TWI608628B - 光伏系統及用於製造光伏系統之噴塗方法 - Google Patents

光伏系統及用於製造光伏系統之噴塗方法 Download PDF

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Description

光伏系統及用於製造光伏系統之噴塗方法
本說明書大體上係關於有機光伏系統及用於製造有機光伏系統之方法。本說明書亦關於用於光伏系統之低功函數電極及用於製造用於光伏系統之低功函數電極之方法。
光伏(PV)系統將電磁能轉化為電能。光伏系統可基於裝置之架構及構造之材料而歸類。有機光伏系統包括有機光電活性材料。有機光電活性材料包括半導體有機聚合物及富勒烯化合物。當半導體有機聚合物與在可見部分或附近之電磁譜中之入射光接觸時，離域π電子由聚合物分子之最高佔有分子軌域(HOMO)至最低佔有分子軌域(LUMO)之電磁能所激發。
在半導體有機聚合物中電子之光子激發導致形成在LUMO能階上之包括電子電洞對之激子。半導體有機聚合物充當電子供體，並在激子解離之後，為傳輸電洞提供傳導性網路。富勒烯化合物充當電子受體，並在解離之後為從電洞傳輸激發之電子提供傳導性網路。在發電方面，有機光伏系統之有效性及效率部分取決於系統從光電活性材料提取激發及解離之電子之能力。其一般需要鄰近電子(用作陰極，即電子受體電極)具有足夠低的功函數以收集來自光電活性材料之LUMO能階之激發及解離之電子。
習知之低功函數電極及電子傳輸材料諸如鹼土金屬(例如，Ca、Mg)及金屬氧化物(例如，ZnO、In2O3)由於多種原因，在有機光伏系統不具優勢。例如，鹼土金屬具有高化學反應性，且暴露於空氣中及其他相對良性之氧化劑中容易氧化。鹼土金屬及金屬氧化層一般亦需要複雜之沉積技術以形成有機光伏系統特徵之相對較薄層(一般少於1微米並通常少於100奈米)。該等複雜性及經常專業化的沉積技術限制製造大面積有機光伏系統之能力。
一種用於製造用於光伏系統之低功函數電極之方法，其包括在基板上沉積電極層。將乙氧基化之聚伸乙基亞胺(PEIE)層噴塗於該電極層上。
一種用於製造光伏系統之方法，其包括在基板上沉積第一電極層。將乙氧基化之聚伸乙基亞胺(PEIE)層噴塗於該第一電極層上。將本體異質接面活性層沉積於該PEIE層上。將電洞傳輸層及/或第二電極層沉積於該本體異質接面活性層上。
應理解，於說明書中所揭示並描述之本發明並不意欲僅限於本發明內容中概述之態樣，並可包括下述之額外態樣。
110‧‧‧光伏系統
112‧‧‧基板
114‧‧‧介電層
116‧‧‧第一電極層
120‧‧‧PEIE層
122‧‧‧本體異質接面活性層
126‧‧‧第二電極層
130‧‧‧光伏系統
132‧‧‧基板
134‧‧‧介電層
136‧‧‧第一電極層
140‧‧‧PEIE層
142‧‧‧本體異質接面活性層
144‧‧‧PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層
146‧‧‧第二電極層
150‧‧‧光伏系統
152‧‧‧基板
154‧‧‧介電層
156‧‧‧第一電極層
158‧‧‧低功函數金屬層
160‧‧‧PEIE層
162‧‧‧本體異質接面活性層
164‧‧‧PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層
166‧‧‧第二電極層
170‧‧‧光伏系統
172‧‧‧基板
174‧‧‧介電層
176‧‧‧第一電極層
180‧‧‧PEIE層
182‧‧‧本體異質接面活性層
185‧‧‧無機電洞傳輸層
186‧‧‧第二電極層
本說明書中描述之系統及方法之一些態樣可參考隨附圖式更佳地理解，其中：圖1為展示用於製造光伏系統之自下而上之過程的流程圖，其中在流程圖中，自下而上之沉積步驟之順序應自上而下讀取；圖2為展示用於製造光伏系統之自下而上之過程的流程圖，其中在流程圖中，自下而上之沉積步驟之順序應自上而下讀取；圖3為展示用於製造光伏系統之自下而上之過程的流程圖，其中在流程圖中，自下而上之沉積步驟之順序應自上而下讀取； 圖4為展示依照圖1中展示之方法製造之光伏系統的示意圖；圖5為展示依照圖2中展示之方法製造之光伏系統的示意圖；圖6為展示依照圖3中展示之方法製造之光伏系統的示意圖；及圖7為展示依照本說明書所述之方法製造之光伏系統的示意圖。
讀者將認識到，前述之細節及其他內容應考慮依照本說明書之方法及系統之以下詳細描述。
本說明書所述之態樣係針對用於製造用於有機光伏系統(諸如例如聚合物-富勒烯本體異質接面有機光伏系統)之低功函數之電極之方法。該等方法可包括在基板上沉積電極層並在電極層上噴塗乙氧基化之聚伸乙基亞胺(PEIE)層。該多層噴塗方法避免由其他沉積技術(諸如例如旋轉塗佈)強加之功能性表面區域之約束，並可用於製造具有相對高通過量之大面積有機光伏系統。
如包括申請專利範圍之本說明書中使用，術語「功函數」係指從固體材料移除電子至緊鄰固體材料表面之某點所需要的最小能量。在有機光伏系統之活性材料中，在半導體聚合物自其相應之電洞中解離之光子激發之電子佔據受體材料(例如富勒烯化合物)之LUMO能階。因此，有機光伏系統中陰極之功函數必須足夠低，以近似受體材料之LUMO能階並提取/收集來自活性材料之電子。在另一方面，有機光伏系統中陽極之功函數必須相對高於陰極之功函數，以為激子解離、傳輸及電洞之提取/收集提供驅動力。
材料之功函數為固有材料性質。因此，有機光伏系統中之陰極及陽極一般由具有不同功函數之不同材料組成。電極必須亦具足夠傳導性以產生電流。許多傳導性金屬諸如銀及傳導性聚合物諸如聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT：PSS)之摻摻合物具有必要之固有電導性，但該等材料之固有功函數太高，無法在有機光伏系 統中有效地充當陰極。本說明書中描述之方法，藉由在電極層上噴塗乙氧基化之聚伸乙基亞胺(PEIE)層以降低電極層之功函數，藉此製造適用作有機光伏系統中之陰極之電極材料，從而解決並克服該等問題。依此方式，有機光伏系統中之陽極可包括諸如例如銀或基於PEDOT：PSS之聚合物組合物之材料，及對應之陰極可包括相同材料，或不同材料，其中噴塗之PEIE層位於陰極與活性材料之間並與之接觸，其中PEIE層降低陰極之功函數。
乙氧基化之聚伸乙基亞胺(PEIE)為包括一級及二級胺基之高度分支化之聚合物，並具有以下之一般化學結構： PEIE充當表面改性劑，當電極被物理地吸附於電極之表面時，PEIE降低電極之功函數。無意受理論限制，咸信PEIE分子中之胺基主要參與與電極材料之表面相互作用，使界面偶極增加，界面偶極增加降低功函數但不改變有機光伏系統中活性材料與PEIE改質之電極之間之電透射率。
PEIE之功函數改質特性描述於例如Zhou等人，Science，第336卷，第327至332頁(2012)及國際專利申請公開案第WO 2012/166366 A1號中，其兩者皆以引用之方式併入本說明書中。該等參考文獻揭示在電極表面旋轉塗覆PEIE層。旋轉塗覆為分批製程，需要使用專門的設備，其旋轉沉積基板以藉由離心力分散塗覆材料。因此，旋轉塗 覆嚴格地限制可以沉積材料於其上之表面區域及光伏裝置製造之速率。本說明書所述之方法使用噴塗技術以沉積PEIE層及光伏系統包括之其他層。噴塗避免藉由其他沉積技術諸如旋轉塗覆所強加之功能性表面區域之約束。亦可使用噴塗製備具有相對高通過量之大面積有機光伏系統，使得本說明書所述之方法適用於以較高速率大量製造光伏系統。
如包括申請專利範圍之本說明書中使用，「噴塗」係指一種塗覆方法，其包括在充當推進塗覆組合物之載劑介質的壓縮氣流中霧化或使液體塗覆組合物呈霧狀散開，使包含塗覆組合物之載劑氣體靶向與基板接觸，及將來自載劑氣流之塗覆組合物沉積於基板上，形成塗覆層。如包括申請專利範圍之本說明書中使用，「噴塗」亦包括電噴塗，其中將液體塗覆組合物霧化或呈霧狀散開，並使用電荷作為驅動機制，在有或無氣態載劑介質下推進與基板接觸(其中塗覆組合物沉積於基板上，形成塗覆層)。在一些態樣中，PEIE層及光伏系統包括之其他層之噴塗可使用手持噴槍手動進行或使用電腦控制之機器人噴塗系統自動進行。
在一些態樣中，可將PEIE層噴塗於有機光伏系統中位於鄰近於光電活性材料之電極之表面上。可使用水溶液噴塗PEIE材料並乾燥，以形成具有範圍為1奈米至50奈米(或任何其中包含之子範圍，諸如例如10至30奈米或10至20奈米)之乾燥薄膜厚度之層。噴塗之PEIE層之厚度及密度可藉由設置噴塗製程參數，包括噴嘴的幾何形狀、噴嘴及電極表面之間的距離、載劑氣體之組成(例如空氣、氮氣、氬氣及類似者)、載劑氣體之流速、載劑氣體之壓力、電極表面目標之溫度、PEIE塗覆溶液之溫度、PEIE塗覆溶液之組成(例如溶劑組合物、PEIE濃度及類似者)、噴嘴之側向軌線、與電極目標接觸之噴塗持續時間及應用至電極目標之噴塗層之數量而控制。在一些態樣中，用於達成 特定厚度及密度之PEIE層之製程參數可取決於PEIE層沉積於其上之鄰近層之表面紋理特性。
在一些態樣中，例如，可使用包括0.10%至10.00%(以重量計)(或任何其中包含之子範圍，諸如例如0.40至5.00%)之PEIE之水性調配物噴塗PEIE層。水性調配物可實質上不含醇類諸如甲氧基乙醇，意指該等化合物若存在，則以不超過偶然雜質含量之量存在於水性調配物中。在一些態樣中，用於噴塗PEIE層之水性調配物可包括無毒性醇類共溶劑或添加劑諸如例如乙醇或異丙醇。在一些態樣中，用於噴塗PEIE層之水性調配物可由PEIE及水組成。在一些態樣中，用於噴塗PEIE層之水性調配物可由PEIE、水及異丙醇組成。在一些態樣中，用於噴塗PEIE層之水性調配物可由PEIE、水及乙醇組成。
在一些態樣中，可將電極層噴塗於基板上，且可將PEIE層噴塗於電極層上以製造用於光伏系統之低功函數電極。例如，可將包括傳導性聚合物之電極層噴塗於基板上。在一些態樣中，可將包括聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT：PSS)之調配物噴塗於基板上以製造基於PEDOT：PSS之聚合物電極層。可使用水性分散液噴塗含有PEDOT：PSS之調配物並乾燥以形成具有範圍為150奈米至250奈米(或任何其中包含之子範圍，諸如例如180至230奈米)之乾燥薄膜厚度之層。基於PEDOT：PSS之聚合物電極展示約4.96±0.06eV之固有功函數。在電極層表面具有噴塗之PEIE層的基於PEDOT：PSS之聚合物電極層可展示約3.58±0.06eV之減小功函數。
在一些態樣中，可藉由噴塗包含(3,4-伸乙基二氧噻吩)、聚(苯乙烯磺酸酯)、及乙二醇或二甲基亞碸中之一者或多者之水性分散調配物，而形成基於PEDOT：PSS之聚合物電極層。在包括申請專利範圍之本說明書中，該調配物係稱為「PEDOT：PSS PH1000」。在一些態樣中，PEDOT：PSS PH1000調配物可包括1.0%至1.3%之固體含量及1：2.5 之PEDOT：PSS比率(以重量計)。可例如自Heraeus Conductive Polymers以商標名CLEVIOS獲得不含乙二醇或二甲基亞碸之PEDOT：PSS PH1000調配物。在一些態樣中，可將4至8%(以重量計)之乙二醇及/或二甲基亞碸添加至市售之調配物中以製備在本說明書中描述之一些態樣中使用之PEDOT：PSS PH1000調配物。
在一些態樣中，可將銀層噴塗於基板上以製造銀電極層。可依照托倫斯氏反應(Tol1ens’ reaction)噴塗金屬銀層，其中在噴塗過程中藉由與含有醛之化合物反應，氨水溶液中之硝酸銀被還原為銀金屬。金屬銀層之噴塗一般描述於例如歐洲專利公開案第0 346 954 A2號及第1 469 099 A1號中，其兩者以引用之方式併入本說明書中。可將氨水及硝酸銀水溶液裝載入雙重噴槍之第一室，及可將含有醛之化合物之水溶液裝載入二重噴槍之第二室。隨後，在退出噴槍之前，將兩種溶液立刻混合，且試劑在噴塗沉積製程中反應，藉此從托倫斯氏反應之反應產物在目標基板上形成銀層。噴塗銀電極層可具有範圍為50奈米至150奈米(或任何其中包含之子範圍，諸如例如50至75奈米)之乾燥薄膜厚度。金屬銀展示約4.60±0.06eV之固有功函數。在電極層表面具有噴塗之PEIE層之銀電極層可展示約3.70±0.06eV之減小之功函數。
在一些態樣中，電極層可包括包含包埋於介電材料中之金屬粒子之介電材料之層。例如，電極層可包括包含包埋於固化之透明塗覆組合物中之微米級或奈米級金屬粒子的基於聚胺基甲酸酯之透明塗覆組合物。金屬粒子可包括例如銅粒子、金粒子、鉑粒子及/或銀粒子。在一些態樣中，金屬粒子可包括包含經銀殼層封裝之銅核粒子之核殼結構。舉例而言，具有約5至15微米(例如12微米)之平均粒度之銅-銀核殼粒子可混合入兩組分胺基甲酸酯透明塗覆組合物(諸如可從PPG Industries,Inc.獲得之D8122)之樹脂組分中。可以40%至60%(例 如50%)(以重量計)之濃度將粒子加入至樹脂組分中，並攪拌一段時間，諸如例如10分鐘，以確保粒子分散於樹脂組分中。具有分散粒子之樹脂組分可與硬化劑組分混合，並可視情況地用溶劑稀釋至適用於噴塗包含包埋於固化之介電材料中之金屬粒子之電極層的黏度(例如14至16動力-秒/平方釐米)。噴塗之電極之固化條件(溫度、時間及類似者)將取決於使用之特定介電材料。合適之介電材料包括例如固化之聚合物透明塗覆物諸如丙烯酸、胺基甲酸酯及環氧基調配物。
在一些態樣中，電極及PEIE層可各自沉積於係或可曝露於日光下之任何基板(諸如例如建築物、載具、模組面板、光伏裝置基板及類似者)之表面上。本說明書中所述之方法使用之噴塗技術使得製造出包含噴塗層堆疊(包括電極層及PEIE層，共同形成沉積於任何習知或合適之基板上之功能性光伏系統)之光伏塗覆系統。在一些態樣中，基板可包括可沉積於下方基板材料上之電絕緣介電層以提供對上覆功能性光伏層係電、化學及機械惰性之均相及連續基底層。介電層亦可提供無孔及相對平面之基底層，其特徵為表面粗糙度少於25奈米(Ra)。在一些態樣中，介電層可具有少於20奈米(Ra)、少於15奈米(Ra)、少於10奈米(Ra)、少於5奈米(Ra)之表面粗糙度。
惰性、無孔及相對平面之介電層可包括固化之丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆層。如包括申請專利範圍之本說明書中使用，術語「固化」係指其中從液體塗覆組合物中形成之薄膜或層至少係不黏可觸摸的液體塗覆組合物之條件。如本文使用，術語「固化」(cure及curing)係指液體塗覆組合物從液態進展成固化狀態，並涵蓋塗覆組合物在溶劑或載劑蒸發過程中之物理乾燥(例如熱塑性塗覆組合物)及/或塗覆組合物中組分之化學交聯(例如熱固性塗覆組合物)。可用於在基板上形成介電層之合適之丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆組合物之實例為可從PPG Industries,Inc.獲得之D8109 UHS透明塗覆物。在一些態樣中， 可使用環氧底漆組合物以在基板上形成環氧底漆層，及可使用丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆組合物以形成在下方環氧底漆層上沉積之介電層。在某些態樣中，可將介電層噴塗於基板上，可將電極及PEIE層各自地噴塗於介電層上。噴塗之介電層可具有任何乾燥薄膜厚度，限制條件為介電層提供具有足夠低的表面粗糙度(例如，少於25奈米Ra)之基底層。
在一些態樣中，用於製造本說明書所述之低功函數之電極之方法可併入用於製造光伏系統之方法中。圖1展示用於製造光伏系統之方法10之態樣。在12處提供基板。基板可包括任何係或可曝露於日光下之基板，諸如例如建築物、載具、模組面板、光伏裝置基板及類似者。在14處將介電層沉積於基板上。如上所述，介電層可包括噴塗層。例如，介電層可包括包含固化之丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆或下方環氧底漆層及上覆丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆層之組合之噴塗層。在16處將第一電極層沉積於介電層上。如上所述，第一電極層可包括噴塗層。例如，第一電極層可包括噴塗之PEDOT：PSS PH1000層、從托倫斯氏反應之反應產物形成之噴塗銀層、或包含包埋於介電材料中之金屬粒子之介電材料之噴塗層。在20處將PEIE層沉積於第一電極層上。如上所述，可將PEIE層噴塗於第一電極層上。
於22處將本體異質接面活性層沉積於PEIE層上。本體異質接面活性層可包含當與入射光接觸時充當電子供體之有機半導體低帯隙聚合物。在一些態樣中，本體異質接面活性層可包括包含有機半導體低帯隙聚合物及電子受體之化合物之摻合物。例如，本體異質接面活性層可包括聚(3-己基噻吩)及[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯(P3HT：PCBM)之摻合物。其他適用於本體異質接面活性層之低帯隙聚合物包括例如聚[[4,8-雙[(2-乙基己基)氧]苯并[1,2-b：4,5-b']二噻吩-2,6-二基][3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]](PTB7)。PTB7具有以下 一般化學結構： 其中R為2-乙基己基。其他合適之低帯隙聚合物包括但不限於聚[2,6-(4,4-雙-(2-乙基己基)-4H-環戊烷[2,1-b；3,4-b']二噻吩)-交替-4,7(2,1,3-苯并噻二唑)](PCPDTBT)，其具有以下一般化學結構： 及聚[2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基[4,4-雙(2-乙基己基)-4H-矽基[3,2-b：4,5-b’]二噻吩-2,6-二基]](Si-PCPDTBT)，其具有以下一般化學結構： 除了上述之光活性聚合物以外，應理解本說明書所述之方法及系統可使用當與電子受體化合物(諸如例如富勒烯化合物)摻合時，在曝露於光之本體異質接面活性層中產生電子-電洞對之任何合適之光活性低帯隙聚合物。可使用低帯隙聚合物以達成改善之光伏效率(η)。
可將本體異質接面活性層噴塗於PEIE層上。本體異質接面活性層之噴塗描述於例如美國專利申請公開案第2009/0155459 A1號中，其以引用之方式併入本說明書中。可使用含於氯化溶劑或非氯化溶劑中之低帯隙電子供體聚合物及電子受體化合物之溶液將本體異質接面活性層噴塗在PEIE層上。例如，低帯隙電子供體聚合物及電子受體化合物可溶解於氯化溶劑，諸如例如1-氯萘、氯苯、二氯苯及其混合物中。或者，低帯隙電子供體聚合物及電子受體化合物可溶解於非氯化溶劑，諸如例如鄰二甲苯、對二甲苯、鄰及對二甲苯摻合物、其他二甲苯摻合物、四氫噻吩、苯甲醚及其任何之混合物。其他可加入至任何用於溶解低帯隙電子供體聚合物及電子受體化合物之非氯化溶劑中之共同溶劑及添加劑可包括但不限於二甲基萘、松油醇及/或1,8-二碘辛烷(DIO)。噴塗活性層可具有範圍為180奈米至240奈米(或任何其中包含之子範圍，諸如例如200至220奈米)之厚度的乾燥薄膜之層。
於26處將第二電極層沉積於活性層上。如上所述，第二電極層可包括噴塗層。例如，第二電極層可包括噴塗之PEDOT：PSS PH1000層或從托倫斯氏反應之反應產物形成之噴塗銀層。在一些態樣中，第二電極層可包括PEDOT：PSS PH1000及第二基於PEDOT：PSS之聚合材料(諸如例如包含聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚(苯乙烯磺酸酯)、N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷交聯劑、異丙醇及基於炔屬醇之非離子表面活性劑之基於PEDOT：PSS之聚合材料)之摻合物。在包括申請專利範圍之本說明書中，該調配物係稱為「PEDOT：PSS CPP」。
第二電極層應至少部分透光，以使入射光之傳輸透過第二電極層並進入本體異質接面活性層中。包括噴塗銀層之第二電極層可具有範圍為25奈米至75奈米(或任何其中包含之子範圍，諸如例如50至60奈米)之乾燥薄膜厚度。包括噴塗之PEDOT：PSS PH1000層或包括PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之摻合物之噴塗層之第二電極層可具有範圍為100奈米至200奈米(或任何其中包含之子範圍，諸如例如160至180奈米)之乾燥薄膜厚度。
在層之連續沉積後於28處提供完整的光伏系統。圖4示意說明依照圖1中所示之方法製造之光伏系統110。光伏系統110包括基板112、鄰近基板112之介電層114、鄰近介電層114之第一電極層116、鄰近第一電極層116之PEIE層120、鄰近PEIE層120之本體異質接面活性層122、及鄰近本體異質接面活性層122之第二電極層126。第一及第二電極層116及126可獨立地包括例如PEDOT：PSS PH1000層及/或銀層。第二電極層126可包括PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之摻合物。第一電極層116可包括包含包埋於介電材料中之金屬粒子之介電材料。本體異質接面活性層122可包括P3HT：PCBM層、PTB7：PCBM層、PCPDTBT：PCBM層或Si-PCPDTBT：PCBM層。
在光伏系統110中，第一電極層116可具有比第二電極層126低之功函數，即使該等兩個電極層由相同之材料(例如PEDOT：PSS PH1000或銀)製成，因為PEIE層120位於第一電極層116與活性層122之間並與之接觸。第一電極層116充當陰極且第二電極層126充當至少部分透明之陽極。第二電極層126之至少部分透明性係必要的，其使入射光進入活性層122並產生解離成電子(經由陰極層116收集)及電洞(經由陽極層126收集)之激子。
圖2展示用於製造光伏系統之方法30之態樣。展示於圖2中之方法30與展示於圖1中之方法10相似，但在44處包括額外步驟。於32處 提供基板。基板可包括任何係或可曝露於日光之基板，諸如例如建築物、載具、模組面板、光伏裝置基板及類似者。於34處將介電層沉積於基板上。如上所述，介電層可包括噴塗層。例如，介電層可包括包含固化之丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆層或下方環氧底漆層及上覆丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆層之組合之噴塗層。於36處將第一電極層沉積於介電層上。如上所述，第一電極層可包括噴塗層。例如，第一電極層可包括噴塗之PEDOT：PSS PH1000層、從托倫斯氏反應之反應產物形成之噴塗銀層、或包含包埋於介電材料中之金屬粒子之介電材料之噴塗層。於40處將PEIE層沉積於第一電極層上。如上所述，可將PEIE層噴塗於第一電極層上。
於42處將本體異質接面活性層沉積於PEIE層上。本體異質接面活性層可包括包含有機半導體聚合物(充當電子供體)及電子受體化合物之摻合物。例如，本體異質接面活性層可包括聚(3-己基噻吩)及[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯(P3HT：PCBM)之摻合物，或本體異質接面活性層可包括PTB7：PCBM摻合物、PCPDTBT：PCBM摻合物或Si-PCPDTBT：PCBM摻合物。如上結合圖1所述，可將本體異質接面活性層噴塗於PEIE層上。有機光伏活性層之噴塗描述於例如美國專利申請公開案第2009/0155459 A1號中，其以引用之方式併入本說明書中。
於44處將基於PEDOT：PSS之聚合物層沉積於活性層上。該層可包括電洞傳輸層。在一些態樣中，可使用包含N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷交聯劑、異丙醇及基於炔屬醇之非離子表面活性劑之調配物，於44處將基於PEDOT：PSS之聚合物層噴塗於活性層上。如上所述，在包括申請專利範圍之本說明書中，該調配物係稱為「PEDOT：PSS CPP」。
包括例如P3HT：PCBM或PTB7：PCBM之本體異質接面活性層可展示差的水潤濕性，其會導致從水溶液中沉積之活性層與上覆電極層之 間不足之黏附及電導率(例如，噴塗之PEDOT：PSS PH1000調配物及使用噴塗之托倫斯氏試劑產生之銀層)。包括N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷交聯劑、異丙醇及基於炔屬醇之非離子表面活性劑之PEDOT：PSS CPP調配物展示對本體異質接面活性層尤其係基於P3HT：PCBM、基於PTB7：PCBM、基於PCPDTBT：PCBM或基於Si-PCPDTBT：PCBM之活性層之更佳之潤濕性。從該調配物沉積之PEDOT：PSS CPP層亦具有與從其他PEDOT：PSS調配物諸如PEDOT：PSS PH1000形成之薄膜相比不同之形態，導致下方活性層與上覆電極層之間改善之電導率。於44處噴塗或以其他方式沉積之PEDOT：PSS CPP層可具有範圍為75奈米至125奈米(或任何其中包含之子範圍，諸如例如90至100奈米)之乾燥薄膜厚度。於46處將第二電極層沉積於PEDOT：PSS CPP層上。如上所述，第二電極層可包括噴塗層。例如，第二電極層可包括噴塗之PEDOT：PSS PH1000層或從托倫斯氏反應之反應產物形成之噴塗銀層。在一些態樣中，第二電極層可包括PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之摻合物。
在層之連續沉積後，於48處提供完整之光伏系統。圖5示意展示依照圖2中展示之方法製造之光伏系統130。光伏系統130包括基板132、鄰近於基板132之介電層134、鄰近於介電層134之第一電極136、鄰近於第一電極136之PEIE層140、鄰近於PEIE層140之本體異質接面活性層142、鄰近本體異質接面活性層142之PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層144、鄰近PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層144之第二電極層146。第一及第二電極層136及146可獨立地包括例如PEDOT：PSS PH1000層及/或銀層。第二電極層146可包括PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之摻合物。第一電極層136可包括包含包埋於介電材料中之金屬粒子之介電材料。本體異質接面活性層142可包括P3HT：PCBM層、PTB7：PCBM層、PCPDTBT：PCBM層或Si- PCPDTBT：PCBM層。
在光伏系統130中，第一電極層136具有比第二電極層146更低之功函數，即使該兩個電極層由相同之材料製造(例如PEDOT：PSS PH1000或銀)，因為PEIE層140位於第一電極層136與活性層142之間且與之接觸。第一電極層136充當陰極且第二電極層146充當至少部分透明之陽極。PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層144充當至少部分透明之電洞傳輸層。第二電極層146及PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層144之至少部分透射性係必要的，其使入射光進入活性層142並產生解離成電子(經由陰極層136收集)及電洞(經由電洞傳輸層144及陽極層146收集)之激子。
圖3展示用於製造光伏系統之方法50之態樣。圖3中展示之方法50與圖2中展示之方法30相似，但在58處包括額外步驟。於52處提供基板。基板可包括任何係或可曝露於日光下之基板，諸如例如建築物、載具、模組面板、光伏裝置基板及類似者。在54處將介電層沉積於基板上。如上所述，介電層可包括噴塗層。例如，介電層可包括包含固化之丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆層或下方環氧底漆層及上覆丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆層之組合之噴塗層。於56處將第一電極層沉積於介電層上。如上所述，第一電極層可包括噴塗層。例如，第一電極層可包括噴塗之PEDOT：PSS PH1000層、從托倫斯氏反應之反應產物形成之噴塗銀層、或包含包埋於介電材料中之金屬粒子之介電材料之噴塗層。
於58處將低功函數金屬層沉積於第一電極層上。低功函數金屬層可包括金屬，諸如例如鈦或鉻。低功函數金屬層(諸如鈦層或鉻層)可藉由例如真空熱蒸發-沉積或冷噴塗沉積於第一電極上。於58處沉積之低功函數金屬層具有範圍為5奈米至25奈米(或任何其中包含之子範圍，諸如例如10至20奈米)之乾燥薄膜厚度。
於60處將PEIE層以與上述相同之方法(其中將PEIE層噴塗於電極層上)沉積於低功函數金屬層上。於62處將本體異質接面活性層沉積於PEIE層上。本體異質接面活性層可包括包含有機半導體聚合物(充當電子供體)及電子受體化合物之摻合物。例如，本體異質接面活性層可包括聚(3-己基噻吩)及[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯(P3HT：PCBM)之摻合物，或本體異質接面活性層可包括P3HT：PCBM摻合物、PCPDTBT：PCBM摻合物或Si-PCPDTBT：PCBM摻合物。如上結合圖1及2所述，可將本體異質接面活性層噴塗於PEIE層上。有機光伏活性層之噴塗描述於例如美國專利申請公開案第2009/0155459 A1號中，其以引用之方式併入本說明書中。
於64處將PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層沉積於活性層上。如上結合圖2中所述，可使用包含N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷交聯劑、異丙醇及基於炔屬醇之非離子表面活性劑之調配物，將PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層噴塗於活性層上。於66處將第二電極層沉積於PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層上。如上所述，第二電極層可包括噴塗層。例如，第二電極層可包含噴塗之PEDOT：PSS PH1000層或從托倫斯氏反應之反應產物形成之噴塗銀層。在一些態樣中，第二電極層可包括PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之之摻合物。
在層之連續沉積後，於68處提供完整之光伏系統。圖6示意展示依照圖3中展示之方法製造之光伏系統150。光伏系統150包括基板152、鄰近於基板152之介電層154、鄰近於介電層154之第一電極層156、鄰近於第一電極層156之低功函數金屬層158、鄰近於低功函數金屬層158之PEIE層160、鄰近PEIE層160之本體異質接面活性層162、鄰近本體異質接面活性層162之PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層164及鄰近於PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層164之第二電極層166。第一及第二電極層156及166可獨立地包括例如PEDOT：PSS PH1000層及/或銀 層。第二電極層166可包括PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之摻合物。第一電極層156可包括包含包埋於介電材料中之金屬粒子之介電材料。本體異質接面活性層162可包括P3HT：PCBM層、PTB7：PCBM層、PCPDTBT：PCBM層或Si-PCPDTBT：PCBM層。
在光伏系統150中，低功函數金屬層158及PEIE層160一起充當從活性層162傳導光激發及解離之電子至第一電極層156之電子傳輸層。藉由充當電子傳輸層，低功函數金屬層158及PEIE層160有效地降低第一電極層156之功函數，即使第一電極層156及第二電極層166係由相同之材料(例如PEDOT：PSS PH1000或銀)製成。第一電極層156充當陰極且第二電極層166充當至少部分透明之陽極。PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層164充當至少部分透明之電洞傳輸層。第二電極層166及PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層164之至少部分透射性係必要的，其使入射光進入活性層162並產生解離成電子(經由電子傳輸層160及158及陰極層156收集)及電洞(經由電洞傳輸層164及陽極層166收集)之激子。
雖然未在圖1至6中展示，但是應理解在一些態樣中，無機電洞傳輸層可在噴塗或以其他方式沉積PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層及/或第二電極層之前噴塗或以其他方式沉積於本體異質接面活性層上。例如，在噴塗或以其他方式沉積PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層及/或第二電極層(例如，銀層、PEDOT：PSS PH1000層或包含PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之組合之層)之前，可將碳奈米管層、石墨烯層或三氧化鉬(MoO3)層噴塗於本體異質接面活性層上，以形成無機電洞傳輸層。例如三氧化鉬層之噴塗描述於Suzuki等人，「Electrosprayed molybdenum trioxide aqueous solution and its application in organic photovoltaic cells」PLOS One，第9卷，第8期，2014年8月中，其以引用之形式併入本說明書中。
圖7展示依照本說明書中所述之方法製造之光伏系統170。光伏 系統170包括基板172、鄰近於基板172之介電層174、鄰近於介電層174之第一電極層176、鄰近於第一電極層176之PEIE層180、鄰近PEIE層180之本體異質接面活性層182、鄰近本體異質接面活性層182之無機電洞傳輸層185、鄰近於無機電洞傳輸層185之第二電極層186。第一及第二電極層176及186可獨立地包括例如PEDOT：PSS PH1000層及/或銀層。第二電極層186可包括PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之摻合物。第一電極層176可包括包含包埋於介電材料中之金屬粒子之介電材料。本體異質接面活性層182可包括P3HT：PCBM層、PTB7：PCBM層、PCPDTBT：PCBM層或Si-PCPDTBT：PCBM層。無機電洞傳輸層185可包括例如三氧化鉬層、石墨烯層或碳奈米管層。
在光伏系統170中，第一電極層176具有比第二電極層186低的功函數，即使該兩個電極層係由相同之材料(例如，PEDOT：PSS PH1000或銀)製成，因為PEIE層180位於第一電極層176與活性層182之間且與之接觸。第一電極層176充當陰極且第二電極層186充當至少部分透明之陽極。無機電洞傳輸層185充當至少部分透明之電洞傳輸層。第二電極層186及無機電洞傳輸層185之至少部分透射性係必要的，其使入射光進入活性層182並產生解離成電子(經由陰極層176收集)及電洞(經由電洞傳輸層185及陽極層186收集)之激子。
應理解，圖7所示之層可全部藉由用於製造光伏系統170之方法中之噴塗操作而沉積。此外，雖然未展示於圖7中，但是應理解在一些態樣中，可選之有機電洞傳輸層(諸如結合圖2及5所述之PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層)可沉積於無機電洞傳輸層185與第二電極層186之間。另外，雖然未展示於圖7中，但是應理解在一些態樣中，可選之低功函數金屬層(諸如結合圖3及6所述之鉻或鈦層)可沉積於第一電極層176與PEIE層180之間。
雖然未展示於圖1至7中，但是應理解，在一些態樣中，第二電極層(例如，第二電極層126、146、166及186)可包括包含有機層及無機層之混合雙層結構。混合雙層結構可包括包含PEDOT：PSS PH1000層之有機層或包含PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之組合之層，及包含至少部分透明之銀層之無機層。混合第二電極雙層之有機層(例如PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP摻合物)可與下方本體異質接面活性材料層直接物理接觸，或與可選之下方無機電洞傳輸層直接物理接觸。混合第二電極雙層之無機層(例如銀)可與混合第二電極雙層之有機層直接物理接觸。整個混合第二電極雙層係至少部分透明，以使入射光課進入活性層並產生解離成電子及電洞之激子。
雖然未展示於圖1至7中，但是應理解，在第二電極層(例如，第二電極層126、146、166及186)(或混合第二電極雙層實施中之有機層)包括PEDOT：PSS PH1000或PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之摻合物的實施中，該等層可進一步包括包埋於層中之金屬奈米粒子。例如，第二電極層可包括包埋於基於PEDOT：PSS之層中之金奈米粒子、銅奈米粒子、鉑奈米粒子及/或銀奈米粒子。在一些態樣中，奈米粒子可具有少於1000奈米(諸如5至500奈米或10至100奈米)之平均粒度。
雖然未展示於圖1至7中，但是應理解，在一些態樣及實施中，可選之外部保護性障壁層可沉積於第二電極上，限制條件為任何外部保護性障壁層係至少部分透明。類似於如上所述之基底介電層，外部保護性障壁層對下方功能性光伏層可係電、化學或機械惰性。外部保護性障壁層可將下方功能性光伏層氣密密封，並提供對抗水分或其他潛在有害之環境物質之障壁保護。在一些態樣中，外部保護性障壁層可具有某些特性，諸如例如少於10-2g/m2/天之水蒸氣傳送率，且在一些態樣中，少於10-4g/m2/天或少於10-6g/m2/天。在一些態樣中，外部 保護性障壁層可具有少於10-3cm3/m2/天之氧氣傳送率。
本說明書中所述之用於製造低功函數電極及用於製造光伏系統之方法可用於製造完全噴塗之光伏系統，其中使用噴塗操作來沉積光伏系統包括之各層。例如，在圖1至3中展示之方法及依照本說明書之其他實施中，各沉積步驟可為噴塗步驟，且展示於圖4至7中之各層可為噴塗層。另外，雖然圖4至7將各層作為完全覆蓋緊接下方之層之連續層展示，但是應理解在一些態樣及實施中，任何上覆層可不完全覆蓋緊接下方之層。例如，在圖4至7中，第二電極層126、146、166及186可以預定圖案噴塗或以其他方式沉積，以供改善下方活性材料層之光透射性。
圖1至3中展示之方法僅顯示沉積(例如噴塗)步驟。然而，應理解，在任何實施中，可在任何兩個連續沉積/噴塗步驟之間進行額外之步驟。例如，在沉積或噴塗包含介電材料之層後，該層可接受固化條件達一段時間，以固化介電材料，然後後續沉積或噴塗上覆層。在噴塗例如P3HT：PCBM或PTB7：PCBM活性層之後，可將沉積之層熱退火，然後後續沉積無機電洞傳輸層、PEDOT：PSS CPP層及/或第二電極層。例如，噴塗之P3HT：PCBM或PTB7：PCBM之活性層可在約120℃下熱退火約20分鐘，同時保持基板溫度為約40℃。作為另一實例，在噴塗PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層之後，沉積之層可在約120℃下熱退火約20分鐘，同時保持基板溫度為約75℃。作為另一實例，在噴塗PEDOT：PSS PH1000層之後，沉積之層可在約150℃下熱退火約1分鐘，同時保持基板溫度為約100℃。
在一些實施中，用於製造完全噴塗之光伏系統之方法可包括將第一電極層噴塗於基板上，將PEIE層噴塗於第一電極層上，將本體異質接面活性層噴塗於PEIE層上，將第二電極層噴塗於本體異質接面活性層上。該方法可視情況地進一步包括將介電層噴塗於基板上，及將 第一電極層噴塗於介電層上。該方法可視情況地進一步包括將PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層噴塗於本體異質接面活性層上，並將第二電極層噴塗於PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層上。該方法可視情況進一步包括將無機電洞傳輸層噴塗於本體異質接面活性層上，並將第二電極層噴塗於無機電洞傳輸層上。該方法可視情況進一步包括將低功函數金屬層噴塗於第一電極層上，及將PEIE層噴塗於金屬層上。該方法可視情況進一步包括將外部保護性障壁層噴塗於第二電極層上。
在一些實施中，用於製造完全噴塗之光伏系統之方法可包括將介電層噴塗於基板上，將第一銀層噴塗於介電層上，將PEIE層噴塗於第一銀層上，將P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層噴塗於PEIE層上，將PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層噴塗於P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層上及將第二銀層噴塗於PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層上。該方法可進一步包括將鈦層或鉻層噴塗於第一銀層上，並將PEIE層噴塗於鈦層或鉻層上。該方法可進一步包括將外部保護性障壁層噴塗於第二銀層上。該實例方法製造完全噴塗之光伏系統，該系統包含至少部分透明之銀陽極、PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層、P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層、及包含銀及具有比銀陽極低之功函數之陰極層，該低功函數因位於P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層與包含銀之陰極層(或可選之鈦或鉻電子傳輸層)之間並與之接觸之PEIE層所致。
在一些實施中，用於製造完全噴塗之光伏系統之方法可包括將介電層噴塗於基板上，將第一PEDOT：PSS PH1000層噴塗於介電層上，將PEIE層噴塗於第一PEDOT：PSS PH1000層上，將P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層噴塗於PEIE層上，將PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層噴塗於P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層上及將第二PEDOT：PSS PH1000層噴塗於PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層上。在該態樣中，使用與用於噴 塗第一及第三PEDOT：PSS PH1000層之調配物不同之調配物來噴塗PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層，其中用於噴塗PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層之調配物展示比用於噴塗第一及第二PEDOT：PSS PH1000層之調配物對P3HT：PCBM或PTB7：PCBM層更佳之潤濕性。該方法可進一步包括將可選之鈦層或鉻層噴塗於第一PEDOT：PSS PH1000層上，並將PEIE層噴塗於鈦層或鉻層上。該方法可進一步包括將外部保護性障壁層噴塗於第二PEDOT：PSS PH1000層上。該實例方法製造完全噴塗之光伏系統，該系統包含至少部分透明之PEDOT：PSS PH1000陽極、形態上不同之PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層、P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層、及具有比PEDOT：PSS PH1000陽極低之功函數之PEDOT：PSS PH1000陰極，該低功函數因位於P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層與PEDOT：PSS PH1000陰極(或可選之鈦或鉻電子傳輸層)之間並與之接觸之PEIE層所致。
在一些實施中，用於製造完全噴塗之光伏系統之方法可包括將介電層噴塗於基板上，將銀層噴塗於介電層上，將PEIE層噴塗於銀層上，將P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層噴塗於PEIE層上，將PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層噴塗於P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層上，及將PEDOT：PSS PH1000層噴塗於PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層上。在該態樣中，使用與用來噴塗PEDOT：PSS PH1000層之調配物不同之調配物噴塗PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層，其中用於噴塗第一PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層之調配物展示比用於噴塗PEDOT：PSS PH1000層之調配物對P3HT：PCBM或PTB7：PCBM層之更佳之潤濕性。該方法可進一步包括將可選之鈦層或鉻層噴塗於銀層上，並將PEIE層噴塗於鈦層或鉻層上。該方法可進一步包括將外部保護性障壁層噴塗於PEDOT：PSS PH1000層上。該實例方法製造完全噴塗之光伏系統，該系統包含至少部分透明之PEDOT：PSS PH1000陽極、形態上不同之 PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層、P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層、及具有比PEDOT：PSS PH1000陽極低之功函數之銀陰極，該低功函數因位於P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層與銀陰極(或可選之鈦或鉻電子傳輸層)之間並與之接觸之PEIE層所致。
在一些實施中，用於製造完全噴塗之光伏系統之方法可包括將介電層噴塗於基板上，將PEDOT：PSS PH1000層噴塗於介電層上，將PEIE層噴塗於PEDOT：PSS PH1000層上，將P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層噴塗於PEIE層上，將PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層噴塗於P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層上及將銀層噴塗於PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層上。在該態樣中，使用與用來噴塗PEDOT：PSS PH1000層之調配物不同之調配物噴塗PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層，其中用於噴塗PEDOT：PSS CPP層之調配物展示比用於噴塗PEDOT：PSS PH1000層之調配物對P3HT：PCBM或PTB7：PCBM層之更佳之潤濕性。該方法可進一步包括將可選之鈦層或鉻層噴塗於PEDOT：PSS PH1000層上，並將PEIE層噴塗於鈦層或鉻層上。該方法可進一步包括將外部保護性障壁層噴塗於銀層上。該實例方法製造完全噴塗之光伏系統，該系統包含至少部分透明之銀陽極、PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層、P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層、及具有比銀陽極低之功函數之PEDOT：PSS PH1000陰極，該低功函數因位於P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層與PEDOT：PSS PH1000陰極(或可選之鈦或鉻電子傳輸層)之間並與之接觸之PEIE層所致。
在一些實施中，用於製造完全噴塗之光伏系統之方法可包括將介電層噴塗於基板上，將包含包埋於介電材料中之金屬粒子(例如銀塗覆之銅粒子)之介電材料層噴塗於介電層上，將PEIE層噴塗於含有金屬粒子之介電層上，將P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層噴塗於PEIE層上，將PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層噴塗於P3HT：PCBM層或 PTB7：PCBM層上及將銀層噴塗於PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層上，或將PEDOT：PSS PH1000層噴塗於PEDOT：PSS CPP層上。在一些態樣中，可省略單獨之PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層，並可將PEDOT：PSS PH1000/PEDOT：PSS CPP摻合物層噴塗於P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層上。該方法可進一步包括將可選之鈦層或鉻層噴塗於含有金屬粒子之介電層上，並將PEIE層噴塗於鈦層或鉻層上。該方法可進一步包括將外部保護性障壁層噴塗於層堆疊上。該實例方法製造完全噴塗之光伏系統，該系統包含至少部分透明之陽極、PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層、P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層、及具有比陽極低之功函數之含有金屬粒子之陰極，該低功函數因位於P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層與陰極(或可選之鈦或鉻電子傳輸層)之間並與之接觸之PEIE層所致。
在一些實施中，一種用於製造完全噴塗之光伏系統之方法可包括將介電層噴塗於基板上。可將包含包埋於介電材料中之金屬粒子(例如銀塗覆之銅粒子)之介電材料層、銀層或PH1000層中之一者噴塗於介電層上以形成陰極層。可將PEIE層噴塗於陰極層上。可將P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層噴塗於PEIE層上。可視情況將PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層噴塗於P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層上。可將包含PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之摻合物之層噴塗於P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層上以形成陽極層。該方法可進一步包括將可選之鈦層或鉻層噴塗於含有金屬粒子之介電層上，並將PEIE層噴塗於鈦層或鉻層上。該方法可進一步包括將外部保護性障壁層噴塗於層堆疊上。
在一些實施中，一種用於製造完全噴塗之光伏系統之方法可包括將介電層噴塗於基板上，將第一銀層噴塗於介電層上，將PEIE層噴塗於第一銀層上，將P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層噴塗於PEIE層 上，將基於PEDOT之層噴塗於P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層上及將第二銀層噴塗於基於PEDOT之層上。基於PEDOT之層可包括PEDOT：PSS CPP層、PEDOT：PSS PH1000層或包含PEDOT：PSS CPP及PEDOT：PSS PH1000之摻合物之層。該方法可進一步包括將外部保護性障壁層噴塗於第二銀層上。該實例方法製造完全噴塗之光伏系統，該系統包含至少部分透明之混合雙層陽極(包含銀層及基於PEDOT之層)、P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層、及具有比陽極低之功函數之銀陰極層，該低功函數因位於P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層與銀陰極層之間並與之接觸之PEIE層所致。
在一些實施中，一種用於製造完全噴塗之光伏系統之方法可包括將介電層噴塗於基板上，將第一銀層噴塗於介電層上，將PEIE層噴塗於第一銀層上，將P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層噴塗於PEIE層上，將無機電洞傳輸層(例如包含石墨烯、碳奈米管或MoO3之層)噴塗於P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層上、並將第二銀層噴塗於無機電洞傳輸層上。該方法亦可進一步包括將外部保護性障壁層噴塗於第二銀層上。該實例方法製造完全噴塗之光伏系統，該系統包含至少部分透明之銀陽極層、無機電洞傳輸層、P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層、及具有比銀陽極層低之功函數之銀陰極層，該低功函數因位於P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層與銀陰極層之間並與之接觸之PEIE層所致。
在一些實施中，一種用於製造完全噴塗之光伏系統之方法可包括將介電層噴塗於基板上，將銀層噴塗於介電層上，將PEIE層噴塗於銀層上，將P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層噴塗於PEIE層上，將無機電洞傳輸層(例如包含石墨烯、碳奈米管或MoO3之層)噴塗於P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層上、並將基於PEDOT之層噴塗於無機 電洞傳輸層上。基於PEDOT之層可包括PEDOT：PSS CPP層、PEDOT：PSS PH1000層或包含PEDOT：PSS CPP及PEDOT：PSS PH1000之摻合物之層。該方法可進一步包括將外部保護性障壁層噴塗於基於PEDOT之層上。該實例方法製造完全噴塗之光伏系統，該系統包含至少部分透明之基於PEDOT之陽極層、無機電洞傳輸層、P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層、及具有比基於PEDOT之陽極層低之功函數之銀陰極層，該低功函數因位於P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層與銀陰極層之間並與之接觸之PEIE層所致。
在一些實施中，一種用於製造完全噴塗之光伏系統之方法可包括將介電層噴塗於基板上，將第一銀層噴塗於介電層上，將PEIE層噴塗於第一銀層上，將P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層噴塗於PEIE層上，將無機電洞傳輸層(例如包含石墨烯、碳奈米管或MoO3之層)噴塗於P3HT：PCBM層或PTB7：PCBM層上、並將基於PEDOT之層噴塗於無機電洞傳輸層上、並將第二銀層噴塗於基於PEDOT之層上。基於PEDOT之層可包括PEDOT：PSS CPP層、PEDOT：PSS PH1000層或包含PEDOT：PSS CPP及PEDOT：PSS PH1000之摻合物之層。該方法可進一步包括將外部保護性障壁層噴塗於第二銀層上。該實例方法製造完全噴塗之光伏系統，該系統包含至少部分透明之混合雙層陽極(包含銀層及基於PEDOT之層)、無機電洞傳輸層、P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層、及具有比陽極層低之功函數之銀陰極層，該低功函數因位於P3HT：PCBM或PTB7：PCBM本體異質接面活性層與銀陰極層之間並與之接觸之PEIE層所致。
本說明書中所述之完全噴塗之光伏系統可達成至少0.1%、至少0.5%、至少1%、至少1.5%、至少2%、至少2.5%、至少3%、至少3.5%、至少4%、至少4.5%或至少5%之光伏效率(η)。
以下之實例意欲進一步描述本說明書中所述之系統及方法之一些態樣。
實例 實例1
製備完全噴塗之光伏系統，其包括部分透明之PEDOT：PSS PH1000陽極、PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層、P3HT：PCBM本體異質接面活性層及具有比PEDOT：PSS PH1000陽極低之功函數之PEDOT：PSS PH1000陰極，該低功函數因位於P3HT：PCBM本體異質接面活性層及PEDOT：PSS PH1000陰極之間並與之接觸之PEIE層所致。將多層結構噴塗於載玻片(Forlab，26 x 76mm，厚度為1mm)上。光伏系統之光伏區域為25mm x 25mm。將經6%之乙二醇改質之PEDOT：PSS PH1000調配物(Heraeus)以180至230nm之厚度噴塗於載玻片上以形成陰極層。用於沉積PEDOT：PSS PH1000陰極層之噴塗參數報告於表1中。
在沉積PEDOT：PSS PH1000層之後，在熱板上、周圍空氣中，於120℃下使該結構退火30分鐘。
然後將PEIE(Sigma-Aldrich)層以10至30奈米之厚度噴塗於PEDOT：PSS PH1000陰極層上。將PEIE在去離子水中稀釋至0.4重量%之濃度，然後使用表2中所述之參數噴塗。
在沉積PEIE層之後，在熱板上、周圍空氣中，於120℃下使該結構退火10分鐘。
然後將P3HT：PCBM活性層以200至220奈米之厚度噴塗於PEIE層上。從P3HT(Rieke Metals)及PCBM(Solenne BV)之摻合物中，以1：0.7(P3HT：PCBM)之重量比率製備活性材料摻合物。將摻摻合物以2%(以重量計)溶解於鄰二氯苯(Sigma-Aldrich)中，在氯苯(Sigma-Aldrich)中稀釋5倍，然後使用表3中所述之參數噴塗。
在沉積P3HT：PCBM活性層之後，在熱板上、周圍空氣中，於120℃下使該結構退火120分鐘。
然後將PEDOT：PSS CPP(Clevios Heraeus)電洞傳輸層以90至100奈米之厚度噴塗於P3HT：PCBM活性層上。用5%二甲基亞碸(DMSO)改質從製造商獲得之PEDOT：PSS CPP調配物，在異丙醇中稀釋6倍，然後使用表4中所述之參數噴塗。
在沉積PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層之後，在熱板上、周圍空氣中，於120℃下使該結構退火2分鐘。
將用6%乙二醇改質之PEDOT：PSS PH1000調配物(Heraeus)以160至180奈米之厚度噴塗於PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層上以形成陽極層。用於沉積PEDOT：PSS PH1000陽極層之噴塗參數報告於表5中。
在沉積PEDOT：PSS PH1000陽極層之後，在熱板上、周圍空氣中，於120℃下使該結構退火3分鐘。
測試所得構件之開路電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc)、填充因子(FF)及效率(η)。結果報告於表6中。
實例2
製備完全噴塗之光伏系統，其包括部分透明之PEDOT：PSS PH1000陽極、PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層、P3HT：PCBM本體異質接 面活性層及具有比PEDOT：PSS PH1000陽極低之功函數之銀陰極，該低功函數因位於P3HT：PCBM本體異質接面活性層與銀陰極之間並與之接觸之PEIE層所致。將多層結構噴塗於載玻片(Forlab，26 x 76mm，厚度為1mm)上。光伏系統之光伏區域為25mm x 25mm。使用托倫斯氏反應及雙噴槍，將銀陰極以約60nm之厚度噴塗於載玻片上。
然後將PEIE(Sigma-Aldrich)層以10至30奈米之厚度噴塗於銀陰極層上。將PEIE在去離子水中稀釋至0.4%之濃度(以重量計)，然後使用表7中所述之參數噴塗。
在沉積PEIE層之後，在熱板上、周圍空氣中，於120℃下使該結構退火10分鐘。
然後將P3HT：PCBM活性層以200至220奈米之厚度噴塗於PEIE層上。從P3HT(Rieke Metals)及PCBM(Solenne BV)之摻合物中，以1：0.7(P3HT：PCBM)之重量比率製備活性材料摻合物。將摻摻合物以2%(以重量計)溶解於鄰二氯苯(Sigma-Aldrich)中，在氯苯(Sigma-Aldrich)中稀釋5倍，然後使用表8中所述之參數噴塗。
在沉積P3HT：PCBM活性層之後，在熱板上、周圍空氣中，於120℃下使該結構退火120分鐘。
然後將PEDOT：PSS CPP(Clevios Heraeus)電洞傳輸層以90至100奈米之厚度噴塗於P3HT：PCBM活性層上。用5%二甲基亞碸(DMSO)改質從製造商獲得之PEDOT：PSS CPP調配物，在異丙醇中稀釋6倍，然後使用表9中所述之參數噴塗。
在沉積PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層之後，在熱板上、周圍空氣中，於120℃下使該結構退火2分鐘。
將用6%乙二醇改質之PEDOT：PSS PH1000調配物(Heraeus)以160至180奈米之厚度噴塗於PEDOT：PSS CPP電洞傳輸層上以形成陽極層。用於沉積PEDOT：PSS PH1000陽極層之噴塗參數報告於表10中。
在沉積PEDOT：PSS PH1000陽極層之後，在熱板上、周圍空氣中，於150℃下使該結構退火1分鐘。
測試所得之構件之開路電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc)、填充因子(FF)及效率(η)。結果報告於表11中。
實例3
製備完全噴塗之光伏系統，其包括部分透明之PEDOT PH1000陽極、PEDOT CPP電洞傳輸層、P3HT：PCBM本體異質接面活性層及具有比PEDOT PH1000陽極低之功函數之銀陰極，該低功函數因位於P3HT：PCBM本體異質接面活性層與銀陰極之間並與之接觸之PEIE層所致。將多層結構噴塗於載玻片(Forlab，26 x 76mm，厚度為1mm)上。光伏系統之光伏區域為25mm x 25mm。使用托倫斯氏反應及雙噴槍，將銀陰極以約60nm之厚度噴塗於載玻片上。
然後將PEIE(Sigma-Aldrich)層以10至30奈米之厚度噴塗於銀陰極層上。將PEIE在去離子水中稀釋至5%(以重量計)之濃度，然後使用表12中所述之參數噴塗。
在沉積PEIE層之後，在熱板上、周圍空氣中，於120℃下使該結構退火10分鐘。
然後將P3HT：PCBM活性層以200至220奈米之厚度噴塗於PEIE層上。從P3HT(Rieke Metals)及PCBM(Solenne BV)之摻合物中，以1：0.7(P3HT：PCBM)之重量比率製備活性材料摻合物。將摻摻合物以2%(以重量計)溶解於鄰二氯苯(Sigma-Aldrich)中，在氯苯(Sigma- Aldrich)中稀釋5倍，然後使用表13中所述之參數噴塗。
在沉積P3HT：PCBM活性層之後，在熱板上、周圍空氣中，於120℃下使該結構退火120分鐘。
然後將PEDOT CPP(Clevios Heraeus)層以90至100奈米之厚度噴塗於P3HT：PCBM活性層上。用5%二甲基亞碸(DMSO)改質從製造商獲得之PEDOT CPP調配物，在異丙醇中稀釋6倍，然後使用表14中所述之參數噴塗。
在沉積PEDOT CPP層之後，在熱板上、周圍空氣中，於120℃下使該結構退火2分鐘。
將用6%乙二醇改質之PEDOT PH1000調配物(Heraeus)以160至180奈米之厚度噴塗於PEDOT CPP層上以形成陽極層。用於沉積PEDOT PH1000陽極層之噴塗參數報告於表15中。
在沉積PEDOT PH1000陽極層之後，在熱板上、周圍空氣中，於150℃下使該結構退火1分鐘。
測試所得構件之開路電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc)、填充因子(FF)及效率(η)。結果報告於表16中。
因此，本說明書提供光伏系統及用於製造光伏系統之方法之一些態樣。例如，在第一態樣中，態樣1，本說明書描述一種用於製造光伏系統之方法，其包括：將第一電極層沉積於基板上，將乙氧基化之聚伸乙基亞胺(PEIE)層噴塗於該第一電極層上；將本體異質接面活性層沉積於該PEIE層上；及將第二電極層沉積於該本體異質接面活性層上。
在另一態樣中，態樣2，本說明書描述如態樣1中所述之用於製造光伏系統之方法，其中將該第一電極層噴塗於該基板上；將該本體異質接面活性層噴塗於該PEIE層上；及將該第二電極層噴塗於該本體異質接面活性層上。
在另一態樣中，態樣3，本說明書描述如態樣1或態樣2中所述之 用於製造光伏系統之方法，其進一步包括：將介電層噴塗於該基板上；及將該第一電極層噴塗於該介電層上。
在另一態樣中，態樣4，本說明書描述如態樣3中所述之用於製造光伏系統之方法，其中該介電層包括具有少於25奈米之表面粗糙度(Ra)之固化之丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆層。
在另一態樣中，態樣5，本說明書描述如態樣4中所述之用於製造光伏系統之方法，其中該介電層具有少於15奈米之表面粗糙度(Ra)。
在另一態樣中，態樣6，本說明書描述如態樣1至5中任一項所述之用於製造光伏系統之方法，其進一步包括：將聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT：PSS)電洞傳輸層噴塗於該本體異質接面活性層上；及將該第二電極層噴塗於該PEDOT：PSS電洞傳輸層上；其中該PEDOT：PSS層包含PEDOT：PSS CPP層並使用包含N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷交聯劑、異丙醇及基於炔屬醇之非離子表面活性劑之調配物噴塗。
在另一態樣中，態樣7，本說明書描述如態樣1至6中任一項所述之用於製造光伏系統之方法，其進一步包括：將低功函數金屬層沉積於該第一電極層上，並將該PEIE層噴塗於該低功函數金屬層上。
在另一態樣中，態樣8，本說明書描述如態樣1至7中任一項所述之用於製造光伏系統之方法，其中該本體異質接面活性層包括聚[[4,8-雙[(2-乙基己基)氧]苯并[1,2-b：4,5-b']二噻吩-2,6-二基][3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]]：：[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯(P3HT：PCBM)。
在另一態樣中，態樣9，本說明書描述如態樣1至7中任一項所述之用於製造光伏系統之方法，其中該本體異質接面活性層包括聚(3-己基噻吩)：[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯(P3HT：PCBM)。
在另一態樣中，態樣10，本說明書描述如態樣1至9中任一項所述之用於製造光伏系統之方法，其中該第一電極層及該第二電極層包含噴塗之銀層。
在另一態樣中，態樣11，本說明書描述如態樣10中所述之用於製造光伏系統之方法，其中該銀層係從托倫斯氏反應之反應產物形成。
在另一態樣中，態樣12，本說明書描述如態樣1至9中任一項所述之用於製造光伏系統之方法，其中該第一電極層及該第二電極層包括包含聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT：PSS PH1000)之噴塗層。
在另一態樣中，態樣13，本說明書描述如態樣1至9中任一項所述之用於製造光伏系統之方法，其中該第一電極層及該第二電極層中之一者包括噴塗銀層，另一電極層包括包含聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT：PSS PH1000)之噴塗層。
在另一態樣中，態樣14，本說明書描述如態樣13中所述之用於製造光伏系統之方法，其中該第一電極層包括銀層，及該第二電極層包括PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之摻摻合物。
在另一態樣中，態樣15，本說明書描述如態樣14中所述之用於製造光伏系統之方法，其中該銀層係從托倫斯氏反應之反應產物形成。
在另一態樣中，態樣16，本說明書描述如態樣1至9中任一項所述之用於製造光伏系統之方法，其中該第一電極層及該第二電極層中之一者包括包含包埋於介電材料中之銀或銅粒子之介電材料層。
在另一態樣中，態樣17，本說明書描述如態樣16中所述之用於製造光伏系統之方法，其中該介電材料層包括固化之丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆層。
在另一態樣中，態樣18，本說明書描述如態樣1至17中任一項所 述之用於製造光伏系統之方法，其進一步包括：將無機電洞傳輸層噴塗於該本體異質接面活性層上，並將第二電極層噴塗於該無機電洞傳輸層上。
在另一態樣中，態樣19，本說明書描述如態樣18中所述之用於製造光伏系統之方法，其中該無機電洞傳輸層包括三氧化鉬。
在另一態樣中，態樣20，本說明書描述如態樣1至19中任一項所述之用於製造光伏系統之方法，其中使用實質上不含甲氧基乙醇之水性調配物噴塗該PEIE層。
在另一態樣中，態樣21，本說明書描述如態樣1至20中任一項所述之用於製造光伏系統之方法，其中使用由PEIE及水組成之水性調配物噴塗該PEIE層。
在另一態樣中，態樣22，本說明書描述一種製造用於光伏系統之低功函數電極之方法，該方法包括：將電極層沉積於基板上；及將乙氧基化之聚伸乙基亞胺(PEIE)層噴塗於該電極層上。
在另一態樣中，態樣23，本說明書描述如態樣22中所述之製造用於光伏系統之低功函數電極之方法，其中沉積該電極層包括噴塗該電極層。
在另一態樣中，態樣24，本說明書描述如態樣22或態樣23中所述之製造用於光伏系統之低功函數電極之方法，其中該電極層包括噴塗銀層。
在另一態樣中，態樣25，本說明書描述如態樣24中所述之製造用於光伏系統之低功函數電極之方法，其中該銀層係從托倫斯氏反應之反應產物形成。
在另一態樣中，態樣26，本說明書描述如態樣22或態樣23中所述之製造用於光伏系統之低功函數電極之方法，其中該電極層包括包含聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT：PSS PH1000) 之噴塗層。
在另一態樣中，態樣27，本說明書描述如態樣22至26中任一項所述之製造用於光伏系統之低功函數電極之方法，其中使用實質上不含甲氧基乙醇之水性調配物噴塗該PEIE層。
在另一態樣中，態樣28，本說明書描述如態樣22至27中任一項所述之製造用於光伏系統之低功函數電極之方法，其中使用由PEIE及水組成之水性調配物噴塗該PEIE層。
在另一態樣中，態樣29，本說明書描述如態樣22至28中任一項所述之製造用於光伏系統之低功函數電極之方法，其中該基板包括包含具有少於25奈米之表面粗糙度(Ra)之固化之丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆層之介電層。
在另一態樣中，態樣30，本說明書描述如態樣22至29中任一項所述之製造用於光伏系統之低功函數電極之方法，其中該介電層具有少於15奈米之表面粗糙度(Ra)。
在另一態樣中，態樣30，本說明書描述一種依照技術方案1至30中任一項之方法製造之光伏系統。
在本說明書中所述之某些態樣中，提及某些層及/或其他組件為「鄰近」另一者。就此而言，預期「鄰近」被用作相關之術語，並描述層及包含光伏系統之類似者之相對位置。預期，一層或其他組件可直接位於或間接地位於另一鄰近層或其他組件旁邊。在一層或者其他組件係間接地位於另一層或其他組件旁邊之態樣中，預期額外之介入層或其他組件可位於鄰近層或組件之間。因此，且舉例而言，當第一層據稱鄰近地位於第二層時，預期第一層可能(但並不必然)直接在第二層旁邊並附著於第二層。
已在本說明書中描述並展示一些態樣以提供對於所揭示之方法及系統之功能、操作及實施之全面瞭解。應理解，本說明書中描述及 /或展示之一些態樣可與多種其他態樣組合。該等改良及變動意欲包括在本說明書之範圍內。因此，可修正申請專利範圍，以任何組合引述在本說明書明確或固有地描述或以其他方式由本說明書明確或固有地支持之任何態樣。此外，申請人擁有修正申請專利範圍，以明確放棄在先前技術中可能存在之態樣(即使彼等態樣並未在本說明書中明確描述)之權利。因此，任何該等修正符合書面說明及充分條件。本說明書中揭示及描述之方法、系統及裝置可包括本文所述之一些態樣、由本文所述之一些態樣組成或基本上由本文所述之一些態樣組成。
同樣，本說明書中引述之任何數值範圍意欲包括引述之範圍內包含之相同數值精度的所有子範圍。例如，範圍「1.0至10.0」意欲包括在引述之最小值1.0與引述之最大值10.0之間(且包括端值)之所有子範圍，即，具有等於或大於1.0之最小值及等於或小於10.0之最大值，諸如例如2.4至7.6。因此，申請人擁有修正本說明書(包括專利申請範圍)以明確引述本文明確引述之範圍內包含之具有相同數值精度之任何子範圍的權利。所有該等範圍意欲固有地述於本說明書中，使得明確引述之任何該等子範圍之修正應符合書面說明及充分條件。另外，本說明書所述之數值參數應依照報告之有效數字且藉由應用一般四捨五入技術構建。亦應理解，本說明書中所述之數值參數必將具有用以測量參數之數值之根本測量技術的固有可變性特徵。
除非另外指示，否則本文確定之任何專利、公開案或其他揭示材料皆以引用之方式併入本說明書中，但引用之程度僅限併入之材料並不與本說明書明確陳述之已有之說明、定義、陳述或其他揭示材料相衝突。因此，在必要之程度內，如本說明書所述之明確的揭示內容取代以引用方式併入之任何衝突材料。據稱以引用方式併入本說明書中，但與本文陳述之已有之定義、陳述或其他揭示材料衝突之任何材 料或其部分僅以在併入之材料與已有之揭示材料之間不產生衝突之程度併入。申請人擁有修正本說明書以明確引述以引用方式併入本文之任何標的或其部分的權利。
除非另外說明，否則如本說明書中使用，冠詞「一」、「一個」及「該」意欲包括「至少一個」或「一個或多個」。因此，在本說明書中使用該等冠詞以指代一者或多於一者(即「至少一個」)之冠詞目標。舉例言之，「一組件」指一或多者個件，因此，預期可能有多於一個組件，並可用於實施所述之方法、系統及裝置。此外，除非使用之文本另有指示，否則單數名詞之使用包括複數，且複數名詞之使用包括單數。
170‧‧‧光伏系統
172‧‧‧基板
174‧‧‧介電層
176‧‧‧第一電極層
180‧‧‧PEIE層
182‧‧‧本體異質接面活性層
185‧‧‧無機電洞傳輸層
186‧‧‧第二電極層

Claims (29)

  1. 一種用於製造光伏系統之方法，其包括：將第一電極層沉積於基板上；將乙氧基化之聚伸乙基亞胺(PEIE)層噴塗於該第一電極層上，其中該PEIE層係使用實質上不含甲氧基乙醇之水性調配物進行噴塗；將本體異質接面活性層沉積於該PEIE層上；及將第二電極層沉積於該本體異質接面活性層上。
  2. 如請求項1之方法，其中：該第一電極層係噴塗於該基板上；該本體異質接面活性層係噴塗於該PEIE層上；及該第二電極層係噴塗於該本體異質接面活性層上。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包括：將介電層噴塗於該基板上；及將該第一電極層噴塗於該介電層上。
  4. 如請求項3之方法，其中該介電層包含具有小於25奈米之表面粗糙度(Ra)之固化之丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆層。
  5. 如請求項4之方法，其中該介電層具有小於15奈米之表面粗糙度(Ra)。
  6. 如請求項1之方法，其進一步包括：將聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT：PSS)電洞傳輸層噴塗於該本體異質接面活性層上；及將該第二電極層噴塗於該PEDOT：PSS電洞傳輸層上；其中該PEDOT：PSS層包括PEDOT：PSS CPP層，並使用包含N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷交聯劑、 異丙醇及基於炔屬醇之非離子表面活性劑之調配物噴塗。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包括：將低功函數金屬層沉積於該第一電極層上，及將該PEIE層噴塗於該低功函數金屬層上。
  8. 如請求項1之方法，其中該本體異質接面活性層包括聚[[4,8-雙[(2-乙基己基)氧]苯并[1,2-b：4,5-b']二噻吩-2,6-二基][3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]]：[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯(P3HT：PCBM)。
  9. 如請求項1之方法，其中該本體異質接面活性層包括聚(3-己基噻吩)：[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯(P3HT：PCBM)。
  10. 如請求項1之方法，其中該第一電極層及該第二電極層包括經噴塗之銀層。
  11. 如請求項10之方法，其中該等銀層係從托倫斯氏反應(Tollens’ reaction)之反應產物形成。
  12. 如請求項1之方法，其中該第一電極層及該第二電極層包括包含聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT：PSS PH1000)之噴塗層。
  13. 如請求項1之方法，其中該第一電極層及該第二電極層中之一者包括噴塗銀層，另一電極層包括包含聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT：PSS PH1000)之噴塗層。
  14. 如請求項13之方法，其中該第一電極層包括銀層，及該第二電極層包括PEDOT：PSS PH1000及PEDOT：PSS CPP之摻合物。
  15. 如請求項14之方法，其中該銀層係從托倫斯氏反應之反應產物形成。
  16. 如請求項1之方法，其中該第一電極層及該第二電極層中之至少一者包括包含包埋於介電材料中之銀或銅粒子之介電材料層。
  17. 如請求項16之方法，其中該介電材料層包含固化之丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆層。
  18. 如請求項1之方法，其進一步包含：將無機電洞傳輸層噴塗於該本體異質接面活性層上，及將該第二電極層噴塗於該無機電洞傳輸層上。
  19. 如請求項18之方法，其中該無機電洞傳輸層包含三氧化鉬。
  20. 如請求項1之方法，其中該PEIE層係使用由PEIE及水組成之水性調配物進行噴塗。
  21. 一種用於製造用於光伏系統之低功函數電極之方法，其包括：將電極層沉積於基板上；及將乙氧基化之聚伸乙基亞胺(PEIE)層噴塗於該電極層上，其中該PEIE層係使用實質上不含甲氧基乙醇之水性調配物進行噴塗。
  22. 如請求項21之方法，其中沉積該電極層包括噴塗該電極層。
  23. 如請求項21之方法，其中該電極層包含噴塗銀層。
  24. 如請求項23之方法，其中該銀層係從托倫斯氏反應之反應產物形成。
  25. 如請求項21之方法，其中該電極層包括包含聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDOT：PSS PH1000)之噴塗層。
  26. 如請求項21之方法，其中該PEIE層係使用由PEIE及水組成之水性調配物進行噴塗。
  27. 如請求項21之方法，其中該基板包括具有小於25奈米之表面粗糙度(Ra)之固化之丙烯酸胺基甲酸酯透明塗覆層之介電層。
  28. 如請求項27之方法，其中該介電層具有小於15奈米之表面粗糙度(Ra)。
  29. 一種依照如請求項1至28中任一項之方法製造之光伏系統。
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