JP3214708U - 光起電力電池構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】光起電力電池構造を提供する。【解決手段】光起電力電池構造は基板１、下導電層２、光起電力層３、上導電層４を備え、基板１は下導電層２、光起電力層３、上導電層４を備え、下導電層２は基板１の片側上に設置され、光起電力層３は下導電層２のもう一つの側表面上に設置され、上導電層４は光起電力層３のもう一つの側表面上に設置され、光起電力層３は電子伝送層３１と正孔伝送層３３の間に反応層３２を挟んで構成し、電子伝送層３１は反応層３２と正孔伝送層３３の一部分を覆い、上導電層４と反応層３２及び正孔伝送層３３の電気的連結を阻害する。【選択図】図９

Description

本考案は光起電力電池構造に関し、特に光起電力電池の電子伝送層或いは正孔伝送層に用いる配置構造に関する。
ソーラー電池は、さらに生エネルギーにおいて、期待を集める分野である。
現在、商業化されている多数の製品は、シリコンを主材料とする。
高分子材料を使用して開発するソーラー電池は、製造工程が簡単で製造コストが低く、材質が軽量で、フレキシブルである等の特性を備えるため、産業界と学術界が熱い視線を注いでいる。
現在、光起電力ソーラー電池を製造する際には、コーティング(Coating)或いは蒸着を、ソーラー電池薄膜を製造する技術手段とする。
その長所は、該薄膜がより優れたフラット性と均一性を備える点である。
さらに、結合Ｒ２Ｒ(Roll-to-Roll,R2R)製造工程を結合すれば、大面積の光起電力ソーラー電池を製造することができる技術として潜在力を備える。
それは、産業界ではすでに応用され、Ｒ２Ｒ製造工程は、良好に対応させられ、コストを低下させながら、可塑性と耐衝撃性能を備え軽量な光起電力パーツが生産されている。
有機光起電力電池或いはペロブスカイトソーラー電池などの光起電力電池構造１００ａの光電転換パーツは、基板１０１ａ上の光起電力層１０３ａを利用し、光電転換メカニズムを提供し、上、下導電層１０４ａ、１０２ａを通して電気回路を構成する。
いわゆる光起電力層１０３ａは、電子伝送層１０３１ａ、反応層１０３２ａ、正孔伝送層１０３３ａにより構成する。
上、下導電層１０４ａ、１０２ａと結合し、光電転換及び電子伝送の効果を達成する。
その構造は、図１に示す。
いわゆる反応層１０３２ａは、有機光起電力(OPV)材料或いはペロブスカイトＰＳＣの光起電力材料で、さらに異なる電子特性の電子伝送層１０３１ａと正孔伝送層１０３３ａを利用し、反応層１０３２ａの光電転換効率を高める。
しかし、従来の構造では、Ｒ２Ｒ(Roll-to-Roll,R2R)製造工程の量産を達成するため、図１に示す、光起電力層１０３ａの側辺はすべて、上導電層１０４ａの一部と電気的に連接する。
光起電力層１０３ａの各層側辺は、１ｕｍ(マイクロメートル(ミクロン))以下だが、該一部の反応層１０３２ａと電子伝送層１０３１ａに対して、該各側辺と上導電層１０４ａはやはり一部が鄰接し、ショートのリスクがある。
この局部構造のショート現象を克服し光点転換効率を向上させ、しかもやはり光起電力電池の量産性製造を可能とするためには、関連構造はさらなる改良の必要がある。
特開２０１３−１４３５６９号公報
本考案の第一の目的は、光起電力電池の連続量産実施に有利で、しかも光起電力層の側辺と上導電層のショート部分を改善できる全く新しい光起電力電池構造を提供することである。
本考案の第二の目的は、セル(Cell)の光透過性を保持するため、該各セル(Cell)上の上導電層が必要な少なくとも１個の貫通孔を保留し、光透過性を拡大できる光起電力電池構造を提供することである。
本考案による光起電力電池構造は、基板、下導電層、光起電力層、上導電層を備え、
該下導電層は、該基板の片側上に設置され、該光起電力層は、該下導電層のもう一つの側表面上に設置され、
該上導電層は、該光起電力層のもう一つの側表面上に設置され、
該光起電力層は、電子伝送層と正孔伝送層の間に反応層を挟んで構成し、
該電子伝送層は、該反応層と該正孔伝送層の一部分を覆い、該上導電層と該反応層及び該正孔伝送層の電気的連結を阻害し、
本考案によるもう一つの光起電力電池構造は、基板、下導電層、光起電力層、上導電層を備え、
該下導電層は、該基板の片側上に設置され、
該光起電力層は、該下導電層のもう一つの側表面上に設置され、
該上導電層は、該光起電力層のもう一つの側表面上に設置され、
該光起電力層は、正孔伝送層と電子伝送層の間に、反応層を挟んで構成し、
該正孔伝送層は、該反応層と該電子伝送層の一部分を覆い、該上導電層と該反応層及び該電子伝送層の電気的連結を阻害し、
本考案の一実施例において、該基板は、光透過プラスチック或いは光透過ガラス基板で、
本考案の一実施例において、該基板と下導電層の間には、硬化層を設置し、
本考案の一実施例において、該光起電力層の厚さは１ｕｍ以下で、
本考案の一実施例において、該光起電力層は、有機光起電力電池複合層構造で、
本考案の一実施例において、該光起電力層は、ペロブスカイト光起電力電池複合層構造で、
本考案の一実施例において、該光起電力電池構造上には、上蓋板の透明材料を増設し、該上蓋板及び該基板の間は、封入樹脂により封入し、
本考案の一実施例において、在該光起電力電池構造上下には、上蓋板及び下蓋板の透明材料をそれぞれ増設し、該上蓋板及び該下蓋板の間は、封入樹脂により封入し、
本考案の一実施例において、該上導電層上には、少なくとも１個の貫通孔を備える。
本考案は、光起電力電池の連続量産実施に有利で、しかも光起電力層の側辺と上導電層のショート部分を改善でき、セル(Cell)の光透過性を保持するため、該各セル(Cell)上の上導電層が必要な少なくとも１個の貫通孔を保留し、光透過性を拡大できる。
従来の光起電力電池構造の模式図である。 本考案の第一実施例における光起電力電池構造製造プロセスの模式図である。 本考案の第一実施例における光起電力電池構造の基板上に下導電層を製造する様子を示す側視模式図である。 図３の上視模式図である。 図３の下導電層上に電子伝送層と反応層を製造する様子を示す側視模式図である。 図５の上視模式図である。 図６の反応層上に正孔伝送層を製造する様子を示す側視模式図である。 図７の上視模式図である。 図８の正孔伝送層上に上導電層を製造する様子を示す側視模式図である。 図９の上視模式図である。 本考案の第二実施例における光起電力電池構造の模式図である。 本考案の第三実施例における光起電力電池構造の模式図である。 本考案の第四実施例における光起電力電池構造の模式図である。
本考案の光起電力電池構造における実施例の図面を参照して説明する。
図２は、本考案の光起電力電池構造製造プロセスの模式図であり、図３?図１０は光起電力電池構造の各ステップの構造図である。
図に示すように、本考案の光起電力電池構造は、多数のセル(Cell)を基板１上に碁盤の目状に配列し構成する。
各セルは、下導電層２、光起電力層３及び上導電層４を備える。
光起電力電池構造１０を製造する時には、光起電力層３の電子伝送層３１（或いは正孔伝送層３３）を、反応層３２と正孔伝送層３３（或いは該電子伝送層３１）の一部分に被せ、該上導電層４と該反応層３２及び該正孔伝送層３３（或いは該電子伝送層３１）の電気的連結を阻害する。
ステップＳ１００では、基板１を準備する。
該基板１は、光透過プラスチック或いは光透過ガラス基板である。
該光透過プラスチックは、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Terephthalate,PET)、ポリエチレン(Polyethylene,PE)、ポリイミド(Polyimide,PI)、ナイロン(Nylon,Polyamide,略称ＰＡはポリアミドポリマー）、ポリウレタン(Polyurethanes,PU)或いはアクリルプラスチック等である。
さらに、該基板１の片側面には、硬化処理を施し、硬化層（図示なし）を形成する。
該光学硬化層は、アクリル、エポキシ樹脂、二酸化シリコン或いは前述の２種以上の材料の組合せである。
該硬化層の厚さは、１ｕｍ〜５ｕｍである。
ステップＳ１０２では、下導電層２を製造する。
該下導電層２は、該硬化層の片側面上に設置する。
該下導電層２は、導電コーティング層の有機導体コーティング層或いは無機導体コーティング層を、乾式のレーザーエッチング、湿式エッチングの化学或いは蒸着技術を通して、複数の透明電極２１及び配線（図示なし）を備える下導電層２を形成し、しかも該下導電層２は、硬化層の片側面上に設置する。
該下導電層２は、透明導電層の有機導体コーティング層、無機導体コーティング層或いは前述の２種以上の組合せである。
該無機導体コーティング層は、金属或いは金属酸化物である。
該有機導体コーティング層は、ナノカーボンチューブ、ポリ３，４-エチレンジオキシチオフェン(Poly-3,4-Ethylenedioxythiophene, PEDOT)或いは前述の２種以上の組合せである。
しかも、相互に隣り合う各電極(Cell)２１の間の第一次エッチング槽２ａの間隔距離は、２５ｕｍ〜１００ｕｍ（図３、４参照）である。
ステップＳ１０４では、光起電力層３を製造する。
精密スロットダイ式コーティング(Slot Die Coating)、蒸着或いはスクリーンプリンティングにより、下導電層２の各電極２１上に、光起電力層３を製造する。
該光起電力層３は、順番に電子伝送層３１、反応層３２をコーティングし、或いは先に正孔伝送層３３、反応層３２をコーティング時、コーティングの乾燥後にエッチングを行う（図５、６参照）。
しかも、相互に隣り合う各光起電力層(Cell)３の間の第二次エッチング槽３ａの間隔距離は、５０ｕｍ〜１００ｕｍである。
続いて、さらに正孔伝送層３３のコーティング（或いは電子伝送層３１のコーティング）を行い、該電子伝送層３１、該反応層３２或いは該正孔伝送層３３、該反応層３２の片側を封鎖し、該電子伝送層３１、該反応層３２或いは該正孔伝送層３３、該反応層３２を隔絶し、後続の加工時に、上導電層（図示なし）と電気的に連結させる。
該正孔伝送層３３のコーティング（或いは電子伝送層３１のコーティング）では、精密スロットダイ式コーティング(Slot Die Coating)、蒸着或いはスクリーンプリンティングを通して、該コーティング層を製造する。
その後、乾燥を経てさらに進行エッチングを行う。
相互に隣り合う各正孔伝送層(Cell)３３或いは電子伝送層(Cell)３１の間の第三次エッチング槽３ｂの間隔距離は、２５ｕｍ〜１００ｕｍである（図７、８参照）。
該光起電力層３を構成する組成は、有機光起電力電池複合層構造、或いはペロブスカイト光起電力電池複合層構造である。
本図中において、該光起電力層３の厚さは１ｕｍ以下である。
ステップＳ１０６では、上導電層４を製造する。
導電塗料の銀ペーストを、光起電力層３の各最上層の該正孔伝送層３３（或いは該電子伝送層３１）上にコーティングし、もう一つの該下導層上２を覆う。
これにより、該上導電層４と該下導電層２は、電気的連結を形成する（図９、１０参照）。
しかも、上導電層４を製造する時、隣接するセル(Cell)の導電配線を一緒に製造し、外部連結を提供することができる。
さらに、図１１に示すように、本考案の第二実施例と第一実施例とはおおよそ相同であるが、異なる点は以下の通りである。
上導電層４を製造する時、セル(Cell)の光透過性を保持する。
該各セル(Cell)上の上導電層４は、必要な少なくとも１個の貫通孔４１を保留し、光透過性を拡大できる。
図１２は、本考案の第三実施例における光起電力電池構造の模式図である。
図に示すもの、本考案はさらに、前述の光起電力電池構造上に、上蓋板２０の透明材料を増設し、該上蓋板２０及び該基板１の間を封入樹脂４０で封入し、水分の浸入を防ぐ。
該透明材料は、光透過ガラス基板或いは光透過プラスチックである。
図１３は、本考案の第四実施例における光起電力電池構造の模式図である。
図に示すように、本考案はさらに、前述の光起電力電池構造１０の上下に、上蓋板２０及び下蓋板３０の透明材料をそれぞれ増設し、該上蓋板２０及び該下蓋板３０の間を、封入樹脂４０により封入し、水分の浸入を防ぐ。
該透明材料は、光透過ガラス基板或いは光透過プラスチックである。
本考案は実用新案登録の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。
１００ａ 光起電力電池構造
１０１ａ 基板
１０２ａ 下導電層
１０３ａ 光起電力層
１０３１ａ 電子伝送層
１０３２ａ 反応層
１０３３ａ 正孔伝送
１０ 光起電力電池構造
１ 基板
２ 下導電層
２１ 電極
３ 光起電力層
３１ 電子伝送層
３２ 反応層
３３ 正孔伝送層
４ 上導電層
４１ 貫通孔
２０ 上蓋板
３０ 下蓋板
４０ 封入樹脂
２ａ 第一次エッチング槽
３ａ 第二次エッチング槽
３ｂ 第三次エッチング槽

Claims (18)

  1. 光起電力電池構造は、基板、下導電層、光起電力層、上導電層を備え、
    該下導電層は、該基板の片側上に設置され、
    該光起電力層は、該下導電層のもう一つの側表面上に設置され、
    該上導電層は、該光起電力層のもう一つの側表面上に設置され、
    該光起電力層は、電子伝送層と正孔伝送層の間に反応層を挟んで構成し、
    該電子伝送層は、該反応層と該正孔伝送層の一部分を覆い、該上導電層と該反応層及び該正孔伝送層の電気的連結を阻害することを特徴とする光起電力電池構造。
  2. 前記基板は、光透過プラスチック或いは光透過ガラス基板であることを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池構造。
  3. 前記基板と下導電層の間には、硬化層を設置することを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池構造。
  4. 前記光起電力層の厚さは１ｕｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池構造。
  5. 前記光起電力層は、有機光起電力電池複合層構造であることを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池構造。
  6. 前記光起電力層は、ペロブスカイト光起電力電池複合層構造であることを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池構造。
  7. 前記光起電力電池構造上には、上蓋板の透明材料を増設し、該上蓋板及び該基板の間は、封入樹脂により封入することを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池構造。
  8. 前記光起電力電池構造上下には、上蓋板及び下蓋板の透明材料をそれぞれ増設し、該上蓋板及び該下蓋板の間は、封入樹脂により封入することを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池構造。
  9. 前記上導電層上には、少なくとも１個の貫通孔を備えることを特徴とする請求項１に記載の光起電力電池構造。
  10. 光起電力電池構造は、基板、下導電層、光起電力層、上導電層を備え、
    該下導電層は、該基板の片側上に設置され、
    該光起電力層は、該下導電層のもう一つの側表面上に設置され、
    該上導電層は、該光起電力層のもう一つの側表面上に設置され、
    該光起電力層は、正孔伝送層と電子伝送層の間に、反応層を挟んで構成し、
    該正孔伝送層は、該反応層と該電子伝送層の一部分を覆い、該上導電層と該反応層及び該電子伝送層の電気的連結を阻害することを特徴とする光起電力電池構造。
  11. 前記基板は、光透過プラスチック或いは光透過ガラス基板であることを特徴とする請求項１０に記載の光起電力電池構造。
  12. 前記基板と下導電層の間には、硬化層を設置することを特徴とする請求項１０に記載の光起電力電池構造。
  13. 前記光起電力層の厚さは１ｕｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の光起電力電池構造。
  14. 前記光起電力層は、有機光起電力電池複合層構造であることを特徴とする請求項１０に記載の光起電力電池構造。
  15. 前記光起電力層は、ペロブスカイト光起電力電池複合層構造であることを特徴とする請求項１０に記載の光起電力電池構造。
  16. 前記該光起電力電池構造上には、上蓋板の透明材料を増設し、該上蓋板及び該基板の間は、封入樹脂により封入することを特徴とする請求項１０に記載の光起電力電池構造。
  17. 前記光起電力電池構造上下には、上蓋板及び下蓋板の透明材料をそれぞれ増設し、該上蓋板及び該下蓋板の間は、封入樹脂により封入することを特徴とする請求項１０に記載の光起電力電池構造。
  18. 前記上導電層上には、少なくとも１個の貫通孔を備えることを特徴とする請求項１０に記載の光起電力電池構造。
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