JP2021177549A - Pv薄層の室温製造法および上記方法によって得られるpv薄層列 - Google Patents
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Abstract
Description
者らが関与した、独国特許第102015102801号明細書に概説される。周知の手
段、特徴および方法が、本出願およびその中に引用される従来技術から認識され得る。マ
イクロメートルの範囲の厚さを有し、かつ可動性、折り畳み式および屈曲性担体にフレキ
シブルに担持され得る、問題の種類の層は、一般に知られている。したがって、BASF
Corp.のAT 36002 E、公開番号0119051B2には、フレキシブル
な基材のためのカバーとして使用され得る適切なアクリレートベースのコーティングが開
示されている。このような層を製造するための典型的な構成成分、特性および手段は、こ
の文献から認識できる。
法に関する。
かつ接触し、またソーラーパークにおいて屋外に整列される、単結晶および多結晶Siセ
ルは、関連技術分野における確立された製品例である。課題は、これらの古典的セルが、
剛性であり、かつフレキシブルではないということである。領域的に延在するパネルは、
最適収量を保証するために、常に太陽の一に対して水平面で配向されなければならない。
ここで、導電層およびスイッチング層から、PV層を通って、被覆層および保護層まで、
電気技術的薄層の担持を提供するフレキシブルな薄層システムが有用となる。本出願人は
、この特定の分野において活躍中であり、かつ本出願は、そのような層の製造方法、なら
びに本方法によって得られた層複合体および層シーケンスを請求する。
/またはフレキシブルである。適切な導電層および保護層は、例えば、独国特許第198
15291B4号明細書およびその中に引用された従来技術に開示されている。
第19946712A1号明細書に開示されている。不都合な点は、溶媒および焼結−再
反応性物質の存在が、最終熱圧密の間に完全に除去されることが可能であるように、15
0℃以上の温度を必要とし、実際的な製品例において、最終熱圧密は、450℃で行われ
ることである。
トラックを得るために、約100℃において過反応性金属ナノ粒子を介して焼結され得る
、導電性銀組成物が提案される。しかしながら、この手段でさえ、焼結ステップを実行せ
ずに基材上に、電気技術的薄層、特にPV層シーケンスを製造することは不可能であり、
印刷薄層を約100℃、模範的な実施形態においては130℃の焼結温度まで加熱するス
テップは常に必要である。
業的方法制度および大表面積製造にもかかわらず、焼結温度まで加熱することを必要とせ
ずに、固体であり、安定しており、かつそれらの電気技術的特性において事実上100%
可逆性である薄層を提供することができる方法および本方法による電気技術的薄層を提供
することであった。
従属請求項および以下の記載から認識できる。
され、硬化されて層が得られる、電気技術的薄層の室温製造方法は、硬化が室温で実行さ
れること、および硬化が少なくとも1種の試薬への暴露によって促進されることを規定す
る。
スは、薄層シーケンスが、ガラス担体を含んでなり、ガラス担体の上部に適用された電極
層を含んでなり、プラスチックマトリックス中にアルミニウム粒子を含んでなる、電極層
の上部に適用された第1の層を含んでなり、少なくとも部分的に塩基性のガラス様層とし
て、少なくともケイ素−酸素架橋をガラス様ネットワーク中に含んでなり、かつ少なくと
も部分的に塩基可溶性アルミニウム粒子を無機凝集体として含んでなる、第1の層の上部
に適用された第2の層を含んでなり、第2の層の上部に適用され、かつ接触電極を有する
、透明被覆電極を含んでなり、次に、そのようにして調製されたPV層シーケンスは、長
波および極長波赤外線の範囲において光起電力効果を示すことを特徴とする。
本発明によると、導電性および/または半導電性無機凝集体が分散体中で領域的に提供
され、硬化されて層が得られる、電気技術的薄層の室温製造方法は、硬化が室温で実行さ
れること、および硬化が少なくとも1種の試薬への暴露によって促進されることを特徴と
する。
属化合物を含んでなる層が適用され、上記少なくとも1種の金属またはその化合物が、鉄
鋼、亜鉛、スズ、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、鉛、鉄からなる群から選択されるこ
とを特徴とする。
は半導電性層が適用され、かつ少なくとも部分的に硬化されることを特徴とする。
ウェブが、ガラス、プラスチック、ポリカーボネート、プラスチックフィルム、金属合金
、モーターブロック合金、熱交換器管合金、熱交換器合金、熱交換器熔接合金、セラミッ
ク、工業セラミック、天然石、大理石、クレーセラミック、屋根瓦セラミック、ラミネー
ト木材料、床板材料、アルミニウム、階段アルミ合金、印刷回路ボード複合体、集積回路
ハウジング材料、プロセッサハウジング化合物からなる材料群から選択される少なくとも
1種の材料からなることを特徴とする。
された金属または金属化合物であり、上記金属または金属化合物の金属の種類が、ベリリ
ウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛
、ヒ素、アンチモン、セレン、テルル、銅、銀、金、亜鉛、鉄、クロム、マンガン、チタ
ン、ジルコニウムからなる群から選択されることを特徴とする。
ス中に整列分配された金属または金属化合物であり、上記金属または金属化合物の金属の
種類が、ベリリウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニ
ウム、スズ、鉛、ヒ素、アンチモン、セレン、テルル、銅、銀、金、亜鉛、鉄、クロム、
マンガン、チタン、ジルコニウムからなる群から選択されることを特徴とする。
は変性要素をガラス様酸化マトリックスとして含んでなるマトリックスが使用され、上記
要素が、ホウ素、リン、ケイ素、ヒ素、イオウ、セレン、テルル、非晶形炭素、グラファ
イト変性炭素、カーボンナノチューブの形態の炭素、多層カーボンナノチューブの形態の
炭素、バックミンスターフラーレンの形態の炭素、カルシウム、ナトリウム、アルミニウ
ム、鉛、マグネシウム、バリウム、カリウム、マンガン、亜鉛、スズ、アンチモン、セリ
ウム、ジルコニウム、チタン、ストロンチウム、ランタン、トリウム、イットリウム、フ
ッ素、塩素、臭素、ヨードからなる群から選択されることを特徴とする。
−導電性電極層が担体の上部に適用され、
−プラスチックマトリックス中に分配された金属または金属化合物が、第1の層中の
無機凝集体として電極層の上部に適用され、
−少なくとも部分的に強塩基性または強酸性酸化マトリックス中の無機金属凝集体の
第2の層が、第1の層の上部に適用され、
−適用および硬化の間、金属凝集体は、強酸性または塩基性マトリックスと反応し、
次に、マトリックスは、第1の層の金属凝集体と反応し、
−硬化および反応の間、光起電力的に活性な接合が形成され、
−第2の層に、透明被覆電極および/または接触電極が提供され、そして
−光起電力的に活性な層シーケンスが、PV層シーケンスとして適切に接触し、かつ
溶接包装されることを特徴とする。
気技術的薄層シーケンスは、薄層シーケンスが、
−ガラス担体を含んでなり、
−銀を含んでなる、ガラス担体の上部に適用された電極層を含んでなり、
−プラスチックマトリックス中にアルミニウム粒子を含んでなる、電極層の上部に適
用された第1の層を含んでなり、
−少なくとも部分的に塩基性のガラス様層として、少なくともケイ素−酸素架橋をガ
ラス様ネットワーク中に含んでなり、かつ少なくとも部分的に塩基可溶性アルミニウム粒
子を無機凝集体として含んでなる、第1の層の上部に適用された第2の層を含んでなり、
−第2の層の上部に適用され、かつ接触電極を有する、透明被覆電極を含んでなり、
次に、
−そのようにして調製されたPV層シーケンスは、長波および極長波赤外線の範囲に
おいて光起電力効果を示す
ことを特徴とする。
ルミニウムフレーク(銀色の外観を有する塗料のための塗料工業の顔料添加)と混合し、
均質化して、そして第1の層を、半透明の導電性金属層であらかじめコーティングされた
約10cm×10cmの面積を有するガラス担体上に堆積させる。アルミニウムフレーク
を含んでなるアクリレートベース層を、5分間、室温、空気中であらかじめ硬化する。そ
の後、同一アクリレートベースの塗料の第2の混合物をアルミニウムフレークから作成し
、シリカゾルと混合し、そして冷却された撹拌器中、水酸化ナトリウム水溶液で塩基pH
に調整し、そして均質化する。なお反応性の混合物を、第2の層として、第1のあらかじ
め硬化された層の上部に適用し、そして均一に、かつ被覆するように分配させる。アルミ
ニウムが少なくとも部分的に可溶化する平行反応が、両層の最終硬化を促進する。そのよ
うにして得られた層複合体は、その上部において、Buschからの室温導電性銀から製
造されたフィンガー電極が提供される。図1の走査電子顕微鏡像(SEM)に示されるよ
うに、そのようにして得られた層は、その上部において、塩基溶解水ガラスがシロキサン
部分を提供するプラスチックマトリックスによって特徴づけられる。マトリックス中に担
持されたAlフレークは可溶性であり、かつ確実にプラスチックマトリックスに融合する
。図2によって教示されるように、Alフレークは表面までプラスチック層を通過して、
そして接触点および短い電解質の架橋を介して導電的に相互連結したAlフレークから製
造された骨組みの直接的な電気的接触を可能にする。小刀を使用してのプラスチック二重
層のフレキシブルセグメントの分離によって、二重層が、フレキシブルな固体の除去可能
な複合体として存在することが示された。なお、除去されたセグメントは、SEMによっ
てその底部側が試験された。図3のSEM像によって示されるように、底部においても非
常に多くのAlフレークが存在し、そして半透明電極の相界面と領域接触し、かつ電気的
接触を可能にする。
され、そして透明な接着可能なITOフィルムと補足的に領域的に接触する。その後、被
覆電極および底部電極は接触し、そしてセルはPV活性に関して調査された。二重層は、
最初に、可視光による冷光LED光源を使用して、PV活性に関して調査された。光起電
力流は、弱いか、存在しなかった。1〜4秒の短時間の加温段階の後、ハロゲンランプに
よる照射時に、100mVを越える明らかな光起電力の電位差が測定された。LED自転
車ランプを作動するための一定の負荷をタップすることは可能であった。これがペルチエ
効果に帰因するかどうかという疑問が生じる。これを試験するために、全接触セルの上部
および底部において、接触線が導入され、かつ完全に10リットルの熱水に浸漬された、
水を通さない真空バッグ中で溶接包装された熱電対を提供した。約5分間の加熱時間の後
、全ての熱電対の温度は同一であった。被覆電極と底部電極との間の光起電力の電位差は
有意であり、そして相対的に水の温度によってゆっくり低下するセル温度に依存した。出
発値、最終値および中間で生じる値変動はデジタル方式で記録され、そして図4の図に複
製される。図4aによって示されるように、PV二重層からの光起電力的にタップ可能な
電位の測定によって、46℃から31℃まで低下する水温に対する相対的な依存を示し、
すなわち、温度が低いほど、タップ可能な電位が低い。しかしながら、ペルチエ要素にお
いて、次いで測定可能なゼーベック効果に関して必要とされるだろう温度勾配は、周囲の
水によって確実に測定されない。均一に加熱された水に完全に包囲されるセルの温度は、
勾配を示さない。
に、50℃まで、ピザ窯の加熱壁からのセルの距離において、十分な熱放射がセルに達し
ないことを示した。図4bによって示されるように、空気中での波長の作用としてのH2
Oの周知の光吸収極大は、波長の範囲5〜10マイクロメートルで有意である。
択された実験的なセットアップにおいて最も高い効率で、適切なエネルギーのフォトンに
提供すると考える。測定された結果は、5マイクロメートルを越える遠IR範囲までの長
波において、利用可能なバンドギャップを明らかに示す。しかしながら、これはまた逆に
、高い熱入射においては、セルの周囲で薄い空気層を貫入するため、かつ電流を発生する
ことが可能であるように、十分な熱放射が必要であろうことを意味する。これは以下のよ
うに確認された。ピザ窯中、80℃において、加熱窯石および二重層との間で2cmのエ
アギャップで、上記のとおり製造され、かつ接触する二重層は、冷却の間は再び温度に相
対的に低下し、かつ約60℃で後退する明らかに測定可能な電流を送達する。本発明によ
り製造された二重層シーケンスによって、従来技術では不利に無視され、かつ調査されな
かった波長範囲である遠IR照射までの極長波光フラクションまでの長波の有利な光起電
力の利用を達成することが可能となる。上記されたセルを電圧計に接続し、そしてその上
に配置されたフラットハンドによって加熱される場合、それぞれの測定可能な表面温度に
対して相対的である電位差が確立される。工業的排熱および/または体熱は、特に、本発
明により製造されたPV層シーケンスで、有効に、かつ効果的に利用され得る。
。さらなる課題は、フレキシブルな薄層、特にPV層が、しばしば、このような温度に耐
性を示さず、さらには工業的排熱および/または長波フォトンの利用を可能にしないとい
うことである。
って提供され得る。これは、特に、全体的に金属粒子が存在し、かつ上部層に、塩基可溶
化シロキサン部分および金属粒子が存在するプラスチックマトリックスを含んでなり、塩
基可溶化の間の相互最終硬化によって、工業的排熱および/または長波IR照射が光起電
力的手段によって利用可能となるPV層シーケンスを製造することが可能となる、二重層
シーケンスを有利に可能にする。工業的排熱/熱/体熱の効果的な利用によって、非常に
多くの分野において明らかな経済的利点を提供する。
Claims (10)
- 導電性および/または半導電性無機凝集体が分散体中で領域的に提供され、硬化されて
層が得られる、電気技術的薄層の室温製造方法であって、
−前記硬化が室温で実行されること、および
−前記硬化が少なくとも1種の試薬への暴露によって促進されること
を特徴とする、方法。 - PV層シーケンスが形成されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つの基層として、少なくとも1種の金属または金属化合物を含んでなる層
が適用され、前記少なくとも1種の金属またはその化合物が、鉄鋼、亜鉛、スズ、銀、銅
、アルミニウム、ニッケル、鉛、鉄からなる群から選択されることを特徴とする、請求項
1または2に記載の方法。 - 導電性基層として、少なくとも1つの金属導電性および/または半導電性層が適用され
、かつ少なくとも部分的に硬化されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に
記載の方法。 - 担体として領域的に延在する材料ウェブが使用され、前記材料ウェブが、ガラス、プラ
スチック、ポリカーボネート、プラスチックフィルム、金属合金、モーターブロック合金
、熱交換器管合金、熱交換器合金、熱交換器熔接合金、セラミック、工業セラミック、天
然石、大理石、クレーセラミック、屋根瓦セラミック、ラミネート木材料、床板材料、ア
ルミニウム、階段アルミ合金、白金複合体、集積回路ハウジング材料、プロセッサハウジ
ング化合物からなる材料群から選択される少なくとも1種の材料からなることを特徴とす
る、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第1の層の無機凝集体が、プラスチックマトリックス中に分配された金属または金
属化合物であり、前記金属または金属化合物の金属の種類が、ベリリウム、ホウ素、アル
ミニウム、ガリウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛、ヒ素、アンチモン
、セレン、テルル、銅、銀、金、亜鉛、鉄、クロム、マンガン、チタン、ジルコニウムか
らなる群から選択されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第2の層の無機凝集体が、少なくとも部分的に無機マトリックス中に整列分配され
た金属または金属化合物であり、前記金属または金属化合物の金属の種類が、ベリリウム
、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛、ヒ
素、アンチモン、セレン、テルル、銅、銀、金、亜鉛、鉄、クロム、マンガン、チタン、
ジルコニウムからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項
に記載の方法。 - 層中、無機マトリックスとして、少なくとも1種の鎖形成または変性要素をガラス様酸
化マトリックスとして含んでなるマトリックスが使用され、前記要素が、ホウ素、リン、
ケイ素、ヒ素、イオウ、セレン、テルル、非晶形炭素、グラファイト変性炭素、カーボン
ナノチューブの形態の炭素、多層カーボンナノチューブの形態の炭素、バックミンスター
フラーレンの形態の炭素、カルシウム、ナトリウム、アルミニウム、鉛、マグネシウム、
バリウム、カリウム、マンガン、亜鉛、スズ、アンチモン、セリウム、ジルコニウム、チ
タン、ストロンチウム、ランタン、トリウム、イットリウム、フッ素、塩素、臭素、ヨー
ドからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方
法。 - −導電性電極層が担体の上部に適用され、
−プラスチックマトリックス中に分配された金属または金属化合物が、第1の層中の
無機凝集体として前記電極層の上部に適用され、
−少なくとも部分的に強塩基性または強酸性酸化マトリックス中の無機金属凝集体の
第2の層が、前記第1の層の上部に適用され、
−適用および硬化の間、前記金属凝集体は、前記強酸性または塩基性マトリックスと
反応し、次に、前記マトリックスは、前記第1の層の金属凝集体と反応し、
−硬化および反応の間、光起電力的に活性な接合が形成され、
−前記第2の層に、透明被覆電極および/または接触電極が提供され、そして
−前記光起電力的に活性な層シーケンスが、PV層シーケンスとして適切に接触し、
かつ溶接包装されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法によってPV層シーケンスとして得られた電
気技術的薄層シーケンスであって、前記薄層シーケンスが、
−ガラス担体を含んでなり、
−銀を含んでなる、前記ガラス担体の上部に適用された電極層を含んでなり、
−プラスチックマトリックス中にアルミニウム粒子を含んでなる、前記電極層の上部
に適用された第1の層を含んでなり、
−少なくとも部分的に塩基性のガラス様層として、少なくともケイ素−酸素架橋をガ
ラス様ネットワーク中に含んでなり、かつ少なくとも部分的に塩基可溶性アルミニウム粒
子を無機凝集体として含んでなる、前記第1の層の上部に適用された第2の層を含んでな
り、
−前記第2の層の上部に適用され、かつ接触電極を有する、透明被覆電極を含んでな
り、次に、
−そのようにして調製されたPV層シーケンスは、長波および極長波赤外線の範囲に
おいて光起電力効果を示す
ことを特徴とする、電気技術的薄層シーケンス。
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