WO2012038319A2 - Layered composite for generating electrical energy from light - Google Patents

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WO2012038319A2
WO2012038319A2 PCT/EP2011/066010 EP2011066010W WO2012038319A2 WO 2012038319 A2 WO2012038319 A2 WO 2012038319A2 EP 2011066010 W EP2011066010 W EP 2011066010W WO 2012038319 A2 WO2012038319 A2 WO 2012038319A2
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visible spectral
solar cell
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Arvid Hunze
Florian Jakubka
Ralf Krause
Frank Steinbacher
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
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    • H01L31/055—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the invention relates to a composite layer, a module, a mixture of substances and a method for generating electrical energy from light.
  • solar cells have a relatively high efficiency, but are not transparent in the visible spectral range of sunlight, which limits their use and attacksmög ⁇ possibilities.
  • the most effective possible land use of individual solar cells is required, which precludes transparency of the solar cell modules.
  • the most commonly used base materials of solar cells for example cadmium tellurite, are transparent in the infrared, but not in the visible range. Accordingly, solar cells can not be used in applications where at least partial transparency is desired, such as automobile windows or building-integrated glass surfaces.
  • An object of the present invention is therefore to provide means which considerably enhance the flexibility and the range of use of solar cells, are simple and inexpensive to manufacture and provide a substantially optical Trans ⁇ transparency in the visible spectrum without significant discoloration.
  • This object is achieved by a layer composite, umfas ⁇ send at least two layers in the form of a trap layer and a substrate, wherein the at least two layers in the visible spectral region are formed substantially transparent in at least one direction, and wherein at least one layer, in particular the trap layer, is formed in such a ⁇ out to absorb the incident sun trap ⁇ light with at least one wavelength in at least one ers ⁇ th, non-visible spectral range and, preferably isotropic, with at least one wavelength re ⁇ at least ⁇ at least a second, non-visible spectral range.
  • module for generating electrical energy from light ⁇ shear, especially sunlight comprising:
  • the object is also achieved by methods for generating electrical energy from light,
  • the object is likewise achieved by a substance mixture comprising at least one absorber substance and at least one emitter substance, wherein the absorber substance is designed to absorb light with at least one wavelength in at least a first, non-visible spectral region and wherein the emitter material is formed preferably isotropic, with at least one wavelength in at least a second, non-visible spectral range to reemit the absorbed light.
  • non-visible portions of the spectrum are additionally available for conversion into electrical energy through a solar cell, which increases their efficiency.
  • a second non-visible spectral range which is particularly isotropic
  • This also ensures the optical transparency in the direction of the incident light. So this module enables a Tren ⁇ voltage of the "collection" of the incident light and the Solarzel le in.
  • the substrate is additionally ensures ent ⁇ speaking light guiding the emitted light to the solar cell.
  • a solar module be ⁇ riding provided which having optical transparency in the visible Be ⁇ rich and simultaneously uses non-visible portions of the spectrum of sunlight effectively.
  • the first non-visible spectral range comprises an ultra-violet spectral range and the second non-visible spectral range comprises an ultra-violet and / or infrared spectral range.
  • the trap layer a high Sto kes-shift, in particular more than 200 nm and preference ⁇ example more than 400 nm.
  • the advantage here is that this re-absorption of the emitted light in the essential is prevented. This increases the efficiency of a solar cell connected to the layer composite.
  • the capture layer contains an organic matter and / or a polymer and / or a dye.
  • organic substances, polymers or dyes are easily and inexpensively available, have a relatively large Stokes shift and have a nearly 100% photoluminescence quantum yield.
  • they are stable under UV radiation, which means that they do not decompose over time due to exposure to sunlight, which has a disadvantageous effect on the lifetime of the capture layer and thus also on the layer composite.
  • the capture layer contains at least two different, in particular organic, substances which cooperate to form a common energy transfer cascade for absorbing and re-emitting light.
  • the achieved advantage is that thus more cost-effective Ma ⁇ terialien be provided for the trap layer is available, instead of a single expensive material to ensure the absorption in the first and subsequent re-emission in the second non-visible spectral range.
  • the trap layer is adapted so that an energy transfer energy transfer cascade We ⁇ sentlichen radiation, preferably by means of Förster and / or Dexter transfer.
  • the advantage achieved here is that a low-radiation transfer of energy in the energy transfer cascade can be carried out efficiently since reabsorption or radiation losses are reduced overall.
  • Layer composite and solar cell are arranged to each other, so that in a first direction, the module is transparent in the visible spectral range and light in ⁇ at least a second, non-visible spectral range in a second direction on the at least one solar cell on ⁇ strikes.
  • a high optical transparency in the visible region of the spectrum ⁇ ren of the module is ensured in one direction.
  • the flexibility of the Mo ⁇ duls is considerably increased.
  • the module preferably the substrate, is designed for total reflection of light in at least one non-visible spectral region of the spectrum.
  • the module is designed for total reflection of light in at least one non-visible spectral region of the spectrum.
  • the second, non-visible spectral range ⁇ and the absorption range of the solar cell are such overlapping, so that an optimum efficiency of the Solarzel ⁇ le is achieved.
  • the overlapping ensures that the re-emitted light as little as possible from the optimal wavelength is different at the end of de Energytransferkaska ⁇ for the efficiency of the solar cell. In this way, the efficiency of the solar cell is improved.
  • the substrate is at least partially designed as a glass pane and the at least one solar cell is arranged on a longitudinal and / or transverse edge of the glass pane.
  • a visibly transparent substrate is made available in the visible range.
  • the arrangement of the solar cells at the transverse and / or longitudinal edges of the glass do not affect them the optical transparency of the glass pane.
  • the light is transmitted by the total reflection above the glass effi ⁇ cient and inexpensive to the solar cell.
  • the layer composite in particular the capture ⁇ layer, for example, consist of one or more absorber and / or reemit materials, which are also referred to as matrix or dopants.
  • the matrix may be formed as ⁇ at such that it absorbs light in the UV range.
  • the dopants are then used, for example, to initiate egg ⁇ ne energy transfer cascade to convert the absorbed light in the ultra-violet region into light in an infrared region, in turn, outside the visible spectral range by means of a re-emission.
  • the matrix of the composite multilayer in particular the capture layer ⁇ , it may include the following molecules:
  • TPBi 2, 2 ', 2' '- (1, 3, 5-Benzyltriyl) tris (1-phenyl-1H-benzimidazole)] with an absorption wavelength of 305nm
  • TcTa [4, 4 ', 4' '- tris (carbazol-9-yl) triphenylamine] with absorption wavelengths of 293nm and 326nm
  • TAPC [di- [4- (N, N-ditolylamino) -phenyl] cyclohexanel having an absorption wavelength of 305 nm
  • NPB [ ⁇ , ⁇ '-Bis (naphthalen-l-yl) - ⁇ , ⁇ '-bis (phenyl) benzidine] with an absorption wavelength of 339nm
  • TPD [ ⁇ , ⁇ 'bis (3-methylphenyl) - ⁇ , ⁇ '-bis (phenyl) benzidine] with an absorption wavelength of 352nm
  • BCzVBi 4, 4'-bis (9-ethyl-3-carbazovinylene) -1-1'-biphenyl] with a photoluminescence of 438 nm and 459 nm
  • DCM2 [4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6-ulolidyl-9-enyl-4H-pyran] with a photoluminescence of 605nm
  • DCJTB [4- (dicyanomethylene) -2-tert-butyl-6- (1,1,7,7-tetramethyl-lololidin-4-yl-vinyl) -4H-pyran] with a photoluminescence of 602nm
  • FIr6 bis (2,4-difluorophenylpyridinato) tetrakis (1-pyrazolyl) borate iridium III] with a photoluminescence of 461nm and 490nm
  • Ir (piq) 3 tris (1-phenylisoquinoline) iridium (I I)] with a Photoluminescence of 615nm
  • the matrix used is TcTA and as dopant DCM2.
  • Polymers such as PMMA (polymethylmethacrylate), Pedot (poly (3,4-ethylene dioxythiophene)), PANI (polyaniline), PVK (polyvinylcarbazole), polythiophenes, polycarbonates, etc., can furthermore be used as matrix materials.
  • the dopants within the energy transfer cascade may be in low concentration, that is, absorbs very little light in the visible region, so that a total egg ⁇ ne high transparency of the laminate is given. ⁇ same time a high quantum efficiency is possible due to the low concentration of the dopant, since additional extinction ⁇ processes are avoided at higher concentrations.
  • FIG. 1 shows a module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows an energy transfer cascade with a capture layer of a module according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. Fig. 1 shows a module according to an embodiment of the present invention.
  • reference character M denotes a module according to a first embodiment of the present invention.
  • the module M is shown in cross section.
  • the M environmentally module comprises a glass plate as the substrate 2, wherein a trap layer 1 is disposed on the upper side ⁇ . 1 S solar cells are arranged on the Quersei ⁇ K th of the glass sheet 2 or to the glass pane 2 on the arrival parent trap layer 1 on the left and right in Fig..
  • S solar cells are arranged on the Quersei ⁇ K th of the glass sheet 2 or to the glass pane 2 on the arrival parent trap layer 1 on the left and right in Fig..
  • L s When light falls L from above of the trap layer 1 of the module M, a, this includes both egg ⁇ NEN visible light component L s and a non-visible light component L NS.
  • the visible light L s passes through the capture layer 1 and the substrate 2 unhindered and exits on the underside of the glass pane 2 again.
  • the non-visible light L NS with at least one of several ⁇ ren wavelengths in the invisible spectral range is in the trap layer 1 absorbs (wavelength 10) in an organic molecule 20.
  • the molecule 20 re-emits the absor ⁇ Bêt light in the form of ultra- violet radiation (wavelength 11 ') and / or infrared radiation (wavelength 11).
  • the reemission is essentially isotropic.
  • the module M in one direction Ri (in FIG. 1 in the vertical direction) is optically transparent in the visible range of the incident light L.
  • the module M is in a second direction R 2 , ie in the horizontal direction according to FIG. not transparent.
  • the non-visible light ⁇ L NS absorbers by means of the trap layer 1 biert and totally reflected by means of the glass pane 2, so that this finally strikes a solar cell S.
  • FIG. 2 shows an energy transfer cascade with a capture layer according to the embodiment of FIG. 1 of the present invention.
  • ultra-violet light is incident having a wavelength 10 of a first organic molecule 100.
  • the first organic see molecule 100 has a ground state level N G ⁇ and at least one excitation level N A on.
  • the first organic molecule 100 is absorbed in an absorption process Ai is the ⁇ irradiated ultra-violet light of wavelength 10 and goes on as ⁇ through into the excited state by excitation level N A.
  • a first energy transfer egg to the second organic molecule 110 which is obtained by the transfer of energy Ei from its ground state to its N G excitation state ⁇ N A is lifted.
  • the excitation level N A of the second organic molecule 110 is below the excitation level N A of the first organic molecule 100.
  • a third organic molecule 120 is angeho- from its ground state level ⁇ N G in its excited state with level N A ben by means of the excitation process A3.
  • the excitation level N A of the third organic molecule 120 is below the excitation level N A of the second organic molecule 110.
  • the thickness of the trap layer 1 is usually Zvi rule ⁇ 100 mm and 2 ⁇ , ⁇ particular between 50 mm and 10 degrees. Furthermore, it is possible to increase the efficiency and to mirror suitable transverse, longitudinal and / or other surfaces, for example by means of metal vapor deposition.
  • the capture layer 1 can be applied to the substrate, for example by sloate coating, knife coating or spin coating.
  • the present invention has the advantage that one can use transparent, in particular flexible, ie flexible surfaces, such as windows, glass panes, etc., to convert solar energy into electrical energy ⁇ , without affecting their transparency.
  • the invention provides improved utilization of a ⁇ falling light.
  • the invention absorbs harmful UVA and / or UVB radiation for the skin of a human, so that the risk of melanoma is reduced by the absorption in the layer composite.

Abstract

The invention relates to a layered composite comprising at least two layers in the form of a capturing layer and a substrate, wherein the at least two layers are designed to be substantially transparent in the visible spectral range in at least one direction, and wherein at least one layer, in particular the capturing layer, is designed to absorb sunlight impinging on the capturing layer at at least one wavelength in at least one first, non-visible spectral range and for re-emitting, preferably isotropically, at at least one wavelength in at least one second, non-visible spectral range. The invention further relates to a corresponding module, to a corresponding method, and to a corresponding material mixture.

Description

Beschreibung description
Schichtverbund zur Erzeugung elektrischer Energie aus Licht Layer composite for generating electrical energy from light
Die Erfindung betrifft einen Schichtverbund, ein Modul, ein Stoffgemisch sowie ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie aus Licht. The invention relates to a composite layer, a module, a mixture of substances and a method for generating electrical energy from light.
Aufgrund immer knapper werdender Ressourcen steigt der Beitrag des Anteils von regenerativen Energien zur Energieversorgung. Neben der Wind- und Wasserkraftnutzung ist dies insbesondere die Nutzung von Sonnenenergie mittels fotovoltai- schen Anlagen. Dabei werden die von der Sonne emittierten, elektromagnetischen Wellen durch Absorption und Ladungstrennung mittels Solarzellen in elektrische Energie umgewandet. Due to increasingly scarce resources, the contribution of the share of renewable energies to the energy supply increases. In addition to the use of wind and hydro power, this is in particular the use of solar energy by means of photovoltaic systems. The electromagnetic waves emitted by the sun are converted into electrical energy by absorption and charge separation by means of solar cells.
Solarzellen weisen zwar einen relativ hohen Wirkungsgrad auf, sind jedoch im sichtbaren Spektralbereich des Sonnenlichts nicht transparent, was deren Nutzungs- und Verwendungsmög¬ lichkeiten einschränkt. Um den Wirkungsgrad von Solarzellenmodulen zu erhöhen bzw. einen möglicht hohen Wirkungsgrad zu gewährleisten, ist eine möglichst effektive Flächennutzung der einzelnen Solarzellen erforderlich, was einer Transparenz der Solarzellenmodule entgegensteht. Gleichzeitig sind die meistverwendeten Basisstoffe der Solarzellen, beispielsweise Kadmiumtellurit im Infrarotbereich transparent, nicht jedoch im sichtbaren Bereich. Dementsprechend können Solarzellen bei Anwendungen, bei denen eine zumindest teilweise Transparenz gewünscht wird, wie beispielsweise Autoscheiben oder bei in Gebäude integrierten Glasflächen, nicht eingesetzt werden. Although solar cells have a relatively high efficiency, but are not transparent in the visible spectral range of sunlight, which limits their use and Verwendungsmög ¬ possibilities. In order to increase the efficiency of solar cell modules or to ensure a high level of efficiency, the most effective possible land use of individual solar cells is required, which precludes transparency of the solar cell modules. At the same time, the most commonly used base materials of solar cells, for example cadmium tellurite, are transparent in the infrared, but not in the visible range. Accordingly, solar cells can not be used in applications where at least partial transparency is desired, such as automobile windows or building-integrated glass surfaces.
Um dennoch eine gewisse Transparenz herkömmlicher Solarzellen und damit hergestellten Solarzellenmodule zu ermöglichen, ist es der Anmelderin bekannt geworden, feine Löcher in herkömmliche Solarzellen zu bohren, beispielsweise mit einem Durchmesser von wenigen Millimetern. Diese Solarzellen weisen jedoch trotzdem eine schlechte Transparenz, teilweise deutlich unter 30%, auf und damit eine erschwerte Durchsichtigkeit. Zudem sind für die Ableitung der in den Solarzellen entstehenden elektrischen Energie entsprechende Leitungen auf deren Rückseite erforderlich, die die Transparenz der Solarzelle insgesamt weiter einschränkt. Neben der schlechten Transpa- renz sind diese auch weit weniger effizient, da die für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie zur Verfü¬ gung stehende Fläche durch die Löcher reduziert ist. In order nevertheless to allow a certain transparency of conventional solar cells and solar cell modules produced therewith, it has become known to the Applicant to drill fine holes in conventional solar cells, for example with a diameter of a few millimeters. However, these solar cells still have a poor transparency, sometimes well below 30%, and thus a difficult transparency. In addition, for the derivation of the electrical energy generated in the solar cells corresponding lines on the back required, which further limits the transparency of the solar cell on the whole. Besides the poor transparency they are also far less efficient, because the type for the conversion of sunlight into electrical energy to supply ¬ Availability checked area is reduced through the holes.
Des Weiteren ist es bekannt, Farbstoffzellen, sogenannte Grätzelzellen, zu verwenden, die einen Teil des sichtbaren Lichts passieren lassen. Nachteilig dabei ist jedoch, dass diese Farbstoffzellen, je nach verwendeten Materialien, immer noch eine gewisse Farbigkeit aufweisen, zudem erheblich geringere Wirkungsgrade als bei Silizium basierten oder anderen anorganischen Solarzellen aufweisen und die optische Transparenz trotzdem gering ist. Furthermore, it is known to use dye cells, so-called Graetzel cells, which pass part of the visible light. The disadvantage here is that these dye cells, depending on the materials used, still have a certain color, also have significantly lower efficiencies than silicon-based or other inorganic solar cells and the optical transparency is still low.
Schließlich ist es der Anmelderin noch bekannt geworden, optisch transparente Kontakte für eine Verdrahtung der Solar- zellen einzusetzen. Sie sind jedoch aufwändig herzustellen und deshalb dementsprechend teuer. Finally, it has become known to the applicant to use optically transparent contacts for wiring the solar cells. However, they are complex to produce and therefore expensive accordingly.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Mittel anzugeben, welche die Flexibilität sowie den Einsatzbereich von Solarzellen erheblich erweitern, einfach und kostengünstig herstellbar sind und eine im Wesentlichen optische Trans¬ parenz im sichtbaren Spektralbereich ohne wesentliche Verfärbungen bereitstellen. Diese Aufgabe wird durch einen Schichtverbund gelöst, umfas¬ send zumindest zwei Schichten in Form einer Einfangsschicht und einem Substrat, wobei die zumindest zwei Schichten im sichtbaren Spektralbereich im Wesentlichen transparent in zumindest einer Richtung ausgebildet sind, und wobei zumindest eine Schicht, insbesondere die Einfangsschicht, derart ausge¬ bildet ist, um auf die Einfangschicht einfallendes Sonnen¬ licht mit zumindest einer Wellenlänge in zumindest einem ers¬ ten, nicht-sichtbaren Spektralbereich zu absorbieren und, vorzugsweise isotrop, mit zumindest einer Wellenlänge in zu¬ mindest einem zweiten, nicht-sichtbaren Spektralbereich zu reemittieren . Die Aufgabe wird ebenfalls durch Modul zur Erzeugung elektri¬ scher Energie aus Licht, insbesondere Sonnenlicht, gelöst, umfassend : An object of the present invention is therefore to provide means which considerably enhance the flexibility and the range of use of solar cells, are simple and inexpensive to manufacture and provide a substantially optical Trans ¬ transparency in the visible spectrum without significant discoloration. This object is achieved by a layer composite, umfas ¬ send at least two layers in the form of a trap layer and a substrate, wherein the at least two layers in the visible spectral region are formed substantially transparent in at least one direction, and wherein at least one layer, in particular the trap layer, is formed in such a ¬ out to absorb the incident sun trap ¬ light with at least one wavelength in at least one ers ¬ th, non-visible spectral range and, preferably isotropic, with at least one wavelength re ¬ at least ¬ at least a second, non-visible spectral range. The object is achieved also by module for generating electrical energy from light ¬ shear, especially sunlight, comprising:
einen Schichtverbund gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-6, sowie zumindest eine Solarzelle zur Umwandlung von elektro- magnetischer Strahlung in elektrische Energie. a layer composite according to at least one of claims 1-6, and at least one solar cell for the conversion of electromagnetic radiation into electrical energy.
Die Aufgabe wird ebenfalls durch Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Licht, gelöst, The object is also achieved by methods for generating electrical energy from light,
insbesondere geeignet zur Durchführung mit einem Schichtverbund gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-6 und/oder einem Modul gemäß zumindest einem der Ansprüche 8-11, umfassend die Schritte : Particularly suitable for carrying out with a layer composite according to at least one of claims 1-6 and / or a module according to at least one of claims 8-11, comprising the steps:
a) Einfallen von Licht, insbesondere Sonnenlicht, auf die EinfangsSchicht ; a) incidence of light, especially sunlight, on the capture layer;
b) Absorbieren des Lichtes mit zumindest einer Wellenlänge in zumindest einem ersten nicht-sichtbaren Spektralbereich; c) Emittieren des absorbierten Lichts mit zumindest einer Wellenlänge in zumindest einem zweiten, nicht-sichtbaren Spektralbereich; b) absorbing the light having at least one wavelength in at least a first non-visible spectral range; c) emitting the absorbed light having at least one wavelength in at least a second, non-visible spectral range;
d) Weiterleiten des emittierten Lichts, insbesondere mittels des Substrats, zu der zumindest einen Solarzelle, vorzugswei¬ se mittels zumindest teilweiser Totalreflexion; d) passing the emitted light, in particular by means of the substrate to the at least one solar cell, vorzugswei ¬ se by means of at least partial total reflection;
e) Absorbieren des weitergeleiteten Lichts durch die Solarzelle sowie e) absorbing the passed-on light through the solar cell and
f) Erzeugen von elektrischer Energie mittels der Solarzelle anhand des absorbierten Lichts. f) generating electrical energy by means of the solar cell based on the absorbed light.
Schließlich wird die Aufgabe ebenfalls durch ein Stoffgemisch gelöst, umfassend zumindest einen Absorberstoff und zumindest einen Reemitterstoff, wobei der Absorberstoff ausgebildet ist, um Licht mit zumindest einer Wellenlänge in zumindest einem ersten, nicht-sichtbaren Spektralbereich zu absorbieren und wobei der Reemitterstoff ausgebildet ist, um vorzugsweise isotrop, mit zumindest einer Wellenlänge in zumindest einem zweiten, nicht-sichtbaren Spektralbereich das absorbierte Licht zu reemittieren. Finally, the object is likewise achieved by a substance mixture comprising at least one absorber substance and at least one emitter substance, wherein the absorber substance is designed to absorb light with at least one wavelength in at least a first, non-visible spectral region and wherein the emitter material is formed preferably isotropic, with at least one wavelength in at least a second, non-visible spectral range to reemit the absorbed light.
Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit nicht-sichtbare Anteile des Spektrums zusätzlich für eine Umwandlung in elektrischer Energie durch eine Solarzelle zur Verfügung ste hen, was deren Effizienz erhöht. Durch die Absorption und an schließende Reemission in einem zweiten nicht-sichtbaren Spektralbereich, die insbesondere isotrop erfolgt, ist es möglich, die Solarzelle nicht direkt in der Richtung des ein fallenden Sonnenlichts anzuordnen, sondern diese kann auch außerhalb der direkten Richtung angeordnet sein. Damit wird auch die optische Transparenz in Richtung des einfallenden Lichts sichergestellt. Das Modul ermöglicht also eine Tren¬ nung der „Sammlung" des einfallenden Lichts und der Solarzel le an sich. Mittels des Substrats wird zusätzlich eine ent¬ sprechende Lichtleitung des emittierten Lichts zu der Solarzelle gewährleistet. Insgesamt wird damit ein Solarmodul be¬ reitgestellt, welche optische Transparenz im sichtbaren Be¬ reich aufweist und gleichzeitig nicht-sichtbare Bereiche des Spektrums von Sonnenlicht effektiv nutzt. The advantage achieved thereby is that non-visible portions of the spectrum are additionally available for conversion into electrical energy through a solar cell, which increases their efficiency. By the absorption and closing re-emission in a second non-visible spectral range, which is particularly isotropic, it is possible not to arrange the solar cell directly in the direction of the incoming sunlight, but this may also be arranged outside the direct direction. This also ensures the optical transparency in the direction of the incident light. So this module enables a Tren ¬ voltage of the "collection" of the incident light and the Solarzel le in. By means of the substrate is additionally ensures ent ¬ speaking light guiding the emitted light to the solar cell. Overall, there is provided a solar module be ¬ riding provided which having optical transparency in the visible Be ¬ rich and simultaneously uses non-visible portions of the spectrum of sunlight effectively.
Zweckmäßigerweise umfasst der erste nicht-sichtbare Spektral bereich einen ultra-violetten Spektralbereich und der zweite nicht-sichtbare Spektralbereich einen ultra-violetten und/oder infraroten Spektralbereich. Der Vorteil dabei ist, dass damit die Bereiche des Sonnenlichts mit hoher Leistungs dichte absorbiert werden können und gleichzeitig eine Reemis sion in dem Spektralbereich erfolgt, welcher für optische So larzellen eine effektive Ausnutzung und einen hohen Wirkungs grad ermöglicht. Conveniently, the first non-visible spectral range comprises an ultra-violet spectral range and the second non-visible spectral range comprises an ultra-violet and / or infrared spectral range. The advantage of this is that so that the areas of sunlight with high power density can be absorbed and at the same time a Reemis sion in the spectral region, which allows for optical So larzellen effective utilization and high efficiency degree.
Vorteilhafterweise weist die Einfangsschicht einen hohen Sto kes-Shift auf, insbesondere mit mehr als 200 nm und vorzugs¬ weise mehr als 400 nm. Der Vorteil hierbei ist, dass damit eine erneute Absorption des emittierten Lichts im Wesentli- chen verhindert wird. Dies erhöht die Effizienz einer mit dem Schichtverbund verbundenen Solarzelle. Advantageously, the trap layer a high Sto kes-shift, in particular more than 200 nm and preference ¬ example more than 400 nm. The advantage here is that this re-absorption of the emitted light in the essential is prevented. This increases the efficiency of a solar cell connected to the layer composite.
Zweckmäßigerweise enthält die Einfangsschicht einen organi- sehen Stoff und/oder ein Polymer und/oder einen Farbstoff. Der Vorteil dabei ist, dass zum einen die Flexibilität der Einfangsschicht erhöht wird, da die Einfangsschicht an ver¬ schiedene Anforderungen angepasst werden kann. Zum anderen sind organische Stoffe, Polymere oder Farbstoffe einfach und kostengünstig verfügbar, besitzen einen relativ großen Sto- kes-Shift und weisen eine nahezu 100%ige Photoluminiszenz- Quantenausbeute auf. Schließlich sind sie unter UV-Strahlung stabil, was bedeutet, dass sich diese nicht im Laufe der Zeit durch Einstrahlung durch Sonnenlicht zersetzen, was sich nachteilig auf die Lebensdauer der Einfangsschicht und damit auch auf den Schichtverbund aufwirkt. Conveniently, the capture layer contains an organic matter and / or a polymer and / or a dye. The advantage with this is that not only the flexibility of the trap layer is increased, since the trap layer can be adapted to different requirements ver ¬. On the other hand, organic substances, polymers or dyes are easily and inexpensively available, have a relatively large Stokes shift and have a nearly 100% photoluminescence quantum yield. Finally, they are stable under UV radiation, which means that they do not decompose over time due to exposure to sunlight, which has a disadvantageous effect on the lifetime of the capture layer and thus also on the layer composite.
Vorteilhafterweise enthält die Einfangsschicht zumindest zwei unterschiedliche, insbesondere organische, Stoffe, die zur Bildung einer gemeinsamen Energietransferkaskade zum Absorbieren und Reemittieren von Licht zusammenwirken. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass damit mehrere kostengünstigere Ma¬ terialien für die Einfangsschicht zur Verfügung gestellt werden, anstelle eines einzelnen teueren Stoffes, um die Absorp- tion in dem ersten und anschließende Reemission in dem zweiten nicht-sichtbaren Spektralbereich sicherzustellen. Gleichzeit ist damit auch ein „Einstellen" der optimalen Wellenlänge des reemittieren Lichts für die Solarzelle möglich. Die Energieeffizienz einer Solarzelle kann mittels des Schicht- Verbundes weiter verbessert werden. Advantageously, the capture layer contains at least two different, in particular organic, substances which cooperate to form a common energy transfer cascade for absorbing and re-emitting light. The achieved advantage is that thus more cost-effective Ma ¬ terialien be provided for the trap layer is available, instead of a single expensive material to ensure the absorption in the first and subsequent re-emission in the second non-visible spectral range. At the same time, it is also possible to "set" the optimum wavelength of the re-emitted light for the solar cell.The energy efficiency of a solar cell can be further improved by means of the layer composite.
Zweckmäßigerweise ist die Einfangsschicht derart ausgebildet, so dass ein Energietransfer der Energietransferkaskade im We¬ sentlichen strahlungsarm, vorzugsweise mittels Förster- und/oder Dextertransfer erfolgt. Der erzielte Vorteil dabei ist, dass ein strahlungsarmer Transfer von Energie in der Energietransferkaskade effizient erfolgen kann, da Reabsorp- tion oder Strahlungsverluste insgesamt reduziert werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Moduls sind Is conveniently carried out the trap layer is adapted so that an energy transfer energy transfer cascade We ¬ sentlichen radiation, preferably by means of Förster and / or Dexter transfer. The advantage achieved here is that a low-radiation transfer of energy in the energy transfer cascade can be carried out efficiently since reabsorption or radiation losses are reduced overall. According to an advantageous embodiment of the module
Schichtverbund und Solarzelle derart zueinander angeordnet sind, sodass in einer ersten Richtung das Modul im sichtbaren Spektralbereich transparent ausgebildet ist und Licht in zu¬ mindest einem zweiten, nicht-sichtbaren Spektralbereich in einer zweiten Richtung auf die zumindest eine Solarzelle auf¬ trifft. Damit wird eine hohe optische Transparenz im sichtba¬ ren Bereich des Spektrums des Moduls in einer Richtung si- chergestellt . Weiterhin wird damit die Flexibilität des Mo¬ duls erheblich gesteigert. Layer composite and solar cell are arranged to each other, so that in a first direction, the module is transparent in the visible spectral range and light in ¬ at least a second, non-visible spectral range in a second direction on the at least one solar cell on ¬ strikes. Thus, a high optical transparency in the visible region of the spectrum ¬ ren of the module is ensured in one direction. Furthermore, so that the flexibility of the Mo ¬ duls is considerably increased.
Vorteilhafterweise ist das Modul, vorzugsweise das Substrat, zur Totalreflexion von Licht in zumindest einem nicht- sichtbaren Spektralbereich des Spektrums ausgebildet. Auf diese Weise ist eine effiziente Weiterleitung von der Ein¬ fangsschicht zur Solarzelle mit gleichzeitig hohem Wirkungs¬ grad möglich. Sie ist auch kostengünstig, da keine weiteren zusätzlichen Materialien für die Lichtweiterleitung, bei- spielsweise eine verspiegelte Oberfläche, etc. eingesetzt werden müssen. Advantageously, the module, preferably the substrate, is designed for total reflection of light in at least one non-visible spectral region of the spectrum. In this way, an efficient transmission of the A ¬ caught layer for solar cell with the same high response ¬ grad possible. It is also inexpensive, since no further additional materials for the light transmission, for example, a mirrored surface, etc. must be used.
Zweckmäßigerweise sind der zweite, nicht-sichtbare Spektral¬ bereich und der Absorptionsbereich der Solarzelle derart überlappend, so dass ein optimaler Wirkungsgrad der Solarzel¬ le erreicht wird. Durch die Überlappung wird sichergestellt, dass das reemittierte Licht am Ende der Energietransferkaska¬ de sich möglichst wenig von der optimalen Wellenlänge für den Wirkungsgrad der Solarzelle unterscheidet. Auf diese Weise wird die Effizienz der Solarzelle verbessert. Conveniently, the second, non-visible spectral range ¬ and the absorption range of the solar cell are such overlapping, so that an optimum efficiency of the Solarzel ¬ le is achieved. The overlapping ensures that the re-emitted light as little as possible from the optimal wavelength is different at the end of de Energietransferkaska ¬ for the efficiency of the solar cell. In this way, the efficiency of the solar cell is improved.
Vorteilhafterweise ist das Substrat zumindest teilweise als Glasscheibe ausgebildet ist und die zumindest eine Solarzelle an einer Längs- und/oder Querkante der Glasscheibe angeordnet ist. Auf diese Weise wird zum einen ein im sichtbaren Bereich kostengünstiges, optisch transparentes Substrat zur Verfügung gestellt. Durch die Anordnung der Solarzellen an den Quer- und/oder Längskanten des Glases beeinträchtigen diese nicht die optische Transparenz der Glasscheibe. Weiterhin wird das Licht durch die Totalreflexion oberhalb der Glasscheibe effi¬ zient und kostengünstig zu der Solarzelle weitergeleitet. Insgesamt kann der Schichtverbund, insbesondere die Einfangs¬ schicht, beispielsweise aus einem oder mehreren Absorberund/oder Reemitterstoffen bestehen, die auch als Matrix beziehungsweise Dotanden bezeichnet werden. Die Matrix kann da¬ bei derart ausgebildet sein, dass diese Licht im UV-Bereich absorbiert. Die Dotanden dienen dann beispielsweise dazu, ei¬ ne Energietransferkaskade zu initiieren, um das absorbierte Licht im ultra-violetten Bereich in Licht in einem Infrarotbereich, wiederum außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs umzuwandeln mittels einer Reemission. Advantageously, the substrate is at least partially designed as a glass pane and the at least one solar cell is arranged on a longitudinal and / or transverse edge of the glass pane. In this way, on the one hand, a visibly transparent substrate is made available in the visible range. The arrangement of the solar cells at the transverse and / or longitudinal edges of the glass do not affect them the optical transparency of the glass pane. Furthermore, the light is transmitted by the total reflection above the glass effi ¬ cient and inexpensive to the solar cell. Overall, the layer composite, in particular the capture ¬ layer, for example, consist of one or more absorber and / or reemit materials, which are also referred to as matrix or dopants. The matrix may be formed as ¬ at such that it absorbs light in the UV range. The dopants are then used, for example, to initiate egg ¬ ne energy transfer cascade to convert the absorbed light in the ultra-violet region into light in an infrared region, in turn, outside the visible spectral range by means of a re-emission.
Die Matrix für den Schichtverbund, insbesondere die Einfangs¬ schicht, kann dabei folgende Moleküle enthalten: The matrix of the composite multilayer, in particular the capture layer ¬, it may include the following molecules:
TPBi [2, 2 ' , 2 ' ' - (1, 3, 5-Benzinetriyl) -tris (1-phenyl-l-H- benzimidazol ) ] mit einer Absorptionswellenlänge von 305nm TPBi [2, 2 ', 2' '- (1, 3, 5-Benzyltriyl) tris (1-phenyl-1H-benzimidazole)] with an absorption wavelength of 305nm
TcTa [4, 4 ' , 4 ' ' -Tris (carbazol-9-yl) triphenylamin] mit Absorptionswellenlängen von 293nm und 326nm  TcTa [4, 4 ', 4' '- tris (carbazol-9-yl) triphenylamine] with absorption wavelengths of 293nm and 326nm
MCP [ 1 , 3-Bis ( carbazol-9-yl ) benzen] mit Absorptionswellenlängen von 292nm und 338nm  MCP [1, 3-bis (carbazol-9-yl) benzene] with absorption wavelengths of 292nm and 338nm
- CBP [4, 4 ' -Bis ( carbazol- 9-yl ) biphenyl] mit Absorptionswellenlängen von 292nm und 318nm - CBP [4, 4 'bis (carbazol-9-yl) biphenyl] with absorption wavelengths of 292nm and 318nm
BAlq [Bis (2-methyl-8-quinolinolat ) -4- (phenylphenolato ) aluminium mit einer Absorptionswellenlänge von 259nm  BAlq [bis (2-methyl-8-quinolinolate) -4- (phenylphenolato) aluminum with an absorption wavelength of 259nm
- TAPC [Di- [4- (N, N-ditolyl-amino ) -phenyl] cyclohexanel mit einer Absorptionswellenlänge von 305nm TAPC [di- [4- (N, N-ditolylamino) -phenyl] cyclohexanel having an absorption wavelength of 305 nm
Spiro-TTB [ 2 , 2 ' , 7 , 7 ' -tetra (N, N-di-tolyl ) amino-9, 9-spiro- bifluoren] mit einer Photoluminenzenz von 418nm  Spiro-TTB [2, 2 ', 7, 7'] tetra (N, N-di-tolyl) amino-9,9-spirobifluorene] with a photoluminescence of 418nm
Spiro-TAD [ 2 , 2 ' , 7 , 7 ' -Tetrakis (N, N-diphenylamino ) -9, 9- spirobifluoren] mit einer Photoluminenzenz von 415nm  Spiro-TAD [2, 2 ', 7, 7' tetrakis (N, N-diphenylamino) -9, 9-spirobifluorene] with a photoluminescence of 415nm
NPB [Ν,Ν' -Bis (naphthalen-l-yl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) - benzidin] mit einer Absorptionswellenlänge von 339nm TPD [Ν,Ν' -Bis (3-methylphenyl) -Ν,Ν' -bis (phenyl) -benzidin] mit einer Absorptionswellenlänge von 352nm NPB [Ν, Ν '-Bis (naphthalen-l-yl) -Ν, Ν'-bis (phenyl) benzidine] with an absorption wavelength of 339nm TPD [Ν, Ν 'bis (3-methylphenyl) -Ν, Ν'-bis (phenyl) benzidine] with an absorption wavelength of 352nm
1T-NATA [ 4 , 4 ' , 4 ' ' -Tris (N- (naphthalen-l-yl) -N-phenyl- amino ) triphenylamin] mit einer Absorptionswellenlänge von 339nm  1T-NATA [4, 4 ', 4' '-Tris (N- (naphthalen-1-yl) -N-phenyl-amino) triphenylamine] with an absorption wavelength of 339nm
BCP [2, 9-Dimethyl-4, 7-diphenyl-l , 1 O-phenanthrolin] mit einer Absorptionswellenlänge von 277nm  BCP [2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-l, 1-O-phenanthroline] with an absorption wavelength of 277nm
Bphen [4, 7-Diphenyl-l , 1 O-phenanthrolin] mit einer Absorptionswellenlänge von 272nm  Bphen [4, 7-diphenyl-l, 1-O-phenanthroline] with an absorption wavelength of 272nm
- TAZ [3- (4-Biphenyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-l, 2, 4- triazol] mit einer Absorptionswellenlänge von 290nm - TAZ [3- (4-biphenyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,2-triazole] with an absorption wavelength of 290 nm
Als Dotanden können die folgenden Moleküle verwendet werden: - BCzVBi [4, 4 ' -Bis (9-ethyl-3-carbazovinylen) -1-1 ' - biphenyl] mit einer Photolumineszenz von 438nm und 459nm As dopants, the following molecules can be used: BCzVBi [4, 4'-bis (9-ethyl-3-carbazovinylene) -1-1'-biphenyl] with a photoluminescence of 438 nm and 459 nm
DPAVBi [4, 4 ' -Bis [4- ( di-p-tolylamino ) styryl] biphenyl] mit einer Photolumineszenz von 475nm  DPAVBi [4, 4 'bis [4- (di-p-tolylamino) styryl] biphenyl] with a photoluminescence of 475nm
TBADN [2-Tert-butyl-9-10-di (naphth-2-yl) anthracen] mit einer Photolumineszenz von 431 nm  TBADN [2-tert-butyl-9-10-di (naphth-2-yl) anthracene] with a photoluminescence of 431 nm
C545T [2, 3, 6, 7-Tetrahydro-l , 1, 7, 7-tetramethyl-lH, 5H, 11H- 10- (2-benzothiazolyl) quinolizino [ 9, 9a, lgh] coumarin] mit ei¬ ner Photolumineszenz von 506nm C545T [2, 3, 6, 7-tetrahydro-l, 1, 7, 7-tetramethyl-lH, 5H, 11H-10- (2-benzothiazolyl) quinolizino [9, 9a, lgh] coumarin] with egg ¬ ner photoluminescence from 506nm
Rubren [ ( 5, 6, 11 , 12 ) -Tetraphenylnaphthacen] mit einer Photolumineszenz von 553nm  Rubrene [(5, 6, 11, 12) -tetraphenylnaphthacene] with a photoluminescence of 553nm
DCM2 [4- (Dicyanomethylen) -2-methyl-6- ulolidyl-9-enyl- 4H-pyran] mit einer Photolumineszenz von 605nm  DCM2 [4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6-ulolidyl-9-enyl-4H-pyran] with a photoluminescence of 605nm
DCJTB [4- (Dicyanomethylen) -2-tert-butyl- 6- (1, 1, 7, 7- tetramethyl ulolidin-4-yl-vinyl ) -4H-pyran] mit einer Photolu- mineszenz von 602nm  DCJTB [4- (dicyanomethylene) -2-tert-butyl-6- (1,1,7,7-tetramethyl-lololidin-4-yl-vinyl) -4H-pyran] with a photoluminescence of 602nm
Coumarin [ 6, 3- (2-Benzothiazolyl) -7- (diethylamino ) coumarin] mit einer Photolumineszenz von 494nm Coumarin [6,3- (2-benzothiazolyl) -7- (diethylamino) coumarin] with a photoluminescence of 494 nm
Ir (ppy) 3 [ Tris ( 2-phenylpyridin) iridium ( I I I ) ] mit einer Photolumineszenz von 513nm Ir (ppy) 3 [tris (2-phenylpyridine) iridium (I I I)] with a photoluminescence of 513nm
- Ir (ppy) 2 (acac) [Bis (2- phenylpyridin) ( acetylacetonat ) iridium ( I I I ) ] mit einer Photolumineszenz von 378nm und 524nm FIrPic [Bis (3, 5-difluoro-2-) 2-pyridyl) pheny- (2- carboxypyridyl ) iridium III] mit einer Photolumineszenz von 472nm Ir (ppy) 2 (acac) [bis (2-phenylpyridine) (acetylacetonate) iridium (III)] with photoluminescence of 378nm and 524nm FIrPic [bis (3,5-difluoro-2-) 2-pyridyl) phenyl (2-carboxypyridyl) iridium III] with a photoluminescence of 472nm
FIr6 [Bis ( 2 , 4-difluorophenylpyridinato ) tetrakis ( 1- pyrazolyl ) borat iridium III] mit einer Photolumineszenz von 461nm und 490nm  FIr6 [bis (2,4-difluorophenylpyridinato) tetrakis (1-pyrazolyl) borate iridium III] with a photoluminescence of 461nm and 490nm
Ir (piq) 3 [ Tris ( 1-phenylisoquinolin) iridium ( I I I ) ] mit einer Photolumineszenz von 615nm Vorteilhafterweise kommt als Matrix TcTA und als Dotand DCM2 zur Anwendung.  Ir (piq) 3 [tris (1-phenylisoquinoline) iridium (I I)] with a Photoluminescence of 615nm Advantageously, the matrix used is TcTA and as dopant DCM2.
Als Matrixmaterialien können weiterhin Polymere, wie PMMA (Polymethylmethacrylat ) , Pedot ( Poly ( 3 , 4-ethylenedioxythio- phen) ) , PANI (Polyanilin) , PVK ( Polyvinylcarbazol ) , Poylthi- ophene, Polycarbonate etc. verwendet werden. Polymers, such as PMMA (polymethylmethacrylate), Pedot (poly (3,4-ethylene dioxythiophene)), PANI (polyaniline), PVK (polyvinylcarbazole), polythiophenes, polycarbonates, etc., can furthermore be used as matrix materials.
Die Dotanden innerhalb der Energietransferkaskade können in geringer Konzentration vorliegen, d.h. es wird nur sehr wenig Licht im sichtbaren Bereich absorbiert, so dass insgesamt ei¬ ne hohe Transparenz des Schichtverbundes gegeben ist. Gleich¬ zeitig wird durch die geringe Konzentration der Dotanden eine hohe Quanteneffizienz möglich, da zusätzliche Auslöschungs¬ prozesse bei höheren Konzentrationen vermieden werden. The dopants within the energy transfer cascade may be in low concentration, that is, absorbs very little light in the visible region, so that a total egg ¬ ne high transparency of the laminate is given. ¬ same time a high quantum efficiency is possible due to the low concentration of the dopant, since additional extinction ¬ processes are avoided at higher concentrations.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment.
Dabei zeigen: Showing:
Fig. 1 ein Modul gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung; 1 shows a module according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine Energietransferkaskade mit einer Einfangs- Schicht eines Moduls gemäß der Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt ein Modul gemäß einer Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. FIG. 2 shows an energy transfer cascade with a capture layer of a module according to the embodiment of the present invention. FIG. Fig. 1 shows a module according to an embodiment of the present invention.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen M ein Modul gemäß einer ersten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 ist das Modul M im Querschnitt dargestellt. Das Modul M um- fasst als Substrat 2 eine Glasscheibe, wobei auf deren Ober¬ seite eine Einfangsschicht 1 angeordnet ist. An den Quersei¬ ten K der Glasscheibe 2 bzw. an der auf der Glasscheibe 2 an- geordneten Einfangsschicht 1 sind links und rechts in Fig. 1 Solarzellen S angeordnet. Fällt nun Licht L von oben auf die Einfangsschicht 1 des Moduls M ein, umfasst dieses sowohl ei¬ nen sichtbaren Lichtanteil Ls als auch einen nicht-sichtbaren Lichtanteil LNS . Das sichtbare Licht Ls passiert dabei die Einfangsschicht 1 und das Substrat 2 ungehindert und tritt auf der Unterseite der Glassscheibe 2 wieder aus. In Fig. 1, reference character M denotes a module according to a first embodiment of the present invention. In Fig. 1, the module M is shown in cross section. The M environmentally module comprises a glass plate as the substrate 2, wherein a trap layer 1 is disposed on the upper side ¬. 1 S solar cells are arranged on the Quersei ¬ K th of the glass sheet 2 or to the glass pane 2 on the arrival parent trap layer 1 on the left and right in Fig.. When light falls L from above of the trap layer 1 of the module M, a, this includes both egg ¬ NEN visible light component L s and a non-visible light component L NS. The visible light L s passes through the capture layer 1 and the substrate 2 unhindered and exits on the underside of the glass pane 2 again.
Das nicht-sichtbare Licht LNS mit zumindest einer von mehre¬ ren Wellenlängen im nicht-sichtbaren Spektralbereich wird in der Einfangsschicht 1 absorbiert (Wellenlänge 10) in einem organischen Molekül 20. Das Molekül 20 reemittiert das absor¬ bierte Licht in Form von ultra-violetter Strahlung (Wellenlänge 11') und/oder infraroter Strahlung (Wellenlänge 11) . Die Reemission erfolgt dabei im Wesentlichen isotrop. Das reemittierte Licht 11, 11' tritt in das Substrat 2 ein und wird an der Grenzfläche zwischen Substrat 2 und Umgebung U mittels Totalreflexion R in dem Substrat 2 weitergeleitet, bis es an den Querkanten K auf die Solarzelle S trifft. The non-visible light L NS with at least one of several ¬ ren wavelengths in the invisible spectral range is in the trap layer 1 absorbs (wavelength 10) in an organic molecule 20. The molecule 20 re-emits the absor ¬ Bierte light in the form of ultra- violet radiation (wavelength 11 ') and / or infrared radiation (wavelength 11). The reemission is essentially isotropic. The re-emitted light 11, 11 'enters the substrate 2 and is forwarded at the interface between the substrate 2 and the surrounding area U by means of total reflection R in the substrate 2, until it strikes the solar cell S at the transverse edge K.
Um eine Energietransferkaskade zu ermöglichen, können in der Einfangsschicht 1 unterschiedliche organische Materialien bzw. Moleküle 20, 20a, 20b sowie Farbstoffe 21 angeordnet sein. Insgesamt ist damit das Modul M in einer Richtung Ri (in Fig. 1 in vertikaler Richtung) optisch transparent im sichtbaren Bereich des einfallenden Lichts L. Gleichzeitig ist das Modul M in einer zweiten Richtung R2, also in horizontaler Richtung gemäß Fig. 1, nicht-transparent. Das nicht¬ sichtbare Licht LNS wird mittels der Einfangsschicht 1 absor- biert und mittels der Glasscheibe 2 totalreflektiert, so dass dieses schließlich auf eine Solarzelle S auftrifft. In order to enable an energy transfer cascade, different organic materials or molecules 20, 20a, 20b and dyes 21 can be arranged in the capture layer 1. Overall, the module M in one direction Ri (in FIG. 1 in the vertical direction) is optically transparent in the visible range of the incident light L. At the same time, the module M is in a second direction R 2 , ie in the horizontal direction according to FIG. not transparent. The non-visible light ¬ L NS absorbers by means of the trap layer 1 biert and totally reflected by means of the glass pane 2, so that this finally strikes a solar cell S.
Fig. 2 zeigt eine Energietransferkaskade mit einer Einfangs- schicht gemäß der Aus führungs form der Fig. 1 der vorliegenden Erfindung . FIG. 2 shows an energy transfer cascade with a capture layer according to the embodiment of FIG. 1 of the present invention. FIG.
In Fig. 2 trifft ultra-violettes Licht mit einer Wellenlänge 10 auf ein erstes organisches Molekül 100. Das erste organi- sehe Molekül 100 weist ein Grundzustandsniveau NG und zumin¬ dest ein Anregungsniveau NA auf. Das erste organische Molekül 100 absorbiert in einem Absorptionsprozess Ai das einge¬ strahlte ultra-violette Licht der Wellenlänge 10 und geht da¬ durch in den angeregten Zustand mit Anregungsniveau NA über. Anschließend erfolgt ein erster Energietransfer Ei zu dem zweiten organischen Molekül 110, welches durch den Energietransfer Ei von seinem Grundzustand NG auf seinen Anregungs¬ zustand NA angehoben wird. Das Anregungsniveau NA des zweiten organischen Moleküls 110 liegt dabei unterhalb des Anregungs- niveaus NA des ersten organischen Moleküls 100. In FIG. 2, ultra-violet light is incident having a wavelength 10 of a first organic molecule 100. The first organic see molecule 100 has a ground state level N G ¬ and at least one excitation level N A on. The first organic molecule 100 is absorbed in an absorption process Ai is the ¬ irradiated ultra-violet light of wavelength 10 and goes on as ¬ through into the excited state by excitation level N A. Subsequently, a first energy transfer egg to the second organic molecule 110, which is obtained by the transfer of energy Ei from its ground state to its N G excitation state ¬ N A is lifted. The excitation level N A of the second organic molecule 110 is below the excitation level N A of the first organic molecule 100.
Durch einen weiteren strahlungsarmen Energietransfer E2 wird ein drittes organisches Molekül 120 von seinem Grundzustands¬ niveau NG in seinen angeregten Zustand mit Niveau NA angeho- ben mittels des Anregungsvorgangs A3. Das Anregungsniveau NA des dritten organischen Moleküls 120 liegt dabei unterhalb des Anregungsniveaus NA des zweiten organischen Moleküls 110. By a further low-radiation energy transfer E2, a third organic molecule 120 is angeho- from its ground state level ¬ N G in its excited state with level N A ben by means of the excitation process A3. The excitation level N A of the third organic molecule 120 is below the excitation level N A of the second organic molecule 110.
Durch einen dritten strahlungsarmen Energietransfer E3 auf ein viertes organisches Molekül 130 wird dieses durch denBy a third low-radiation energy transfer E3 to a fourth organic molecule 130 this is through the
Energietransfer mittels eines Anregungsvorgangs A4 in einen angeregten Zustand mit Anregungsniveau NA gehoben. Das Anre¬ gungsniveau NA des vierten organischen Moleküls 130 liegt da¬ bei unterhalb des Anregungsniveaus NA des dritten organischen Moleküls 120. Energy transfer by means of an excitation A4 in an excited state with excitation level N A lifted. The Anre ¬ supply level N A of the fourth organic molecule 130 is then ¬ at below the excitation level N A of the third organic molecule 120th
Dies ermöglicht schließlich eine Emittierung mit einer Wellenlänge 11 im infraroten Bereich mittels eines Reemissi- onsprozesses B, wobei das vierte organische Molekül 130 im angeregten Zustand (Anregungsniveau NA) wieder in den Grund¬ zustand (Grundzustandsniveau NG) übergeht. Die Dicke der Einfangsschicht 1 beträgt üblicherweise zwi¬ schen 100 mm und 2 μπι, insbesondere zwischen 50 mm und 10 μπι. Weiterhin ist es möglich, die Effizienz zu steigern und geeignete Quer-, Längs- und/oder sonstige Flächen zu verspie- geln, beispielsweise mittels Metallbedampfung . Die Einfangs- schicht 1 kann dabei auf dem Substrat, beispielsweise durch Sloat-Coating, Rakeln oder Spin-Coaten aufgebracht werden. This finally enables an emission with a wavelength 11 in the infrared range by means of a reemit onsprozesses B, wherein the fourth organic molecule 130 in the excited state (excitation level N A ) again in the basic ¬ state (ground state level N G ) passes. The thickness of the trap layer 1 is usually Zvi rule ¬ 100 mm and 2 μπι, μπι particular between 50 mm and 10 degrees. Furthermore, it is possible to increase the efficiency and to mirror suitable transverse, longitudinal and / or other surfaces, for example by means of metal vapor deposition. The capture layer 1 can be applied to the substrate, for example by sloate coating, knife coating or spin coating.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzug¬ ter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizier¬ bar . Although the present invention has been described above with reference to Favor ¬ ter embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in many ways ¬ bar.
Zusammenfassend weist die vorliegende Erfindung den Vorteil auf, dass man transparente, insbesondere auch flexible, d.h. biegbare Flächen, wie beispielsweise Fenster, Glasscheiben, etc. nutzen kann, um Sonnenenergie in elektrische Energie um¬ zuwandeln, ohne deren Transparenz zu beeinträchtigen. Gleichzeitig stellt die Erfindung verbesserte Ausnutzung von ein¬ fallendem Licht zur Verfügung. Darüber hinaus wird durch die Erfindung für die Haut eines Menschen schädliche UVA- und/oder UVB-Strahlung absorbiert, so dass das Melanom-Risiko durch die Absorption im Schichtverbund gesenkt wird. In summary, the present invention has the advantage that one can use transparent, in particular flexible, ie flexible surfaces, such as windows, glass panes, etc., to convert solar energy into electrical energy ¬ , without affecting their transparency. At the same time, the invention provides improved utilization of a ¬ falling light. In addition, the invention absorbs harmful UVA and / or UVB radiation for the skin of a human, so that the risk of melanoma is reduced by the absorption in the layer composite.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schichtverbund, mit 1st layer composite, with
zumindest zwei Schichten in Form einer Einfangsschicht (1) und einer Substratschicht (2), wobei die zumindest zweiat least two layers in the form of a capture layer (1) and a substrate layer (2), wherein the at least two
Schichten (1, 2) in einem sichtbaren Spektralbereich im Wesentlichen transparent in zumindest einer Richtung ausgebil¬ det sind, und wobei zumindest eine Schicht, insbesondere die Einfangsschicht (1), derart ausgebildet ist, um auf die Ein- fangschicht (1) einfallendes Sonnenlicht (L) mit zumindest einer Wellenlänge (10) in zumindest einem ersten, nicht¬ sichtbaren Spektralbereich zu absorbieren und, vorzugsweise isotrop, mit zumindest einer Wellenlänge (11, 11') in zumin¬ dest einem zweiten, nicht-sichtbaren Spektralbereich zu ree- mittleren. Layers (1, 2) in a visible spectral range are substantially transparent in at least one direction ausgebil ¬ det, and wherein at least one layer, in particular the Einfangsschicht (1) is formed so as to the catchment layer (1) incident sunlight to shipping companies to absorb (L) with at least one wavelength (10) in at least one first, non ¬ visible spectral range and, preferably isotropic, with at least one wavelength (11, 11 ') in at ¬ least one second, non-visible spectral range middle.
2. Schichtverbund gemäß Anspruch 1, 2. Layer composite according to claim 1,
wobei der erste nicht-sichtbare Spektralbereich einen ultra¬ violetten Spektralbereich und der zweite nicht-sichtbare Spektralbereich einen ultra-violetten und/oder infraroten Spektralbereich umfasst. wherein the first non-visible spectral range an ultra ¬ violet spectral range and the second non-visible spectral range comprises an ultra-violet and / or infrared spectral range.
3. Schichtverbund gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-2, wobei zumindest eine der Schichten (1,2), insbesondere die Einfangsschicht (1), einen hohen Stokes-Shift aufweist, ins¬ besondere mit mehr als 200 nm und vorzugsweise mehr als 400 nm. 3-layer composite according to at least one of claims 1-2, wherein at least one of the layers (1,2), in particular the trap layer (1) has a high Stokes shift, into ¬ particular more than 200 nm and preferably more than 400 nm.
4. Schichtverbund gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-3, wobei die Einfangsschicht (1) einen organischen Stoff (20,4. Laminate according to at least one of claims 1-3, wherein the capture layer (1) an organic substance (20,
20a, 20b) und/oder ein Polymer und/oder einen Farbstoff (21) enthält . 20a, 20b) and / or a polymer and / or a dye (21).
5. Schichtverbund gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-4, wobei die Einfangsschicht (1) zumindest zwei unterschiedli¬ che, insbesondere organische, Stoffe (20, 20a, 20b) enthält, die zur Bildung einer gemeinsamen Energietransferkaskade zum Absorbieren und Reemittieren von Licht zusammenwirken. 5. Laminate according to at least one of claims 1-4, wherein the Einfangsschicht (1) at least two unterschiedli ¬ che, in particular organic, substances (20, 20a, 20b) which cooperate to form a common energy transfer cascade for absorbing and re-emitting light ,
6. Schichtverbund gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-5, wobei die Einfangsschicht (1), derart ausgebildet ist, sodass zumindest ein Energietransfer der Energietransferkaskade im Wesentlichen strahlungsarm, vorzugsweise mittels Försterund/oder Dextertransfer erfolgt. 6. Layer composite according to at least one of claims 1-5, wherein the Einfangsschicht (1), is formed such that at least one energy transfer of the energy transfer cascade is substantially low in radiation, preferably by means of Försterund / or dextertransfer.
7. Modul (M) zur Erzeugung elektrischer Energie aus Licht (L) , insbesondere Sonnenlicht, umfassend: 7. module (M) for generating electrical energy from light (L), in particular sunlight, comprising:
einen Schichtverbund (1,2) gemäß zumindest einem der Ansprü¬ che 1-6, sowie a layer composite (1,2) according to at least one of Ansprü ¬ che 1-6, and
zumindest eine Solarzelle (S) zur Umwandlung von elektromag¬ netischer Strahlung in elektrische Energie. at least one solar cell (S) for the conversion of electromag ¬ netic radiation into electrical energy.
8. Modul (M) gemäß Anspruch 7, wobei 8. Module (M) according to claim 7, wherein
der Schichtverbund (1,2) und Solarzelle (S) derart zueinander angeordnet sind, sodass in einer ersten Richtung (Ri) das Mo¬ dul (M) im sichtbaren Spektralbereich transparent ausgebildet ist und Licht in zumindest einem zweiten, nicht-sichtbaren Spektralbereich in einer zweiten Richtung (R2) auf die zumindest eine Solarzelle (S) auftrifft. the composite layer (1,2) and the solar cell (S) are arranged relative to each other, so that in a first direction (Ri) is the Mo ¬ dul (M) designed to be transparent in the visible spectrum and light in at least one second, non-visible spectral range in a second direction (R 2 ) impinges on the at least one solar cell (S).
9. Modul gemäß zumindest einem der Ansprüche 7 und 8, 9. Module according to at least one of claims 7 and 8,
wobei das Modul (M) , vorzugsweise die Substratschicht (2), zur Totalreflexion von Licht in zumindest einem nichtsichtbaren Spektralbereich des Spektrums ausgebildet ist. wherein the module (M), preferably the substrate layer (2), is designed for the total reflection of light in at least one invisible spectral region of the spectrum.
10. Modul gemäß zumindest einem der Ansprüche 7-9, 10. Module according to at least one of claims 7-9,
wobei der zweite nicht-sichtbare Spektralbereich und der Ab- sorptionsbereich der Solarzelle (S) derart überlappend sind, sodass ein zumindest annährend optimaler Wirkungsgrad der So¬ larzelle (S) erreicht wird. wherein the second non-visible spectral range, and the exhaust sorption area of the solar cell (S) are such overlapping, so that an at least approximately optimum efficiency of the So ¬ larzelle (S) is achieved.
11. Modul gemäß zumindest einem der Ansprüche 7-10, 11. Module according to at least one of claims 7-10,
wobei die Substratschicht (2) zumindest teilweise als Glas¬ scheibe ausgebildet ist und die zumindest eine Solarzelle (S) an einer Längs- und/oder Querkante (K) der Glasscheibe (2) angeordnet ist. wherein the substrate layer (2) is at least partially formed as a glass ¬ slice and the at least one solar cell (S) at a longitudinal and / or transverse edge (K) of the glass sheet (2) is arranged.
12. Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Licht, 12. Method for generating electrical energy from light,
insbesondere geeignet zur Durchführung mit einem Schichtver- bund gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-6 und/oder einem Modul gemäß zumindest einem der Ansprüche 8-11, umfassend die Schritte : in particular suitable for carrying out with a layer composite according to at least one of claims 1-6 and / or a module according to at least one of claims 8-11, comprising the steps:
Empfangen von einfallendem Licht (L) , insbesondere Sonnenlicht, durch die Einfangsschicht ( 1 ) ;  Receiving incident light (L), in particular sunlight, through the capture layer (1);
- Absorbieren des Lichtes (LNS) mit zumindest einer Wellen¬ länge (10) in zumindest einem ersten nicht-sichtbaren Spektralbereich; - absorbing the light (L NS ) with at least one wavelength ¬ (10) in at least a first non-visible spectral range;
Emittieren des absorbierten Lichts (LNS) mit zumindest einer Wellenlänge (11) in zumindest einem zweiten, nicht- sichtbaren Spektralbereich; Emitting the absorbed light (L NS ) with at least one wavelength (11) in at least a second, non-visible spectral range;
Weiterleiten (R) des emittierten Lichts, insbesondere mittels der Substratschicht (2), zu der zumindest einen So¬ larzelle (S), vorzugsweise mittels zumindest teilweiser To¬ talreflexion; Forwarding (R) of the emitted light, in particular by means of the substrate layer (2) to the at least one So ¬ larzelle (S), preferably by means of at least partial To ¬ talreflexion;
- Absorbieren des weitergeleiteten Lichts durch die Solarzelle (S) sowie - absorbing the transmitted light through the solar cell (S) and
Erzeugen von elektrischer Energie mittels der Solarzelle (S) anhand des absorbierten Lichts (L) .  Generating electrical energy by means of the solar cell (S) on the basis of the absorbed light (L).
13. Verfahren gemäß zumindest Anspruch 12, 13. The method according to at least claim 12,
wobei die Schritte b) und c) mehrfach in Form einer Energie¬ transferkaskade durchgeführt werden. wherein steps b) and c) are carried out several times in the form of an energy transfer cascade .
14. Stoffgemisch, umfassend 14. Mixture of substances comprising
zumindest einen Absorberstoff (100, 110, 120, 130) und zumindest einen Reemitterstoff (100, 110, 120, 130), wobei der Ab¬ sorberstoff (100, 110, 120, 130) ausgebildet ist, um Licht (L) mit zumindest einer Wellenlänge (10) in zumindest einem ersten, nicht-sichtbaren Spektralbereich zu absorbieren und wobei at least an absorber material (100, 110, 120, 130) and at least one Reemitterstoff (100, 110, 120, 130), which is formed from ¬ sorberstoff (100, 110, 120, 130) to light (L) with at least a wavelength (10) in at least a first, non-visible spectral range to absorb and
der Reemitterstoff (100, 110, 120, 130) ausgebildet ist, um vorzugsweise isotrop, mit zumindest einer Wellenlänge (11) in zumindest einem zweiten, nicht-sichtbaren Spektralbereich das absorbierte Licht zu reemittieren. the reemit material (100, 110, 120, 130) is formed to be preferably isotropic, with at least one wavelength (11) in at least a second, non-visible spectral range reemit the absorbed light.
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