JP2019522382A - Ｐｖ層シーケンスを作り出すための室温印刷方法およびこの方法を使用して得られるｐｖ層シーケンス - Google Patents

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Abstract

確立されたＰＶ層シーケンスおよび対応する生産方法は、それらがコストのかかる方法であり、ＰＶ活性を確実に提供することを可能にするために高価な純粋な出発原料を必要とするという点で不都合である。したがって、本発明の目的は、前記不都合を克服し、非常に低い生産コストにもかかわらず長い有効寿命で確実にＰＶ機能を提供することができる、方法およびその方法を使用して得られるＰＶ層シーケンスを提供することである。これは、室温印刷方法の一部として無機粒子の反応的調整方法によって達成され、反応的表面調整方法は、正確にＰＶ活性を調節し、速度論的に制御された反応生成物を提供し、９７％純度の技術的に純粋な出発原料を使用するときでも望ましいＰＶ活性を確保することができる。具体的な実施形態で、粒子（１００）は、支持体（３００）上に小セクションを形成するように、複合物中に印刷される。各小セクションは、還元処理されたセクション（１０２）および酸化処理されたセクション（１０３）を有し、セクションは、反対符号のＰＶ活性を有する。セクションは、上面接触部（４００）を介して列をなしてカスケード接続することができ、正確な光依存性電位合計は、ＰＶ測定グループ（５００）を介して取り出すことができる。【選択図】図５

Description

技術分野は、一般に「電気的薄層」という用語で説明することができる。この種の薄層は、マイクロメートルの端数から数百マイクロメートルの厚さを有し、電力の生産、処理、制御、調節、測定および伝導に用途を見いだす。
具体的には、本発明は、電流が光子から作り出される、光起電力の電気システムに基づいている。「光起電力」は、ここで−および以下同様に−簡単に「ＰＶ」と略される。本出願人は、長い間ＰＶ分野における複数の関連会社の従業者であった。実例として、この財産権のファミリで引用され探求された文献とともに、ここに関連する技術的ＰＶ分野における印刷システムのための基本的な技術的背景とみなすことができる、国際公開第２０１４−０１９５６０ Ａ１号パンフレットを参照する。
既知の確立されたシステムから進んで、本出願人は、これらが最小の生産コストでロバストかつ長期的な方式でＰＶエネルギーを生成し、処理し、貯蔵し、利用することができるように、方法および生成物を研究し開発した。実例として、それらの技術的教示が本発明の基盤であり関連する知識および能力の有意義な概観を与える、独国特許第１０ ２０１５ １０２ ８０１．８号明細書、独国特許第１０ ２０１５ ０１ ５４ ３５．４号明細書、独国特許第１０ ２０１５ ０１ ５６ ００．４号明細書および独国特許出願公開第１０ ２０１６ ００２ ２１３．２ Ａ号明細書の財産権のファミリを参照する。準備として、従来技術を踏まえた前述の財産権の教示および核心を以下に簡潔に概説する。
本発明は、ＰＶ層シーケンスを作り出すための室温法に関し、独立請求項の前文に記載の方法に基づくＰＶ層シーケンスに関する。
本発明の不可欠な構成要素は、水分散液および溶液を用いた室温における無機コア成分の製造であることが分かっている。
無機コア成分は、対応する有機システムよりもかなり長い有効寿命を有する。有機ＰＶ層シーケンスが数日から数か月の間持続するのに対して、最大３０年のシミュレーションされた寿命での標準化された空調室試験における無機のＰＶ活性成分は、初期性能の少なくとも９０％を常に示し、対応する試験は、有機修飾剤、助剤および添加剤、例えば、ＰＶ活性薄層組合せのガラス−ガラスキャリアまたは有機繊維複合キャリアのための重合体埋込み材料によって失敗したが、金属製給電線を有する発電コア成分は、極端に外気にさらされ見苦しい全体的な生成物にもかかわらず、望ましい機能を果たし続けて発電した。本発明者らは、これを、当然重合体または有機炭化水素化合物を何も含まないＰＶ層シーケンスのコア成分の無機的性質に起因すると考える。
室温法は、層の形成および確立のために化学反応エネルギーを導入する反応システムによって可能にされた。「室温」は、工業的製造のための通常の温度範囲を含み、それは、工場の場所によって、ゼロを超えた摂氏数度から摂氏８０度の間とすることができる。室温で進行する反応は、既知の圧縮および／または焼結ステップと比較して、より広い、場合によっては極端に異なるバンドギャップ構造を提供することがここで分かった。したがって、狭い波長範囲窓で温水からの接触熱放射を電力に具体的に変換することができる層構造を作り出すことが初めて可能であった。
水分散液および溶液は、ＰＶ市場で確立されていない。作り出すことが難しい通常のシリコンウエハは、湿気と両立できない。特に、導電ペーストおよび導電性の塗布可能な電極材料の供給者は、被覆または蒸着ステップと並行して少なくとも１５０℃において真空システム中で最終的に圧縮および焼結され得る、完全に無水のシステムを提供するという要求に直面することが多い。発明者らは、これが、水性ペーストに基づく既知の印刷システムおよび印刷溶液がここで使用されない理由であると確信している。しかしながら、「室温」の尺度と組み合わせると、このような古い方法は、予想に反して、用途を見いだすことができる。ＰＶ活性半導体、金属−非金属化合物および金属−金属カルコゲン化物ならびに金属−金属ハロゲン化物化合物は、それらが水分散液または溶液中で処理され印刷されたときでさえも、摂氏１００度未満の温度で十分に安定していることが分かる。
ここで既知の印刷システムおよび印刷溶液は、前述の出願に引用され、同様に、例えば、印刷関連文献独国特許出願公開第１２２ １６５１ Ａ号明細書、独国特許第２０１２ ６５１ Ｂ号明細書、独国特許第２５２９ ０４３ Ｂ２号明細書、独国特許出願公開第１０００４９９７ Ａ号明細書、独国特許第１ ９０７ ５８２ Ｂ号明細書、独国特許出願公開第２ ０１７ ３２６ Ａ号明細書、独国特許発明第２３ ４５ ４９３ Ｃ２号明細書、英国特許出願公開第１ ４４９ ８２１ Ａ号明細書、独国特許出願公開第２７ ３３ ８５３ Ａ号明細書、独国特許出願公開第３４ ４７ ７１３ Ａ号明細書、特開平０４３ ６８８ ８７ Ａ号公報、特開平０６ ００１ ８５２ Ａ号公報および独国特許出願公開第４３ ２２ ９９９ Ａ１号明細書に開示される、手段、特徴ならびに修飾剤および助剤を含む。特に、独国特許発明第１９７ ２０ ００４ Ｃ１号明細書は、この文献が、電気工学目的の現在開発されている反応性印刷手段と並行して考慮され得、既知の印刷手段を用いた反応性印刷システムの実現性の技術的論証を与える、インクジェット印刷方法における相互に整合した反応性カラーインクの連続的な使用を開示しているから、ここで言及するに値する。
しかしながら、本発明者らは、室温で接触接続を実際に完成させる電気入出力線を含む完全な無機ＰＶ層シーケンスの生産に一貫して依存する、競合業者からの前文によるタイプの印刷方法を何も知らない。
不都合なことに、従来技術は、ＰＶ層シーケンスの構成要素として、有害な有機溶媒を含有し、および／または有毒な重金属、例えば鉛、カドミウムまたはセレンを含み、および／または電流受け取り導体および完全な接触接続を含むＰＶ活性層シーケンスが存在する前におよそ１００℃以上の温度で焼結／圧縮されなければならない、ペーストまたは材料を常に想定する。電極を含む完全なＰＶ層シーケンスを室温において適切な形で得ることができる、完全かつ最終的な教示を開示している文献はない。さらなる不都合は、確立されたＰＶ層シーケンスが、ＰＶ活性を確実に提供することが可能であるために、コストのかかる非常に純粋な出発原料に常に頼らなければならないことである。
より具体的には、底部側第１電極が第１の側でＰＶ活性層と接触接続されなければならず、第２の側が上側対向電極によって反対側として接触接続されなければならない、ＰＶ層シーケンスの従来的な層構造は、不都合であることが分かる。ＰＶ活性層中の細孔、ピンホールおよび割れ目は、液体またはペーストシステムが割れ目および欠陥を介して２つの電極層を互いに短絡させることがあるので、液体またはペーストシステムとの上側接触接続を事実上不可能にし、それは、ＰＶ活性が大きな２次元範囲でもはや実行可能に電力に変換できないことを意味する。ＰＶ電流は、短絡／割れ目を通ってＰＶ活性層の反対側に直接流れ、もはや利用可能でなく、層は、ＰＶ電流の結果として熱くなり、電気的摩耗は、影響を受ける領域をかなり老朽化させ早々に風化させる。
したがって、本発明の目的は、従来技術の不都合を克服し、室温での工業的処理、無機コア成分、ならびに水溶液および／または水分散液の使用にもかかわらず、完成した、接触接続可能な層複合物の一部として完全なＰＶ層シーケンスを提供する、方法およびその方法によるＰＶ層シーケンスを提供することであった。
この目的は、独立請求項に記載の特徴によって達成される。有利な実施形態は、従属請求項および以下の説明から明らかになろう。
本発明は、ＰＶ層シーケンスを作り出すための方法であって、
印刷方法によって、−室温で、−無機コア成分が水溶液および／または水分散液を使用して処理されて、電極を介して接触が形成され得る完全なＰＶ層シーケンスを得る、方法において、この方法が以下のステップを含むこと、すなわち、ステップａ）で、少なくとも２つの要素からなる、サイズ０．５〜１００マイクロメートルの半導電粒子１００が水性反応溶液２００中に分散され、酸化または還元によって部分的に溶かされ、キャリア３００の領域にわたって塗布され、ステップｂ）で、反応溶液２００は、体積収縮で硬化反応溶液層２０１に変換され、ここで粒子１００は、硬化反応溶液層２０１を越えて突出し、反応溶液層２０１中に固定された底部側と反応溶液層２０１を越えて突出する上側とを有し、ステップｃ）で、粒子の上側は、少なくとも部分的に上側接触部４００を設けられることを特徴とする方法を提供する。
本発明のＰＶ層シーケンスは、上述の方法によって得られ、領域セクションでキャリア上に印刷されそれらのＰＶ特性が付随する化学反応によって調節される粒子１００を特徴とする。
発明および有利な特徴の説明
ＰＶ層シーケンスの生産のための本発明の方法は、すでに開発されたものを踏まえて、最初は、印刷方法によって水溶液および／または水分散液を使用して室温で無機ＰＶ活性コア成分を処理して、アクセプタ電極を介して接触接続可能な完全なＰＶ層シーケンスを与えることを想定する。
不可欠なことは、本方法が以下のステップを含むことであり、ステップａ）で、少なくとも２つの要素からなる、サイズ０．５〜１００マイクロメートルの半導電粒子１００が水性反応溶液２００中に分散され、酸化または還元によって部分的に溶かされ、キャリア３００の領域にわたって塗布される。少なくとも２つの要素からなるＰＶ活性材料は、部分的溶解によって活性化され、その化学量論比が変更される。結果として、以前は均等で同一のドーピングまたは組成物は、薄い外層でかなりの改変を受ける。この改変は、室温で速度論的に制御され、最も速くアクセス可能な相および化合物が形成され、それにより、本質的に少なくとも準安定であり、熱力学的に安定した生成物とかなり異なる生成物がもたらされる。
ステップｂ）で、反応溶液２００は、体積収縮で硬化反応溶液層２０１に変換される。層は、粒子間の空隙容積が水性反応溶液によって本質的に満たされた分散液として予め作り上げられ印刷されていた。したがって、体積収縮の結果、溶液が最初ある程度沈み粒子１００の一部を露出させることになる。再形成された準安定相は固定され、粒子１００はキャリア３００にしっかりと固定される。粒子１００は、最終的に硬化反応溶液層２０１を越えて突出する。したがって、最終結果は、粒子が反応溶液層２０１中に固定された底部側と反応溶液層２０１を越えて突出する上側とを有することになる。ここで付随する反応は徐々に停止し、反応溶液２００との接触が長いほど、硬化中の溶解反応が進行している。本発明者らは、この反応的調整が、少なくとも上側で、硬化中の接触時間を反映する粒子中の勾配を作り出し、それがＰＶ活性を促進しアクセス性を改善すると仮定する。
ステップｃ）で、粒子１００の上側は、少なくとも部分的に上側接触部４００を設けられる。
このようにして得られたＰＶ層シーケンスは、具体的な実施例でＳｉＣ粒子を用いて、数百ミリボルトの使用可能電位差を示す。本発明者らは、これが、反応中に作り出される粒子１００の外表面からの準化学量論的化合物および欠陥に起因すると考えられる、バンドギャップ内の追加のエネルギー準位によって解説され得ると仮定する。したがって、最初は均質的な粒子として導入され、反応的にかつ特許請求された方法に従って印刷されて、それらの化学量論比を変更する、原則として知られているＰＶ活性材料の組合せを使用して、特に単純で安価な方式でＰＶ活性層シーケンスを作り出すことが可能である。確立された可能なＰＶ活性材料の組合せの例を独国特許発明第３９ ３６ ６６６ Ｃ２号明細書に実例として見いだすことができ、同じように、既知の金属−金属酸化物および金属−金属ハロゲン化物の組合せが上述のように用途を見いだすことができる。
好ましくは、本方法は、粒子１００が、少なくとも１つの追加のステップで、少なくとも１つの表面セクションにおいて酸化または還元調整され、それによって還元処理された粒子１０２の領域または酸化処理された粒子１０３の領域が定められることを特徴とする。具体的な実施例で、ＳｉＣ粒子中で、酸化／塩基性または還元／酸性の調整によって、実体的な光電流の符号を反転させることが可能であった。ここでは、暗闇で光なしで同様に進行する純粋に電気化学的な方法を引き起こすことになる暗電流を何も測定することができなかった。本発明者らは、バンドギャップ内の少なくとも２つの準位が酸化または還元手段によってここであふれるかまたは空にされており、その結果、２つのエネルギー準位間の大多数の電荷キャリアの性質が調整に従ってアクセプタ伝導またはドナー伝導に調節されると仮定する。
好ましくは、本方法は、さらなる方法ステップで、鎖状、網状、網状管からなる群から選択される少なくとも１つの構造を含むナノスケール構造が、好ましくは上側の領域セクションである、少なくとも１つの領域セクションの粒子１００と直接接触して形成されることを特徴とする。異なる長さの原子鎖または分子鎖への電気的結合によって、エネルギー準位を付加的に修正することが可能である。具体的な実験で、反応溶液２００中のカーボンブラック、カーボンナノチューブならびに鎖形成ハロゲンおよび金属ハロゲン化物に基づく添加物は、ＰＶ層シーケンスのＰＶ活性が検出可能である、より広くかつ改善された波長範囲をもたらした。これは、粒子の外側をナノチューブおよび鎖と電気的に接触させて改変することによって合理的に解説することができる。
好ましくは、本方法は、粒子１００の相互に隣接する領域セクションが、異なる溶液で調整されて、次に還元処理された粒子１０２のセクションおよび酸化処理された粒子１０３のセクションとして交互シーケンスで粒子１００の相互に隣接する領域セクションを形成することを特徴とする。より好ましくは、領域は、それぞれ組合せとして形成されて互いに小さい距離で配置され、それを用いて、上側接触部４００が特に単純な方式で部分領域の直列接続を提供することができる。このようにして、部分領域を互いに組み合わせて、ＰＶ活性の電位が加算的であるカスケードを形成することが可能である。実用的な実験では、木製のキャリア３００上の配置で、これは、専ら上側でカスケード接続されて、１〜２ボルトの印刷された粒子状ＰＶ層の実体的な電圧をもたらした。
好ましくは、本方法は、少なくとも１つのさらなる方法ステップで、少なくとも１つのキャリア電極３０１および／または上側接触層４００を含む電極が、２次元材料に準備的に塗布され、最終的に２次元材料を通してＰＶ層シーケンスに接着されることを特徴とする。この目的で、空気乾燥および／または反応的硬化電極溶液を透明フィルム上に印刷することが特に優先され、次いで印刷されたＰＶ活性層に特定の位置で２次元にフィルムが接着される。
好ましくは、本方法は、ＰＶ層シーケンスのために使用されるキャリアが、連続的な、平らな材料のシート、好ましくはフィルムのシートおよび／または紙のシート、より好ましくは麻紙のシートを含むことを特徴とする。麻には、それが流酸塩を使用しない方式で製造され得るという利点があり、追加の湿気防止剤および／または殺生物剤を与えられると、このような麻紙は、黄変または著しい機械的劣化またはその特性のどんな低下もなく、有利に高温に耐えることができる。
好ましくは、本方法は、粉砕された、好ましくは機械的に粉砕された、５０マイクロメートル以下の粒径を有し、好ましくは３０±１５マイクロメートルの粒径を有し、より好ましくは０．５〜１０マイクロメートルの粒径を有する粒子１００が使用されることを特徴とする。機械的に粉砕された粒子は、コーナーおよびエッジを有し、それらは、印刷方法において改善された方式でキャリア中に押し込んでキャリア上に固定することができる。
好ましくは、本方法は、接触電極が埋込みフィルムの内側に印刷および／または配置され、本方法によって得られたＰＶ層シーケンスが埋込みフィルム中に積層されて、埋込み材料から導かれる電気的接触を作り出すことを特徴とする。これにより、独国特許出願公開第４０ １８ ０１３ Ａ号明細書に電極線について同様に説明されるように、モジュール全体の同時形成および接触接続が特に効率的に可能になる。
さらなる利点および有利な手段は、実施例および以下の説明から明らかになろう。実施例は、限定的なものとみなすべきではない。説明される追加の特徴および追加の手段、ならびに従来技術から知られている追加の有利な手段および追加の手段は、本発明の範囲を逸脱することなく独立請求項の範囲内で特許請求された主題において有利に使用することができる。
図１ａは、反応溶液２００中に粒子１００を含む層がキャリア３００に塗布されている、方法のステップａ）の結果を概略図で例示する。 図１ｂは、反応溶液２００がより薄い層、すなわち硬化反応溶液２０１に硬化されている、方法のステップｂ）の結果を概略図で例示し、ここで、粒子１００は、それらの下側でキャリア３００上に硬化層によってすでに固定されており、それらの上側で硬化反応溶液２０１から突出する。 図１Ｃは、上側接触部４００の最終的な塗布後の図１ａ）および１ｂ）による層を概略図で例示する。 図２は、キャリア３００上に硬化反応溶液２０１を用いた方法によって固定されている、上側１０１と還元処理された底部側１０２とを有する粒子１００を概略図で例示する。 図３は、底部側対向電極（図示されない）を有する単純なＰＶ層シーケンスにおける図２による粒子１００の印刷された部分領域の配置および接触接続を概略図で例示する。 図４は、それぞれ、底部側キャリア電極３０１および上側に取り付けられた受け取り側接触部によって、ここではコンデンサとして例示されるＰＶ測定アセンブリ５００にセクションが接続されている、ａ）酸化処理されたセクション１０３およびｂ）還元処理されたセクション１０２を有するＰＶ層シーケンスの印刷された部分領域の可能な接続および結果として生じる符号を概略図で例示する。 図５は、キャリア３００上に印刷され粒子１００を含む一連の小セクションの可能な接続を概略図で例示し、ここでは、各小セクションで、酸化処理されたセクション１０２が還元処理されたセクション１０３と組み合わされ、すべての小セクションは、上側接触部４００を介して直列にカスケード接続され、カスケードは、ＰＶ測定アセンブリ５００に接続される。 図６は、セクション内でも接触接続によって相互間でも、還元処理されたセクション１０２および酸化処理されたセクション１０３のカスケード接続された配置を有する、粒子１００を含む印刷された小セクションにおける可能な電流フローを概略図で例示する。 図７は、キャリア３００、底部側キャリア電極３０１、粒子１００を含むセクション、および上側接触部４００を含む層シーケンスの配置を概略図で例示する。 図８は、キャリア３００、キャリア電極３０１および凸版印刷によって作り出された非導電性境界３０２の強調された要素を用いて図７による配置を詳細に概略図で例示する。 図９は、Ｃｕ−Ｎｉ裏側電極６０１の表面を有し、断面で見て、裏側電極６０２の後、ＴＣＯ層６０３がそれに隣接し、Ｓｉに基づきＴＣＯ外層およびＡＲ外層を有するＰＶ活性層６０４がそれに続き、最終的に、上面を有する上側ガラスキャリア６０５がそれに続く、従来技術によるＰＶ層シーケンスに対するＳＥＭ画像および同様に描かれた参照符号付きの概略図を例示し、５マイクロメートルのスケール６０６によれば、層複合物全体は厚さ数マイクロメートルである。 図１０は、反応溶液で調整されて固定され、硬化したガラス状非晶質反応溶液７０２によって被覆されて固定された、機械的に粉砕された粒子７０１を有する、本方法によって得られるＰＶ層シーケンスに対するＳＥＭ画像および同様に描かれた参照符号付きの概略図を例示し、ここで、２０マイクロメートルのスケール７０３は、形態の明らかに異なるサイズ比を例示する。 図１１は、相互貫入する形であり固定するように粒子８０３を取り囲んでいる相８０１および８０２を有する、本方法によって得られるＰＶ層シーケンスに対するＳＥＭ画像および同様に描かれた参照符号付きの概略図を例示し、ここで、５マイクロメートルのスケール８０４は、形態の明らかに異なるサイズ比を例示する。
実施例を使用した本発明の詳細な説明
有利な実施形態で、方法が案内され、この方法において、ステップａ）で、技術等級純度の、最大サイズ３０±１５マイクロメートルの半導電ＳｉＣ粒子１００が、緩やかなガスの発生を伴って、水酸化ナトリウムでアルカリ化されたシリカ溶液からなる水性反応溶液２００中に分散され、酸化によって部分的に溶かされ、予め塗布されたキャリア電極３０１を有し好ましくは追加の印刷された境界３０２を有するフィルムキャリアおよび／または紙キャリア３００のセクションの領域にわたって塗布され、
− ステップｂ）で、反応溶液２００は、体積収縮で硬化反応溶液層２０１に変換され、ここで粒子１００は、硬化反応溶液層２０１を越えて突出し、反応溶液層２０１中に固定された底部側と反応溶液層２０１を越えて突出する上側とを有し、
− 上側領域セクションは、酸化的または還元的に調整され、それによって還元処理された粒子１０２の領域または酸化処理された粒子１０３の領域が定められ、次に、
− 鎖状、網状、網状管からなる群から選択される少なくとも１つの構造を含むナノスケール構造、好ましくはＣＮＴ鎖および／またはハロゲン鎖が、少なくとも１つの領域セクション中の粒子１００と直接接触して形成され、
− 粒子１００の相互に隣接する領域セクションは、異なる溶液で調整されて、還元処理された粒子１０２のセクションおよび酸化処理された粒子１０３のセクションとして交互シーケンスで粒子１００の相互に隣接する領域セクションを形成し、
− ステップｃ）で、粒子の上側は、少なくとも部分的に上側接触部４００を設けられ、粒子１００の交互に調整された領域セクションは、直列に接続され、最終的な接触電極に接着される。
ハロゲン化物鎖形成添加物として、ルゴール液が数重量パーセントの割合で反応溶液２００に加えられた。
弾力性調整剤として、水分散性でんぷんポリエーテルが０．１〜２重量パーセントで反応溶液に加えられた。
調整のために使用される助剤は、第１に水性酸性界面活性剤および第２に水性アルカリ性ポリオールであり、界面活性剤およびポリオールは、湿潤助剤として機能し、水相を介して同時蒸発可能であり、両方の助剤は、硬化セクションの調整のために、薄層から極薄層において平方メートル当たり約１グラムで領域にわたって印刷され、蒸発する水相は、吸引によって除去された。例示的な図によれば、異なるモードの接触接続によって、非常に異なる利点および用途にアクセス可能になる。単一セクションシーケンスの直接カスケード接続によって、存在している光の強度を正確に反映する光起電力電位の取り出しが可能になり、したがって印刷された光センサが入手可能である。２次元電極ならびに最適化されたセクションサイズおよび層の厚さは、対照的に、有効電力を最大化し、印刷されたＰＶ層の組合せをおよそ１０％の標準効率で従来的なＰＶ電源として使う選択肢を提示する。２つの手段の組合せによって、特定の器具または用途に必要な電圧を具体的に提供するために、最大使用可能電圧を調節することが可能になる。
図９〜図１１は、本方法の生成物の形態上非常に異なる特性を同様に例示しており、同時蒸発または他の気相生成物によって得られる確立されたシステムおよびＰＶ層から外れて、本発明の方法の特大の塊および粗い粒子は、かなり粗削りに見える。しかしながら、具体的な方法手段のおかげで、これらの安価で使用可能な、技術等級純度の原材料を実行可能かつ極めて安価な方式で長寿命かつ競争力のあるＰＶ層シーケンスに組み込むことが可能である。
確立されたＰＶ層シーケンスおよび対応する生産方法の不都合は、それらが処理に関して複雑であり、ＰＶ活性を確実に提供することができるためにコストのかかる純粋な出発原料を必要とすることである。
したがって、対処した問題は、その不都合を克服し、非常に低い生産コストにもかかわらず、確実にかつ長寿命の方式でＰＶ機能を提供することができる、方法およびその方法によって得られるＰＶ層シーケンスを提供することであった。
解決策は、室温印刷方法において無機粒子の反応的調整によって行われ、表面の反応的調整は、ＰＶ活性を正確に調節し、速度論的に制御された反応生成物を与え、およそ９７％の技術等級純度の出発原料の場合でも、望ましいＰＶ活性を保証することができる。
特許請求の範囲に関する参照符号のリスト
１００ 粒子
１０１ 上側
１０２ 還元処理されたセクション
１０３ 酸化処理されたセクション
２００ 反応溶液
２０１ 硬化反応溶液
３００ キャリア
３０１ キャリア電極
３０２ 境界（例えば凸版印刷）
４００ 上側接触部
明細書に関する参照符号のリスト
１００ 粒子
１０１ 上側
１０２ 還元処理されたセクション
１０３ 酸化処理されたセクション
２００ 反応溶液
２０１ 硬化反応溶液
３００ キャリア
３０１ キャリア電極
３０２ 境界（例えば凸版印刷）
４００ 上側接触部
５００ ＰＶ測定アセンブリ
６０１ 裏側電極
６０２ 断面図における裏側電極
６０３ ＴＣＯ層
６０４ ＴＣＯ外層およびＡＲ外層を有するＰＶ活性Ｓｉ層
６０５ ガラスキャリアおよび上側
６０６ ５マイクロメートルスケール
７０１ 反応溶液で調整された粒子
７０２ 硬化した、ガラス状非晶質反応溶液
７０３ ２０マイクロメートルスケール
８０１ ２つの相互貫入相から構成されるマトリクスの相１
８０２ ２つの相互貫入相から構成されるマトリクスの相２
８０３ マトリクス中に固定された粒子
８０４ ５マイクロメートルスケール

Claims (10)

  1. ＰＶ層シーケンスを作り出すための方法であって、印刷方法によって
    − 室温で、
    − 無機コア成分が
    − 水溶液および／または水分散液を使用して処理されて、
    電極を介して接触が形成され得る完全なＰＶ層シーケンスを得る、方法において、前記方法が以下のステップを含むこと、すなわち
    − ステップａ）で、少なくとも２つの要素からなる、サイズ０．５〜１００マイクロメートルの半導電粒子（１００）が水性反応溶液（２００）中に分散され、酸化または還元によって部分的に溶かされ、キャリア（３００）の領域にわたって塗布され、
    − ステップｂ）で、前記反応溶液（２００）は、体積収縮で硬化反応溶液層（２０１）に変換され、前記粒子（１００）は、前記硬化反応溶液層（２０１）を越えて突出し、前記反応溶液層（２０１）中に固定された底部側と前記反応溶液層（２０１）を越えて突出する上側とを有し、
    − ステップｃ）で、前記粒子の前記上側は、少なくとも部分的に上側接触部（４００）を設けられる
    ことを特徴とする方法。
  2. 請求項１に記載の方法において、前記粒子（１００）は、少なくとも１つの追加のステップで、少なくとも１つの表面セクションにおいて酸化または還元調整され、それによって還元処理された粒子（１０２）の領域または酸化処理された粒子（１０３）の領域が定められることを特徴とする方法。
  3. 請求項１または２に記載の方法において、さらなる方法ステップで、鎖状、網状、網状管からなる群から選択される少なくとも１つの構造を含むナノスケール構造が、好ましくは前記上側の領域セクションである、少なくとも１つの領域セクションの粒子（１００）と直接接触して形成されることを特徴とする方法。
  4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法において、前記粒子（１００）の相互に隣接する領域セクションは、異なる溶液で調整されて、次に還元処理された粒子（１０２）のセクションおよび酸化処理された粒子（１０３）のセクションとして交互シーケンスで前記粒子（１００）の前記相互に隣接する領域セクションを形成することを特徴とする方法。
  5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法において、少なくとも１つのさらなる方法ステップで、少なくとも１つのキャリア電極（３０１）および／または上側接触層（４００）を含む電極は、２次元材料に準備的に塗布され、最終的に前記２次元材料を通して前記ＰＶ層シーケンスに接着されることを特徴とする方法。
  6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法において、前記ＰＶ層シーケンスのために使用される前記キャリアは、連続的な、平らな材料のシート、好ましくはフィルムのシートおよび／または紙のシート、より好ましくは麻紙のシートを含むことを特徴とする方法。
  7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法において、粉砕された、好ましくは機械的に粉砕された、５０マイクロメートル以下の粒径を有し、好ましくは３０±１５マイクロメートルの粒径を有し、より好ましくは０．５〜１０マイクロメートルの粒径を有する粒子（１００）が使用されることを特徴とする方法。
  8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法において、ステップａ）で、最大サイズ３０±１５マイクロメートルの半導電ＳｉＣ粒子（１００）が、緩やかなガスの発生を伴って、水酸化ナトリウムでアルカリ化されたシリカ溶液からなる水性反応溶液（２００）中に分散され、酸化によって部分的に溶かされ、予め塗布されたキャリア電極（３０１）を有し好ましくは追加の印刷された境界（３０２）を有するフィルムキャリアおよび／または紙キャリア（３００）のセクションの前記領域にわたって塗布され、
    − ステップｂ）で、前記反応溶液（２００）は、体積収縮で硬化反応溶液層（２０１）に変換され、前記粒子（１００）は、前記硬化反応溶液層（２０１）を越えて突出し、前記反応溶液層（２０１）中に固定された底部側と前記反応溶液層（２０１）を越えて突出する上側とを有し、
    − 上側領域セクションは、酸化的または還元的に調整され、それによって還元処理された粒子（１０２）の領域または酸化処理された粒子（１０３）の領域が定められ、次に、
    − 鎖状、網状、網状管からなる群から選択される少なくとも１つの構造を含むナノスケール構造、好ましくはＣＮＴ鎖および／またはハロゲン鎖が、少なくとも１つの領域セクション中の粒子（１００）と直接接触して形成され、
    − 前記粒子（１００）の相互に隣接する領域セクションは、異なる溶液で調整されて、還元処理された粒子（１０２）のセクションおよび酸化処理された粒子（１０３）のセクションとして交互シーケンスで前記粒子（１００）の前記相互に隣接する領域セクションを形成し、
    − ステップｃ）で、前記粒子の前記上側は、少なくとも部分的に上側接触部（４００）を設けられ、前記粒子（１００）の前記交互に調整された領域セクションは、直列に接続され、最終的な接触電極に接着される
    ことを特徴とする方法。
  9. 請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法において、前記接触電極は、埋込みフィルムの内側に印刷および／または配置され、前記方法によって得られた前記ＰＶ層シーケンスは、前記埋込みフィルム中に積層されて、前記埋込み材料から導かれる電気的接触を作り出すことを特徴とする方法。
  10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法に従って得られるＰＶ層シーケンス。
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