JP2005516371A - 色素増感太陽電池の構造及び材料 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、本願譲受人がその全てを所用している、2002年1月25日付け米国特許出願第10/057、394号、2002年1月25日付け米国分割特許出願第60/351、691号、2002年3月29日付け米国分割特許出願第60/368、832号、2002年7月31日付け米国分割特許出願第60/400、289号、2002年11月19日付け日国分割特許出願第60/427、642号に対する優先権を主張するものである。
本発明の分野
本発明は、概して、太陽電池デバイスの分野、より詳細には、太陽電池を構築するための構造及び材料、並びに太陽電池を相互接続させて太陽電池モジュールを形成する方法に関する。
液体電解質と、色素でコーティングされた焼結酸化チタンとの浸透ネットワーク(percolating network)から構成される薄膜太陽電池が、スイス連邦技術研究所において、マイケルグレッツェル博士らによって開発された。これらの太陽電池デバイスは、色素増感太陽電池(「DSSC」)として称される電池の一般分類の範囲に含まれる。従来技術では、DSSCの製造には、ナノ粒子間の十分な相互接続性及びナノ粒子と透明基材との高い接着性を達成するために、高温焼結プロセス(>約400℃)が必要とされる。
A.ナノ粒子の低温での相互接続
簡単に上述しているように、一実施形態では、本発明は、比較的低い「焼結」温度(<約300℃)にて太陽電池繊維の製造を可能とするポリマー連結剤(これ以後「ポリリンカー」)を提供する。用語「焼結」は慣習的に高温(>約400℃)プロセスを意味するが、本明細書で用いるとき、用語「焼結」とは、温度に特徴をもつものではなく、概して、任意の温度においてナノ粒子を相互接続させるプロセスを意味する。一例示的実施形態では、本発明は、ポリリンカー用いて、薄膜太陽電池内のナノ粒子を相互に接続させる方法を提供する。他の例示的実施形態によれば、当該比較的低温の焼結プロセスによって、柔軟なポリマー基材を用いた太陽電池を製造することが可能となる。柔軟な基材を採用することで、本発明はまた、ロールトゥロールやウェブ連続製造プロセスを採用することを可能にする。
本例示的実施例では、以下のようにして、DSSCを形成した。二酸化チタンナノ粒子フィルムを、SnO2:Fでコーティングされたガラススライド上にコーティングした。ポリリンカー溶液は、ポリ(n-ブチルチタネート)の1%(重量で)n-ブタノール溶液であった。本実施形態では、溶媒中でのポリリンカー濃度は、5重量%未満であることが好ましかった。粒子を相互に接続させるために、ナノ粒子フィルムコーティングされたスライドをポリリンカー溶液に15分間浸漬し、次いで、150℃にて30分間加熱した。次いで、当該ポリリンカー処理されたTiO2フィルムに、3x10−4のN3色素溶液を用いて、1時間、感光性付与を実施した。次いで、ポリリンカー処理されたTiO2フィルムによってコーティングされたスライドから、デュポン社から入手可能な2milのSURLYN 1702ホットメルト接着剤を用いて、三ヨウ化物系液体レドックス電解質をTiO2フィルムコーティングされたスライドと白金コーティングされたSnO2:Fガラススライドとの間に挟むことによって、0.6cm2の太陽電池を製造した。白金コーティングの厚さは、およそ60nmであった。当該電池は、AM 1.5という太陽光シミュレータ条件(即ち、強度1000W/m2の光の照射)において、3.33%もの高い太陽光変換効率を示した。完成した太陽電池は、平均太陽光変換効率(「η」)3.02%;平均開回路電圧(「Voc」)0.66V;平均短絡電流(「Isc」)8.71mA/cm2、及び平均曲線因子(fill factor)0.49(0.48〜0.52)を示した。図8は、浸漬コーティングされた太陽電池に関する電流−電圧曲線802を示すグラフ800を図示している。
本例示的実施例では、n-ブタノール中の二酸化チタン(P25、およそ80%のアナターゼと20%のルチル結晶TiO2ナノ粒子を含むチタニアであり、デグッサ−ハルス社から入手可能)懸濁物5.0mLを、n-ブタノール1mL中にポリ(n-ブチルチタネート)0.25gを含有するものに添加した。本実施形態では、ポリリンカー−ナノ粒子溶液中のポリリンカー濃度は、約50重量%未満であるのが好ましかった。懸濁物の粘度は、明らかな粒子の分離なしに、ミルク状から歯磨き状にまで変化した。湿り時のフィルム厚さを定める厚さ60μmのテープを備えたガードナーナイフを用いて、当該ペーストをパターニングされたSnO2:Fでコーティングされたガラススライド上に分散させた。当該コーティングを室温で乾燥させ、フィルムを形成させた。次いで、空気乾燥されたフィルムを150℃で30分間加熱処理し、溶媒を除去し、N3色素の3x10−4M エタノール溶液を用いて一晩感光性付与を実施した。当該感光性付与された光電極を所望の寸法に切断し、白金(厚さ60nm)コーティング処理したSnO2:Fでコーティングされたガラススライドと三ヨウ化物系液体電解質との間に挟んだ。完成した太陽電池は、AM 1.5条件で6つの電池に関して、平均ηが2.9%(2.57〜3.38%)であった。平均Vocは0.68V(0.66〜0.71V)であり、平均Iscは8.55mA/cm2(7.45〜10.4mA/cm2)であり、平均曲線因子は0.49(0.48〜0.52)であった。図9は、ポリリンカー−ナノ粒子溶液から形成された太陽電池に関する電流−電圧曲線902を示すグラフ900を図示している。
本例示的実施例では、固形物含有量37.5%の二酸化チタン(P25)懸濁水溶液を、マイクロ流体化器(microfluidizer)を用いて調製し、コーティングされたガラススライド上にそれ自体コーティングされているフッ素処理されたSnO2導電性電極(15オーム/cm2)上に、スピンコーティングした。当該二酸化チタンコーティングされたスライドを約15分間空気乾燥し、150℃で15分間加熱処理した。スライドオーブンから取り出し、約80℃にまで冷却し、N3色素の3x10−4M エタノール溶液中に約1時間浸漬した。感光性の付与された二酸化チタン光電極を色素溶液から取り出し、エタノールですすぎ、スライド加熱器を用いて40℃にて乾燥させた。当該感光性光電極を小片(活性領域0.7cm x 0.5−1cm)に切断し、白金コーティング処理されたSnO2:F−透明な導電性ガラススライド間に挟んだ。3-メトキシブチロニトリル中に1MのLiI、0.05Mのヨウ素、及び1Mのt-ブチルピリジンを含有して成る液体電解質を、光電極と白金めっきされた導電性電極との間に毛管作用によって適用した。こうして構築された光電池は、AM 1.5という条件にて平均太陽光変換効率が約3.83%であった。これらの電池の、AM 1.5条件でのη及び太陽電池特性Isc、Voc、最大電力出力時の電圧(「Vm」)、及び最大電力出力時の電流(「Im」)を、表1の列Aに記載している。図10は、ポリリンカーを用いずに形成された太陽電池に関する電流−電圧曲線1002を示すグラフ1000を図示している。
本例示的実施例では、固形物含有量約37.5%のP25懸濁物をマイクロ流体化器を用いて調製し、フッ素処理されたSnO2導電性電極(15オーム/cm2)によってコーティングされたガラススライド上にスピンコーティングした。当該二酸化チタンコーティングされたスライドを約15分間空気乾燥し、150℃にて15分間加熱処理した。当該二酸化チタンコーティングされた導電性ガススライドを、n-ブタノール中にポリ(n-ブチルチタネート)を含んで成るポリリンカー溶液中に5分間浸漬させ、それによって、ナノ粒子を相互接続(多結合)させた。5分後、そのスライドをポリリンカー溶液から取り出し、約15分間空気乾燥し、オーブン内で150℃にて15分間加熱処理して、溶媒を除去した。当該スライドをオーブンから取り出し、約80℃にまで冷却し、N3色素の3x10−4M エタノール溶液中に約1時間浸漬した。当該感光性付与された二酸化チタン光電極を色素溶液から取り出し、エタノールですすぎ、スライド加熱器を用いて40℃で乾燥させた。当該感光性光電極を小片(活性領域0.7cm x 0.5−1cm)に切断し、白金コーティング処理されたSnO2:F−透明な導電性ガラススライド間に挟んだ。3-メトキシブチロニトリル中に1MのLiI、0.05Mのヨウ素、及び1Mのt-ブチルピリジンを含有して成る液体電解質を、光電極と白金めっきされた導電性電極との間に毛管作用によって適用した。構築された太陽電池の、AM 1.5条件でのη及び太陽電池特性Isc、Voc、Vm、及びImを表1に、0.1wt%溶液に関しては列Bに、0.4wt%溶液に関しては列Cに、1wt%溶液に関しては列Dに、2wt%溶液に関しては列Eに、記載している。図10は、ポリリンカーを用いて形成した太陽電池に関する電流−電圧曲線1008を図示している。
本例示的実施例では、二酸化チタンコーティングされた透明な導電性酸化物によってコーティングされているガラススライドを、実施例4記載のスピンコーティング法によって調製した。当該チタン酸化物によりコーティングされた導電性ガラススライドを、n-ブタノール中に0.01Mのポリ(n-ブチルチタネート)を含んで成るポリリンカー溶液で5分間処理し、ナノ粒子を相互に接続させた。ポリリンカー溶液から取り出した後、当該スライドを約5分間空気乾燥させた。その後、当該スライドを、修飾剤溶液中に約1分間浸漬させた。使用した修飾剤溶液は、1:1の水/エタノール混合物、1:1の水/エタノール混合物中にt-ブチルピリジンを1M含んで成る溶液、1:1の水/エタノール混合物中にHClを0.05M含んで成る溶液であった。当該スライドのうち1つを加湿器からの蒸気で15秒間処理した。当該スライドを15分間空気乾燥し、150℃で15分間加熱処理して溶媒を除去し、次いでN3色素の3x10−4M エタノール溶液中に約1時間浸漬した。当該感光性光電極を、白金めっき処理されたSnO2:Fでコーティングされたガラススライド間に挟み、3-メトキシブチロニトリル中に1MのLiI、0.05Mのヨウ素、及び1Mのt-ブチルピリジンを含有して成る液体電解質を用いて太陽電池特性を検討した。酸は、これら光電池の光伝導性及び効率を向上させるのに役立つと考えられる。本実施例の電池のAM 1.5条件でのη及び太陽電池特性を表2に、以下のように記載している。即ち、修飾剤溶液に浸漬させず且つポリリンカー溶液で処理されていないスライド(列A);修飾剤中には浸漬させていないが、ポリリンカー溶液では処理されたスライド(列B);はじめにポリリンカー溶液で処理し、次いで1:1の水/エタノール混合物中に浸漬させたスライド(列C);はじめにポリリンカー溶液で処理し、次いで1:1の水/エタノール混合物中にt-ブチルピリジンを1M含んで成る溶液中に浸漬させたスライド(列D);はじめにポリリンカー溶液で処理し、次いで1:1の水/エタノール混合物中にHClを0.05M含んで成る溶液中に浸漬させたスライド(列E);はじめにポリリンカー溶液で処理し、次いで加湿器からの水蒸気で処理したスライド(列F)。
本例示的実施例では、二酸化チタンコーティングされた、透明な導電性酸化物でコーティングされているガラススライドを、実施例4記載のスピンコーティング法によって調製した。当該スライドを、n-ブタノール中にポリ(n-ブチルチタネート)を0.01M含んで成るものに30秒間浸漬させ、15分間空気乾燥した。その後、当該スライドを、オーブン内で150℃で10分間加熱処理した。加熱処理されたチタン酸化物層にN3色素溶液を用いて1時間感光性を付与し、エタノールで洗浄し、スライド加熱器を用いて40℃で10分間加熱した。当該感光性光電極を切断して、活性領域0.7cm x 0.7cmの太陽電池にし、白金めっき処理された導電性電極間に挟んだ。3-メトキシブチロニトリル中に1MのLiI、0.05Mのヨウ素、及び1Mのt-ブチルピリジンを含有して成る液体電解質を、光電極と白金めっき処理された導電性電極との間に毛管作用によって適用した。当該光電池は、平均η 3.88%(3.83、3.9及び3.92)、平均Voc 0.73V(0.73、0.74及び0.73V)、及び平均Isc 9.6mA/cm2(9.88、9.65及び9.26)、を示し、これらは全てAM 1.5の条件時のものである。
本例示的実施例では、二酸化チタンコーティングされた、透明な導電性酸化物でコーティングされているガラススライドを、実施例4記載のスピンコーティング法で調製した。当該スライドを、n-ブタノール中にポリ(n-ブチルチタネート)を0.01M含んで成るものに30秒間浸漬させ、15分間空気乾燥した。その後、当該スライドを、オーブン内で70℃で10分間加熱処理した。加熱処理されたチタン酸化物層にN3色素溶液を用いて1時間感光性を付与し、エタノールで洗浄し、スライド加熱器を用いて40℃で10分間加熱した。当該感光性光電極を切断して、活性領域0.7cm x 0.7cmの太陽電池にし、白金めっき処理された導電性電極間に挟んだ。3-メトキシブチロニトリル中に1MのLiI、0.05Mのヨウ素、及び1Mのt-ブチルピリジンを含有して成る液体電解質を、光電極と白金めっき処理された導電性電極との間に毛管作用によって適用した。当該光電池は、平均η 3.62%(3.55、3.73及び3.58)、平均Voc 0.75V(0.74、0.74及び0.76V)、及び平均Isc 7.96mA/cm2(7.69、8.22及び7.97)、を示し、これらは全てAM 1.5の条件時のものである。
本例示的実施例では、厚さ約200μm、約5インチx8フィート四方のPET基材を、ITOでコーティングし、ループコート機(loop coater)上に乗せた。n-ブタノール中に二酸化チタン(固形物含有量25%のP25)を含んで成る懸濁物18.0mLと、n-ブタノール10mL中にポリ(n-ブチルチタネート)0.5gを含んで成るものを、インライン(in-line)で混合し、ITOコーティングされたPETシート上にコーティングした。配置後、当該コーティングを約50℃にて約1分間加熱した。次いで、当該相互接続したナノ粒子層を、N3色素の3x10−4M エタノール溶液によりコーティングし、色素増感を実施した。
他の例示的実施形態によれば、本発明は、複数の錯体を形成し得る分子(即ち、錯体を形成し得る2つ又はより多くのリガンドを備える分子)と、リチウムイオンなどの金属イオンを用いてゲル化されているレドックス電解質溶液とを含む電解質組成物を提供する。複数の錯体を形成し得る化合物は、典型的に、複数のサイトで金属イオンと錯体を形成し得る有機化合物である。電解質組成物は、可逆的レドックス化学種とすることができ、それはそれ自体で液体であるか、又はレドックス化学種の溶媒として機能し還元−酸化反応サイクルに関与しない非レドックス活性溶媒中に溶解している固体成分であり得る。例として、通常の有機溶媒及びレドックス活性イオンを含有しない溶融塩が挙げられる。レドックス化学種の例としては、例えば、特にヨウ素/三ヨウ化物、Fe2+/Fe3+、Co2+/Co3+、及びビオロゲンが挙げられる。当該レドックス成分は、全ての溶融塩をはじめとする、非水性溶媒中に溶解する。ヨウ化物系溶融塩、例えばメチルプロピルイミダゾリウムイオジド、メチルブチルイミダゾリウムイオジド、メチルヘキシルイミダゾリウムイオジドなど、は、それら自体がレドックス活性でありそれら自体でレドックス活性液体として用いることができるか、又は通常の有機溶媒あるいは酸化−還元反応サイクルに関与しない溶融塩のような非レドックス活性物質で希釈することができる。多座配位無機リガンドもまた、ゲル化化合物源に用いることができる。
本例示的実施例では、標準の、イオン性の液体ベースレドックス電解質組成物には、99%(重量で)のイミダゾリウムヨウ化物系イオン性液体及び1%の水(重量で)を含んで成り、0.25Mのヨウ素及び0.3Mのメチルベンズイミダゾールと組み合わせたものを使用した。種々の実験的検討において、ヨウ素濃度が少なくとも0.10Mである電解質溶液が、最も良い太陽光変換効率を示した。標準の組成物では、イオン性液体として、ブチルメチルイミダゾリウムイオジド(MeBuImI)を用いた。光起電力は、ヨウ素濃度が上昇するにつれて低下したが、光伝導性と変換効率はヨウ素濃度が少なくとも0.25Mになるまでは上昇した。標準の組成物にヨウ化リチウムを添加すると、太陽電池特性Voc、Isc及びηが向上した。従って、リチウムは、ゲル化剤として用いられるだけでなく、それは、総合的な太陽電池効率を改善するよう機能し得る。表3は、太陽電池特性へのLiIの効果をまとめて記載している。
太陽電池特性の向上がリチウムの存在によるものなのか、ヨウ化物の存在によるものなのかを確かめるために、リチウム、カリウム、セシウム及びテトラプロピルアンモニウムイオジドをはじめとするカチオンと関連している種々のヨウ化物を用いて、制御された実験的検討を実施した。ヨウ化物濃度は、376μmol/グラム−標準電解質組成物に調整した。用いた標準組成物は、99%のMeBuImIと1%の水とを含み、0.25Mのヨウ素と0.3Mのメチルベンズイミダゾールと組み合わせられた混合物であった。標準電解質組成物1グラム当たり376μmolの種々のヨウ化物塩を、当該電解質中に溶解させた。LiIは、完全に溶解するのを認めた。他の塩は溶解するのに長い時間を要し、実験的試験の経過時間では完全には溶解しなかった。種々のカチオンを含む調製した電解質を用いて、DSSCベースの太陽電池を製造した。表4は、太陽電池特性に対する種々のカチオンの効果を示している。表4の第2列から明らかなように、他のカチオンは太陽電池特性の向上に寄与しなかったものの、Li+イオンは標準の調合物と比較して改善された太陽電池特性を示した。
本発明の一態様において、MeBuImIベース電解質組成物が、MePrImIベース電解質より僅かに良く機能することを見出した。加えて、表5に示すように、MeBuImIとMePrImIとの1/1混合物がMeBuImIよりもよい性能を示すことが実験結果から実証された。
本例示的実施例では、0.09Mのヨウ素を、99.5重量%の1-メチル-3-プロピルイミダゾリウムイオジド及び0.5重量%の水からなる混合溶媒中に溶解させることによって、組成物Aを調製した。次いで、当該組成物A 10g中に、含窒素化合物であるポリ(4-ビニルピリジン)(「P4VP」) 0.2gを溶解させた。さらに、得られた組成物A溶液に、有機臭化物である1,6-ジブロモヘキサン 0.2gを溶解させ、それによって、ゲル電解質の前駆体である電解質組成物を得た。
リチウムの対イオンの影響を検討するために実験を行い、リチウムがDSSCの総合効率を高める明らかな役割を有することが分かった。電池の太陽電池特性を検討するために、MePrImI、1%の水、0.25Mのヨウ素及び0.3Mのメチルベンズイミダゾールを含有する電解質組成物1グラム当たり、376μmolのLiI、LiBr、及びLiClを用いた。これらの電解質を含む電池の太陽電池特性を、表8に与えた。
太陽電池分野では、非活性化という用語は、太陽電池の電解質内部の化学種への電子輸送を減少させる処理を意味する。非活性化は、典型的に、ナノ粒子層を、t-ブチルピリジンのメトキシプロピオニトリル溶液あるいは他の適切な化合物中に浸すことによって処理することを包含する。太陽電池の、チタニアスポンジなどのナノマトリクス層の色素処理後、当該ナノマトリクス層には、色素が吸着し損なった領域が存在し得る。非活性化処理をDSSCに対して実施することで、典型的に、色素が付着していない領域に還元剤が存在する結果、可逆的な電子輸送反応が終端してしまうのを回避することができる。典型的な非活性化処理は、種々のリチウム塩及び/又は他のアルカリ金属塩を含有するイオン性液体組成物がDSSC中に用いられる場合は、必要とならないようである。非活性化処理を実施せず、リチウムの塩化物塩を用いることで、0.65Vより高い光起電力が達成される。
リチウムカチオンは、2wt%という少量においても、錯体形成可能ポリマー、例えばP4VP、を含むイオン性液体組成物をゲル化する際に、特異な効果を有する。ナトリウム、カリウム及びセシウムなどの他のアルカリ金属を用いることで、ゲル化実験を実施した。ヨウ化リチウム、塩化ナトリウム、ヨウ化セシウムなどのアルカリ金属塩を、プロピルメチルイミダゾリウムイオジド(MePrImI)、1%の水、0.25Mのヨウ素、及び0.3Mのメチルベンズイミダゾールを含む電解質組成物の一部に添加した。ヨウ化リチウム含有組成物のみが、用いた実験条件にてゲル化した。ナトリウム、カリウム、及びセシウムを含有する残りの3つの組成物は、用いた実験条件ではゲル化しなかった。他の用い得るゲル化塩は、カルシウム、マグネシウム、及び亜鉛などの二価金属、あるいはアルミニウムや他の遷移金属イオンなどの三価金属である。
本例示的実施例では、MeBuImI、ヨウ素、及び2wt%のP4VPを含む電解質組成物にリチウム塩を添加して、ゲルを調製した。当該ゲルの太陽電池特性を、高温焼結した、N3色素で増感された酸化チタン光電極と白金めっきされたSnO2:Fでコーティングされているガラススライドを用いて試験した。LiI及びLiClの両方が、少量(2%で十分)のP4VPのような錯体形成可能ポリマーを含むイオン性液体ベースの組成物をゲル化させた。メチルベンズイミダゾールを欠いた組成物では、リチウムは光起電力に影響を及ぼさなかった。5wt%は、イオン性液体、及び99wt%のブチルメチルイミダゾリウムイオジド、1wt%の水、0.3Mのメチルベンズイミダゾール、及び0.25Mのヨウ素からなる混合物1グラム当たり、約376μmolのリチウム塩を含む組成物に相当する。従って、1wt%は、イオン性液体組成物1グラム当たり376/5=75μmolのリチウム塩に相当する。太陽電池特性を、表10にまとめて記載している。
本例示的実施例では、ゲル粘度及び太陽電池特性へのその影響を検討するために、ポリマー濃度を変化させた。本検討には、電解質組成物として、99%のMeBuImI、1%の水、0.25Mのヨウ素、0.6MのLiI、及び0.3Mのメチルベンズイミダゾールを含んでなる混合物を用いた。ポリマー、即ちP4VP、の濃度は、1%から5%にまで変化させた。1%のP4VPを含む電解質組成物は、当該ゲルを収容するバイアルを下方に振った際にゆっくりと流れるように動いた。2%、3%、及び5%のゲルは、流れるように動かなかった。5%のP4VPを含むゲルは、2% P4VP調製物と比較した際、ずっと固体状であるようにみえた。表11は、検討した種々のP4VP濃度を有する当該ゲルの太陽電池特性をまとめて記載している。
例示的な一実施形態によると、上記感光剤は、第1の増感剤と第2の電子ドナー化学種、即ち「共増感剤」を含む。第1の感光性付与色素と共増感剤を一緒にあるいは別々に添加することで、図6に示す、相互接続された感光性ナノ粒子材料603を形成することができる。図6に関して上述したように、感光性付与色素は、入射可視光の電気への変換を促進し、それによって、所望の太陽電池効果が生ずる。例示的な一実施形態では、共増感剤は、好ましくは、(1)窒素原子の自由電子対と該窒素原子が結合している芳香族環の混成軌道との共役、及び電子移動後に、これらの混成軌道によって生じ得るカチオンラジカルの共鳴安定性、並びに(2)共安定性付与剤を半導体酸化物に固定化する機能を有する、カルボキシやホスフェートのような配位結合基、を含む。適切な共増感剤の例として、限定はしないが、芳香族アミン(例えば、トリフェニルアミン及びその誘導体など)、カルバゾール、及び他の縮合環類似体が挙げられる。
他の例示的実施形態では、本発明は、上述のような、低温で半導体酸化物ナノ粒子を相互に接続させて形成されるDSSCに使用するための、半導体酸化物調合物を提供する。半導体酸化物調合物は、室温でコーティングすることができ、約50℃〜約150℃の温度で乾燥させると、透明な導電性酸化物(TCO)でコーティングされたプラスチック基材に対して好ましい接着性を有する機械的に安定な半導体ナノ粒子フィルムが得られる。一実施形態では、相互に接続された感光性ナノ粒子603からなるナノ粒子半導体は、酢酸を用いて又は用いずに、水中に分散させた市販のTiO2、ポリマー結合剤から形成される。使用されるポリマー結合剤として、限定はしないが、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリエチレンオキサイド(PEO)、ヒドロキシエチルセルロース(HOEC)、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール(PVA)及び他の水溶性ポリマーが挙げられる。ポリマーに対する半導体酸化物粒子、例えばTiO2、の比は、重量で約100:0.1〜100:20、好ましくは重量で約100:1〜100:10とし得る。調合物中に酢酸が存在することは、TCOコーティングされた基材に対する当該コーティングの接着性を向上させるのに役立つ。しかしながら、酢酸は、本発明の本態様に必須ではなく、酢酸を含まない半導体酸化物分散物も満足に機能する。他の実施形態では、TiO2ナノ粒子は、例えば、PVP、ビューツバル(butvar)、エチルセルロースなどのようなポリマー結合剤と共に、例えば、イソプロピルアルコールなどの有機溶媒中に分散している。
他の例示的実施形態では、本発明は、半導体酸化物材料、並びに基材材料上に半導体酸化物ナノ粒子層をコーティングしてDSSCを形成する方法を提供する。図17は、本発明による、コーティングプロセスの例示的実施形態1370を示している。本例示的実施形態では、基材材料1376を、半導体酸化物からなる第1のプライマー層1382でコーティングし、次いで、該プライマー層1382上に半導体酸化物ナノ粒子1388の懸濁物をコーティングする。プライマー層1382は、真空コーティングされた半導体酸化物フィルム(例えば、TiO2フィルム)を含むことができる。あるいはまた、プライマー層1382は、半導体酸化物(例えば、TiO2、SnO2)の微粒子を含む薄いコーティングを含むことができる。プライマー層1382はまた、ポリリンカーあるいは前駆体溶液、その一例は上記図4に記載のチタニウム(IV)ブトキシドポリマー400である、からなる薄層を含むことができる。本発明の例示的な一実施形態によれば、基材材料1376は、図6記載の第1の柔軟で著しく光透過性である基材609である。加えて、基材材料1376は、透明で、導電性の、プラスチック基材である。本例示的実施形態によれば、ナノ粒子1388の懸濁物は、図6の相互に接続された感光性ナノ粒子材料603である。薄いフィルム状の、微粒子状の、あるいは前駆体溶液状の、特にSnO2、TiO2、Ta2O5、Nb2O5及びZnOをはじめとする多数の半導体金属酸化物を、真空コーティング、スピンコーティング、ブレードコーティング又は多のコーティング法を用いて、プライマー層コーティングとして使用することができる。
本例示的実施例では、厚さ2.5nm〜100nmの薄いTiO2フィルムを、ポリエステル(ここでは、PET)基材上にコーティングされているITO層の上に、真空下でスパッタコーティングした。水ベースのTiO2(平均粒子径21nmのP25)スラリーを、スパッタコーティングされた薄いTiO2を有するITO/PETと未加工のITO/PET(即ち、スパッタコーティングされた薄いTiO2を含まない部分)の両方の上にスピンコーティングした。コーティングされたフィルムを、ポリ[Ti(OBu)4]のブタノール溶液中に浸漬させ、次いで120℃で2分間熱処理した。低温反応性相互接続フィルムを、非プロトン性の極性溶媒ベースのN3色素溶液(8mM)中に2分間配置した。白金(Pt)対向電極、I-/I3 -液体電解質、2milのSURLYN、及び銅導電性テープを備える太陽電池を作製した。太陽光シミュレータを用いて、I−V特性の測定を実施した。
本例示的実施例では、PET基材上のITOの凸部間の凹部内に組み込まれるほど十分に小さいTiO2微粒子は、チタニウム(IV)イソプロポキシドを加水分解させることによって調製した。次いで、当該微粒子を、ITO層上に800rpmにてスピンコーティングした。次いで、平均粒子径およそ21nmの37%TiO2(P25)懸濁物を微粒子層上に800rpmにてスピンコーティングした。コーティングされたTiO2を、Ti(IV)ブトキシドポリマーの0.01M ブタノール溶液中に15分間浸漬させ、その後スライド加熱器を用いて50℃で乾燥させ、次いで120℃で2分間加熱することによって、低温で相互接続させた。相互に接続されたコーティングを、8mMの非プロトン性極性溶媒中に2分間浸漬させることによってN3色素で染め、次いで、エタノールですすぎ、スライド加熱器を用いて50℃で2分間乾燥させた。プライマーコーティング微粒子を利用しない以外は同じ方法で、対照用コーティングを調製した。太陽光シミュレータを用いて、当該電池の性能特性を測定した。試験体及び対照体に関する結果を、以下の表19に記載している。TiO2懸濁物の代わりにプライマーコーティングとして酸化スズ微粒子を用いても、同様の改善が得られた。
他の試験では、0.01Mにてブタノール中に含有されるチタニウム(IV)ブトキシドポリマーを、800rpmにてITO/PETプラスチック基材の上にスピンコーティングした。平均粒径およそ21nmの43%TiO2(P25)懸濁物を800rpmにてスピンコーティングした。コーティングされたTiO2を、Ti(IV)ブトキシドポリマーの0.01M ブタノール溶液中に15分間浸漬させ、その後スライド加熱器を用いて50℃で乾燥させ、次いで120℃で2分間加熱することによって、低温で相互接続させた。焼結したコーティングを、8mMの非プロトン性極性溶媒中に2分間浸漬させることによってN3色素で染め、次いで、エタノールですすぎ、スライド加熱器を用いて50℃で2分間乾燥させた。プライマー層コーティングを利用しない以外は同じ方法で、対照用コーティングを調製した。太陽光シミュレータを用いて、当該電池のI−V特性を測定した。試験体及び対照体に関する結果を、以下の表20に記載している。
図18Aは、複数の太陽電池1402a、1402b、及び1402c(まとめて「1402」)を含む相互接続された太陽電池モジュールの例示的実施形態を示している。例を示すためだけに、3つの太陽電池1402を示しているが、太陽電池モジュール1400をその数に限定するものではない。図18Bは、屈曲した状態にある太陽電池モジュール1400を示している。太陽電池モジュール1400は、照明が上面1404あるいは底面1406の何れかに入射するようなディスプレイ構成に適している。図18A及び18Bを参照すると、第1の電気接続層1408と第2の電気接続層1410の間に、複数の太陽電池1402が配置されている。好ましくは、太陽電池と電気接続層1408及び1410は、第1の基材1414と第2の基材1420の間に配置されている。太陽電池1402は、感光性ナノマトリクス層1425及び電荷輸送媒体1430を含んで成る。好ましくは、太陽電池はまた、触媒作用を示す媒体1435も含む。電気接続層1408及び1410は、導電性領域1440及び/又は絶縁性領域1445を含んでいる。一例示的実施形態では、電気接続層1408及び1410はまた、導電体連結領域1450も含む。実用上、導電性領域1440に対して、絶縁性領域1445及び/又は導電体連結領域1440の幅を最小化することが好ましい。
他の例示的実施形態によれば、本発明は、実質的に剛体の基材又は実質的に剛体の基材と柔軟な基材との組合せを備える太陽電池あるいはモジュールを提供する。例えば、ポリリンカーを用いる上述の低温(<約300℃)焼結法を用いて、強化ガラスプレートのような実質的に剛体の基材を利用するDSSCを構築することができる。あるいはまた、低温焼結法を用いて製造した柔軟な太陽電池を、1つ又は複数の実質的に剛体の基材の上に配置するか又はその間に組み込むことができる。即ち、柔軟な基材と実質的に剛体の基材を上述の他のDSSC構成要素と組み合わせて、柔軟な又は実質的に剛体のDSSCを形成することができる。適切な、実質的に剛体の基材は、強化ガラス製品SOLARTEX(マレーシア国ジョホールのアジヤ セイフティー ガラス社から入手可能)である。上述の低温焼結プロセスの範囲外の温度にさらした際に、その耐久性及び他の構造的に望ましい特性を単に失う材料もまた、実質的に剛体の基材としての使用に適している。
他の例示的実施形態では、本発明は、図7に図示したもののような、柔軟な太陽電池及びモジュール製造を製造する際の破片による電池コンタミネーションの可能性を低減させる方法を提供する。図20Aは、太陽電池あるいはモジュール用の基材材料1510を図示しており、そこでは、基材材料1510は、ポリマー基材1515及び導電性層1520を含む材料のシート又は細片として形成されている。加熱尖筆1530によって、導電性層1520を分割し、ある深さまで基材1515のポリマー材料を溶融させて、ポリマー基材1515及び導電性層1520に刻み目が付けられる。刻み目を付けることによって、さもなければ連続的である導電性層1520の電気的接続が断たれ、且つ、ポリマー基材1515が冷めたとき、導電性層1520からの破片が加熱尖筆1530の跡にカプセル封止される。ポリマー基材1515の溶融時に生じ得る導電性破片をコーティングし捕捉することで、これらの破片が太陽電池又はモジュールの性能に干渉するのを回避する。導電性層1520は、半導体とすることができる。
他の例示的実施形態では、本発明は、図7に図示されるもののように、連続製造プロセスの一部としてワイヤインターコネクタを用いて太陽電池を相互に接続させて(例えば、並列に、直列に、又はその両方を組合せて)、太陽電池を形成する方法を提供する。図21は、ワイヤインターコネクタを用いて太陽電池又はモジュールを形成するのに適している基材材料1550を図示している。当該基材材料1550は、本発明によるポリマー基材1555及び導電性層1560を備える。基材材料1550の一部は、光伝導性層1565(例えば、相互接続された感光性ナノ粒子層)でコーティングされている。ホットメルト接着剤の細片1570が、導電性層1560に付加されており、そしてワイヤ1575が、ホットメルト接着剤の細片1570上に配置されている。
他の例示的実施形態によれば、始めに柔軟な金属箔上に相互接続されたナノ粒子層を形成し、次いでそれを柔軟な基材に重ね合わせることによって、在来の方法(例えば、温度は>約400℃)を用いて柔軟な太陽電池モジュールが形成される。当該ナノ粒子層は、同様に、低温(<約300℃)で相互に接続させることができる。どちらの温度範囲においても、ロールトゥロールプロセスのような連続製造プロセスを用いることができる。図23は、金属箔1704を備える太陽電池モジュール1700を図示している。より詳細には、金属箔1704は、第1接着剤1712を用いて第1の柔軟な基材1708に重ね合わされている。加熱尖筆を用いて金属箔1704内に形成された刻み目跡1716は、金属箔1704の電気接続を壊すように働き、それによって、単一の基材上に複数の太陽電池を形成することが可能となる。当該金属箔1704上には、本発明による感光性ナノ粒子材料1720が配置されている。当該例示的実施形態によれば、太陽電池モジュール1700は、第2接着剤層1728内に埋め込まれているワイヤインターコネクタ1724を備えており、それによって金属箔1704と白金コーティング1732された対向電極1733との間に電気接続を形成している。太陽電池モジュール1700はまた、電荷輸送材料1736、及び第2の基材1744上にコーティングされている導電性層1740も含む。金属箔1704には、例えば、チタン、銅、銀、金、白金、ニッケル、パラジウム、鉄、及びそれらの合金などの、任意の適切な導電性金属を用いることができる。接着剤層1728用の適切な材料には、上述の、BYNEL及びTHERMO-BONDが含まれる。接着層に、熱可塑性物質及び熱硬化性物質もまた使用することができる。例示的な一実施形態によれば、対向電極1733は、パターニングされた半導体、接着層、及びワイヤインターコネクタを備え、その全てが柔軟且つ透明な基材上に形成されている。
他の例示的実施形態によれば、図7に図示されるもののような、連続製造プロセスの進行時に、超音波断片化装置を用いて、柔軟な太陽電池モジュールの前端及び後端を切断することができる。例えば、断片化装置740は、第2の柔軟な基材735を進行基材シート705に適用した後に、太陽電池あるいはモジュールの進行シートを横切って移動することができる。例示的な一実施形態では、太陽電池又はモジュールは、感光性ナノマトリクス材料でコーティングされた金属箔を含む。
他の例示的実施形態では、本発明は、低融点の金属あるいは合金でワイヤインターコネクタをコーティングする方法を提供する。当該金属あるいは合金は、重ね合わせ処理時に溶融し、それによって、接合された2つの基材の間により均一な接触をもたらす。改善された接触によって、機械的接着性と電気的接続の両方が向上する。図25は、低融点の金属包囲層1902でコーティングされているワイヤ1901の断面図を示している。金属1902には、合金を用いることができる。例示的な一実施形態によれば、コーティングされたワイヤを図21、22又は23記載の未コーティングワイヤの代わりに用いることができる。
Claims (297)
- 太陽電池モジュール内部の複数の太陽電池を接続させる方法であって、
第1の導電性層を有する基材を含む第1基材材料を設けるステップと、
前記第1の導電性層上に、相互に接続された感光性ナノ粒子材料と電荷輸送材料とを配置するステップと、
ワイヤを設けるステップと、
第2の導電性層を有する基材を含む第2基材材料を前記第1基材材料に接合し、それによって前記第1及び第2の導電性層が前記ワイヤと電気的に接触させるステップと、
を包含する方法。 - 前記第1及び第2の基材材料の少なくとも一方が、刻み目を付けられている、請求項1に記載の方法。
- 前記相互に接続された感光性ナノ粒子材料が、ポリマー連結剤によって連結されたナノ粒子を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記相互に接続された感光性ナノ粒子材料が、実質的に約5nm〜約80nmの平均径を有する粒子を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化テルビウム、酸化スズ、及びそれらの組合せ、から成る群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、キサンチン、シアニン、メロシアニン、フタロシアニン、及びピロールから成る群から選択される分子を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ流材料が、二価及び三価の金属から成る群から選択される金属イオンを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、ルテニウム遷移金属錯体、オスミウム遷移金属錯体、及び鉄遷移金属錯体のうちの少なくとも1つを含んで成る感光剤を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、レドックス電解質系を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、ポリマー電解質を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、入射可視光の少なくとも約60%を透過させる、請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基材材料のうち少なくとも一方が、ポリエチレンテレフタレート材料からなる、請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基材材料のうち少なくとも一方が、著しく光透過性である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基材材料のうち少なくとも一方が、柔軟性である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基材材料の間に、触媒作用を示す媒体層を配置することをさらに包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記触媒作用を示す媒体層が、白金からなる、請求項15に記載の方法。
- 前記第1及び第2の導電体層のうち少なくとも一方が、インジウムスズ酸化物を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ワイヤが、導電性である、請求項1に記載の方法。
- 前記ワイヤが、第1金属を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1金属が、ステンレス鋼を含む、請求項19に記載の方法。
- 前記第1金属が、銅を含む、請求項19に記載の方法。
- 前記第1金属が、チタンを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基材材料の間に、複数のワイヤを配置することをさらに包含する、請求項1に記載の方法。
- 接合するステップが、それらの間に接着層を配置することによって前記第1及び第2の導電性層を重ね合わせ、それによって、重ね合わせた後に前記ワイヤが前記接着層内に埋め込まれた状態になる、請求項1に記載の方法。
- 前記接着層が、ホットメルト接着剤を含む、請求項24に記載の方法。
- 前記接着剤層が、ポリエステル材料を含む、請求項24に記載の方法。
- 接合する前に、前記ワイヤを接着剤でコーティングすることをさらに包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記接着剤層が、エポキシを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記接着剤層を固めることをさらに包含する、請求項24に記載の方法。
- 前記接着剤層が、熱可塑性物質を含む、請求項24に記載の方法。
- 前記接着剤層が、熱硬化性物質を含む、請求項24に記載の方法。
- 前記接着剤層が、エチレンマレイン酸無水物コポリマーを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記ワイヤが、第2金属からなるコーティングを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2金属の融点が、約50℃〜約250℃である、請求項28に記載の方法。
- 前記第2金属の融点が、約75℃〜約180℃である、請求項28に記載の方法。
- 前記接合するステップの前に、前記金属コーティングされたワイヤを接着剤でコーティングすることをさらに包含する、請求項33に記載の方法。
- 前記接着剤が、前記第2金属より低い融点を有する、請求項36に記載の方法。
- 前記第2金属が、ビスマスを含む、請求項33に記載の方法。
- 前記第2金属が、スズを含む、請求項33に記載の方法。
- 第1の導電性層を有する基材を含む第1基材材料と、
前記第1の導電性層上に配置された、相互接続された感光性ナノ粒子層及び電荷輸送材料と、
ワイヤと、
第2の導電性層を有する基材を含む第2基材材料と、
からなり、前記第2基材材料が前記第1基材材料と接合されており、それによって前記第1及び第2の導電性層が前記ワイヤと電気的に接触している、太陽電池モジュール。 - 前記第1及び第2の基材材料のうち少なくとも一方が、刻み目を付けられている、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、ポリマー連結剤で連結されたナノ粒子を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、実質的に約5nm〜約80nmの平均径を有する粒子を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化スズ、酸化テルビウム、酸化タンタル、及びそれらの組合せ、から成る群から選択される、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、キサンチン、シアニン、メロシアニン、フタロシアニン、及びピロールから成る群から選択される分子を含んで成る感光剤を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、二価及び三価の金属から成る群から選択される金属イオンを含んで成る感光剤を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、ルテニウム遷移金属錯体、オスミウム遷移金属錯体、及び鉄遷移金属錯体のうちの少なくとも1つを含んで成る感光剤を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記電荷輸送材料が、電解質レドックス系を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記電荷輸送材料が、ポリマー電解質を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記電荷輸送材料が、入射可視光の少なくとも約60%を透過させる、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2基材材料のうち少なくとも一方が、ポリエチレンテレフタレート材料を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の基材材料のうち少なくとも一方が、著しく光透過性である、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の基材材料のうち少なくとも一方が、柔軟性である、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の基材材料の間に配置された、触媒作用を示す媒体層をさらに含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記触媒作用を示す媒体層が、白金を含む、請求項54に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の導電体層のうち少なくとも一方が、インジウムスズ酸化物を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記ワイヤが、導電性である、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記ワイヤが、第1金属を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1金属が、ステンレス鋼を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記金属が、チタンを含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記金属が、銅を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の導電性層の間に配置された接着剤層をさらに含み、それによって、前記ワイヤが前記接着剤層内に埋め込まれている、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記接着剤層が、ホットメルト接着剤を含む、請求項62に記載の太陽電池モジュール。
- 前記接着剤層が、ポリエステル材料を含む、請求項62に記載の太陽電池モジュール。
- 前記接着剤層が、エポキシを含む、請求項62に記載の太陽電池モジュール。
- 前記接着剤層が、熱可塑性物質を含む、請求項62に記載の太陽電池モジュール。
- 前記接着剤層が、熱硬化性物質を含む、請求項62に記載の太陽電池モジュール。
- 前記接着剤層が、エチレンマレイン酸無水物コポリマーを含む、請求項62に記載の太陽電池モジュール。
- 前記ワイヤが、第2金属からなるコーティングを含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第2金属の融点が、約50℃〜約250℃である、請求項69に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第2金属の融点が、約75℃〜約180℃である、請求項69に記載の太陽電池モジュール。
- 接合前に、前記金属コーティングされたワイヤを接着剤でコーティングされている、請求項69に記載の太陽電池モジュール。
- 前記接着剤が、前記第2金属よりも低い融点を有する、請求項72に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第2金属が、ビスマスを含む、請求項69に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第2金属が、スズを含む、請求項69に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の基材材料のうち少なくとも一方が、ポリエチレンナフタレート材料を含む、請求項40に記載の太陽電池モジュール。
- 第1のコーティングされた基材材料を設けるステップと、
前記コーティングを分離させ且つ前記第1基材材料の少なくとも一部を溶融させるのに十分高い温度で、前記第1のコーティングされた基材材料に刻み目を付けるステップと、
を包含する、刻み目を付ける方法。 - 前記コーティングの分離及び前記第1基材材料の溶融が、前記第1基材材料の前記コーティングの電気的接続を断つ、請求項77に記載の方法。
- 前記刻み目を付けるステップが、加熱した尖筆を用いて実施される、請求項77に記載の方法。
- 前記刻み目を付けるステップが、はんだごてチップを用いて実施される、請求項77に記載の方法。
- 前記刻み目を付けるステップが、機械的に実施される、請求項77に記載の方法。
- 前記第1基材材料の前記コーティングに、相互接続された感光性ナノ粒子材料及び電荷輸送材料を適用することをさらに包含する、請求項77に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、ポリマー連結剤によって連結されたナノ粒子を含む、請求項82に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、約5nm〜約80nmの平均径を有する粒子を含む、請求項82に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化テルビウム、酸化タンタル、酸化スズ、及びそれらの組合せ、から成る群から選択される、請求項82に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、キサンチン、シアニン、メロシアニン、フタロシアニン、及びピロールから成る群から選択される分子を含んで成る感光剤を含む、請求項82に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、二価及び三価の金属から成る群から選択される金属イオンを含んで成る感光剤を含む、請求項82に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、ルテニウム遷移金属錯体、オスミウム遷移金属錯体、及び鉄遷移金属錯体のうちの少なくとも1つを含んで成る感光剤を含む、請求項82に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、レドックス電解質系を含む、請求項82に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、ポリマー電解質を含む、請求項82に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、入射可視光の少なくとも約60%を透過させる、請求項82に記載の方法。
- 前記第1基材材料の前記コーティングが、導電性層を含む、請求項77に記載の方法。
- 前記第1基材材料が、ポリエチレンテレフタレート材料を含む、請求項77に記載の方法。
- 前記第1基材材料が、著しく光透過性である、請求項77に記載の方法。
- 前記第1基材材料が、柔軟性である、請求項77に記載の方法。
- 前記第1基材材料の前記コーティングが、インジウムスズ酸化物を含む、請求項77に記載の方法。
- 太陽電池モジュールを製造する方法であって、
第1のコーティングされた基材材料を設けるステップと、
前記コーティングを分離させ且つ前記第1基材材料の少なくとも一部を溶融させるのに十分高い温度で、前記第1のコーティングされた基材材料に刻み目を付けるステップと、
第2のコーティングされた基材材料を設けるステップと、
前記コーティングを分離させ且つ前記第2の基材材料の少なくとも一部を溶融させるのに十分高い温度で、前記第2のコーティングされた基材材料に刻み目を付けるステップと、
前記第1及び第2のコーティングされた基材材料を接合して、太陽電池モジュールを形成させるステップと、
を包含する方法。 - 前記接合することが、前記第1及び第2の基材材料の前記コーティングが前記第1及び第2の基材材料の間に挟まれ且つ前記第1及び第2の基材材料がお互いに電気的に接続するように、実施される、請求項97に記載の方法。
- 前記第1のコーティングされた基材材料の溶融によって、前記第1の基材材料の前記コーティングの電気接続が断たれる、請求項97に記載の方法。
- 前記第2の基材材料の前記溶融によって、前記第2の基材材料の前記コーティングの電気接続が断たれる、請求項97に記載の方法。
- 前記接合することが、重ね合わせることを含む、請求項97に記載の方法。
- 前記第1及び第2のコーティングされた基材材料の前記刻み目が、接合した際に、実質的にそろえられている、請求項97に記載の方法。
- 前記刻み目を付けるステップが、加熱した尖筆を用いて実施される、請求項97に記載の方法。
- 前記刻み目を付けるステップが、はんだごてチップを用いて実施される、請求項97に記載の方法。
- 前記刻み目を付けるステップが、機械的に実施される、請求項97に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基材材料の前記コーティングの間に、相互接続された感光性ナノ粒子材料及び電荷輸送材料を配置することをさらに包含する、請求項97に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、ポリマー連結剤によって連結されているナノ粒子を含む、請求項106に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、約5nm〜約80nmの平均径を有する粒子を含む、請求項106に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子が、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化テルビウム、酸化タンタル、酸化スズ、及びそれらの組合せ、から成る群から選択される、請求項106に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子が、キサンチン、シアニン、メロシアニン、フタロシアニン、及びピロールから成る群から選択される分子を含んで成る感光剤を含む、請求項106に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、二価及び三価の金属から成る群から選択される金属イオンを含んで成る感光剤を含む、請求項106に記載の方法。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、ルテニウム遷移金属錯体、オスミウム遷移金属錯体、及び鉄遷移金属錯体のうちの少なくとも1つを含んで成る感光剤を含む、請求項106に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、レドックス電解質系を含む、請求項106に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、ポリマー電解質を含む、請求項106に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、入射可視光の少なくとも約60%を透過させる、請求項106に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基材材料の前記コーティングが、導電性材料を含む、請求項97に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基材材料のうち少なくとも一方が、ポリエチレンテレフタレート材料を含む、請求項97に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基材材料のうち少なくとも一方が、著しく光透過性である、請求項116に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基材材料のうち少なくとも一方が、受難性である、請求項116に記載の方法。
- 前記導電性材料が、インジウムスズ酸化物を含む、請求項116に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基材材料の前記コーティングのうち少なくとも一方に、触媒作用を示す媒体層を適用することをさらに包含する、請求項97に記載の方法。
- 前記触媒作用を示す媒体層が、白金を含む、請求項121に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基材材料のうち少なくとも一方が、ポリエチレンナフタレート材料を含む、請求項97に記載の方法。
- 前記第1の基材材料が、ポリエチレンナフタレート材料を含む、請求項77に記載の方法。
- 太陽電池を形成する方法であって、
金属箔を設けるステップと、
前記金属箔にナノ粒子材料を適用するステップと、
前記ナノ粒子材料を加熱して、相互接続されたナノ粒子材料を形成させるステップと、
前記相互接続されたナノ粒子材料でコーティングされた前記金属箔を、第1及び第2の柔軟な基材の間に配置するステップと、
を包含する方法。 - 前記金属箔と前記第1の柔軟な基材との間に導電性層を配置するステップと、
ワイヤを設けるステップと、
前記導電性層と前記金属箔が前記ワイヤと電気的に接続されるように、前記第1及び第2の柔軟な基材を接合するステップと、
をさらに包含する、請求項125に記載の方法。 - 前記接合するステップが、その間に接着剤層を配置することによって前記第1及び第2の導電性層を重ね合わせることを包含し、それによって、重ね合わせた後に、前記ワイヤが前記接着剤層内に埋め込まれた状態となる、請求項126に記載の方法。
- 感光剤を用いて前記相互接続されたナノ粒子材料に感光性を付与することをさらに包含する、請求項125に記載の方法。
- 前記相互接続された材料が、約5nm〜約80nmの平均径を有する粒子を含む、請求項125に記載の方法。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化スズ、酸化テルビウム、酸化タンタル、及びそれらの組合せ、から成る群から選択される、請求項125に記載の方法。
- 前記感光剤が、キサンチン、シアニン、メロシアニン、フタロシアニン、及びピロールから成る群から選択される分子を含んで成る、請求項128に記載の方法。
- 前記感光剤が、二価及び三価の金属から成る群から選択される金属イオンを含んで成る、請求項128に記載の方法。
- 前記感光剤が、ルテニウム遷移金属錯体、オスミウム遷移金属錯体、及び鉄遷移金属錯体のうちの少なくとも1つを含んで成る、請求項128に記載の方法。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材の間に、電荷輸送材料を配置することをさらに包含する、請求項125に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、レドックス電化質系を含む、請求項134に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、ポリマー電解質を含む、請求項134に記載の方法。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材の間に、触媒作用を示す媒体層を配置することをさらに包含する、請求項125に記載の方法。
- 前記触媒作用を示す媒体層が、白金を含む、請求項137に記載の方法。
- 前記導電体層が、インジウムスズ酸化物を含む、請求項126に記載の方法。
- 前記ワイヤが、導電性である、請求項126に記載の方法。
- 前記ワイヤが、金属を含む、請求項126に記載の方法。
- 前記金属が、ステンレス鋼を含む、請求項141に記載の方法。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材の間に複数のワイヤを配置することをさらに包含する、請求項126に記載の方法。
- 前記接着剤層が、ホットメルト接着剤を含む、請求項127に記載の方法。
- 前記接着剤層が、ポリエステル材料を含む、請求項127に記載の方法。
- 重ね合わせる前に、前記ワイヤを接着剤でコーティングすることをさらに包含する、請求項126に記載の方法。
- 前記接着剤層が、エポキシを含む、請求項127に記載の方法。
- 前記接着剤層を固めることをさらに包含する、請求項127に記載の方法。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材のうち少なくとも一方が、著しく光透過性である、請求項125に記載の方法。
- 前記金属箔が、チタンを含む、請求項125に記載の方法。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、約300℃未満の温度で、ポリリンカーを用いて相互接続される、請求項125に記載の方法。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、約150℃未満の温度で、ポリリンカーを用いて相互接続される、請求項125に記載の方法。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、室温で、ポリリンカーを用いて相互接続される、請求項125に記載の方法。
- 金属箔と、
前記金属箔上に形成された相互接続されたナノ粒子材料と、
を含み、前記金属箔及び前記相互接続されたナノ粒子材料が両方とも第1及び第2の柔軟な基材の間に配置されている、太陽電池。 - 前記金属箔と前記第1の柔軟な基材との間に配置された導電性層と、
前記導電層と前記金属箔とが前記ワイヤと電気的に接続されるように配置されたワイヤと、
をさらに含む、請求項154に記載の太陽電池。 - 前記相互接続されたナノ粒子材料が、相互接続された感光性ナノ粒子材料を含む、請求項154に記載の方法。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、平均粒径約5nm〜約80nmの粒子を含む、請求項154に記載の太陽電池。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化タンタル、酸化テルビウム、酸化スズ、及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項154に記載の太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、キサンチン、シアニン、メロシアニン、フタロシアニン、及びピロールから成る群から選択される分子を含んで成る感光剤を含む、請求項156に記載の太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子が、二価及び三価の金属から成る群から選択される金属イオンを含んで成る感光剤を含む、請求項156に記載の太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、ルテニウム遷移金属錯体、オスミウム遷移金属錯体、及び鉄遷移金属錯体のうちの少なくとも1つを含んで成る感光剤を含む、請求項156に記載の太陽電池。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材の間に配置された電荷輸送材料をさらに含む、請求項154に記載の太陽電池。
- 前記電荷輸送材料が、レドックス電解質系を含む、請求項162に記載の太陽電池。
- 前記電荷輸送材料が、ポリマー電解質を含む、請求項162に記載の太陽電池。
- 前記電荷輸送材料が、入射可視光の少なくとも約60%を透過させる、請求項162に記載の太陽電池。
- 前記第1及び第2の基材材料の間に配置された、触媒作用を示す媒体層をさらに含む、請求項154に記載の太陽電池。
- 前記触媒作用を示す媒体層が、白金を含む、請求項166に記載の太陽電池。
- 前記第1の導電性層が、インジウムスズ酸化物を含む、請求項155に記載の太陽電池。
- 前記ワイヤが、導電性である、請求項155に記載の太陽電池。
- 前記ワイヤが、金属を含む、請求項155に記載の太陽電池。
- 前記金属が、ステンレス鋼を含む、請求項170に記載の太陽電池。
- 前記金属が、白金を含む、請求項170に記載の太陽電池。
- 前記第1及び第2の導電性層の間に配置された接着層をさらに含み、それによって、前記ワイヤが前記接着層内に埋め込まれている、請求項154に記載の太陽電池。
- 前記接着層が、ホットメルト接着剤を含む、請求項173に記載の太陽電池。
- 前記接着層が、ポリエステル材料を含む、請求項173に記載の太陽電池。
- 前記接着層が、エポキシを含む、請求項173に記載の太陽電池。
- 前記金属箔が、チタンを含む、請求項154に記載の太陽電池。
- 太陽電池モジュールを形成する方法であって、
金属箔を設けるステップと、
前記金属箔の分離部分にナノ粒子材料を適用するステップと、
前記ナノ粒子材料を加熱して、相互接続されたナノ粒子材料を形成させるステップと、
前記箔に切り込みを付けて、前記分離部分を機械的に分離させるステップと、
前記金属箔の前記分離部分を前記第1及び第2の柔軟な基材の間に配置し、太陽電池を形成するステップと、
を包含する、方法。 - その上に前記ナノ粒子材料が配置されている前記金属箔の前記分離部分が、前記第1及び第2の柔軟な基材の間に選択的に隔置されている、請求項178に記載の方法。
- 前記切り込みを付けることが、その上に前記ナノ粒子材料が配置されている金属箔の前記分離部分に切り込みを付けて、細片にすることを含む、請求項178に記載の方法。
- 前記金属箔の分離部分と前記第1の柔軟な基材との間に導電性層を配置するステップと、
ワイヤを設けるステップと、
前記導電性層及び前記金属箔が前記ワイヤと電気的に接続されるように、前記第1及び第2の柔軟な基材を接合するステップと、
をさらに包含する、請求項178に記載の方法。 - 前記接合するステップが、その間に接着層を配置することによって、前記第1及び第2の導電性層を重ね合わせることを含み、それによって、重ね合わせた後、前記ワイヤが前記接着層内に埋め込まれた状態になる、請求項181に記載の方法。
- 感光剤によって、前記相互接続されたナノ粒子材料に感光性を与えることをさらに包含する、請求項178に記載の方法。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、平均粒径約5nm〜約80nmの粒子を含む、請求項178に記載の方法。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化スズ、酸化テルビウム、酸化タンタル、及びそれらの組合せから成る群から選択される、請求項178に記載の方法。
- 前記感光剤が、キサンチン、シアニン、メロシアニン、フタロシアニン、及びピロールから成る群から選択される分子を含んで成る、請求項183に記載の方法。
- 前記感光剤が、二価及び三価の金属から成る群から選択される金属イオンを含む、請求項183に記載の方法。
- 前記感光剤が、ルテニウム遷移金属錯体、オスミウム遷移金属錯体、及び鉄遷移金属錯体のうちの少なくとも1つを含んで成る、請求項183に記載の方法。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材の間に電荷輸送材料を配置することをさらに包含する、請求項178に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、レドックス電解質系を含む、請求項189に記載の方法。
- 前記電荷輸送材料が、ポリマー電解質を含む、請求項189に記載の方法。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材の間に、触媒作用を示す媒体層を配置することをさらに包含する、請求項178に記載の方法。
- 前記触媒作用を示す媒体層が、白金を含む、請求項192に記載の方法。
- 前記導電体層が、インジウムスズ酸化物を含む、請求項178に記載の方法。
- 前記ワイヤが、導電性である、請求項181に記載の方法。
- 前記ワイヤが、金属を含む、請求項181に記載の方法。
- 前記金属が、ステンレス鋼を含む、請求項196に記載の方法。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材の間に複数のワイヤを配置することをさらに包含する、請求項181に記載の方法。
- 前記接着層が、ホットメルト接着剤を含む、請求項182に記載の方法。
- 前記接着層が、ポリエステル材料を含む、請求項182に記載の方法。
- 重ね合わせる前に、接着剤によって前記ワイヤをコーティングすることをさらに包含する、請求項181に記載の方法。
- 前記接着層が、エポキシを含む、請求項182に記載の方法。
- 前記接着層を固めることをさらに包含する、請求項182に記載の方法。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材のうち少なくも1つが、著しく光透過性である、請求項178に記載の方法。
- 前記金属箔が、チタンを含む、請求項178に記載の方法。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、約300℃未満の温度でポリリンカーを用いて相互に接続される、請求項178に記載の方法。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、約150℃未満の温度でポリリンカーを用いて相互に接続される、請求項178に記載の方法。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、室温でポリリンカーを用いて相互に接続される、請求項178に記載の方法。
- 第1及び第2の柔軟な基材と、
複数の金属箔の分離部分と、
前記金属箔の前記分離部分の各々の上に形成された、相互接続されたナノ粒子材料と、
を含み、その上に前記相互接続されたナノ粒子材料が配置されている前記金属箔の前記分離部分の各々が、前記第1及び第2の柔軟な基材の間に配置されて、太陽電池を形成している、太陽電池モジュール。 - その上に前記ナノ粒子材料が配置されている前記金属箔の前記分離部分が、前記第1及び第2の柔軟な基材の間に選択的に隔置されている、請求項209に記載の太陽電池モジュール。
- その上に前記ナノ粒子材料が配置されている前記金属箔の分離部分が、細片として形作られている、請求項209に記載の太陽電池モジュール。
- 前記金属箔と前記第1の柔軟な基材との間に配置された導電性層と、
前記導電性層及び前記金属箔がワイヤと電気的に接続されるように配置された前記ワイヤと、
をさらに含む、請求項209に記載の太陽電池モジュール。 - 前記相互接続されたナノ粒子材料が、相互接続された感光性ナノ粒子材料を含む、請求項209に記載の太陽電池モジュール。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、平均粒径約5nm〜約80nmの粒子を含む、請求項209に記載の太陽電池モジュール。
- 前記相互接続されたナノ粒子材料が、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化タンタル、酸化テルビウム、酸化スズ、及びそれらの組合せ、から成る群から選択される、請求項209に記載の太陽電池モジュール。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、キサンチン、シアニン、メロシアニン、フタロシアニン、及びピロールから成る群から選択される分子を含んで成る感光剤を含む、請求項213に記載の太陽電池モジュール。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子が、二価及び三価の金属から成る群から選択される金属イオンを含んで成る感光剤を含む、請求項213に記載の太陽電池モジュール。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、ルテニウム遷移金属錯体、オスミウム遷移金属錯体、及び鉄遷移金属錯体のうちの少なくとも1つを含んで成る感光剤を含む、請求項213に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材の間に配置された電荷輸送材料をさらに含む、請求項209に記載の太陽電池モジュール。
- 前記電荷輸送材料が、レドックス電解質系を含む、請求項219に記載の太陽電池モジュール。
- 前記電荷輸送材料が、ポリマー電解質を含む、請求項219に記載の太陽電池モジュール。
- 前記電荷輸送材料が、入射可視光の少なくとも約60%を透過させる、請求項219に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の基材材料の間に配置された、触媒作用を示す媒体層をさらに含む、請求項209に記載の太陽電池モジュール。
- 前記触媒作用を示す媒体層が、白金を含む、請求項223に記載の太陽電池モジュール。
- 前記導電性層が、インジウムスズ酸化物を含む、請求項212に記載の太陽電池モジュール。
- 前記ワイヤが、導電性である、請求項212に記載の太陽電池モジュール。
- 前記ワイヤが、金属を含む、請求項212に記載の太陽電池モジュール。
- 前記金属が、ステンレス鋼を含む、請求項103に記載の太陽電池モジュール。
- 前記金属が、白金を含む、請求項103に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の導電性層の間に配置された接着層をさらに含み、それによって、前記ワイヤが前記接着層内に埋め込まれた状態になる、請求項212に記載の太陽電池モジュール。
- 前記接着層が、ホットメルト接着剤を含む、請求項230に記載の太陽電池モジュール。
- 前記接着層が、ポリエステル材料を含む、請求項230に記載の太陽電池モジュール。
- 前記接着層が、エポキシを含む、請求項230に記載の太陽電池モジュール。
- 前記金属箔が、チタンを含む、請求項209に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材のうち少なくとも一方が、ポリエチレンテレフタレート材料を含む、請求項209に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材のうち少なくとも一方が、ポリエチレンナフタレート材料を含む、請求項209に記載の太陽電池モジュール。
- 2つの面を介して電磁照射を受容し得る太陽電池モジュールであって、
各々が第1及び第2の表面を有している金属箔の複数の分離部分と、
前記第1及び第2の表面の各々に適用されている、相互接続されたナノ粒子材料と、
前記金属箔の分離部分の各々の第1表面上に配置されている前記相互接続されたナノ粒子材料の表面上に配置された、第1の柔軟な基材と、
太陽電池モジュールを形成するために、前記金属箔の分離部分の各々の第2表面上に配置されている前記相互接続されたナノ粒子材料の表面上に配置された、第2の柔軟な基材と、
を含む、太陽電池モジュール。 - その上に前記ナノ粒子材料が配置されている前記金属箔の前記分離部分が、前記第1及び第2の柔軟な基材の間に選択的に隔置されている、請求項237に記載の太陽電池モジュール。
- その上に前記ナノ粒子材料が配置されている前記金属箔の分離部分が、細片として語り作られている、請求項237に記載の太陽電池モジュール。
- 前記分離部分の前記第1表面と前記第1の柔軟な基材との間に配置された、第1の導電性層と、
前記第1の導電性層及び前記分離部分の前記第1表面と電気的に接続されるように配置された前記第1のワイヤと、
をさらに含む、請求項237に記載の太陽電池モジュール。 - 前記分離部分の前記第2表面と前記第2の柔軟な基材との間に配置された、第2の導電性層と、
前記第2の導電性層及び前記分離分の前記第2表面と電気的に接続されるように配置された第2のワイヤと、
をさらに含む、請求項240に記載の太陽電池モジュール。 - 前記第1及び第2の柔軟な基材のうち少なくとも一方が、ポリエチレンテレフタレート材料を含む、請求項237に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材のうち少なくとも一方が、ポリエチレンナフタレート材料を含む、請求項237に記載の太陽電池モジュール。
- 2つの面を介して電磁照射を受容し得る太陽電池モジュールを形成する方法であって、
各々が第1及び第2の表面を有している、金属箔の複数の分離部分を設けることと、
前記第1及び第2表面の各々に、相互接続されたナノ粒子材料を適用することと、
前記金属箔の分離部分の各々の前記第1表面上に配置されている前記相互接続されたナノ粒子材料の表面上に第1の柔軟な基材を配置することと、
前記金属箔の分離部分の各々の前記第2表面上に配置されている前記相互接続されたナノ粒子材料の表面上に第2の柔軟な基材を配置し、太陽電池モジュールを形成することと、
を包含する、方法。 - その上に前記ナノ粒子材料が配置されている前記金属箔の前記分離部分を、前記第1及び第2の柔軟な基材の間に選択的に隔置することを包含する、請求項244に記載の方法。
- その上に前記ナノ粒子材料が配置されている前記金属箔の分離部分が、細片として形作られている、請求項244に記載の方法。
- 前記分離部分の前記第1表面と前記第1の柔軟な基材との間に、第1の導電性を配置することと、
前記第1の導電性層及び前記分離部分の前記第1表面と電気的に接続されるように、第1のワイヤを配置することと、
をさらに包含する、請求項244に記載の方法。 - 前記第1及び第2の柔軟な基材のうち少なくとも一方が、ポリエチレンテレフタレート材料を含む、請求項244に記載の太陽電池モジュール。
- 前記第1及び第2の柔軟な基材のうち少なくとも一方が、ポリエチレンナフタレート材料を含む、請求項244に記載の太陽電池モジュール。
- 電化輸送材料と、ポリマー連結剤によって連結されたナノ粒子を含む相互接続された感光性ナノ粒子材料とを含み、その両方ともが第1及び第2の剛体で著しく光透過性である基材の間に配置されている、太陽電池。
- 前記電荷輸送材料及び前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、前記第1及び第2の剛体で著しく光透過性である基材の間にそれら自体配置されている第1及び第2の柔軟で著しく光透過性である基材の間に配置されている、請求項250に記載の太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、実質的に約5nm〜約80nmの平均粒径を有する粒子を含む、請求項250に記載の太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化スズ、酸化タンタル、酸化テルビウム、及びそれらの組合せ、から成る群から選択される、請求項250に記載の太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、キサンチン、シアニン、メロシアニン、フタロシアニン、及びピロールから成る群から選択される分子を含んで成る感光剤を含む、請求項250に記載の太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、二価及び三価の金属から成る群から選択される金属イオンを含んで成る感光剤を含む、請求項250に記載の太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、ルテニウム遷移金属錯体、オスミウム遷移金属錯体、及び鉄遷移金属錯体のうちの少なくとも1つを含んで成る感光剤を含む、請求項250に記載の太陽電池。
- 前記電荷輸送材料が、レドックス電解質系を含む、請求項250に記載の太陽電池。
- 前記電荷輸送材料が、ポリマー電解質を含む、請求項250に記載の太陽電池。
- 前記第1及び第2の柔軟で著しく光透過性である基材のうち少なくも一方が、ポリエチレンテレフタレート材料を含む、請求項251に記載の太陽電池。
- 前記第1及び第2の剛体で著しく光透過性である基材のうち少なくとも一方が、強化ガラスを含む、請求項250に記載の太陽電池。
- 前記第1及び第2の剛体で著しく光透過性である基材の間に配置された、触媒作用を示す媒体層をさらに含む、請求項250に記載の太陽電池。
- 前記触媒作用を示す媒体層が、白金を含む、請求項261に記載の太陽電池。
- 前記第1及び第2の剛体で著しく光透過性である基材のうち少なくとも一方に適用された、導電体材料をさらに含む、請求項250に記載の太陽電池。
- 前記導電体材料が、インジウムスズ酸化物を含む、請求項263に記載の太陽電池。
- 前記第1及び第2の柔軟で著しく光透過性である基材のうち少なくとも一方が、ポリエチレンテレフタレート材料を含む、請求項251に記載の太陽電池。
- 電荷輸送材料と、ポリマー連結剤によって連結されたナノ粒子を含む相互接続された感光性ナノ粒子材料とを含み、その両方ともが剛体で著しく光透過性である基材と柔軟で著しく光透過性である基材との間に配置されている、太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、実質的に約5nm〜約80nmの平均粒径を有する粒子を含む、請求項266に記載の太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化スズ、酸化タンタル、酸化テルビウム、及びそれらの組合せ、から成る群から選択される、請求項266に記載の太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、キサンチン、シアニン、フタロシアニン、及びピロールから成る群から選択される分子を含んで成る感光剤を含む、請求項266に記載の太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、二価及び三価の金属から成る群から選択される金属イオンを含んで成る感光剤を含む、請求項266に記載の太陽電池。
- 前記相互接続された感光性ナノ粒子材料が、ルテニウム遷移金属錯体、オスミウム遷移金属錯体、及び鉄遷移金属錯体のうちの少なくとも1つを含んで成る感光剤を含む、請求項266に記載の太陽電池。
- 前記電荷輸送材料が、レドックス電解質系を含む、請求項266に記載の太陽電池。
- 前記電荷輸送材料が、ポリマー電解質を含む、請求項266に記載の太陽電池。
- 前記柔軟な著しく光透過性である基材が、ポリエチレンテレフタレート材料を含む、請求項266に記載の太陽電池。
- 前記剛体で著しく光透過性である基材が、強化ガラスを含む、請求項266に記載の太陽電池。
- 前記柔軟で著しく光透過性である基材が、ポリエチレンナフタレート材料を含む、請求項266に記載の太陽電池。
- 低温にて剛体基材上でナノ粒子を相互に接続させる方法であって、
剛体基材を設けるステップと、
ポリマー連結剤と溶媒を含んで成る溶液を前記剛体基材に適用するステップと、
約300℃未満の温度で複数の金属酸化物ナノ粒子を前記溶液と接触させて、前記複数の金属酸化物ナノ粒子の少なくとも一部を相互に接続させるステップと、
を包含する、方法。 - 前記温度が、約200℃未満である、請求項277に記載の方法。
- 前記温度が、約100℃未満である、請求項277に記載の方法。
- 前記温度が、およそ室温である、請求項277に記載の方法。
- 前記ポリマー連結剤が、長鎖の巨大分子を含む、請求項277に記載の方法。
- 前記長鎖の巨大分子が、
前記複数の金属酸化物ナノ粒子の化学構造に実質的に類似する主鎖構造と、
前記主鎖構造に結合している1つ又は複数の反応性基と、
を含む、請求項281に記載の方法。 - 前記複数の金属酸化物ナノ粒子が、化学構造MxOyからなり、ここでx及びyが整数である、請求項277に記載の方法。
- Mが、Ti、Zr、Sn、W、Nb、Ta、及びTbから成る群のうちの1つからなる、請求項283に記載の方法。
- 前記ポリマー連結剤が、ポリ(n-ブチルチタネート)を含む、請求項277に記載の方法。
- 前記溶液の前記溶媒が、n-ブタノールを含む、請求項277に記載の方法。
- 前記剛体基材が、著しく光透過性である、請求項277に記載の方法。
- 前記剛体基材が、強化ガラスを含む、請求項277に記載の方法。
- 前記複数の金属酸化物ナノ粒子が、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化ランタン、酸化スズ、酸化タンタル、酸化テルビウム、及びそれらの組合せ、から成る群から選択される、請求項277に記載の方法。
- 太陽電池モジュールを製造する方法であって、
複数の太陽電池を前進させるステップと、
前記複数の太陽電池サブセットを超音波によって、1つ又は複数の太陽電池モジュールへと分割するステップと、
を包含する、方法。 - 分割するステップが、前記太陽電池サブセットを実質的に且つ同時に切断しシールして1つ又は複数の太陽電池モジュールへとすることを含む、請求項290に記載の方法。
- 前記複数の太陽電池が、太陽電池からなる実質的に連続的な柔軟なシートを含む、請求項290に記載の方法。
- 前進させるステップが、連続製造プロセスの一部として実施される、請求項290に記載の方法。
- 前記連続製造プロセスが、ロールベースのプロセスを含む、請求項293に記載の方法。
- 前記複数の太陽電池が、柔軟性である、請求項290に記載の方法。
- 切断しシールすることが、前記1つ又は複数の太陽電池モジュールの基部に前縁を形成する、請求項291に記載の方法。
- 切断しシールすることが、前記1つ又は複数の太陽電池モジュールの末端部に後縁を形成する、請求項291に記載の方法。
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