JP2013522879A - Photovoltaic module with buffer layer - Google Patents

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エイチ. エスティス、リチャード
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Abstract

緩衝層を含む光起電力モジュール、ならびに、それに関連する光電池、物品、システム、および方法が開示される。A photovoltaic module including a buffer layer, and associated photovoltaic cells, articles, systems, and methods are disclosed.

Description

本発明は、緩衝層を含む光起電力モジュール、ならびに、それに関連する光電池、物品、システムおよび方法に関する。   The present invention relates to a photovoltaic module including a buffer layer, and related photovoltaic cells, articles, systems and methods.

光電池は、光の形態のエネルギーを電気の形態のエネルギーに変換するために一般に用いられる。典型的な光電池は、2つの電極の間に配置された光活性材料を含む。一般に、光は片方または両方の電極を通過し、光活性材料と相互作用し、それによって荷電粒子(すなわち電子と正孔)を生成する。   Photovoltaic cells are commonly used to convert energy in the form of light into energy in the form of electricity. A typical photovoltaic cell includes a photoactive material disposed between two electrodes. In general, light passes through one or both electrodes and interacts with the photoactive material, thereby generating charged particles (ie, electrons and holes).

本発明の目的は、緩衝層を含む光起電力モジュール、ならびに、それに関連する光電池、物品、システムおよび方法を提供することにある。   It is an object of the present invention to provide a photovoltaic module including a buffer layer, as well as associated photovoltaic cells, articles, systems and methods.

この発明は、光電池において、バリア層と電極との間に1つまたは複数のある特定のポリマーを含有する緩衝層を含むと、電極上の機械的ストレスを減少させ、さらにバリア層が電極から層間剥離することを防止することができるという意外な発見に基づく。この層間剥離は光電池の性能の著しい低下につながるものである。緩衝層は、バリア層と電極との間の任意の接着剤ならびに環境中の酸素または水分が、電極を通して光電池に拡散するのを防止する障壁としてさらに貢献することができる。その結果、そのような緩衝層を含む光起電力モジュールでは、長期間安定性が改善され、使用可能寿命を増加することができる。   In the photovoltaic cell, when a buffer layer containing one or more specific polymers is provided between the barrier layer and the electrode, the mechanical stress on the electrode is reduced, and the barrier layer is further separated from the electrode to the interlayer. Based on the unexpected discovery that peeling can be prevented. This delamination leads to a significant decrease in the performance of the photovoltaic cell. The buffer layer can further serve as a barrier that prevents any adhesive between the barrier layer and the electrode and oxygen or moisture in the environment from diffusing through the electrode to the photovoltaic cell. As a result, a photovoltaic module including such a buffer layer can improve long-term stability and increase the usable life.

一態様において、本発明は、第1の電極および第2の電極、ならびに、第1の電極と第2の電極との間の光活性層を有する第1の光電池;第1の光電池により支えられたバリア層;接着剤を含有する粘着層;およびポリウレタン、ポリオレフィン、ポリビニルブチラール、イオノマーポリマーまたはそれらの共重合体からなる群より選択されるポリマーを含有する緩衝層;を備える光起電力モジュールを特徴とする。第1の電極はバリア層と光活性層との間にある。粘着層は第1の電極とバリア層との間にある。緩衝層は第1の電極と粘着層との間にある。   In one aspect, the invention is supported by a first photovoltaic cell having a first electrode and a second electrode, and a photoactive layer between the first electrode and the second electrode; A photovoltaic module comprising: a barrier layer; an adhesive layer containing an adhesive; and a buffer layer containing a polymer selected from the group consisting of polyurethane, polyolefin, polyvinyl butyral, ionomer polymers or copolymers thereof. And The first electrode is between the barrier layer and the photoactive layer. The adhesive layer is between the first electrode and the barrier layer. The buffer layer is between the first electrode and the adhesive layer.

別の態様において、本発明は、第1の電極および第2電極、ならびに、第1の電極と第2の電極との間の光活性層を有する第1の光電池;第1の光電池に支えられたバリア層;および、無水物、酸、またはアクリレートをグラフト結合したポリオレフィンを含むポリマーを含有する緩衝層;を備える光起電力モジュールを特徴とする。第1の電極はバリア層と光活性層との間にある。緩衝層は第1の電極とバリア層との間にある。モジュールは、緩衝層とバリア層との間に付加的な粘着剤層を有しない。   In another aspect, the invention is supported by a first photovoltaic cell having a first electrode and a second electrode, and a photoactive layer between the first electrode and the second electrode; And a buffer layer containing a polymer comprising a polyolefin grafted with anhydride, acid, or acrylate. The first electrode is between the barrier layer and the photoactive layer. The buffer layer is between the first electrode and the barrier layer. The module does not have an additional adhesive layer between the buffer layer and the barrier layer.

実施形態は、下記の任意選択の特徴の1つまたは複数個を含むことができる。
ポリマーは、無水物、酸、もしくはアクリレートをグラフト結合したポリオレフィン;ポリエチレンワックス;エチレン−無水マレイン酸共重合体;エチレン−メタクリル酸共重合体またはその塩;ポリイソブチレン、またはポリオール(例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ネオペンチルポリオールおよびシクロペンタンポリオール)から作られたポリウレタン;およびジイソシアネート(例えば、トルエンジイソシアネート)を含むことができる。
Embodiments can include one or more of the following optional features.
Polymers include polyolefins grafted with anhydrides, acids, or acrylates; polyethylene waxes; ethylene-maleic anhydride copolymers; ethylene-methacrylic acid copolymers or salts thereof; polyisobutylenes or polyols (eg, polyether polyols) , Polyester polyols, neopentyl polyols and cyclopentane polyols); and diisocyanates (eg, toluene diisocyanates).

ポリマーは、低くとも約80℃、および/または、高くとも約120℃のガラス転移温度を有し得る。
ポリマーは、緩衝層の約70重量%〜約100重量%にて存在してもよい。
緩衝層は、ナノクレイ(nanoclay)などの充填剤をさらに含むことができる。ナノクレイはモンモリロナイト、カオリナイト、イライト(llite)または緑泥石を含むことができる。いくつかの実施形態において、充填剤は、緩衝層の約0重量%〜約30重量%にて存在してもよい。
The polymer may have a glass transition temperature of at least about 80 ° C. and / or at most about 120 ° C.
The polymer may be present from about 70% to about 100% by weight of the buffer layer.
The buffer layer may further include a filler such as nanoclay. Nanoclays can include montmorillonite, kaolinite, llite or chlorite. In some embodiments, the filler may be present from about 0% to about 30% by weight of the buffer layer.

緩衝層は、第1の電極と粘着層との間の全領域、または粘着層がない場合には、第1の電極とバリア層との間の全領域を実質的に覆うことができる。
モジュールは、第1の光電池から分離された第2の光電池を含むことができ、この分離は第1の光電池と第2の光電池とを電気的に接続するための相互接続領域によって行われる。そのような実施形態において、緩衝層は、相互接続領域を覆うことができる。
The buffer layer can substantially cover the entire region between the first electrode and the adhesive layer or, if there is no adhesive layer, the entire region between the first electrode and the barrier layer.
The module may include a second photovoltaic cell that is separated from the first photovoltaic cell, the separation being performed by an interconnect region for electrically connecting the first photovoltaic cell and the second photovoltaic cell. In such embodiments, the buffer layer can cover the interconnect region.

モジュールは、複数の光電池を含むことができ、各々は第1の電極および第2の電極、ならびに、第1の電極と第2の電極との間の光活性層を有する。そのような実施形態において、緩衝層は、各光電池の第1の電極と粘着層との間にあり得、緩衝域(buffer)は、各光電池の第1の電極と粘着層との間の全領域を実質的に覆うことができる。   The module can include a plurality of photovoltaic cells, each having a first electrode and a second electrode, and a photoactive layer between the first electrode and the second electrode. In such an embodiment, the buffer layer may be between the first electrode of each photovoltaic cell and the adhesive layer, and the buffer is the entire buffer area between the first electrode of each photovoltaic cell and the adhesive layer. The area can be substantially covered.

緩衝層および粘着層、または、緩衝層およびバリア層は、第1の接着強度を有し得て、かつ、緩衝層および第1の電極は第1の接着強度より大きい第2の接着強度を有し得る。
緩衝層は、多くとも、約0.01g/m/日の水蒸気透過率を有してもよい。
緩衝層は、約25マイクロメートル(約25ミクロン)〜約250マイクロメートル(約250ミクロン)の厚さを有してもよい。
The buffer layer and the adhesive layer, or the buffer layer and the barrier layer can have a first adhesive strength, and the buffer layer and the first electrode have a second adhesive strength greater than the first adhesive strength. Can do.
The buffer layer may have a water vapor transmission rate of at most about 0.01 g / m 2 / day.
The buffer layer may have a thickness of about 25 micrometers (about 25 microns) to about 250 micrometers (about 250 microns).

接着剤は、エポキシ樹脂を含有し得る。
バリア層は、少なくとも2つの(例えば少なくとも3つの)ポリマー層、および少なくとも2つのポリマー層の間に少なくとも2つのセラミック層を含み得る。
The adhesive may contain an epoxy resin.
The barrier layer may include at least two (eg, at least three) polymer layers and at least two ceramic layers between the at least two polymer layers.

バリア層は、金属箔を含み得る。
ポリオレフィンは、ホモポリマーまたは共重合体を含み得る。
ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、またはエチレンアクリレート共重合体を含み得る。
The barrier layer can include a metal foil.
Polyolefins can include homopolymers or copolymers.
The polyolefin may include polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate copolymer, or ethylene acrylate copolymer.

緩衝層は、無水物をグラフト結合した低密度ポリエチレン;無水物をグラフト結合した直鎖状低密度ポリエチレン;無水物をグラフト結合した高密度ポリエチレン;無水物をグラフト結合したポリプロピレン;無水物または酸をグラフト結合した(grated)エチレンアクリレート共重合体;および無水物、酸もしくはアクリレートをグラフト結合したエチレン酢酸ビニル共重合体を含み得る。   The buffer layer consists of low density polyethylene grafted with anhydride; linear low density polyethylene grafted with anhydride; high density polyethylene grafted with anhydride; polypropylene grafted with anhydride; anhydride or acid. Grafted ethylene acrylate copolymers; and ethylene vinyl acetate copolymers grafted with anhydrides, acids or acrylates.

本発明のその他の特徴および利点は、説明と図面および特許請求の範囲から明らかにされる。   Other features and advantages of the invention will be apparent from the description and drawings, and from the claims.

光電池と緩衝層を含む光起電力モジュールの実施形態の断面図である。It is sectional drawing of embodiment of the photovoltaic module containing a photovoltaic cell and a buffer layer. 複数の光電池、および緩衝層を含む光起電力モジュールの実施形態の断面図である。1 is a cross-sectional view of an embodiment of a photovoltaic module including a plurality of photovoltaic cells and a buffer layer. 複数の光電池、および緩衝層を含み、緩衝層が光電池の間の相互接続領域を覆う光起電力モジュールの実施形態の断面図である。1 is a cross-sectional view of an embodiment of a photovoltaic module that includes a plurality of photovoltaic cells and a buffer layer, the buffer layer covering an interconnection region between the photovoltaic cells. 耐湿耐熱エージング工程中の、様々な光起電力モジュールの直列抵抗変化を示すグラフである。It is a graph which shows the series resistance change of various photovoltaic modules in a moisture-proof heat-resistant aging process. 耐湿耐熱エージング工程中の、様々な光起電力モジュールの効率変化を示すグラフである。It is a graph which shows the efficiency change of various photovoltaic modules in a moisture-proof heat-resistant aging process. 耐湿耐熱エージング工程中の、様々な光起電力モジュールの曲線因子変化を示すグラフである。It is a graph which shows the curve factor change of various photovoltaic modules in a moisture-resistant heat-resistant aging process.

種々の図面を通して、同様の参照記号は同様の部材を指す。
図1は、光電池101、緩衝層170、任意選択の粘着層180およびバリア層190を含む光起電力モジュール100の断面図を示す。光電池101は、基板110、電極120、任意選択の正孔阻止層130、光活性層140(例えば、電子受容体材料および電子供与体材料を含む)、任意選択の正孔キャリア層150および電極160を含む。図1に示すように、緩衝層170は電極160と粘着層180との間、または電極160とバリア層190(粘着層180がない場合)との間の全領域を実質的に覆う。
Like reference symbols refer to like parts throughout the various drawings.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a photovoltaic module 100 that includes a photovoltaic cell 101, a buffer layer 170, an optional adhesive layer 180, and a barrier layer 190. The photovoltaic cell 101 includes a substrate 110, an electrode 120, an optional hole blocking layer 130, a photoactive layer 140 (eg, including an electron acceptor material and an electron donor material), an optional hole carrier layer 150, and an electrode 160. including. As shown in FIG. 1, the buffer layer 170 substantially covers the entire region between the electrode 160 and the adhesive layer 180 or between the electrode 160 and the barrier layer 190 (in the absence of the adhesive layer 180).

一般に、緩衝層170は1つまたは複数のポリマーから形成される。緩衝層170における使用に適する典型的なポリマーとして、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリビニルブチラール、イオノマーポリマーまたはそれらの共重合体が挙げられる。   In general, the buffer layer 170 is formed from one or more polymers. Typical polymers suitable for use in the buffer layer 170 include polyurethane, polyolefin, polyvinyl butyral, ionomer polymers or copolymers thereof.

典型的なポリウレタンとして、ジイソシアネート(例えばトルエンジイソシアネート)およびポリオール(ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ネオペンチルポリオールおよびシクロペンタンポリオール)から作られたものが挙げられる。適切なポリウレタンの市販の例として、Epoxies,Etc.社(Cranston、RI)から入手可能なL020910およびEpic Resins社(Palmyra,WI)から入手可能なD9940−0401が挙げられる。   Typical polyurethanes include those made from diisocyanates (eg, toluene diisocyanate) and polyols (polyether polyols, polyester polyols, neopentyl polyols and cyclopentane polyols). Commercially available examples of suitable polyurethanes include Epoxies, Etc. L020910 available from the company (Cranston, RI) and D9940-0401 available from Epic Resins (Palmyra, Wis.).

本明細書で使用するとき、用語「ポリオレフィン」は、少なくとも直鎖状の、または分岐した、環式の、もしくは非環式のオレフィンモノマーから作られたホモポリマーまたは共重合体を指す。ポリオレフィンホモポリマーの例として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリペンテンおよびポリメチルペンテンが挙げられる。ポリオレフィン共重合体は、オレフィンから形成する他に、オレフィンモノマーおよび1つまたは複数のコモノマーから形成することができる。ポリオレフィン共重合体を作るために用いることができる典型的なコモノマーとして、酢酸ビニルもしくはアクリレート(例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルもしくはアクリル酸ブチルなどのアクリル酸アルキル、またはメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルもしくはメタクリル酸ブチルなどのメタクリル酸アルキル)が挙げられる。典型的なポリオレフィン共重合体として、エチレン酢酸ビニル共重合体およびエチレンアクリレート共重合体が挙げられる。いくつかの実施形態において、典型的なポリエチレンホモポリマーまたはポリエチレン共重合体として、低密度ポリエチレン(例えば、0.910g/cm〜0.925g/cmの密度を有する)、直鎖状低密度ポリエチレン(例えば、0.910g/cm〜0.935g/cmの密度を有する)および高密度ポリエチレン(例えば、0.935g/cm〜0.970g/cmの密度を有する)が挙げられる。高密度ポリエチレンは、1つまたは複数のC4〜C20のαオレフィンコモノマーとのエチレンの共重合により生成することができる。適切なαオレフィンコモノマーの例として、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセンおよびそれらの組み合わせが挙げられる。高密度ポリエチレンは、前述のαオレフィンコモノマーを20モルパーセントまで含むことができる。 As used herein, the term “polyolefin” refers to a homopolymer or copolymer made from at least linear or branched, cyclic or acyclic olefin monomers. Examples of polyolefin homopolymers include polyethylene, polypropylene, polybutene, polypentene and polymethylpentene. In addition to being formed from olefins, polyolefin copolymers can be formed from olefin monomers and one or more comonomers. Typical comonomers that can be used to make polyolefin copolymers include vinyl acetate or acrylates (eg, alkyl acrylates such as methyl acrylate, ethyl acrylate or butyl acrylate, or methyl methacrylate, ethyl methacrylate). Or alkyl methacrylates such as butyl methacrylate). Typical polyolefin copolymers include ethylene vinyl acetate copolymers and ethylene acrylate copolymers. In some embodiments, as a typical polyethylene homopolymer or polyethylene copolymer, low density polyethylene (eg, having a density of 0.910 g / cm 2 to 0.925 g / cm 2 ), linear low density polyethylene (e.g., 0.910 g / cm 2 having a density of ~0.935g / cm 2) include and high density polyethylene (e.g., having a density of 0.935g / cm 2 ~0.970g / cm 2 ) . High density polyethylene can be produced by copolymerization of ethylene with one or more C4 to C20 alpha olefin comonomers. Examples of suitable alpha olefin comonomers include 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene and combinations thereof. High density polyethylene can contain up to 20 mole percent of the aforementioned alpha olefin comonomer.

いくつかの実施形態において、緩衝層170に適するポリオレフィンは、無水物、酸もしくはアクリレートをグラフト結合したポリオレフィン;ポリエチレンワックス;エチレン−無水マレイン酸共重合体;エチレン−メタクリル酸共重合体またはその塩;およびポリイソブチレンを含み得る。エチレン−メタクリル酸共重合体の塩は、Li、Na、K、Mg2+およびZn2+などのいかなる適切なカチオンも含み得る。エチレン−メタクリル酸共重合体またはその塩の市販の例として、E.I.du Pont de Nemours and Company,Inc.(Wilmington、DE)から入手可能なSURLYN(R)シリーズのポリマーが挙げられる。 In some embodiments, polyolefins suitable for the buffer layer 170 include polyolefins grafted with anhydrides, acids or acrylates; polyethylene waxes; ethylene-maleic anhydride copolymers; ethylene-methacrylic acid copolymers or salts thereof; And polyisobutylene. The salt of the ethylene-methacrylic acid copolymer may comprise any suitable cation such as Li + , Na + , K + , Mg 2+ and Zn 2+ . Commercially available examples of ethylene-methacrylic acid copolymers or salts thereof include E.I. I. du Pont de Nemours and Company, Inc. SURLYN® series of polymers available from (Wilmington, DE).

いくつかの実施形態において、ポリオレフィンはポリオレフィングラフト共重合体を含む。例えば、ポリオレフィングラフト共重合体は、無水物、酸もしくはアクリレートをグラフト結合したポリオレフィンを含み得る。そのようなグラフト共重合体の例として、無水物をグラフト結合した低密度ポリエチレン;無水物をグラフト結合した直鎖状低密度ポリエチレン;無水物をグラフト結合した高密度ポリエチレン;無水物をグラフト結合したポリプロピレン;無水物または酸をグラフト結合した(grated)エチレンアクリレート共重合体;および無水物、酸もしくはアクリレートをグラフト結合したエチレン酢酸ビニル共重合体が挙げられる。第1のポリマーの市販の例として、E.I.du Pont de Nemours and Company,Inc.から入手可能なBYNEL(R)シリーズのポリマーが挙げられる。   In some embodiments, the polyolefin comprises a polyolefin graft copolymer. For example, the polyolefin graft copolymer may comprise a polyolefin grafted with an anhydride, acid or acrylate. Examples of such graft copolymers include: low density polyethylene grafted with anhydride; linear low density polyethylene grafted with anhydride; high density polyethylene grafted with anhydride; grafted with anhydride. Polypropylene; anhydride or acid grafted ethylene acrylate copolymer; and anhydride, acid or acrylate grafted ethylene vinyl acetate copolymer. Commercially available examples of the first polymer include E.I. I. du Pont de Nemours and Company, Inc. BYNEL® series of polymers available from

緩衝層170において用いることができるイオノマーポリマーは、酸部分(例えばカルボン酸部分、スルホン酸部分またはリン酸部分)を含有するポリマーを含む。イオノマーポリマー中の酸性基は、部分的にまたは完全に、Li、Na、K、Mg2+およびZn2+などの適切なカチオンを含む塩類に転換することができる。適切なイオノマーポリマーの例として、エチレン共重合体部分および酸共重合体部分を含有するポリマーが挙げられる。エチレン共重合体部分は、エチレンと、酢酸ビニル、アクリル酸アルキルおよびメタクリル酸アルキルからなる群から選択されるモノマーとの共重合によって形成することができる。酸共重合体部分は、エチレンと、アクリル酸およびメタクリル酸からなる群から選択されるモノマーとの共重合によって形成することができる。その他の例として、米国特許4,968,745号明細書に記載されたものなどイオノマーポリビニルブチラールが挙げられる。 Ionomeric polymers that can be used in the buffer layer 170 include polymers that contain acid moieties (eg, carboxylic acid moieties, sulfonic acid moieties, or phosphoric acid moieties). The acidic groups in the ionomer polymer can be partially or completely converted to salts containing appropriate cations such as Li + , Na + , K + , Mg 2+ and Zn 2+ . Examples of suitable ionomer polymers include polymers containing ethylene copolymer moieties and acid copolymer moieties. The ethylene copolymer portion can be formed by copolymerization of ethylene and a monomer selected from the group consisting of vinyl acetate, alkyl acrylate and alkyl methacrylate. The acid copolymer portion can be formed by copolymerization of ethylene and a monomer selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid. Other examples include ionomer polyvinyl butyral such as those described in US Pat. No. 4,968,745.

理論に束縛されることを望むものではないが、発明者らは、電極160と粘着層180との間の、または電極160とバリア層190との間の緩衝層170として、上述の、1つまたは複数のポリマーを用いると、電極160上の機械的ストレスを減少させて、さらにバリア層190が電極160から層間剥離することを防止できるということを意外にも発見した。この層間剥離は光電池101の性能の著しい低下につながるものである。上述のポリマーは、粘着層180中の接着剤ならびに環境中の酸素または水が、電極160を通して、光電池101へ拡散することを防ぐための障壁としてさらに貢献することができる。その結果、光起電力モジュール101は、改善された長期間安定性および増加した使用可能寿命を有する。   While not wishing to be bound by theory, the inventors have described one of the above-described ones as the buffer layer 170 between the electrode 160 and the adhesive layer 180 or between the electrode 160 and the barrier layer 190. Alternatively, it has been surprisingly discovered that the use of multiple polymers can reduce mechanical stress on the electrode 160 and further prevent the barrier layer 190 from delaminating from the electrode 160. This delamination leads to a significant decrease in the performance of the photovoltaic cell 101. The polymer described above can further serve as a barrier to prevent the adhesive in the adhesive layer 180 and the oxygen or water in the environment from diffusing through the electrode 160 to the photovoltaic cell 101. As a result, the photovoltaic module 101 has improved long-term stability and increased usable life.

いくつかの実施形態において、緩衝層170に用いるのに適するポリマーは、緩衝層170がバリア層190より機械的により柔軟であるように十分に低いガラス転移温度(T)を有し、かつ、電極160との比較的高い接着強度を有するように十分に高いTを有する。例えば、ポリマーは、高くとも約120℃(例えば、高くとも約115℃、高くとも約110℃、高くとも約105℃、または高くとも約100℃)、および/または、低くとも約80℃、(例えば低くとも約85℃、低くとも約90℃、低くとも約95℃、または低くとも約100℃。)のガラス転移温度を有してもよい。 In some embodiments, a polymer suitable for use in the buffer layer 170 has a glass transition temperature (T g ) that is sufficiently low that the buffer layer 170 is mechanically more flexible than the barrier layer 190, and It has a sufficiently high T g so as to have a relatively high adhesive strength with the electrode 160. For example, the polymer may be at most about 120 ° C. (eg, at most about 115 ° C., at most about 110 ° C., at most about 105 ° C., or at most about 100 ° C.), and / or at least about 80 ° C. ( For example, it may have a glass transition temperature of at least about 85 ° C., at least about 90 ° C., at least about 95 ° C., or at least about 100 ° C.).

いくつかの実施形態において、緩衝層170は、上述の、1つまたは複数のポリマーを、少なくとも約70重量%(例えば少なくとも約75重量%、少なくとも約80重量%、少なくとも約85重量%、または少なくとも約90重量%)、および/または、多くとも約100重量%(例えば多くとも約99重量%、多くとも約95重量%、多くとも約90重量%、または多くとも約85重量%)含んでもよい。   In some embodiments, the buffer layer 170 contains at least about 70% (eg, at least about 75%, at least about 80%, at least about 85%, or at least about one or more polymers as described above. About 90% by weight) and / or at most about 100% by weight (eg at most about 99% by weight, at most about 95% by weight, at most about 90% by weight, or at most about 85% by weight). .

いくつかの実施形態において、緩衝層170は、例えばナノクレイのような無機質充填材等の充填剤を含んでもよい。ナノクレイは、スメクタイト族からの粘土を含み得る。スメクタイトナノクレイは独特の形態を有し、1つの寸法(例えば厚さ)がナノメーター範囲(例えば約1nm〜約100nm)にあることを特徴とする。スメクタイトナノクレイの一例として、モンモリロナイトが挙げられる。ナノクレイの他の例として、カオリナイト、イライトまたは緑泥石が挙げられる。本明細書で記述されたナノクレイはすべて、市販供給源(例えばNanocor,Inc.)から得ることができる。理論に束縛されることを望むものではないが、緩衝層170に充填剤(上述のものなど)を含むと、環境中の酸素または水分の、光電池101への拡散を防止することができると考えられる。   In some embodiments, the buffer layer 170 may include a filler, such as an inorganic filler such as nanoclay. Nanoclays can include clays from the smectite family. Smectite nanoclays have a unique morphology and are characterized by one dimension (eg, thickness) in the nanometer range (eg, about 1 nm to about 100 nm). An example of a smectite nanoclay is montmorillonite. Other examples of nanoclays include kaolinite, illite or chlorite. All nanoclays described herein can be obtained from commercial sources (eg, Nanocor, Inc.). Although not wishing to be bound by theory, it is believed that when the buffer layer 170 includes a filler (such as those described above), diffusion of oxygen or moisture in the environment to the photovoltaic cell 101 can be prevented. It is done.

いくつかの実施形態において、緩衝層170は、上述の充填剤を、少なくとも約1重量%(例えば少なくとも約5重量%、少なくとも約10重量%、少なくとも約15重量%、または少なくとも約20重量%)および/または、多くとも約30重量%(例えば多くとも約25重量%、多くとも約20重量%、多くとも約15重量%、または多くとも約10重量%)含んでもよい。   In some embodiments, the buffer layer 170 contains at least about 1% by weight of the filler described above (eg, at least about 5%, at least about 10%, at least about 15%, or at least about 20%). And / or at most about 30% by weight (eg, at most about 25% by weight, at most about 20% by weight, at most about 15% by weight, or at most about 10% by weight).

いくつかの実施形態において、充填剤(例えばナノクレイ)は、緩衝層170に添加される前に、十分に低い温度でベーキングされる。例えば、充填剤は、高くとも約70℃(例えば、高くとも約65℃、高くとも約60℃、高くとも約55℃、または約50℃)、および/または、低くとも約30℃(例えば低くとも約35℃、低くとも約40℃、低くとも約45℃、または低くとも約50℃)の温度でベーキングされ得る。理論に束縛されることを望むものではないが、上述の温度で充填剤をベーキングすると、ナノクレイ粒子の塊を減少させるか除去することができると考えられる。この塊はかすみ(haze)を増加させ、光電池101への光線透過率を減少させるおそれがあるものである。   In some embodiments, the filler (eg, nanoclay) is baked at a sufficiently low temperature before being added to the buffer layer 170. For example, the filler may be at most about 70 ° C. (eg, at most about 65 ° C., at most about 60 ° C., at most about 55 ° C., or about 50 ° C.), and / or at least about 30 ° C. (eg, low At about 35 ° C., at least about 40 ° C., at least about 45 ° C., or at least about 50 ° C.). While not wishing to be bound by theory, it is believed that baking the filler at the temperatures described above can reduce or eliminate the mass of nanoclay particles. This lump increases haze and may reduce the light transmittance to the photovoltaic cell 101.

いくつかの実施形態において、緩衝層170および粘着層180、または、緩衝層170およびバリア層190(粘着層180がない場合)は、第1の接着強度を有し得て、かつ、緩衝層170および電極160は、第1の接着強度より大きい第2の接着強度を有し得る。本明細書で言及された付着強さは、ASTM D 1876−01に従うT型剥離試験によって測定される。理論に束縛されることを望むものではないが、そのような緩衝層は、電極160からバリア層190が層間剥離することを減少させるか防止することができると考えられる。   In some embodiments, the buffer layer 170 and the adhesive layer 180, or the buffer layer 170 and the barrier layer 190 (in the absence of the adhesive layer 180) can have a first adhesive strength and the buffer layer 170. And the electrode 160 may have a second adhesive strength greater than the first adhesive strength. The adhesion strength referred to herein is measured by a T-peel test according to ASTM D 1876-01. While not wishing to be bound by theory, it is believed that such a buffer layer can reduce or prevent delamination of the barrier layer 190 from the electrode 160.

一般に、緩衝層170は、光電池101の中への環境中の水分または酸素の拡散を防止するために十分に低い水蒸気透過率(MVTR)を有する。本明細書で述べるMVTRは、ASTM E−96に従って測定される。例えば、緩衝層170は、多くとも約0.01g/m/日(例えば、多くとも約0.005g/m/日、多くとも約0.001g/m/日、多くとも約0.0005g/m/日、または多くとも約0.0001g/m/日)のMVTRを有してもよい。 In general, the buffer layer 170 has a sufficiently low water vapor transmission rate (MVTR) to prevent diffusion of environmental moisture or oxygen into the photovoltaic cell 101. The MVTR described herein is measured according to ASTM E-96. For example, the buffer layer 170 is about 0.01 g / m 2 / day (e.g., at most about 0.005 g / m 2 / day at most, at most about 0.001 g / m 2 / day, at most about 0. (0005 g / m 2 / day, or at most about 0.0001 g / m 2 / day).

いくつかの実施形態において、緩衝層170は、多くとも約250マイクロメートル(約250ミクロン)(例えば、多くとも約225マイクロメートル(約225ミクロン)、多くとも約200マイクロメートル(約200ミクロン)、多くとも約175マイクロメートル(約175ミクロン)、または多くとも約150マイクロメートル(約150ミクロン))、および/または、少なくとも約25マイクロメートル(約25ミクロン)(例えば、少なくとも約50マイクロメートル(約50ミクロン)、少なくとも約75マイクロメートル(約75ミクロン)、少なくとも約100マイクロメートル(約100ミクロン)、または少なくとも約125マイクロメートル(約125ミクロン))の厚さを有してもよい。   In some embodiments, the buffer layer 170 has at most about 250 micrometers (about 250 microns) (eg, at most about 225 micrometers (about 225 microns), at most about 200 micrometers (about 200 microns), At most about 175 micrometers (about 175 microns), or at most about 150 micrometers (about 150 microns), and / or at least about 25 micrometers (about 25 microns) (eg, at least about 50 micrometers (about 50 microns), at least about 75 microns (about 75 microns), at least about 100 microns (about 100 microns), or at least about 125 microns (about 125 microns)).

一般に、緩衝層170は、本技術分野において公知の方法または本明細書で記述された方法によって電極160に付着させることができる。例えば、緩衝層170は、上述の1つまたは複数のポリマー、および、任意選択の充填剤(例えばナノクレイ)を含む予備成形膜であってもよい。この膜は公知の方法(例えばフィルム押し出し)によって形成することができる。膜が形成された後、同膜が電極160に付着するように、同膜を電極160に対して押しつけることができる。   In general, the buffer layer 170 can be attached to the electrode 160 by methods known in the art or as described herein. For example, the buffer layer 170 may be a preformed film that includes one or more of the polymers described above and an optional filler (eg, nanoclay). This film can be formed by a known method (for example, film extrusion). After the film is formed, the film can be pressed against the electrode 160 such that the film adheres to the electrode 160.

いくつかの実施形態において、緩衝層170は、押出塗工プロセスによって電極160上に形成することができる。例えば、緩衝層170がSURLYN(R)ポリマーを含む場合、SURLYN(R)ポリマーを融解し、押出機へ導入することができる。次いで、溶融したポリマーを押出機から放出し、電極160上に塗布することができる。そのような実施形態において、充填剤(例えばナノクレイ)を、任意選択的に押出機内で溶融したポリマーと混合し、混合物を形成することができ、次いで、この混合物を押出機から放出し、電極160上に塗布することができる。   In some embodiments, the buffer layer 170 can be formed on the electrode 160 by an extrusion coating process. For example, if the buffer layer 170 includes SURLYN® polymer, the SURLYN® polymer can be melted and introduced into the extruder. The molten polymer can then be discharged from the extruder and applied onto the electrode 160. In such embodiments, a filler (eg, nanoclay) can be optionally mixed with the molten polymer in the extruder to form a mixture, which is then discharged from the extruder and the electrode 160 Can be applied on top.

いくつかの実施形態において、緩衝層170は、押出塗工プロセス以外の、溶液塗布、インクジェット印刷、スピンコーティング、浸漬コーティング、ナイフコーティング、バーコーティング、スプレーコーティング、ローラーコーティング、スロットコーティング、グラビアコーティング、フレキソ印刷またはスクリーン印刷などのコーティング工程によって電極160上に形成することができる。例えば、緩衝層170は、(1)溶液または分散液を形成するために、ポリマー(例えばポリウレタン)および任意選択の充填剤(例えばナノクレイ)を溶媒(例えば水または有機溶媒)と混合すること、(2)電極160上に溶液または分散液を塗布すること、および(3)塗布された溶液または分散液を乾燥することにより形成することができる。   In some embodiments, the buffer layer 170 is a solution coating, ink jet printing, spin coating, dip coating, knife coating, bar coating, spray coating, roller coating, slot coating, gravure coating, flexographic coating, other than extrusion coating process. It can be formed on the electrode 160 by a coating process such as printing or screen printing. For example, the buffer layer 170 may include (1) mixing a polymer (eg, polyurethane) and an optional filler (eg, nanoclay) with a solvent (eg, water or an organic solvent) to form a solution or dispersion; It can be formed by 2) applying a solution or dispersion on the electrode 160 and (3) drying the applied solution or dispersion.

いくつかの実施形態において、緩衝層170は、前段落に記述された、溶媒を使用しないコーティングプロセスのうちの1つを使用して形成することができる。例えば、緩衝層170がポリウレタンを含む場合、それは、(1)混合物を形成するために、溶媒がない状態で、ジイソシアネートモノマーをポリオールモノマーまたはプレポリマーと混合すること、(2)混合物を電極160上に塗布すること、および(3)緩衝層170を形成するために、混合物内のモノマーを(例えば加熱により)重合することにより形成することができる。特定の実施形態では、混合ステップ中に、ジイソシアネートモノマーとポリオールモノマーもしくはプレポリマーとの混合を促進するために、溶媒を加えることができる。   In some embodiments, the buffer layer 170 can be formed using one of the solvent-free coating processes described in the previous paragraph. For example, if the buffer layer 170 comprises polyurethane, it can be: (1) mixing a diisocyanate monomer with a polyol monomer or prepolymer in the absence of a solvent to form a mixture; (2) placing the mixture on the electrode 160; And (3) to form the buffer layer 170 by polymerizing the monomers in the mixture (eg, by heating). In certain embodiments, a solvent can be added during the mixing step to facilitate mixing the diisocyanate monomer with the polyol monomer or prepolymer.

いくつかの実施形態において、本明細書で記述された光起電力モジュールは、複数の光電池、および、各光電池の電極と粘着層またはバリア層との間の全領域を実質的に覆う緩衝層を含む。図2は、複数の光電池201、緩衝層270、任意選択の粘着層280およびバリア層290を含む光起電力モジュール200の断面図を示す。各光電池201は、電極220、任意選択の正孔阻止層230、光活性層240、任意選択の正孔キャリア層250および電極260を含む。光電池201は、共通基板210を共有し、相互接続領域202によって互いから分離されており、この相互接続領域は、光電池間の電気的接続に使用することができる。図2に示すように、緩衝層270は、各光電池201の電極260と粘着層280との間の、または、(粘着層280がない場合)電極260とバリア層290との間の全領域を実質的に覆う。さらに緩衝層270は、相互接続領域202を覆う。   In some embodiments, the photovoltaic modules described herein include a plurality of photovoltaic cells and a buffer layer that substantially covers the entire area between the electrodes of each photovoltaic cell and the adhesive or barrier layer. Including. FIG. 2 shows a cross-sectional view of a photovoltaic module 200 that includes a plurality of photovoltaic cells 201, a buffer layer 270, an optional adhesive layer 280, and a barrier layer 290. Each photovoltaic cell 201 includes an electrode 220, an optional hole blocking layer 230, a photoactive layer 240, an optional hole carrier layer 250 and an electrode 260. The photovoltaic cells 201 share a common substrate 210 and are separated from each other by an interconnect region 202, which can be used for electrical connection between the photovoltaic cells. As shown in FIG. 2, the buffer layer 270 covers the entire area between the electrode 260 and the adhesive layer 280 of each photovoltaic cell 201 or between the electrode 260 and the barrier layer 290 (when there is no adhesive layer 280). Substantially covering. Further, the buffer layer 270 covers the interconnect region 202.

いくつかの実施形態において、本明細書で記述される光起電力モジュールは、複数の光電池、および、光電池のみの間の相互接続領域を実質的に覆う緩衝層を含む。図3は、複数の光電池301、緩衝層370、任意選択の粘着層380およびバリア層390を含む光起電力モジュール300の断面図を示す。各光電池301は、電極320、任意選択の正孔阻止層330、光活性層340、任意選択の正孔キャリア層350および電極360を含む。光電池301は、共通基板310を共有し、相互接続領域302によって、互いから分離されており、この相互接続領域は、光電池間の電気的接続に使用することができる。図3に示すように、緩衝層370は、相互接続領域302のみを実質的に覆う。   In some embodiments, the photovoltaic modules described herein include a plurality of photovoltaic cells and a buffer layer that substantially covers an interconnect region between the photovoltaic cells only. FIG. 3 shows a cross-sectional view of a photovoltaic module 300 that includes a plurality of photovoltaic cells 301, a buffer layer 370, an optional adhesive layer 380 and a barrier layer 390. Each photovoltaic cell 301 includes an electrode 320, an optional hole blocking layer 330, a photoactive layer 340, an optional hole carrier layer 350 and an electrode 360. The photovoltaic cells 301 share a common substrate 310 and are separated from each other by an interconnect region 302 that can be used for electrical connection between the photovoltaic cells. As shown in FIG. 3, the buffer layer 370 substantially covers only the interconnect region 302.

一般に、任意選択の粘着層180は、光電池101へバリア層190を付着するために接着剤を含む。典型的な接着剤はエポキシ樹脂である。粘着層180は、本技術分野において公知の方法によって作ることができる。いくつかの実施形態において、粘着層180は、エポキシドモノマーおよびコモノマー(例えばポリアミン)を含む層をバリア層190の表面上に適用し、次いで、加熱によってモノマーを硬化することによって形成することができる。いくつかの実施形態において、粘着層180は、エポキシドモノマーおよびイニシエータ(例えば酸または塩基)を含む層をバリア層190の表面上に適用し、次いで、開環重合反応を通じて紫外線によってモノマーを硬化することによって形成することができる。次いで、このように形成された物品を、光起電力モジュール100を形成するために緩衝層170に付着することができる。   In general, the optional adhesive layer 180 includes an adhesive to adhere the barrier layer 190 to the photovoltaic cell 101. A typical adhesive is an epoxy resin. The adhesive layer 180 can be made by a method known in this technical field. In some embodiments, the adhesion layer 180 can be formed by applying a layer comprising an epoxide monomer and a comonomer (eg, polyamine) onto the surface of the barrier layer 190 and then curing the monomer by heating. In some embodiments, the adhesion layer 180 applies a layer comprising an epoxide monomer and an initiator (eg, acid or base) onto the surface of the barrier layer 190 and then cures the monomer by ultraviolet light through a ring-opening polymerization reaction. Can be formed. The article thus formed can then be attached to the buffer layer 170 to form the photovoltaic module 100.

いくつかの実施形態において、粘着層180を光起電力モジュール100から省略することができる。例えば、緩衝層170が無水物、酸またはアクリレート(上述されたものなど)をグラフト結合したポリオレフィンから形成される場合、粘着層180を省略することができる。なぜならそのようなポリオレフィンは、バリア層190および電極160の両方への強い粘着結合を形成することができるからである。いくつかの実施形態において、ポリオレフィンを融解し、緩衝層上にその熱い融解物を押出し加工することによって、緩衝層170上にポリオレフィンを形成することができる。   In some embodiments, the adhesive layer 180 can be omitted from the photovoltaic module 100. For example, if the buffer layer 170 is formed from a polyolefin grafted with an anhydride, acid or acrylate (such as those described above), the adhesive layer 180 can be omitted. This is because such polyolefins can form strong adhesive bonds to both the barrier layer 190 and the electrode 160. In some embodiments, the polyolefin can be formed on the buffer layer 170 by melting the polyolefin and extruding the hot melt onto the buffer layer.

一般に、バリア層190は、光電池101の中への、環境中の酸素または水分の拡散を十分に防止することができる材料から作られる。いくつかの実施形態において、バリア層190は、多層構造を有し、少なくとも2つの(例えば、少なくとも3つの)ポリマー層(例えば、各々が、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートなどのポリエステルを含む)を含み、かつ、少なくとも2つのポリマー層の間の、少なくとも2つのセラミック層(例えば、各々が、シリカまたはアルミナを含む)を含む複合物を有する。そのような実施形態において、バリア層190は、以下の順、即ちポリマー層、セラミック層、ポリマー層、セラミック層およびポリマー層の順にて、3つのポリマー層および2つのセラミック層を有し得る。   In general, the barrier layer 190 is made of a material that can sufficiently prevent the diffusion of oxygen or moisture in the environment into the photovoltaic cell 101. In some embodiments, the barrier layer 190 has a multilayer structure and includes at least two (eg, at least three) polymer layers (eg, each comprising a polyester, such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate). And having a composite comprising at least two ceramic layers (eg each comprising silica or alumina) between at least two polymer layers. In such an embodiment, the barrier layer 190 may have three polymer layers and two ceramic layers in the following order: polymer layer, ceramic layer, polymer layer, ceramic layer, and polymer layer.

いくつかの実施形態において、バリア層190は、透明な材料(例えば前段落に記述されていた多層構造)から作られる。本明細書で引用されるとき、透明な材料とは、光電池101の中で使用される厚さにおいて、光電池の動作中に使用される波長または波長の範囲で、入射光の、少なくとも約60%(例えば少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%)を透過させる材料である。   In some embodiments, the barrier layer 190 is made from a transparent material (eg, the multilayer structure described in the previous paragraph). As quoted herein, a transparent material is at least about 60% of incident light at the thickness or range of wavelengths used during operation of the photovoltaic cell, at the thickness used in the photovoltaic cell 101. (Eg, at least about 70%, at least about 75%, at least about 80%, at least about 85%).

実施形態によっては、バリア層190は、金属箔を含んでもよい。理論に束縛されることを望むものではないが、金属箔は一般に、ポリマーとセラミックスから形成された複合材料よりも良好な障壁材料であると考えられる。一方、金属箔は、ポリマーとセラミックスから形成された複合材料よりも一般に透明ではないため、光起電力モジュール100の片面(例えば光起電力モジュール100の、入射光が通常到達することができない底面)上でのみ通常使用される。   In some embodiments, the barrier layer 190 may include a metal foil. Without wishing to be bound by theory, metal foils are generally considered to be better barrier materials than composite materials formed from polymers and ceramics. On the other hand, metal foils are generally less transparent than composite materials formed from polymers and ceramics, so one side of the photovoltaic module 100 (eg, the bottom surface of the photovoltaic module 100 where incident light cannot normally reach). Usually used only above.

光電池101に関して、基板110は、透明な材料から一般に形成してもよい。基板110を形成することができる典型的な材料として、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、炭化水素重合体、セルロース系ポリマー、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテルおよびポリエーテルケトンが挙げられる。実施形態によっては、ポリマーは、フッ化ポリマーであってもよい。いくつかの実施形態において、ポリマー材料の組み合わせが使用される。実施形態によっては、基板110の異なる領域は異なる材料から形成することができる。   For photovoltaic cell 101, substrate 110 may generally be formed from a transparent material. Typical materials from which the substrate 110 can be formed include polyethylene terephthalate, polyimide, polyethylene naphthalate, hydrocarbon polymers, cellulosic polymers, polycarbonates, polyamides, polyethers and polyether ketones. In some embodiments, the polymer may be a fluorinated polymer. In some embodiments, a combination of polymeric materials is used. In some embodiments, different regions of the substrate 110 can be formed from different materials.

いくつかの実施形態において、基板は、金属箔などの不透明な材料から作ることができる。
一般に、基板110は、可撓性、半剛性または剛性(たとえば、ガラス)を有することができる。いくつかの実施形態において、基板110は、曲げ弾性率として約5,000メガパスカル未満(例えば、約1,000メガパスカル未満、または約500メガパスカル未満)を有する。実施形態によっては、基板110の異なる領域は、可撓性、半剛性または非可撓性を有することができる(例えば、1つまたは複数の領域が可撓性で1つまたは複数の別の領域が半剛性、1つまたは複数の領域が可撓性で1つまたは複数の別の領域が非可撓性)。
In some embodiments, the substrate can be made from an opaque material such as a metal foil.
In general, the substrate 110 can be flexible, semi-rigid or rigid (eg, glass). In some embodiments, the substrate 110 has a flexural modulus of less than about 5,000 megapascals (eg, less than about 1,000 megapascals, or less than about 500 megapascals). In some embodiments, different regions of the substrate 110 can have flexibility, semi-rigidity, or inflexibility (eg, one or more regions are flexible and one or more other regions). Semi-rigid, one or more regions are flexible and one or more other regions are inflexible).

典型的には、基板110は、厚さが少なくとも約1マイクロメートル(約1ミクロン)(たとえば、少なくとも約5マイクロメートル(約5ミクロン)、または少なくとも約10マイクロメートル(約10ミクロン))であり、および/または、厚さが多くとも約1,000マイクロメートル(約1,000ミクロン)(たとえば、多くとも約500マイクロメートル(約500ミクロン)、多くとも約300マイクロメートル(約300ミクロン)、多くとも約200マイクロメートル(約200ミクロン)、多くとも約100マイクロメートル(約100ミクロン)、または多くとも約50マイクロメートル(約50ミクロン))である。   Typically, the substrate 110 has a thickness of at least about 1 micrometer (about 1 micron) (eg, at least about 5 micrometers (about 5 microns), or at least about 10 micrometers (about 10 microns)). And / or a thickness of at most about 1,000 micrometers (about 1,000 microns) (eg, at most about 500 micrometers (about 500 microns), at most about 300 micrometers (about 300 microns), At most about 200 micrometers (about 200 microns), at most about 100 micrometers (about 100 microns), or at most about 50 micrometers (about 50 microns)).

一般に、基板110は、着色又は無着色とすることできる。いくつかの実施形態において、基板110の1つまたは複数の部分が着色してあり、その一方で基板110の1つまたは複数の別の部分は無着色である。   In general, the substrate 110 can be colored or uncolored. In some embodiments, one or more portions of the substrate 110 are colored while one or more other portions of the substrate 110 are uncolored.

基板110は、1つの平坦面(たとえば、光が当たる面)または2つの平坦面(たとえば、光が当たる面およびその反対側の面)を有することができ、または平坦でない面を有することもできる。基板110の非平面は、例えば、曲げたり段差を付けたりすることができる。いくつかの実施形態において、基板110の非平面はパターンを付けられる(例えば、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズまたはレンチキュラープリズムを形成するために、パターン付けされた段差を有する)。   The substrate 110 can have one flat surface (eg, a surface that is exposed to light) or two flat surfaces (eg, a surface that is exposed to light and the opposite surface), or can have a non-planar surface. . The non-planar surface of the substrate 110 can be bent or stepped, for example. In some embodiments, the non-planar surface of the substrate 110 is patterned (eg, with patterned steps to form a Fresnel lens, lenticular lens, or lenticular prism).

いくつかの実施形態において、基板110は、バリア層190と同じであり得て、接着剤(粘着層180において用いられるものなど)によって電極120に付着させることができる。そのような実施形態において、緩衝層170の中で用いられる材料も、電極120と接着剤との間に含むことができる。いくつかの実施形態において、緩衝層が基板110および電極120の両方と強い粘着結合を形成することができる材料(例えば無水物、酸またはアクリレートをグラフト結合したポリオレフィン)を含む場合、接着剤は省略することができる。   In some embodiments, the substrate 110 can be the same as the barrier layer 190 and can be attached to the electrode 120 by an adhesive (such as that used in the adhesive layer 180). In such embodiments, the material used in the buffer layer 170 can also be included between the electrode 120 and the adhesive. In some embodiments, the adhesive is omitted when the buffer layer includes a material that can form a strong cohesive bond with both substrate 110 and electrode 120 (eg, polyolefin grafted with anhydride, acid or acrylate). can do.

電極120は、電導体材料から一般に形成される。典型的な電導体材料として、導電性金属、導電性の合金、導電性のポリマーおよび導電性の金属酸化物が挙げられる。典型的な導電性金属として、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、白金およびチタンが挙げられる。典型的な導電性合金として、ステンレス鋼(例えば332ステンレス鋼、316ステンレス鋼)、金合金、銀合金、銅合金、アルミニウム合金、ニッケル合金、パラジウム合金、白金合金、およびチタン合金が挙げられる。典型的な導電性ポリマーとして、ポリチオフェン(たとえば、ドープしたポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(ドープしたPEDOT)、ポリアニリン(たとえば、ドープしたポリアニリン)、ポリピロール(たとえば、ドープしたポリピロール)が挙げられる。典型的な導電性金属酸化物として、インジウム錫オキサイド、フッ素添加酸化スズ、酸化スズ、および酸化亜鉛が挙げられる。いくつかの実施形態において、電導体材料の組み合わせが使用される。   The electrode 120 is generally formed from a conductive material. Typical conductive materials include conductive metals, conductive alloys, conductive polymers, and conductive metal oxides. Typical conductive metals include gold, silver, copper, aluminum, nickel, palladium, platinum and titanium. Typical conductive alloys include stainless steel (eg, 332 stainless steel, 316 stainless steel), gold alloy, silver alloy, copper alloy, aluminum alloy, nickel alloy, palladium alloy, platinum alloy, and titanium alloy. Typical conductive polymers include polythiophene (eg, doped poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (doped PEDOT), polyaniline (eg, doped polyaniline), polypyrrole (eg, doped polypyrrole). Typical conductive metal oxides include indium tin oxide, fluorinated tin oxide, tin oxide, and zinc oxide, hi some embodiments, a combination of conductive materials is used.

いくつかの実施形態において、電極120はメッシュ電極を含むことができる。メッシュ電極の例は、同時係属中の米国特許出願公開第20040187911号明細書および同第20060090791号明細書に記載されている。   In some embodiments, the electrode 120 can include a mesh electrode. Examples of mesh electrodes are described in co-pending US Patent Application Publication Nos. 20040187911 and 20060090791.

いくつかの実施形態において、電極120を形成するために上述の材料の組み合わせを使用することができる。
任意選択的に、光電池101は、正孔阻止層130を含むことができる。正孔阻止層は、光電池101の中で用いられる厚さにおいて、電極120へ電子を輸送し、電極120への正孔の輸送を実質的に阻止する材料から一般に形成される。正孔阻止層を形成することができる材料の例として、LiF、金属酸化物(例えば、酸化亜鉛、酸化チタン)およびアミン(例えば、第一アミン、第二アミン、第三アミン)が挙げられる。正孔阻止層で使用するに適しているアミンの例は、例えば、同時係属中の米国特許出願公開第2008−0264488号明細書に記載されている。
In some embodiments, combinations of the materials described above can be used to form the electrode 120.
Optionally, the photovoltaic cell 101 can include a hole blocking layer 130. The hole blocking layer is generally formed from a material that transports electrons to the electrode 120 and substantially blocks hole transport to the electrode 120 at the thickness used in the photovoltaic cell 101. Examples of materials that can form the hole blocking layer include LiF, metal oxides (eg, zinc oxide, titanium oxide) and amines (eg, primary amine, secondary amine, tertiary amine). Examples of amines suitable for use in the hole blocking layer are described, for example, in co-pending US Patent Application Publication No. 2008-0264488.

理論に束縛されることを望むものではないが、光電池101がアミンから作られた正孔阻止層を含む場合、正孔阻止層は、紫外線にさらされることなく、光活性層140と電極120との間のオーム接触の形成を促進することができ、それによって、紫外線露光に起因する、光電池101への損傷を減少すると考えられる。   Without wishing to be bound by theory, when the photovoltaic cell 101 includes a hole blocking layer made from an amine, the hole blocking layer is not exposed to ultraviolet light, and the photoactive layer 140 and the electrode 120 It is believed that the formation of ohmic contacts can be promoted, thereby reducing damage to the photovoltaic cell 101 due to ultraviolet exposure.

典型的には、正孔阻止層130は、少なくとも約0.02マイクロメートル(約0.02ミクロン)(例えば少なくとも約0.03マイクロメートル(約0.03ミクロン)、少なくとも約0.04マイクロメートル(約0.04ミクロン)、または少なくとも約0.05マイクロメートル(約0.05ミクロン))の厚さで、および/または、多くとも約0.5マイクロメートル(約0.5ミクロン)(例えば多くとも約0.4マイクロメートル(約0.4ミクロン)、多くとも約0.3マイクロメートル(約0.3ミクロン)、多くとも約0.2マイクロメートル(約0.2ミクロン)、または多くとも約0.1マイクロメートル(約0.1ミクロン))の厚さである。   Typically, the hole blocking layer 130 is at least about 0.02 micrometers (about 0.02 microns) (eg, at least about 0.03 micrometers (about 0.03 microns), at least about 0.04 micrometers). (About 0.04 micron), or at least about 0.05 micrometer (about 0.05 micron)) and / or at most about 0.5 micrometer (about 0.5 micron) (e.g. At most about 0.4 micrometers (about 0.4 microns), at most about 0.3 micrometers (about 0.3 microns), at most about 0.2 micrometers (about 0.2 microns), or more Both are about 0.1 micrometers (about 0.1 microns) thick.

光活性層140は、電子受容体材料(例えば有機電子受容体材料)および電子供与体材料(例えば有機電子供与体材料)から一般に形成される。
いくつかの実施形態において、電子供与体材料は、以下のモノマー繰り返し単位の1つまたは複数を含有する光活性ポリマー(例えば共役ポリマー)を含むことができる:ベンゾジチオフェン部分、シクロペンタジチアゾール部分、ベンゾチアジアゾール部分、チアジアゾロキノキサリン部分、ベンゾイソチアゾール部分、ベンゾチアゾール部分、ジチエノピロール部分、ジベンゾシロール部分、チエノチオフェン部分、カルバゾール部分、ジチエノチオフェン部分、テトラヒドロイソインドール部分、フルオレン部分、シロール部分、シクロペンタジチオフェン部分、チアゾール部分、セレノフェン部分、チアゾロチアゾール部分、ナフトチアジアゾール部分、チエノピラジン部分、シラシクロペンタジチオフェン部分、チオフェン部分、オキサゾール部分、イミダゾール部分、ピリミジン部分、ベンゾオキサゾール部分、ベンゾイミダゾール部分、キノキサリン部分、ピリドピラジン部分、ピラジノピリダジン部分、ピラジノキノキサリン部分、チアジアゾロピリジン部分、チアジアゾロピリダジン部分、ベンゾオキサジアゾール部分、オキサジアゾロピリジン部分、オキサジアゾロピリダジン部分、ベンゾセレナジアゾール部分、ベンゾビスオキサゾール部分、チエノチアジアゾール部分、チエノピロールジオン部分、またはテトラジン部分。上に述べた「部分」は、1つまたは複数のハロ(halo)(例えば、F、Cl、Br、またはI)、C〜C24アルキル、C〜C24アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、C〜C24シクロアルキル、C〜C24ヘテロシクロアルキル、COR、COOR、CO−N(RR’)、CN、または、SORによって置き換えることができ、ここで、RおよびR’の各々は、独立して、H、C〜C24アルキル、アリール、ヘテロアリール、C〜C24シクロアルキル、またはC〜C24ヘテロシクロアルキルである。光活性ポリマーは、ホモポリマー、または上記のモノマー繰り返し単位の2つ以上を含む共重合体であり得る。
Photoactive layer 140 is generally formed from an electron acceptor material (eg, an organic electron acceptor material) and an electron donor material (eg, an organic electron donor material).
In some embodiments, the electron donor material can include a photoactive polymer (eg, a conjugated polymer) containing one or more of the following monomer repeat units: a benzodithiophene moiety, a cyclopentadithiazole moiety. Benzothiadiazole moiety, thiadiazoloquinoxaline moiety, benzoisothiazole moiety, benzothiazole moiety, dithienopyrrole moiety, dibenzosilole moiety, thienothiophene moiety, carbazole moiety, dithienothiophene moiety, tetrahydroisoindole moiety, fluorene moiety, silole moiety, Cyclopentadithiophene moiety, thiazole moiety, selenophene moiety, thiazolothiazole moiety, naphthothiadiazole moiety, thienopyrazine moiety, silacyclopentadithiophene moiety, thiophene moiety, Xazole, imidazole, pyrimidine, benzoxazole, benzimidazole, quinoxaline, pyridopyrazine, pyrazinopyridazine, pyrazinoquinoxaline, thiadiazolopyridine, thiadiazolopyridazine, benzooxadiazole An oxadiazolopyridine moiety, an oxadiazolopyridazine moiety, a benzoselenadiazole moiety, a benzobisoxazole moiety, a thienothiadiazole moiety, a thienopyrroledione moiety, or a tetrazine moiety. The “moieties” mentioned above are one or more halo (eg, F, Cl, Br, or I), C 1 -C 24 alkyl, C 1 -C 24 alkoxy, aryl, heteroaryl, C 3 -C 24 cycloalkyl, C 3 -C 24 heterocycloalkyl, COR, COOR, CO-N (RR '), CN , or can be replaced by SO 3 R, wherein, R and R' of each is independently, H, C 1 -C 24 alkyl, aryl, heteroaryl, C 3 -C 24 cycloalkyl or C 3 -C 24 heterocycloalkyl,. The photoactive polymer can be a homopolymer or a copolymer comprising two or more of the above monomer repeat units.

いくつかの実施形態において、光活性層140の電子受容体材料は、フラーレンを含むことができる。いくつかの実施形態において、光活性層140は、1つ又は複数の非置換フラーレン、および/または、1つまたは複数の置換フラーレンを含むことができる。非置換フラーレンの例として、C60、C70、C76、C78、C82、C84およびC92が挙げられる。置換フラーレンの例として、フェニル酪酸メチルエステル(C61−PCBMおよびC71−PCBMなどのPCBM)で置換されたフラーレン;または、C〜C20アルコキシで置換されたフラーレン、もしくは、任意選択的にC〜C20アルコキシ、および/または、ハロ(halo)(例えば、(OCHCHOCHまたはOCHCFOCFCFOCF)でさらに置換されたフラーレン;が挙げられる。理論に束縛されることを望むものではないが、長鎖アルコキシ基(例えばオリゴマーのエチレンオキシド)またはフッ素添加されたアルコキシ基と置き換えられたフラーレンは、有機溶媒の中での溶解度が改善され、改善された形態を備えた光活性層を形成することができると考えられる。フラーレンの他の例は、例えば、同一権利者による同時係属中の米国特許出願公開第2005−0279399号明細書に記載されている。いくつかの実施形態において、電子受容体材料は、前段落に記載された光活性ポリマーの1つまたは複数を含むことができる。実施形態によっては、電子受容体材料(electron acceptor materials)(例えば上述のフラーレンおよび光活性ポリマー)の組み合わせを、光活性層140の中で用いることができる。 In some embodiments, the electron acceptor material of the photoactive layer 140 can include fullerene. In some embodiments, the photoactive layer 140 can include one or more unsubstituted fullerenes and / or one or more substituted fullerenes. Examples of unsubstituted fullerenes include C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 82 , C 84 and C 92 . Examples of substituted fullerenes are fullerenes substituted with phenylbutyric acid methyl esters (PCBMs such as C61-PCBM and C71-PCBM); or fullerenes substituted with C 1 -C 20 alkoxy, or optionally C 1 include; -C 20 alkoxy, and / or halo (halo) (e.g., (OCH 2 CH 2) 2 OCH 3 or OCH 2 CF 2 OCF 2 CF 2 OCF 3) fullerene, which is further substituted with. While not wishing to be bound by theory, fullerenes replaced with long chain alkoxy groups (eg oligomeric ethylene oxide) or fluorinated alkoxy groups have improved solubility in organic solvents and improved. It is considered that a photoactive layer having a different shape can be formed. Other examples of fullerenes are described, for example, in co-pending US Patent Application Publication No. 2005-0279399 by the same rights holder. In some embodiments, the electron acceptor material can include one or more of the photoactive polymers described in the previous paragraph. In some embodiments, a combination of electron acceptor materials (eg, the fullerenes and photoactive polymers described above) can be used in the photoactive layer 140.

電子供与体材料および電子受容体材料(electron accepting materials)の他の例は、例えば、同一権利者による米国特許第7,772,485号明細書および同第7,781,673号明細書、米国特許出願公開第2007−0017571号明細書、同第2007−0020526号明細書、同第2008−0087324号明細書、同第2008−0121281号明細書、同第2010−0032018第号明細書、および国際出願第PCT/US2011/020227号パンフレットに記載されている。   Other examples of electron donor materials and electron accepting materials are described, for example, in US Pat. Nos. 7,772,485 and 7,781,673 by the same rights holder, Patent Application Publication Nos. 2007-0017571, 2007-0020526, 2008-0087324, 2008-0121281, 2010-0032018, and international It is described in the application PCT / US2011 / 020227 pamphlet.

一般に、光活性層140の厚さは、電子と正孔を生成するための入射光を吸収するために十分に大きく、かつ、生成された電子または正孔の隣接の層への輸送を可能にするために十分に小さくあるべきである。典型的に、光活性層140の厚さは少なくとも約50マイクロメートル(約50ミクロン)(例えば、少なくとも約75マイクロメートル(約75ミクロン)、少なくとも約100マイクロメートル(約100ミクロン)、少なくとも約125マイクロメートル(約125ミクロン)、少なくとも約150マイクロメートル(約150ミクロン)、または少なくとも約200マイクロメートル(約200ミクロン))であり、および/または、多くとも約300マイクロメートル(約300ミクロン)(例えば、多くとも約250マイクロメートル(約250ミクロン)、多くとも約200マイクロメートル(約200ミクロン)、または多くとも約150マイクロメートル(約150ミクロン))である。   In general, the thickness of the photoactive layer 140 is large enough to absorb incident light to generate electrons and holes, and allow the generated electrons or holes to be transported to adjacent layers. Should be small enough to do. Typically, the thickness of the photoactive layer 140 is at least about 50 micrometers (about 50 microns) (eg, at least about 75 micrometers (about 75 microns), at least about 100 micrometers (about 100 microns), at least about 125 micrometers. Micrometer (about 125 microns), at least about 150 microns (about 150 microns), or at least about 200 microns (about 200 microns)) and / or at most about 300 microns (about 300 microns) ( For example, at most about 250 micrometers (about 250 microns), at most about 200 micrometers (about 200 microns), or at most about 150 micrometers (about 150 microns)).

任意選択的に、光電池101は、正孔キャリア層150を含むことができる。正孔キャリア層150は、光電池101の中で用いられる厚さにおいて、電極160へ正孔を輸送し、電極160への電子の輸送を実質的に阻止する材料から一般に形成される。層150を形成することができる材料の例として、ポリチオフェン(例えばPEDOT)、ポリアニリン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラン、ポリチエニレンビニレン、ポリイソチアナフタレン、およびそれらの共重合体が挙げられる。いくつかの実施形態において、正孔キャリア層150は、上記の材料のうちの1つと組み合わせて用いるドーパントを含むことができる。ドーパントの例として、ポリ(スチレンスルホネート)、ポリマー性スルホン酸またはフッ化ポリマー(例えば、フッ素添加されたイオン交換ポリマー)が挙げられる。   Optionally, the photovoltaic cell 101 can include a hole carrier layer 150. The hole carrier layer 150 is generally formed from a material that transports holes to the electrode 160 and substantially prevents transport of electrons to the electrode 160 at the thickness used in the photovoltaic cell 101. Examples of materials that can form layer 150 include polythiophene (eg, PEDOT), polyaniline, polycarbazole, polyvinylcarbazole, polyphenylene, polyphenylvinylene, polysilane, polythienylene vinylene, polyisothiaphthalene, and their co-polymers Coalescence is mentioned. In some embodiments, the hole carrier layer 150 can include a dopant used in combination with one of the above materials. Examples of dopants include poly (styrene sulfonate), polymeric sulfonic acids or fluorinated polymers (eg, fluorinated ion exchange polymers).

いくつかの実施形態において、正孔キャリア層150の形成に用いることができる材料として、酸化チタン、酸化亜鉛、タングステン酸化物、酸化モリブデン、酸化銅、ストロンチウム酸化銅またはストロンチウム酸化チタンなどの金属酸化物が挙げられる。金属酸化物は、ドープしなくても、またはドーパントでドープしてもいずれでもよい。金属酸化物用のドーパントの例として、フッ化物、塩化物、臭化物およびヨウ化物の、塩または酸が挙げられる。   In some embodiments, the material that can be used to form the hole carrier layer 150 includes a metal oxide such as titanium oxide, zinc oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, copper oxide, strontium copper oxide, or strontium titanium oxide. Is mentioned. The metal oxide may be undoped or doped with a dopant. Examples of dopants for metal oxides include fluoride, chloride, bromide and iodide salts or acids.

いくつかの実施形態において、正孔キャリア層150の形成に用いることができる材料は、炭素同素体(例えばカーボンナノチューブ)を含む。炭素同素体は、高分子結合剤に埋め込むことができる。   In some embodiments, materials that can be used to form the hole carrier layer 150 include carbon allotropes (eg, carbon nanotubes). The carbon allotrope can be embedded in the polymeric binder.

いくつかの実施形態において、正孔キャリア材料はナノ粒子の形態であり得る。ナノ粒子は、球状、円筒状、または棒状の形状などのいかなる適切な形状もとり得る。
いくつかの実施形態において、正孔キャリア層150は、上述された正孔キャリア材料の組合せを含むことができる。
In some embodiments, the hole carrier material can be in the form of nanoparticles. The nanoparticles can take any suitable shape, such as a spherical, cylindrical, or rod shape.
In some embodiments, the hole carrier layer 150 can include a combination of the hole carrier materials described above.

一般に、正孔キャリア層150の厚さ(すなわち、光活性層140に接する正孔キャリア層150の表面と、正孔キャリア層150に接する電極160の表面との間の距離)は、所望により変えることができる。典型的に、正孔キャリア層150の厚さは、少なくとも約0.01マイクロメートル(約0.01ミクロン)(例えば、少なくとも約0.05マイクロメートル(約0.05ミクロン)、少なくとも約0.1マイクロメートル(約0.1ミクロン)、少なくとも約0.2マイクロメートル(約0.2ミクロン)、少なくとも約0.3マイクロメートル(約0.3ミクロン)、または少なくとも約0.5マイクロメートル(約0.5ミクロン))であり、および/または、多くとも約5マイクロメートル(約5ミクロン)(例えば、多くとも約3マイクロメートル(約3ミクロン)、多くとも約2マイクロメートル(約2ミクロン)、または多くとも、約1マイクロメートル(約1ミクロン))である。いくつかの他の実施形態において、正孔キャリア層150の厚さは、約0.01マイクロメートル(約0.01ミクロン)〜約0.5マイクロメートル(約0.5ミクロン)である。   In general, the thickness of the hole carrier layer 150 (ie, the distance between the surface of the hole carrier layer 150 in contact with the photoactive layer 140 and the surface of the electrode 160 in contact with the hole carrier layer 150) varies as desired. be able to. Typically, the thickness of the hole carrier layer 150 is at least about 0.01 micrometer (about 0.01 micron) (eg, at least about 0.05 micrometer (about 0.05 micron), at least about 0.1 micron. 1 micrometer (about 0.1 micron), at least about 0.2 micrometer (about 0.2 micron), at least about 0.3 micrometer (about 0.3 micron), or at least about 0.5 micrometer ( And / or at most about 5 micrometers (about 5 microns) (eg, at most about 3 micrometers (about 3 microns), at most about 2 micrometers (about 2 microns)) ), Or at most about 1 micrometer (about 1 micron)). In some other embodiments, the thickness of the hole carrier layer 150 is between about 0.01 micrometers (about 0.01 microns) to about 0.5 micrometers (about 0.5 microns).

電極160は、電極120に関して上述された、1つまたは複数の電導体材料などの電導体材料から一般に形成される。いくつかの実施形態において、電極160は電導体材料の組合せから形成される。実施形態によっては、電極160は、メッシュ電極から形成することができる。その他の実施形態において、電極160は、同一権利者による同時係属中の米国特許出願公開第2008−0236657号明細書において開示されたものなどの、ポリマーマトリクスの中に分散した金属ナノ粒子(例えば、銀ナノロッド)から形成することができる。   Electrode 160 is generally formed from a conductor material, such as one or more conductor materials described above with respect to electrode 120. In some embodiments, the electrode 160 is formed from a combination of conductor materials. In some embodiments, the electrode 160 can be formed from a mesh electrode. In other embodiments, the electrode 160 is a metal nanoparticle dispersed in a polymer matrix, such as that disclosed in co-pending U.S. Patent Application Publication No. 2008-0236657 by the same rights holder (e.g., Silver nanorods).

一般に、上述の光電池101の各層を作製する方法は、所望により変わってもよい。いくつかの実施形態において、層は液体ベースのコーティング工程によって作製することができる。実施形態によっては、層は、化学的気相成長プロセスまたは物理的気相成長プロセスなどの気相ベースのコーティング工程によって作製することができる。   In general, the method of fabricating each layer of the photovoltaic cell 101 described above may vary as desired. In some embodiments, the layer can be made by a liquid-based coating process. In some embodiments, the layer can be made by a vapor phase based coating process, such as a chemical vapor deposition process or a physical vapor deposition process.

本明細書で述べる用語「液体ベースコーティング工程」は液体ベースコーティング組成物を用いる工程を指す。液体に基づいたコーティング組成物の例として、溶液、分散液、または懸濁液が挙げられる。液体ベースコーティング工程は、次の工程:溶液塗布、インクジェット印刷、スピンコーティング、浸漬コーティング、ナイフコーティング、バーコーティング、スプレーコーティング、ローラーコーティング、スロットコーティング、グラビアコーティング、フレキソ印刷またはスクリーン印刷、の少なくとも1つを使用することにより行なうことができる。液体ベースコーティング工程の例は、例えば、同一権利者による同時係属中の米国特許出願公開第2008−0006324号明細書に記載されている。   As used herein, the term “liquid-based coating process” refers to a process using a liquid-based coating composition. Examples of liquid-based coating compositions include solutions, dispersions, or suspensions. The liquid-based coating process is at least one of the following steps: solution coating, ink jet printing, spin coating, dip coating, knife coating, bar coating, spray coating, roller coating, slot coating, gravure coating, flexographic printing or screen printing. This can be done by using. An example of a liquid-based coating process is described, for example, in co-pending US Patent Application Publication No. 2008-0006324 by the same rights holder.

いくつかの実施形態において、層が無機の半導体ナノ粒子を含んでいる場合、液体ベースコーティング工程は、(1)分散液を形成するためにナノ粒子を溶媒(たとえば、水溶媒または無水アルコール)と混合すること、(2)基板上に分散液を塗布すること、そして(3)塗布された分散液を乾燥すること、によって実施できる。実施形態によっては、無機金属酸化物ナノ粒子を含む層を作製するための液体ベースコーティング工程は、(1)分散液を形成するために、適切な溶媒(たとえば、無水アルコール)の中で前駆体(たとえば、チタン塩)を分散させること、(2)基板上に分散液を塗布すること、(3)無機半導体ナノ粒子層(たとえば、酸化チタンナノ粒子層)を形成するために、分散液を加水分解すること、および(4)無機半導体材料酸化膜を乾燥すること、によって実施できる。実施形態によっては、液体ベースコーティング工程はゾルゲル法によって(例えば、基板上に分散液を塗布する前に、分散液中にゾルゲルとして金属酸化物ナノ粒子を形成することによって)実施できる。   In some embodiments, when the layer includes inorganic semiconductor nanoparticles, the liquid-based coating process includes (1) combining the nanoparticles with a solvent (eg, an aqueous solvent or absolute alcohol) to form a dispersion. It can be carried out by mixing, (2) applying the dispersion on the substrate, and (3) drying the applied dispersion. In some embodiments, the liquid-based coating process to make a layer comprising inorganic metal oxide nanoparticles is (1) a precursor in a suitable solvent (eg, anhydrous alcohol) to form a dispersion. (For example, titanium salt) is dispersed, (2) the dispersion is coated on the substrate, (3) the dispersion is hydrolyzed to form an inorganic semiconductor nanoparticle layer (for example, titanium oxide nanoparticle layer). It can be carried out by decomposing and (4) drying the inorganic semiconductor material oxide film. In some embodiments, the liquid-based coating process can be performed by a sol-gel method (eg, by forming metal oxide nanoparticles as a sol-gel in the dispersion before applying the dispersion on the substrate).

一般に、有機半導体材料を含む層の作製に使われる液体ベースコーティング工程は、無機半導体材料を含む層を作製するために使用される工程と同じでも、別でもあり得る。いくつかの実施形態の中で、有機半導体材料を含む層を作成するために、液体ベースコーティング工程は、溶液または分散液を形成するために有機半導体材料を溶媒(例えば、有機溶媒)と混合し、基板上に溶液または分散液を塗布し、塗布された溶液または分散液を乾燥することにより実施できる。   In general, the liquid-based coating process used to make the layer containing the organic semiconductor material can be the same as or different from the process used to make the layer containing the inorganic semiconductor material. In some embodiments, to create a layer comprising an organic semiconductor material, the liquid-based coating process mixes the organic semiconductor material with a solvent (eg, an organic solvent) to form a solution or dispersion. It can be carried out by applying a solution or dispersion on a substrate and drying the applied solution or dispersion.

いくつかの実施形態において、光電池101は、ロールツーロール法などの連続製造プロセスの中で作成することができ、それにより製造コストを著しく低減する。ロールツーロール法の例は、例えば、同一権利者による同時係属中の米国特許出願公開第2005−0263179号明細書に記載されている。   In some embodiments, the photovoltaic cell 101 can be made in a continuous manufacturing process, such as a roll-to-roll process, thereby significantly reducing manufacturing costs. An example of a roll-to-roll process is described, for example, in co-pending US Patent Application Publication No. 2005-0263179 by the same rights holder.

一般に、使用中に入射光は基板110の表面に当たることができ、基板110、電極120および任意選択の正孔阻止層130を通過する。次いで、光は、光活性層140と相互に作用し、電子が電子供与体材料(例えば、共役ポリマー)から電子受容体材料(例えば、置換フラーレン)へ転送されるようにする。次いで、電子受容体材料は、電子を任意選択の正孔阻止層130を通して電極120に送り、かつ、電子供与体材料は、正孔を正孔キャリア層150を通して電極160に送る。電子が、電極120から負荷を経由して電極160へ通過するように、電極120および160は外部負荷を介して電気的導通がある。バリア層190、粘着層180、および緩衝層170が透明な場合、入射光は、これらの層も通過することができ、電子及び正孔を生成する光活性層140と相互に作用する。   In general, in use, incident light can strike the surface of the substrate 110 and pass through the substrate 110, the electrode 120, and the optional hole blocking layer 130. The light then interacts with the photoactive layer 140 such that electrons are transferred from the electron donor material (eg, conjugated polymer) to the electron acceptor material (eg, substituted fullerene). The electron acceptor material then sends electrons through the optional hole blocking layer 130 to the electrode 120 and the electron donor material sends holes through the hole carrier layer 150 to the electrode 160. Electrodes 120 and 160 are in electrical continuity through an external load so that electrons pass from electrode 120 through the load to electrode 160. When the barrier layer 190, the adhesive layer 180, and the buffer layer 170 are transparent, incident light can also pass through these layers and interact with the photoactive layer 140 that generates electrons and holes.

いくつかの特定の実施形態を開示しているが、その他の実施形態も可能である。
いくつかの実施形態において、光電池101は、同一権利者による同時係属中の米国特許出願公開第2007−0246094号明細書、同第2007−0181179号明細書、同第2007−0272296号明細書、および同第2009−0211633号明細書に記載されたものなどのタンデム型光電池であってもよい。
While some specific embodiments have been disclosed, other embodiments are possible.
In some embodiments, the photovoltaic cell 101 may be co-pending U.S. Patent Application Publication Nos. 2007-0246094, 2007-0181179, 2007-0272296, and A tandem photovoltaic cell such as that described in the specification of the above-mentioned 2009-0211633 may be used.

いくつかの実施形態において、光電池101は、下部電極としてのカソードおよび上部電極としてのアノードを含む。いくつかの実施形態において、光電池101は、下部電極としてのアノードおよび上部電極としてのカソードを含み得る。   In some embodiments, the photovoltaic cell 101 includes a cathode as the lower electrode and an anode as the upper electrode. In some embodiments, the photovoltaic cell 101 can include an anode as a lower electrode and a cathode as an upper electrode.

いくつかの実施形態において、光電池101は、図1に示す層を逆の順序で含むことができる。言いかえれば、光電池101は、これらの層を、下部から上部へ次の順番:バリア層190、粘着層180、緩衝層170、電極160、任意選択の正孔キャリア層150、光活性層140、任意選択の正孔阻止層130、電極120および基板110、で含むことができる。   In some embodiments, the photovoltaic cell 101 can include the layers shown in FIG. 1 in reverse order. In other words, the photovoltaic cell 101 moves these layers from bottom to top in the following order: barrier layer 190, adhesive layer 180, buffer layer 170, electrode 160, optional hole carrier layer 150, photoactive layer 140, An optional hole blocking layer 130, electrode 120 and substrate 110 can be included.

いくつかの実施形態において、光起電力モジュール100は、電気的に直列に接続されている複数の光電池101を含む。いくつかの実施形態において、光起電力モジュール100は、電気的に並列に接続されている複数の光電池101を含む。実施形態によっては、光起電力モジュール100内のいくつかの光電池101は、電気的に直列に接続され、かつ、光起電力モジュール100内のいくつかの光電池101は、電気的に並列に接続される。   In some embodiments, photovoltaic module 100 includes a plurality of photovoltaic cells 101 that are electrically connected in series. In some embodiments, the photovoltaic module 100 includes a plurality of photovoltaic cells 101 that are electrically connected in parallel. In some embodiments, some photovoltaic cells 101 in the photovoltaic module 100 are electrically connected in series, and some photovoltaic cells 101 in the photovoltaic module 100 are electrically connected in parallel. The

有機光電池を記述してきたが、その他の光電池も、本明細書に記述された光起電力モジュール100に含むことができる。そのような光電池の例として、色素増感光電池、およびアモルファスシリコン、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、銅インジウムセレニド、および銅インジウムガリウムセレニドで作られた光活性材料を備えた無機の光活性電池が挙げられる。いくつかの実施形態において、ハイブリッド型光電池を、本明細書で記述された光起電力モジュール100に含むことができる。   Although an organic photovoltaic cell has been described, other photovoltaic cells can also be included in the photovoltaic module 100 described herein. Examples of such photovoltaic cells are inorganic photoactive with dye-sensitized photovoltaic cells and photoactive materials made of amorphous silicon, cadmium selenide, cadmium telluride, copper indium selenide, and copper indium gallium selenide A battery is mentioned. In some embodiments, a hybrid photovoltaic cell can be included in the photovoltaic module 100 described herein.

光電池について記述してきたが、いくつかの実施形態において、本明細書で記述した緩衝層は、その他のデバイスおよびシステムの中で用いることができる。例えば、緩衝層は、電界効果トランジスタ、光検出器(例えば、IR検出器)、光起電力検出器、画像化装置(例えば、カメラまたは画像診断システム用のRGB画像化装置)、発光ダイオード(LED)(例えば、有機LED(OLED)、または、赤外線もしくは近赤外線のLED)、レーザーデバイス(lasing device)、変換層(例えば、可視の発光を赤外線発光に変換する層)、遠隔通信のための増幅器およびエミッター(例えば、ファイバー用ドーパント)、記憶素子(例えば、ホログラフィーの記憶素子)、および、エレクトロクロミックデバイス(例えばエレクトロクロミックディスプレー)などの適切な有機半導体のデバイスの中で用いることができる。   Although described for photovoltaic cells, in some embodiments, the buffer layers described herein can be used in other devices and systems. For example, the buffer layer can be a field effect transistor, a photodetector (eg, an IR detector), a photovoltaic detector, an imaging device (eg, an RGB imaging device for a camera or diagnostic imaging system), a light emitting diode (LED ) (Eg, organic LEDs (OLEDs) or infrared or near infrared LEDs), laser devices (lasing devices), conversion layers (eg, layers that convert visible light emission to infrared light emission), amplifiers for remote communication And suitable organic semiconductor devices such as emitters (eg, fiber dopants), storage elements (eg, holographic storage elements), and electrochromic devices (eg, electrochromic displays).

本明細書で引用されたすべての刊行物の内容(例えば、特許、特許出願公開、および記事)は、参照によりその全体が本明細書に包含される。
以下の実施例は例示であり、これに限定されるものではない。
The contents of all publications cited herein (eg, patents, patent application publications, and articles) are hereby incorporated by reference in their entirety.
The following examples are illustrative and not limiting.

次の6つの光起電力モジュールを作製した:(1)緩衝層を有さず、光活性ポリマーとして、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)を含む光起電力モジュール(「OPV Gen I 緩衝層なし」)、(2)SURLYN(R) 1702を含む緩衝層を有し、光活性ポリマーとして、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)を含む光起電力モジュール(「OPV Gen I SURLYN(R) 1702の緩衝層あり」)、(3)ポリウレタンを含む緩衝層を有し、光活性ポリマーとして、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)を含む光起電力モジュール(「OPV Gen I コーティング可能な緩衝層あり」)、(4)緩衝層を有さず、光活性ポリマーとして、ポリシラシクロペンタジチオフェン共重合体を含む光起電力モジュール(「OPV Gen II 緩衝層なし」)、(5)SURLYN(R) 1702を含む緩衝層を有し、光活性ポリマーとして、ポリシラシクロペンタジチオフェン共重合体を含む光起電力モジュール(「OPV Gen II SURLYN(R) 1702の緩衝層あり」)、および(6)ポリウレタンを含む緩衝層を有し、光活性ポリマーとして、ポリシラシクロペンタジチオフェン共重合体を含む光起電力モジュール(「OPV Gen II コーティング可能な緩衝層あり」)。   The following six photovoltaic modules were prepared: (1) A photovoltaic module having no buffer layer and containing poly (3-hexylthiophene) as a photoactive polymer (“OPV Gen I without buffer layer”) (2) Photovoltaic module having a buffer layer containing SURLYN (R) 1702 and containing poly (3-hexylthiophene) as a photoactive polymer ("OPV Gen I SURLYN (R) 1702 with buffer layer") ), (3) Photovoltaic module having a buffer layer containing polyurethane and containing poly (3-hexylthiophene) as a photoactive polymer (“OPV Gen I coatable buffer layer”), (4) Buffer Photovoltaic module ("OPV Ge" which does not have a layer and contains polysilacyclopentadithiophene copolymer as a photoactive polymer. II, no buffer layer ”), (5) a photovoltaic module having a buffer layer containing SURLYN® 1702 and containing a polysilacyclopentadithiophene copolymer as a photoactive polymer (“ OPV Gen II SURLYN ( R) with 1702 buffer layer ”), and (6) Photovoltaic module (“ OPV Gen II coatable ”with a buffer layer comprising polyurethane and comprising polysilacyclopentadithiophene copolymer as photoactive polymer There is a buffer layer ").

各モジュールは、連続的なコーティング工程を用いることにより相互に接続した10個の光電池を含む。光電池は、同一権利者による同時係属中の米国特許出願公開第2008−0087324号明細書の例6に記載された方法によって作製した。モジュールは以下のように外装した。   Each module includes 10 photovoltaic cells interconnected by using a continuous coating process. The photovoltaic cell was made by the method described in Example 6 of co-pending U.S. Patent Application Publication No. 2008-0087324 by the same rights holder. The module was packaged as follows.

モジュール(1)および(4)の各々は、最初に、相互に接続された光電池を銅テープで両方の電極ターミナルに付けることにより作製した。次いで、相互に接続された光電池の両側に、10〜20マイクロメートル(10〜20ミクロン)の硬化性のエポキシドを含有する材料を塗布し、透明バリアフィルムで積層した。続いて、このように形成された物品を、70℃〜100℃で5分間硬化し、モジュール(1)または(4)を形成した。   Each of modules (1) and (4) was made by first attaching interconnected photovoltaic cells to both electrode terminals with copper tape. Next, a material containing a curable epoxide of 10 to 20 micrometers (10 to 20 microns) was applied to both sides of the interconnected photovoltaic cells and laminated with a transparent barrier film. Subsequently, the article thus formed was cured at 70 ° C. to 100 ° C. for 5 minutes to form a module (1) or (4).

モジュール(2)および(5)の各々は最初に、相互に接続された光電池を銅テープで両方の電極ターミナルに付けることにより作製した。次いで、相互に接続された光電池の両面に50.8〜254マイクロメートル(2〜10mil)のSURLYN(R) 1702膜を、加熱式ラミネータを用いて熱間積層(hot laminate)した。続いて、SURLYN(R) 1702膜に、10〜20マイクロメートル(10〜20ミクロン)の硬化性のエポキシドを含有する材料を塗布し、透明バリアフィルムで積層した。次いで、このように形成された物品を、70℃〜100℃で5分間硬化し、モジュール(2)または(5)を形成した。   Each of modules (2) and (5) was made by first attaching interconnected photovoltaic cells to both electrode terminals with copper tape. Next, 50.8 to 254 micrometers (2 to 10 mils) of SURLYN® 1702 films were hot laminated on both sides of the interconnected photovoltaic cells using a heated laminator. Subsequently, a material containing a curable epoxide of 10 to 20 micrometers (10 to 20 microns) was applied to the SURLYN® 1702 film and laminated with a transparent barrier film. Next, the article thus formed was cured at 70 ° C. to 100 ° C. for 5 minutes to form a module (2) or (5).

モジュール(3)および(6)の各々は最初に、相互に接続された光電池を銅テープで両方の電極ターミナルに付けることにより作製した。次いで、相互に接続された光電池の両側に、ジイソシアネートとポリオールを含有する混合物を塗布し、70℃で硬化し、緩衝層を形成した。続いて、緩衝層に、10〜20マイクロメートル(10〜20ミクロン)の硬化性のエポキシド含有材料を塗布し、透明バリアフィルムで積層した。次いで、このように形成された物品を、70℃〜100℃で5分間硬化し、モジュール(3)または(6)を形成した。   Each of modules (3) and (6) was made by first attaching interconnected photovoltaic cells to both electrode terminals with copper tape. Next, a mixture containing diisocyanate and polyol was applied to both sides of the interconnected photovoltaic cells, and cured at 70 ° C. to form a buffer layer. Subsequently, a curable epoxide-containing material of 10 to 20 micrometers (10 to 20 microns) was applied to the buffer layer and laminated with a transparent barrier film. Next, the article thus formed was cured at 70 ° C. to 100 ° C. for 5 minutes to form a module (3) or (6).

モジュール(l)〜(6)を、安定性について、65℃および相対湿度(RH)85%の高温高湿オーブン内で試験した。モジュールの性能を、AM 1.5条件の下、模擬太陽光を用いて測定した。試験中に、モジュールを、周期的にオーブンから取り出し、それらの性能に関して測定し、オーブンの中に戻した。テスト結果を図4〜6に示す。   Modules (l)-(6) were tested for stability in a high temperature and high humidity oven at 65 ° C. and 85% relative humidity (RH). Module performance was measured using simulated sunlight under AM 1.5 conditions. During testing, the modules were periodically removed from the oven, measured for their performance, and returned to the oven. The test results are shown in FIGS.

図4〜6に示すように、モジュール(1)および(4)の直列抵抗、効率、および曲線因子は、65℃および相対湿度85%において約100日後に、著しく悪化した。意外にも、モジュール(2)、(3)、(5)、および(6)の直列抵抗、効率、および曲線因子は、65℃および相対湿度85%において400日以上後でも比較的一定のままであった。   As shown in FIGS. 4-6, the series resistance, efficiency, and fill factor of modules (1) and (4) deteriorated significantly after about 100 days at 65 ° C. and 85% relative humidity. Surprisingly, the series resistance, efficiency, and fill factor of modules (2), (3), (5), and (6) remain relatively constant after over 400 days at 65 ° C. and 85% relative humidity. Met.

その他の実施形態は特許請求の範囲にある。   Other embodiments are within the scope of the claims.

Claims (36)

第1の電極および第2の電極、ならびに、前記第1の電極と前記第2の電極との間の光活性層を有する第1の光電池と、
前記第1の光電池により支えられたバリア層であって、前記第1の電極が前記バリア層と前記光活性層との間にあるバリア層と、
接着剤を含有し、前記第1の電極と前記バリア層との間にある粘着層と、
ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリビニルブチラール、イオノマーポリマー、またはそれらの共重合体からなる群から選択されるポリマーを含み、かつ前記第1の電極と前記粘着層との間にある緩衝層と、
を備える、モジュール。
A first photovoltaic cell having a first electrode and a second electrode, and a photoactive layer between the first electrode and the second electrode;
A barrier layer supported by the first photovoltaic cell, wherein the first electrode is between the barrier layer and the photoactive layer;
An adhesive layer containing an adhesive, and between the first electrode and the barrier layer;
A buffer layer comprising a polymer selected from the group consisting of polyurethane, polyolefin, polyvinyl butyral, ionomer polymer, or copolymers thereof, and between the first electrode and the adhesive layer;
Comprising a module.
前記ポリマーが、無水物、酸もしくはアクリレートをグラフト結合したポリオレフィン、ポリエチレンワックス、エチレン−無水マレイン酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体もしくはその塩、ポリイソブチレン、またはポリオールおよびジイソシアネートから作られたポリウレタンを含む、請求項1に記載のモジュール。   The polymer was made from anhydride, acid or acrylate grafted polyolefin, polyethylene wax, ethylene-maleic anhydride copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer or salt thereof, polyisobutylene, or polyol and diisocyanate. The module of claim 1 comprising polyurethane. 前記ポリマーが、エチレン−メタクリル酸共重合体もしくはその塩;または、トルエンジイソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ネオペンチルポリオールおよびシクロペンタンポリオールからなる群から選択されるポリオールと、から作られたポリウレタン;を含む、請求項1に記載のモジュール。   A polyurethane wherein the polymer is made of an ethylene-methacrylic acid copolymer or salt thereof; or toluene diisocyanate and a polyol selected from the group consisting of polyether polyol, polyester polyol, neopentyl polyol and cyclopentane polyol. The module of claim 1, comprising: 前記ポリマーが、高くとも約120℃のガラス転移温度を有する、請求項1に記載のモジュール。   The module of claim 1, wherein the polymer has a glass transition temperature of at most about 120 ° C. 前記ポリマーが、低くとも約80℃のガラス転移温度を有する、請求項1に記載のモジュール。   The module of claim 1, wherein the polymer has a glass transition temperature of at least about 80 ° C. 前記ポリマーが、前記緩衝層の約70重量%〜約100重量%である、請求項1に記載のモジュール。   The module of claim 1, wherein the polymer is about 70% to about 100% by weight of the buffer layer. 前記緩衝層が充填剤をさらに含有する、請求項1に記載のモジュール。   The module of claim 1, wherein the buffer layer further comprises a filler. 前記充填剤がナノクレイを含む、請求項7に記載のモジュール。   The module of claim 7, wherein the filler comprises nanoclay. 前記ナノクレイが、モンモリロナイト、カオリナイト、イライトまたは緑泥石を含む、請求項8に記載のモジュール。   The module of claim 8, wherein the nanoclay comprises montmorillonite, kaolinite, illite or chlorite. 前記充填剤が、前記緩衝層の約0重量%〜約30重量%である、請求項7に記載のモジュール。   The module of claim 7, wherein the filler is about 0% to about 30% by weight of the buffer layer. 前記緩衝層が、前記第1の電極と前記粘着層との間の全領域を実質的に覆う、請求項1記載のモジュール。   The module according to claim 1, wherein the buffer layer substantially covers an entire region between the first electrode and the adhesive layer. 請求項1に記載のモジュールは第2の光電池であって、前記第1の光電池と前記第2の光電池とを電気的に接続するための相互接続領域によって前記第1の光電池から分離された第2の光電池、を備え、かつ、前記緩衝層が前記相互接続領域を覆う、モジュール。   The module according to claim 1 is a second photovoltaic cell, wherein the first photovoltaic cell is separated from the first photovoltaic cell by an interconnection region for electrically connecting the first photovoltaic cell and the second photovoltaic cell. A photovoltaic module, wherein the buffer layer covers the interconnect region. 請求項1に記載のモジュールは複数の光電池を備え;各光電池が、第1の電極と第2の電極、および、前記第1の電極と前記第2の電極との間の光活性層を有し;前記緩衝層が、各光電池の前記第1の電極と前記粘着層との間にあり;かつ、前記緩衝域が、各光電池の前記第1の電極と前記粘着層との間の全領域を実質的に覆う、モジュール。   The module of claim 1 comprises a plurality of photovoltaic cells; each photovoltaic cell has a first electrode and a second electrode, and a photoactive layer between the first electrode and the second electrode. The buffer layer is between the first electrode and the adhesive layer of each photovoltaic cell; and the buffer area is the entire region between the first electrode and the adhesive layer of each photovoltaic cell. Substantially covering the module. 前記緩衝層が、多くとも、約0.01g/m/日の水蒸気透過率を有する、請求項1に記載のモジュール。 The module of claim 1, wherein the buffer layer has a water vapor transmission rate of at most about 0.01 g / m 2 / day. 前記緩衝層が、約25マイクロメートル(約25ミクロン)〜約250マイクロメートル(約250ミクロン)の厚さを有する、請求項1に記載のモジュール。   The module of claim 1, wherein the buffer layer has a thickness of about 25 micrometers (about 25 microns) to about 250 micrometers (about 250 microns). 前記接着剤が、エポキシ樹脂を含有する、請求項1に記載のモジュール。   The module according to claim 1, wherein the adhesive contains an epoxy resin. 前記バリア層が、少なくとも2つのポリマー層、および、前記少なくとも2つのポリマー層間に少なくとも2つのセラミック層を有する、請求項1に記載のモジュール。   The module of claim 1, wherein the barrier layer has at least two polymer layers and at least two ceramic layers between the at least two polymer layers. 前記バリア層が金属箔を有する、請求項1に記載のモジュール。   The module of claim 1, wherein the barrier layer comprises a metal foil. 第1の電極と第2の電極、および、前記第1の電極と前記第2の電極との間の光活性層を有する第1の光電池と、
前記第1の光電池により支えられたバリア層であって、前記第1の電極が前記バリア層と前記光活性層との間にあるバリア層と、
無水物、酸もしくはアクリレートをグラフト結合したポリオレフィンを含むポリマーを有し、かつ前記第1の電極と前記バリア層との間にある緩衝層と、
を備えるモジュールであって、
前記モジュールが、前記緩衝層と前記バリア層との間に付加的な粘着剤層を含まない、
モジュール。
A first photovoltaic cell having a first electrode and a second electrode, and a photoactive layer between the first electrode and the second electrode;
A barrier layer supported by the first photovoltaic cell, wherein the first electrode is between the barrier layer and the photoactive layer;
A buffer layer having a polymer comprising a polyolefin grafted with an anhydride, acid or acrylate, and between the first electrode and the barrier layer;
A module comprising:
The module does not include an additional adhesive layer between the buffer layer and the barrier layer;
module.
前記ポリオレフィンが、ホモポリマーまたは共重合体を含む、請求項19に記載のモジュール。   The module of claim 19, wherein the polyolefin comprises a homopolymer or a copolymer. 前記ポリオレフィンが、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体またはエチレンアクリレート共重合体を含む、請求項19に記載のモジュール。   The module of claim 19, wherein the polyolefin comprises polyethylene, polypropylene, ethylene vinyl acetate copolymer or ethylene acrylate copolymer. 前記緩衝層が、無水物をグラフト結合した低密度ポリエチレン、無水物をグラフト結合した直鎖状低密度ポリエチレン、無水物をグラフト結合した高密度ポリエチレン、無水物をグラフト結合したポリプロピレン、無水物または酸をグラフト結合した(grated)エチレンアクリレート共重合体、および、無水物、酸もしくはアクリレートをグラフト結合したエチレン酢酸ビニル共重合体を含む、請求項19に記載のモジュール。   The buffer layer comprises low density polyethylene grafted with anhydride, linear low density polyethylene grafted with anhydride, high density polyethylene grafted with anhydride, polypropylene grafted with anhydride, anhydride or acid. 20. A module according to claim 19, comprising a grafted ethylene acrylate copolymer and an ethylene vinyl acetate copolymer grafted with an anhydride, acid or acrylate. 前記ポリマーが、高くとも約120℃のガラス転移温度を有する、請求項19に記載のモジュール。   The module of claim 19, wherein the polymer has a glass transition temperature of at most about 120 ° C. 前記ポリマーが、低くとも約80℃のガラス転移温度を有する、請求項19に記載のモジュール。   The module of claim 19, wherein the polymer has a glass transition temperature of at least about 80 ° C. 前記ポリマーが、前記緩衝層の約70重量%〜約100重量%である、請求項19に記載のモジュール。   The module of claim 19, wherein the polymer is about 70% to about 100% by weight of the buffer layer. 前記緩衝層が、充填剤をさらに含有する、請求項19に記載のモジュール。   The module according to claim 19, wherein the buffer layer further contains a filler. 前記充填剤が、ナノクレイを含む、請求項26に記載のモジュール。   27. The module of claim 26, wherein the filler comprises nanoclay. 前記ナノクレイが、モンモリロナイト、カオリナイト、イライトまたは緑泥石を含む、請求項27に記載のモジュール。   28. The module of claim 27, wherein the nanoclay comprises montmorillonite, kaolinite, illite or chlorite. 前記充填剤が、前記緩衝層の約1重量%〜約30重量%である、請求項26に記載のモジュール。   27. The module of claim 26, wherein the filler is about 1% to about 30% by weight of the buffer layer. 前記緩衝層が、前記第1の電極と前記バリア層との間の全領域を実質的に覆う、請求項19に記載のモジュール。   The module of claim 19, wherein the buffer layer substantially covers an entire area between the first electrode and the barrier layer. 請求項19に記載のモジュールは第2の光電池であって、前記第1の光電池と前記第2の光電池とを電気的に接続するための相互接続領域によって前記第1の光電池から分離された第2の光電池、を備え、かつ、前記緩衝層が、前記相互接続領域を覆う、モジュール。   The module according to claim 19 is a second photovoltaic cell, wherein the first photovoltaic cell is separated from the first photovoltaic cell by an interconnection region for electrically connecting the first photovoltaic cell and the second photovoltaic cell. A module comprising: two photovoltaic cells, wherein the buffer layer covers the interconnect region. 請求項19に記載のモジュールは複数の光電池を備え;各光電池が、第1の電極と第2の電極、および、前記第1の電極と前記第2の電極との間の光活性層を有し;前記緩衝層が、各光電池の前記第1の電極と前記バリア層との間にあり;かつ、前記緩衝域が、各光電池の前記第1の電極と前記バリア層との間の全領域を実質的に覆う、モジュール。   The module of claim 19 comprises a plurality of photovoltaic cells; each photovoltaic cell has a first electrode and a second electrode and a photoactive layer between the first electrode and the second electrode. The buffer layer is between the first electrode and the barrier layer of each photovoltaic cell; and the buffer area is the entire region between the first electrode and the barrier layer of each photovoltaic cell. Substantially covering the module. 前記緩衝層が、多くとも、約0.01g/m/日の水蒸気透過率を有する、請求項19に記載のモジュール。 The module of claim 19, wherein the buffer layer has a water vapor transmission rate of at most about 0.01 g / m 2 / day. 前記緩衝層が、約25マイクロメートル(約25ミクロン)〜約250マイクロメートル(約250ミクロン)の厚さを有する、請求項19に記載のモジュール。   20. The module of claim 19, wherein the buffer layer has a thickness of about 25 micrometers (about 25 microns) to about 250 micrometers (about 250 microns). 前記バリア層が、少なくとも2つのポリマー層、および、前記少なくとも2つのポリマー層間に少なくとも2つのセラミック層を有する、請求項19に記載のモジュール。   The module of claim 19, wherein the barrier layer has at least two polymer layers and at least two ceramic layers between the at least two polymer layers. 前記バリア層が、金属箔を含む、請求項19に記載のモジュール。   The module of claim 19, wherein the barrier layer comprises a metal foil.
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