导涂料层的一示例工艺的流程图。
图8是用于涂覆光敏涂料层的一示例工艺的流程图。
图9是用于涂覆n型电子传导涂料层的一示例工艺的流程图。
不同附图中同样的附图标记和标号指示同样的元件。
具体实施方式
概述
下面描述用于生产太阳能涂料和太阳能涂料电路的装置、系统和方法。通过将导电涂料(例如，太阳能涂料)逐层施加到基板的表面来产生涂料电路(例如，太阳能涂料电路)。基板可以是例如一块木头、砖、灰泥、石头、金属表面、或可施加涂料的其他表面。可以使用气雾剂分配器或其他气雾化的喷涂工具手动将太阳能涂料层施加到基板上。
尽管在描述发明主题的特定实施方式的上下文中使用了术语“太阳能涂料电路”和“太阳能涂料”，但这并不意味着进行限制。可以实现不结合太阳能的其他涂料电路(例如电池、发光二极管、天线或其他电路元件)，以及不直接参与形成结合太阳能的电路的涂料层。
在一些实现方式中，可以通过将单个涂料层施加到基板来产生涂覆电路。例如，可以通过将单个涂料层施加到基板来产生简单的电阻电路。如下面更详细讨论地，施加到基板的涂料层可以是这样的导电涂料配方，其具有部分地由导电涂料配方中包括的导电材料的电阻率和涂料层的厚度限定的电阻。在一些实现方式中，当具有较高电阻率的导电材料被包括在涂料配方中时，该涂料配方的电阻与当具有较低电阻率的导电材料被包括在涂料配方中时相比将更高。
在一些实现方式中，通过模板(例如，掩模、模版和/或丝网印刷工具)施加涂料层，使得涂料在模板的一部分中施加到基板，但被防止在模板的不同的第二部分中施加到基板。
在一些实现方式中，可以使用涂料刷、涂料辊或其他涂料工具来施加涂料层。可以使用喷雾工具、喷雾罐或其他气雾剂分配器将用于涂料层的涂料气雾化并施加到基板。
在一些实现方式中，将多个涂料层施加到基板以产生涂覆电路。例如，在将第一层涂料施加到基板的一部分之后，其他层可以(例如，与第一层相邻地)施加到基板的其他部分和/或施加到基板的已涂上涂料的部分(例如，施加在第一层涂料之上)。每层涂料形成涂覆电路的电部件(例如，电子传输层、空穴传输层等)。
涂料层可以包括导电涂料配方，其中，涂料层的电阻部分地由该导电涂料配方中包括的导电材料的电阻率和给定涂料层的厚度限定，以及其中，包括具有较高电阻率的导电材料的导电涂料配方的电阻，与包括具有较低电阻率的导电材料的导电涂料配方的电阻相比，提供更高的电阻。
调节涂料层的粘度可以改变施加到基板的涂料层的厚度，这继而将影响涂料层的电阻。例如，具有较高粘度的涂料配方将比具有较低粘度的涂料配方导致更厚的涂料层，并且在与层的平面垂直的方向上，较厚的涂料层与较薄的相似配方层相比，一般将具有更高的电阻。
在一些实现方式中，由喷雾器分散的涂料的液滴尺寸部分地决定施加到基板的涂料层的厚度，这继而将影响涂料层的电阻/电导。例如，由喷雾器分配的涂料的较大液滴尺寸与由喷雾器分配的相同涂料的较小液滴尺寸相比将导致更厚的涂料层，并且在与层的平面垂直的方向上，较厚的涂料层与较薄的相似配方层相比，一般将具有更高的电阻。
在一些实现方式中，可以烧结一个或更多个涂料层以获得所述一个或更多个涂料层的结构特性和/或电特性。包括一种或更多种纳米材料(例如，纳米颗粒)的涂料层的烧结可以例如通过聚结、孔隙率降低和/或晶粒生长引起涂料层的致密化。可以使用例如炉子、快速热处理系统、高功率灯(例如，光子烧结)或为烧结工艺的持续提供升高的温度的其他系统来执行涂料层的烧结。
各种类型的电路和装置可以使用太阳能涂料来制造，包括以下描述的太阳能电池单元。可以使用以下描述的技术产生其他太阳能涂料电路，包括太阳能电池(solarbattery)，其中太阳能电池单元为电池充电。太阳能涂料电路的另一示例是包括太阳能电池单元、电池和发光电路的太阳能路灯。太阳能涂料电路的另一示例是太阳能电池单元，其包括将太阳能电池单元调节到该太阳能电池单元的最大功率点的输出调节器，并且可以用作手机充电电路的一部分。诸如电阻器、电容器、二极管和晶体管的各种电路元件可以使用这里描述的太阳能涂料来制造。
尽管以下描述的示例电路以框图形式被描绘为每个相应涂料层的单层，但是特定涂料层的多重施加(例如，多个层)可以用于实现期望的电特性和/或功能特性。另外，尽管下面描绘的示例描述了集成和/或涂覆在一个涂料电路上的单个子电路(例如，单个太阳能电池单元)，但是可以合并和/或涂覆多个子电路来形成更大的涂料电路(例如，多个太阳能电池单元)以实现期望的装置性能)。
示例太阳能涂料电路
图1是一示例太阳能涂料电路100的框图。太阳能涂料电路100包括基板102、p型空穴传导涂料层104、光敏涂料层106、n型电子传导涂料层108和透明保护涂料层110。在一些实现方式中，太阳能涂料电路100是太阳能电池单元。太阳能电池单元是将光能(例如，太阳光的能量)转换成电的电子装置。光子(例如，太阳光)被吸收在光敏涂料层106中，并且发生电子和空穴的电荷产生。产生的电荷然后被分离，电子向阴极移动，空穴向阳极移动，从而产生电。
通过将p型空穴传导涂料施加到基板102的至少一部分(例如，由木材、金属、灰泥、石头、砖、或其他可涂上涂料的材料组成的表面)，可以产生p型空穴传导涂料层104。在一些实现方式中，p型空穴传导涂料层104形成太阳能涂料电路100的阳极。p型空穴传导涂料层104可以由包括分散在溶液中的p型纳米材料的水性涂料组合物形成。下面进一步详细讨论p型空穴传导涂料层104的配方。
光敏涂料层106形成可吸收光子并且在太阳能涂料电路100中产生电荷的层。光敏涂料层106可以由包括电子受体、染料和溶液的涂料组合物形成。光敏涂料层106被描绘为太阳能涂料电路100中的单个功能层，然而，可以通过施加包括光敏染料涂料层和具有电子受体材料的半导体涂料层的两个或更多个不同的涂料层来形成光敏涂料层106。下面进一步详细讨论光敏涂料层106的配方，包括半导体涂料层和光敏染料涂料层的配方。
n型电子传导涂料层108被施加到光敏涂料层106。在一些实现方式中，n型电子传导涂料层108形成太阳能涂料电路100的阴极。n型电子传导涂料层108可以由包括分散在溶液中的n型纳米材料的水性涂料组合物形成。n型电子传导涂料层108可以是透明或半透明的，以允许光到达下面的光敏涂料层106。在一些实现方式中，导电网(例如，金属丝网)代替n型电子传导涂料层108用作太阳能涂料电路100的阴极层。
透明保护涂料层110被施加到n型电子传导层108。透明保护涂料层110可以是透明保护涂层，并且可以是电绝缘的(例如，层压板(laminate)、聚氨酯面漆、虫胶)。在一些实现方式中，透明保护涂料层110包封太阳能涂料电路100的暴露表面的一部分或全部。透明保护涂料层110在太阳能涂料电路100的部分或全部之上形成保护层以保护太阳能涂料电路100涂料层不受环境效应(例如，UV辐射、天气、水/湿度)影响。在一些实现方式中，透明保护涂料层110是半透明的，和/或仅对某些波长范围是透明的(例如，对可见波长是透明的)。在一些实现方式中，部分地取决于应用和/或环境因素(例如，暴露于天气的水平)，透明保护涂料层110被省略。当透明保护涂料层110被省略时，n型电子传导涂料层108可以用作导电保护层(例如，铟锡氧化物)。
太阳能涂料电路100工作以在光敏涂料层106中吸收来自周围环境(例如，太阳光线)的光子，从而在光敏涂料层106内形成电子-空穴对，并且在p型空穴传导涂料层104和n型电子传导涂料层108之间发生电荷分离。
在一些实现方式中，来自太阳能涂料电路100的分离的电荷然后被用来对电池充电(例如，涓流充电)。太阳能涂料电路100可以与其他电路元件组合以制造太阳能灯(例如，太阳能路灯)。例如，太阳能涂料电路100可以与太阳能电池和发光电路组合，其中太阳能涂料电路100可以用于从太阳光产生电以对太阳能电池充电(例如，涓流充电)，该太阳能电池然后可以用来为发光电路供电。然后，被供电的发光电路可以发射特定波长范围内的光(例如，可见光)。
在一些实现方式中，多个太阳能涂料电路100串联连接在一起。将多个太阳能涂料电路100串联连接在一起可以增加所产生的且可用于为另一电路(例如，发光电路、手机设备等)供电或对太阳能电池充电的电的量。
在一些实现方式中，多个太阳能涂料电路电连接在一起以形成电路的更大系统。所述多个太阳能涂料电路可以具有相同或不同的类型，并且可以取决于更大系统的功能而串联和/或并联连接在一起。例如，多个太阳能电池单元可以串联连接到一个或更多个太阳能电池，使得多个太阳能电池单元可以用来对太阳能电池充电，提高了吞吐量(throughput)。
在一些实现方式中，电接触112可以被包括在太阳能涂料电路100中。电接触可以包括附接到n型电子传导涂料层108或附接到基板102的第一接触(例如，金属箔、金属网、冷焊接合化合物、焊料球、鳄鱼夹等)。第二接触(例如，金属箔、金属网、冷焊接合化合物、焊料球、鳄鱼夹等)可以附接到p型空穴传导涂料层104。电接触可以用于将太阳能涂料电路100连接到外部设备(例如，移动电话、计算机或其他电池运转的设备)。电接触112也可以用于将太阳能涂料电路100连接到其他太阳能电路，例如，用于以菊花链方式链接一组太阳能电池单元涂覆电路，以增加用于为用户设备(例如，手机或计算机)供电和/或充电、或者为太阳能电池充电的吞吐量。
用于生产太阳能涂料配方的示例工艺
太阳能涂料电路，包括在此参考图1描述的太阳能涂料电路100，包括多层太阳能涂料。太阳能涂料可以包括各种配方，这些配方被选择为赋予涂有特定太阳能涂料的太阳能涂料层不同的电特性(例如，电阻特性/导电特性)、反应特性(例如，光反应特性)、介电特性(例如，电压击穿特性)和物理特性(例如，粘度)。在一些实现方式中，涂料配方是水性的，并且包括水、溶剂(例如，乙醇)和/或乳化剂。
在一些实现方式中，涂料配方包括分散在溶液(例如，乙醇、去离子水和表面活性剂)中的纳米颗粒(例如，金属纳米颗粒或半导体纳米颗粒)。
太阳能涂料的实现方式包括(例如，用于n型电子传导涂料层和p型空穴传导涂料层的)导电涂料。导电涂料可以是包括分散在溶液中的一种或更多种导电纳米材料或半导体纳米材料(例如，金属纳米颗粒或半导体纳米颗粒)的水性组合物。合适的纳米材料的示例包括掺杂铝的锌氧化物纳米颗粒、铜氧化物纳米颗粒和碳基纳米材料(例如，碳纳米管)。合适的溶液的示例包括具有分散剂(例如，苯磺酸或十二烷基硫酸钠)的去离子水和变性醇(例如，变性乙醇)。在一些实现方式中，部分地基于所得的包括导电纳米材料的导电涂料的透明度来选择导电纳米材料(例如，纳米颗粒)。另外，可以将抗絮凝剂(例如，月桂基十二硫化钠(sodium lauryl dodecasulfide)，或如碳酸钠或碳酸钾的碱性盐)添加到包括导电纳米材料的导电涂料中，以防止絮凝、使分散的纳米颗粒的表面能最小化、帮助纳米材料的分散并提高透明度。
在一些实现方式中，导电涂料在超声浴中被处理以使聚集的纳米材料散开，并被过滤(例如，通过超细纤维布过滤)，以便将纳米材料充分地分散在导电涂料中。在一些实现方式中，可以使用球磨处理和/或高剪切混合来分散导电涂料。
图2是用于生产太阳能涂料的一示例工艺的流程图。参考图2，可以通过工艺200来制备导电涂料。在202中，将合适的导电材料分散在溶液中以产生导电涂料。例如，可以将导电材料(例如，掺杂铝的锌氧化物纳米颗粒)分散在溶剂(例如，乙醇)中以产生导电涂料。在204中，可以可选地搅动(例如，搅拌或在超声浴中搅动)并过滤(例如，通过超细纤维布过滤)导电涂料以将纳米材料均匀地分散在溶液中。
根据图2的工艺制备的导电涂料可以包括n型半导体材料作为导电材料，例如，用作n型电子传导涂料层108。n型半导体材料的示例包括诸如石墨粉末、活性炭的碳基材料，以及诸如纳米颗粒或纳米管的n型碳纳米材料。可以用诸如氮的n型掺杂剂掺杂n型半导体材料，以减小半导体材料的功函数，从而减小二极管的正向压降。例如，可以使用直径为50-800μm的石墨粉末。
在一些实现方式中，n型半导体材料包括分散在去离子水中的掺杂铝的锌氧化物(AZO)纳米颗粒。例如，分散在去离子水中的AZO纳米颗粒的比例可以是1:50。n型半导体材料中的纳米颗粒尺寸分布可以部分地取决于与形成n型电子传导涂料有关的成本考虑。可以选择纳米颗粒尺寸分布，以在包括纳米颗粒的涂料层内针对特定太阳光谱(例如，AM1.5G)优化光吸收并最小化光散射。
根据图2的工艺制备的导电涂料可以包括p型半导体材料作为导电材料，例如，用作p型空穴传导涂料层。p型半导体材料的示例包括p型空穴传导纳米材料(例如，铜(II)氧化物纳米颗粒、铜(I)氧化物纳米颗粒和镍(II)氧化物纳米颗粒)。在一些示例中，可以将诸如苯磺酸或十二烷基硫酸钠的分散剂材料添加到水相的导电涂料中，以促进p型半导体材料在水中的分散。
在一些实现方式中，p型半导体材料包括以1:1的比例分散在溶剂中的铜氧化物纳米颗粒。p型半导体材料中的纳米颗粒尺寸分布可以部分地取决于与p型空穴传导涂料有关的成本考虑。对于其中p型半导体材料是透明的的太阳能涂料电路，纳米颗粒尺寸分布可以范围从直径几十纳米到几微米，并且可以被选择以在包括纳米颗粒的涂料层内针对特定太阳光谱(例如，AM1.5G)优化光吸收并最小化光散射。在一些实现方式中，包括p型半导体材料的涂料层不是透明的。
太阳能涂料的实现方式还可以包括半导体涂料和光敏染料涂料。在一些实现方式中，光敏涂料层可以将包括半导体涂料和光敏染料涂料的两种或更多种涂料配方组合来形成光敏涂料层，下面参考图8更详细地讨论。
半导体涂料可以包括电子受体和用于分散电子受体的溶液。可以部分地基于电子受体相对于特定光敏染料涂料层中使用的光敏剂的注入效率来选择特定半导体涂料层的电子受体。合适的电子受体的示例包括二氧化钛(例如，金红石或锐钛矿型二氧化钛纳米颗粒)、锌氧化物、苯并噻二唑、苯并三唑、喹喔啉、邻苯二甲酰亚胺、二酮吡咯并吡咯、噻吩并吡嗪、噻唑、三嗪、氰基乙烯基、氰基取代和氟取代苯基、碘、罗丹宁、萘酰胺(naphthalamide)和丙烯酸。在一个示例中，二氧化钛纳米颗粒可以用作半导体涂料中的电子受体。二氧化钛纳米颗粒的尺寸分布可以例如取决于纳米颗粒的期望的表面积、半导体涂料的基团(moiety)以及半导体涂料层的热力学稳定性。
可以使用各种不同的染料来产生光敏染料涂料。用于产生光敏染料涂料的染料的选择可以部分地取决于针对特定应用(例如，热带纬度对北极纬度，室内使用对室外使用)的(例如，在指定范围内的)最佳吸收光谱。另外，光敏染料涂料可以包括用于多峰吸收光谱功能的一种或更多种不同的染料。在一些实现方式中，染料(例如，在500nm范围内，其对应于深蓝绿色)具有高吸收性，并且具有在照明时经历从p到p*最高已占分子轨道(HOMO)的激发的至少一个发色团(官能团，其是颜色/光敏反应的来源)。合适的染料的示例包括酞菁铜、酞菁锌、部花青、钌-聚吡啶、六氰合铁酸铁、Ru-聚吡啶基-络合物敏化剂(例如，顺-二氰硫基双(4,4'-二羧基-2,2'-二吡啶)钌(II))。
图3是用于生产太阳能涂料的另一示例工艺的流程图。参考图3，可以通过工艺300制备半导体涂料。在302中，将半导体纳米材料(例如，二氧化钛纳米颗粒)分散在溶液(例如，变性醇或去离子水和表面活性剂)中以产生半导体涂料。在304中，可以可选地搅动(例如，搅拌或在超声浴中搅动)并过滤(例如，通过超细纤维布过滤)半导体涂料，以将半导体纳米材料均匀地分散在溶液中。
图4是用于生产太阳能涂料的另一示例工艺的流程图。参考图4，可以通过工艺400制备光敏涂料。在402中，将合适的染料与溶剂(例如，变性醇)结合以产生光敏涂料。在一个示例中，光敏涂料包括无水乙醇:酞菁铜的重量比为1:1的酞菁铜。
用于生产太阳能涂料电路的示例工艺
图5是用于涂覆太阳能涂料电路的一示例工艺500的流程图。总体上，如图5中的流程图所示，可以根据工艺500制造太阳能涂料电路(例如，太阳能涂料电路100)。在502中，提供基板。基板可以包括金属、木材、灰泥、织物等。基板还可以包括附接到基础结构材料的金属丝网或箔，以提供导电性。在504中，将一个或更多个涂料层施加到基板的表面，其中每个涂料层包括导电涂料配方。在一些实现方式中，让每个所施加的涂料层在施加后续层之前干燥。在一些实现方式中，每个所施加的涂料层可以包括这样的配方，该配方具有被使得在施加后续层之前蒸发的一种或更多种溶剂。
使用导电涂料配方施加的导电涂料层具有部分地由导电涂料配方中包括的导电材料的电阻率限定的电阻。例如，使用包括具有较高电阻率的第一导电材料(例如，导电纳米材料)的导电涂料配方施加的导电涂料层，与使用包括具有较低电阻率的不同的第二导电材料的导电涂料配方施加的导电涂料层相比，提供更高的电阻。
在一些实现方式中，可以施加相同导电涂料配方的多个涂层以形成期望厚度的层，其中期望厚度大于单个所施加的层的厚度。可以让相同导电涂料的每个涂层在施加后续层之前干燥。
在一些实现方式中，选择基板(例如，铝箔)的一个或更多个尺寸，以最大化电荷迁移率和/或以易于制造太阳能涂料电路(例如，卷对卷处理)。可以将涂料层施加到铝箔的粗糙表面上，以改善涂料对基板的附着力、使基板表面可用的电荷载流子的数量最大化、和/或增大基板与所施加的涂料层接触的表面积。在一个示例中，基板是细长条铝箔。
在一些实现方式中，选择基板(例如，铝箔)的一个或更多个尺寸以针对太阳能涂料电路(例如，太阳能电池单元)效率优化每功率输出的成本。尽管这里关于最小化每功率输出的成本的特定方案使用了术语“优化”，但取决于期望的结果(例如低环境影响、材料的可得性、最少的制造步骤等)，其他“优化的”方案可以是可行的。因此，如这里所使用的术语“优化”、“最佳”或其他类似术语的使用不是指单个最佳结果。
在针对每功率输出的成本和针对太阳能电池单元的(例如，基于制造工艺或安装位置的尺寸来选择的)所选择的长度进行了优化的太阳能电池单元设计的一个示例中，可以使用以下步骤来确定太阳能电池单元的宽度。在此示例中，假设以这些规格制造的太阳能电池单元在一致的周围环境条件下(例如，固定量的可吸收光能和光能的固定光谱分布)使用。还假设分流电阻的主要来源是太阳能电池单元的透明外导电层(例如，n型电子传导层)，例如，还假设将太阳能电池单元连接到外部电路的电极是高导电的。
可以通过以下方式针对太阳能电池单元确定不依赖于宽度的光转换效率(其中，太阳能电池单元包括与顶部分流电极的电接触，该顶部分流电极沿着电池单元的长度是一致的并且位于太阳能电池单元的一侧)：通过用平行于顶部分流电极的不透明阻挡物覆盖太阳能电池单元并且测量太阳能电池单元的每单位暴露表面积的功率输出。将每单位暴露表面积的功率输出除以以每表面积的功率为单位(例如，瓦特每平方米)的输入能量(Iin)，得到太阳能电池单元效率。对于各自具有不同宽度的多个太阳能电池单元，可以发现不依赖于宽度的光转换效率(e)，并且可以使用简单线性回归(例如，etotal＝ewi–weloss)来确定每单位宽度(w)的功率损耗，使得线性回归的y截距是太阳能电池单元的不依赖于宽度的光转换效率(ewi)。
对于太阳能电池单元的(例如，基于制造工艺或安装位置的尺寸来选择的)所选择的长度、每单位面积的已知成本(carea)和每单位面积电极的已知成本(celectrode)，可以通过太阳能电池单元成本(Ccell)与太阳能电池单元功率输出(Iout)之比来确定用于优化太阳能电池单元的每功率输出的成本(Cpower)的太阳能电池单元宽度。
Ccell(w)＝wlcarea+lcelectrode (1)
Iout(w)＝Iinwlewi-Iinweloss (2)
Figure BDA0002293223550000132
可以得到Ccell(w)和Iout(w)的导数。
Ccell′(w)＝lcarea (5)
Iout′(w)＝Iinlewi-Iineloss (6)
可以通过代入常量的已知值代数求解Cpower’(w)以得出Cpower’(w)＝0的正实数值从而找到最佳的太阳能电池单元宽度。
Figure BDA0002293223550000133
图6是用于涂覆太阳能涂料电路的另一示例工艺600的流程图。参照图6，可以根据工艺600来制造太阳能涂料电路(例如，太阳能涂料电路100)。基板可以是导电的或不导电的。合适的电绝缘基板包括木材、灰泥和塑料。导电基板可以包括相对于一个或更多个涂料层具有相对较低的功函数、较低的财务成本、较低的氧化敏感性和较高的物理强度的基板。合适的导电基板包括铝网、铝箔以及锌、镁、镍、铜、银、金和铂。
在602中，将p型空穴传导涂料施加到基板并让其干燥，以产生与基板直接接触的p型空穴传导涂料层。在一些实现方式中，可以随后施加额外的一层或更多层p型空穴传导涂料。在一些实现方式中，一层或更多层p型空穴传导涂料随后被烧结。下面参考图7更详细地讨论用于一个或更多个p型空穴传导涂料层的烧结工艺。
在604中，将光敏涂料施加到p型空穴传导涂料层并让其干燥，以产生与p型空穴传导涂料层直接接触的光敏涂料层。在一些实现方式中，可以随后施加额外的一层或更多层光敏涂料。一层或更多层光敏涂料随后可以被烧结。下面参考图8更详细地讨论用于一个或更多个光敏涂料层的烧结工艺。
在一些实现方式中，光敏涂料层包括半导体涂料层和光敏染料涂料层，其中将半导体涂料层施加到p型空穴传导涂料层以产生与p型空穴传导涂料层直接接触的半导体涂料层，并将光敏染料涂料施加到半导体涂料层以产生与半导体涂料层直接接触的光敏染料涂料层。半导体涂料层和光敏染料涂料层结合以形成光敏涂料层，下面参考图8更详细地描述。
在606中，将n型电子传导涂料施加到光敏涂料层并让其干燥，以产生与光敏涂料层的层直接接触的n型电子传导涂料层。在一些实现方式中，随后可以施加额外的一层或更多层n型电子传导涂料。在一些实现方式中，一层或更多层n型电子传导涂料随后被烧结。下面参考图9更详细地讨论用于一个或更多个n型电子传导涂料层的烧结工艺。n型电子传导涂料层通常是透明的。在一些实现方式中，除了n型电子传导层是透明的之外或代替n型电子传导层是透明的，p型空穴传导层是透明的。
在608中，将透明保护涂料施加到n型电子传导涂料层并让其干燥，以产生与n型电子传导涂料层直接接触的透明保护涂料层。在一些实现方式中，可以随后施加额外的一层或更多层透明保护涂料。透明保护涂料可以额外地施加到太阳能涂料电路(例如，太阳能涂料电路100)的暴露表面，使得太阳能涂料电路被包封在透明保护涂层内。
图7是用于涂覆p型空穴传导涂料层(例如，p型空穴传导涂料层104)的一示例工艺700的流程图。在一个示例中，p型空穴传导涂料包括分散在溶液中的p型纳米颗粒。在702中，将分散在溶液(例如，变性醇)中的p型纳米颗粒(例如，铜氧化物纳米颗粒)的层施加到基板(例如，基板102)。可以使用弥雾机或其他雾化分散技术来施加分散在溶液中的p型纳米颗粒，以将p型纳米颗粒溶液均匀地分配到基板上。
在704中，蒸发p型空穴传导涂料的溶液。在一些实现方式中，该溶液可以在周围环境条件下蒸发。为了蒸发溶液(例如，溶剂)或其他流体介质，随着将p型纳米颗粒涂料施加到基板表面，可以(例如，用热枪、红外灯或其他局部加热源)局部加热基板和/或基板表面。可以部分地基于p型空穴传导涂料中使用的特定溶液的蒸发温度(例如，水或溶剂的沸腾温度)来选择局部加热的温度。
在一些实现方式中，应用分散在溶液中的p型纳米颗粒的多重施加，随后蒸发溶液，以在基板上形成多层p型空穴传导涂料。将p型空穴传导涂料施加到基板上的数量可以取决于p型空穴传导涂料层在与基板表面垂直的方向上的期望厚度。该期望厚度可以例如由p型空穴传导涂料层中可参与产生/复合的电荷载流子的期望数量和/或材料成本决定。在一个示例中，应用p型空穴传导涂料的多重施加，使得p型空穴传导涂料在与基板表面垂直的方向上为几百微米厚。
在706中，烧结p型空穴传导涂料以形成电连续的p型空穴传导涂料层。烧结工艺可以包括使用炉子、快速热处理(RTP)系统或其他加热源将p型空穴传导涂料层加热一段时间，直到p型空穴传导涂料层的p型纳米颗粒聚结成(例如，如通过四点探针或其他电阻测量所测量的)电连续层和/或(例如，如通过椭圆偏振技术或其他光学检验所测量的)结构连续层。烧结工艺的温度和持续时间的一些组合可以适合于实现电连续的p型空穴传导层，并且可以部分地取决于所使用的烧结工艺的类型(例如，工具或系统)。在一些实现方式中，用于p型空穴传导层的烧结工艺的所选择的温度和持续时间取决于成本考虑、设备限制和/或太阳能涂料电路中其他涂料层的设计限制(例如，热预算)。
图8是用于涂覆光敏涂料层的一示例工艺800的流程图。在一个示例中，用于涂覆光敏涂料层的工艺包括：第一步，将半导体涂料层涂覆到p型空穴传导涂料层上；和第二步，将光敏剂染料涂料涂覆到半导体涂料层上。
在802中，将半导体涂料(例如，分散在溶液中的半导体纳米颗粒)的层施加到p型空穴传导涂料层。半导体纳米颗粒可以是例如分散在变性醇或去离子水和表面活性剂(例如，十二烷基硫酸钠)中的二氧化钛纳米颗粒。
可以使用弥雾机或其他雾化分散技术来施加半导体涂料，以将半导体涂料均匀地分布到p型空穴传导涂料层上。
在804中，蒸发半导体涂料层的溶液。在一些实现方式中，可以在周围环境条件下蒸发该溶液(例如，去离子水、变性醇或其他溶剂)。为了蒸发半导体涂料层的溶液(例如，溶剂或其他流体介质)，随着将半导体涂料施加到p型空穴传导层的表面，可以(例如，用热枪或其他局部加热源)局部加热p型空穴传导层、基板或两者。可以部分地基于半导体颗粒涂料中使用的特定溶液的蒸发温度(例如，水或溶剂的沸腾温度)来选择局部加热的温度。
在一些实现方式中，应用半导体涂料的多重施加，随后蒸发溶液介质(例如，溶剂)，以在p型空穴传导涂料层的顶部上形成多层半导体涂料。可以将多层半导体涂料施加到p型空穴传导涂料层，直到半导体涂料层以均匀且连续的层的形式完全覆盖p型空穴传导涂料层。在一些实现方式中，施加到p型空穴传导涂料层的半导体涂料层的数量被选择为半导体涂料层的在仍于p型空穴传导涂料层的顶部上形成电连续和/或结构连续的膜的同时尽可能少的数量。p型空穴传导涂料层在与基板表面垂直的方向上的厚度可以在纳米至微米范围内。
在806中，烧结半导体涂料层以形成电连续的半导体涂料层。烧结工艺可以包括使用炉子、快速热处理(RTP)系统或其他加热源将半导体涂料层加热一段时间，直到半导体纳米颗粒聚结成(例如，如通过四点探针或其他电阻测量所测量的)电连续层。烧结工艺的温度和持续时间的一些组合可以适合于实现电连续的半导体涂料层，并且可以部分地取决于所使用的烧结工艺的类型(例如，工具或系统)。在一些实现方式中，用于半导体涂料层的烧结工艺的所选择的温度和持续时间取决于成本考虑、设备限制和/或太阳能涂料电路中其他涂料层的设计限制(例如，热预算)。
在808中，将光敏染料涂料施加到半导体涂料层。在一些实现方式中，光敏染料涂料包括分散在溶液(例如，无水乙醇或其他变性醇)中的光敏染料(例如，酞菁铜)。
可以使用弥雾机或其他雾化分散技术将光敏染料涂料施加到半导体涂料层，以将光敏染料涂料均匀地分布到半导体涂料层上。在一些实现方式中，选择用于施加光敏染料涂料的特定雾化分散技术，以使在施加到半导体涂料层期间涂料的液滴尺寸最小化。
在810中，蒸发光敏染料涂料层的溶液。在一些实现方式中，可以在周围环境条件下蒸发溶液(例如，去离子水、变性醇或其他溶剂)。为了蒸发光敏染料涂料层的溶剂或其他流体介质，随着将光敏染料涂料施加到半导体涂料层的表面，可以(例如，用热枪或其他局部加热源)局部加热半导体涂料层、p型空穴传导涂料层、基板或其组合。可以部分地基于光敏染料涂料中使用的特定溶液的蒸发温度(例如，水或溶剂的沸腾温度)来选择局部加热的温度。
在一些实现方式中，对半导体涂料层应用光敏染料的多重施加，随后蒸发溶液介质(例如，溶剂)，以在半导体涂料层上形成多层光敏染料涂料。在一些实现方式中，将多层光敏染料涂料施加到半导体涂料层，直到对光敏染料涂料层的目视检验呈现蓝绿色。可以例如使用椭圆偏振技术或包括机器学习图像识别软件的照相机对该层进行其他形式的光学和/或目视检验。
在812中，(例如，通过热退火或通过光子固化)对光敏染料涂料层进行热处理，以将光敏染料涂料层化学吸附到半导体涂料层上(例如，将酞菁化学吸附到二氧化钛表面上)，从而形成光敏涂料层。热处理工艺可以包括在炉子、快速热处理(RTP)系统、来自闪光灯的脉冲光或其他加热源中将半导体涂料层加热一段时间，直到将光敏染料化学吸附到半导体涂料层的表面上。可以选择热退火的温度和持续时间，使得被化学吸附的光敏染料在太阳能涂料电路的正常工作条件下(例如，在包括UV辐照的周围环境条件下)对热降解有抵抗力。热退火的温度和持续时间的一些组合可以适合于实现被完全化学吸附的光敏染料层，并且可以部分地取决于所使用的退火工艺的类型(例如，工具或系统)。在一些实现方式中，用于光敏染料层的热退火的所选择的温度和持续时间取决于成本考虑、设备限制和/或太阳能涂料电路中其他涂料层的设计限制(例如，热预算)。
图9是用于涂覆n型电子传导涂料层的一示例工艺900的流程图。在902中，将分散在溶液(例如，溶剂)中的n型纳米颗粒(例如，掺杂铝的锌氧化物纳米颗粒)的层施加到光敏涂料层上(例如，在光敏染料涂料层的顶表面上)。可以使用弥雾机或其他雾化分散技术来施加分散在溶液中的n型纳米颗粒，以将n型纳米颗粒溶液均匀地分布到光敏染料涂料层上。
在904中，蒸发n型电子传导涂料层的溶液。在一些实现方式中，溶液可以在周围环境条件下蒸发。为了蒸发溶液(例如，溶剂或其他流体介质)，随着将n型纳米颗粒涂料施加到光敏染料涂料层的表面，可以(例如，用热枪、红外灯或其他局部加热源)局部加热光敏染料涂料层、半导体涂料层、p型空穴传导涂料层、基板或其组合。可以部分地基于n型电子传导涂料中使用的特定溶液的蒸发温度(例如，水或溶剂的沸腾温度)来选择局部加热的温度。
在一些实现方式中，应用n型电子传导涂料的多重施加，随后蒸发溶液，以在光敏染料涂料层的表面上形成多层n型电子传导涂料。在一些实现方式中，将多层n型电子传导涂料施加到光敏染料涂料层，直到n型电子传导涂料层的透明度开始降低。可以例如通过目视检验、椭圆偏振技术或包括机器学习图像识别软件的照相机来确定n型电子传导涂料层的透明度。在一些实现方式中，可以通过测量包括该n型电子传导涂料层的太阳能涂料电路(例如，太阳能涂料电路100)的转换效率并将其与已知的性能良好的太阳能电池单元(例如，市场上可买到的硅太阳能电池单元)的转换效率进行比较，来确定该n型电子传导涂料层的透明度。
在906中，烧结n型电子传导涂料以形成电连续的n型电子传导涂料层。烧结工艺可以包括使用炉子、快速热处理(RTP)系统、红外灯或其他加热源将n型电子传导涂料层加热一段时间，直到n型纳米颗粒聚结成(例如，如通过四点探针或其他电阻测量所测量的)电连续层和/或(例如，通过椭圆偏振技术或其他形式的光学检验所确定的)结构连续层。可以选择烧结条件(例如，温度和持续时间)，以在仍形成电连续的n型电子传导涂料层的同时使光敏染料涂料层的脱附量最小化。烧结工艺的温度和持续时间的一些组合可以适合于实现电连续的n型电子传导层，并且可以部分地取决于所使用的烧结工艺的类型(例如，工具或系统)。在一些实现方式中，用于n型电子传导层的烧结工艺的所选择的温度和持续时间取决于成本考虑、设备限制和/或太阳能涂料电路中其他涂料层的设计限制(例如，热预算)。
在一些实现方式中，在施加n型电子传导涂料并(例如，通过光子固化)对其进行热处理之后，对太阳能涂料电路(例如，太阳能涂料电路100)进行退火。可以对太阳能涂料电路执行低温退火(例如，145℃)，以在制造工艺期间减轻光敏染料涂料层(例如，酞菁)从半导体涂料层(例如，二氧化钛纳米颗粒层)迁移或脱附。
在一些实现方式中，将接触附接到太阳能涂料电路的顶部和底部(例如，接触112)。可以使用导电胶、用层压板覆盖的导电箔等将接触固定到太阳能涂料电路。两个接触可以各自被选择为具有不同功函数的不同金属(例如，钢接触和铜接触)，使得电的流动由这两个接触各自的功函数决定。
在一些实现方式中，将透明保护涂层(例如，塑料层压板、聚氨酯清漆)施加到太阳能涂覆电路的暴露表面(例如，n型电子传导层的顶表面)。
尽管本说明书包含许多特定的实现细节，但是这些细节不应被解释为对任何特征的范围或可要求保护的范围的限制，而应解释为对所描述的涂覆电路和涂覆电路元件(painted circuit element)的特定实施方式特有的特征的描述。尽管在此将涂覆电路和涂覆电路元件示例描述为具有特定的层结构，但是不应将它们理解为限制性的。例如，涂覆电路和涂覆电路元件被描述为以“自上而下”的方式操作，其中装置被逐层涂覆，使得顶层是装置的顶部。尽管在附图中按特定顺序描绘了工艺，但这不应被理解为要求按示出的特定顺序或按依次的顺序执行这些工艺或者要求执行所有示出的工艺以实现期望的结果。例如，涂覆电路和涂覆电路元件也可以以“自下而上”的方式来涂覆，其中装置的功能相对于其制造顺序而言在上部。另外，可以想象“倒装芯片”配置，其中两个基板分别涂有涂料层，然后被组合。
可以使用这里描述的技术和组合物来产生其他复杂的涂覆电路元件。例如，涂覆天线元件。另外，可以使用这里描述的技术和组合物来产生多个较小的子元件(例如，嵌入式涂覆电路元件)的有源矩阵。
因此，已经描述了发明主题的特定实施方式。其他实施方式在所附权利要求的范围内。在某些情况下，可以按不同的顺序执行权利要求中记载的动作，并且仍然实现期望的结果。另外，附图中描绘的工艺不一定要求示出的特定顺序或依次的顺序来实现期望的结果。在某些实现方式中，多任务和并行处理可以是有利的。

Claims (21)

1.一种涂覆电路，包括：
基板；以及
施加到所述基板的一个或更多个涂料层，其中所述一个或更多个涂料层每个形成所述涂覆电路的电部件，所述一个或更多个涂料层包括：
施加到所述基板的p型空穴传导涂料层；
施加到所述p型空穴传导涂料层的光敏涂料层；
施加到所述光敏涂料层的n型电子传导涂料层；和
施加到所述n型电子传导涂料层的透明保护涂料层。
2.根据权利要求1所述的涂覆电路，其中，所述一个或更多个涂料层中的给定涂料层包括导电涂料配方，所述导电涂料配方具有部分地由所述导电涂料配方中包括的导电材料的电阻率和所述给定涂料层的厚度限定的电阻，以及其中，包括具有较高电阻率的导电材料的所述导电涂料配方的电阻，与包括具有较低电阻率的导电材料的所述导电涂料配方的电阻相比，提供更高的电阻。
3.根据权利要求1所述的涂覆电路，其中，所述p型空穴传导涂料层包括p型纳米颗粒。
4.根据权利要求3所述的涂覆电路，其中，所述p型纳米颗粒是铜氧化物纳米颗粒。
5.根据权利要求1所述的涂覆电路，其中，所述光敏涂料层包括半导体涂料层和光敏染料涂料层。
6.根据权利要求5所述的涂覆电路，其中，所述半导体涂料层包括二氧化钛纳米颗粒。
7.根据权利要求5所述的涂覆电路，其中，所述光敏染料涂料层包括酞菁铜。
8.根据权利要求1所述的涂覆电路，其中，所述n型电子传导涂料层包括n型纳米颗粒。
9.根据权利要求8所述的涂覆电路，其中，所述n型纳米颗粒是掺杂铝的锌氧化物纳米颗粒。
10.根据权利要求1所述的涂覆电路，还包括两个或更多个接触，每个接触包括金属箔，所述金属箔分别附接到基板或n型电子传导涂料层并与所述基板或所述n型电子传导涂料层电接触。
11.一种制造涂覆电路的工艺，包括：
提供基板；以及
将一个或更多个涂料层施加在所述基板的表面上，所述一个或更多个涂料层每个形成所述涂覆电路的电部件，其中，施加所述一个或更多个涂料层包括：
将p型空穴传导涂料施加到所述基板，以产生与所述基板直接接触的p型空穴传导涂料层；
将光敏涂料施加到所述p型空穴传导涂料层，以产生与所述p型空穴传导层直接接触的光敏涂料层；
将n型电子传导涂料施加到所述光敏涂料层，以产生与所述光敏涂料层直接接触的n型电子传导涂料层；和
将透明保护涂料施加到所述n型电子传导涂料层，以产生与所述n型电子传导涂料层直接接触的透明保护涂料层。
12.根据权利要求11所述的工艺，其中，所述一个或更多个涂料层中的给定涂料层包括导电涂料配方，所述导电涂料配方具有部分地由所述导电涂料配方中包括的导电材料的电阻率和所述给定涂料层的厚度限定的电阻，以及其中，包括具有较高电阻率的导电材料的所述导电涂料配方的电阻，与包括具有较低电阻率的导电材料的所述导电涂料配方的电阻相比，提供更高的电阻。
13.根据权利要求11所述的工艺，其中，施加p型空穴传导涂料包括将分散在溶液中的p型纳米颗粒的层施加在所述基板上、以及烧结所述p型纳米颗粒以形成电连续的p型空穴传导涂料层。
14.根据权利要求13所述的工艺，其中，所述p型纳米颗粒是铜氧化物纳米颗粒。
15.根据权利要求11所述的工艺，其中，施加光敏涂料包括：
将包括分散在溶液中的半导体纳米颗粒的半导体涂料层施加在所述p型空穴传导涂料层上；
烧结所述半导体纳米颗粒以形成电连续的半导体涂料层；
将光敏染料涂料层施加到所述半导体涂料层；以及
对所述光敏染料涂料层进行热处理，以将所述光敏染料涂料层化学吸附到所述半导体涂料层上。
16.根据权利要求15所述的工艺，其中所述半导体纳米颗粒是二氧化钛纳米颗粒。
17.根据权利要求15所述的工艺，其中所述光敏染料是无水乙醇中的酞菁铜。
18.根据权利要求11所述的工艺，其中，施加n型电子传导涂料包括将分散在溶液中的n型纳米颗粒的层施加在所述光敏涂料层上、以及烧结所述n型纳米颗粒以形成电连续的n型电子传导涂料层。
19.根据权利要求18所述的工艺，其中所述n型纳米颗粒是掺杂铝的锌氧化物纳米颗粒。
20.根据权利要求11所述的工艺，还包括对所述涂覆电路进行热处理。
21.根据权利要求11所述的工艺，还包括将两个或更多个接触附接到所述涂覆电路，其中，每个接触包括金属箔，并且分别附接到基板或n型电子传导层并与所述基板或所述n型电子传导层电接触。
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