[发明专利]新颖电极

说明书

相关申请的交叉引用

根据美国法典35U.S.C.§119(e)，本申请要求享有于2010年4月6日提交的美国临时申请61/321,361的优先权，该申请的内容通过引用合并到本申请中。

技术领域

本公开涉及具有新颖电极的光伏电池，以及相关的系统、方法、模块以及元件。

背景技术

光伏电池通常用于将光形式的能量转换为电形式的能量。典型的光伏电池包括布置在两个电极之间的光敏材料。通常，光穿过一个或两个电极而与光敏材料相互作用，因此生成载流子（即电子和空穴）。结果，电子传播光和运输载流子的能力会限制光伏电池的整体效率。

发明内容

本公开基于意想不到的发现，即相比传统的电极（例如铟锡氧化物(ITO)电极或ITO/金属/ITO电极），此处公开的电极（例如底电极）能够展示出改善的透光率和改善的电导率。结果，此处公开的电极可以用来制作具有改善的透明度和效率的光伏电池或模块。

一方面，本公开披露了一种包括第一电极、第二电极以及布置在第一电极和第二电极之间的光敏材料的产品。第一电极包括第一层、第二层和第三层，其中第一层包括栅格和电绝缘材料，第二层处于第一层和第三层之间并且包括导电材料，而第三层处于第二层和光敏层之间并且包括空穴阻挡材料和导电金属氧化物。该产品构造为光伏电池。

在另一方面，本公开披露了一种产品，包括包含第一层的第一电极，第二电极，以及布置在第一电极和第二电极之间的光敏材料。第一层包括栅格和电绝缘材料，并且具有最多大约20nm的均方根表面粗糙度。该产品构造为光伏电池。

在另外一个方面，本公开披露了一种方法，包括：在第一基板上布置栅格来形成产品，其中栅格与第一基板接触；将产品与可固化材料和第二基板层压在一起，使得栅格和可固化材料布置在第一基板和第二基板之间；固化所述可固化材料；并且移除第一基板以形成电极层。

实施方案可以包括一个或多个下述可选的特征。

在一些实施方案中，栅格可以包括金属或合金。例如，栅格可以包括金、银、铜、铝、镍、钯、铂、钛或其合金。

在一些实施方案中，电绝缘材料可以包括丙烯酸酯聚合物、聚氨酯聚合物、环氧聚合物或其组合。

在一些实施方案中，导电材料可以包括金属纳米粒子或导电聚合物。金属纳米粒子可以具有球状、管状、杆状，或针状的形状。导电聚合物可以包括聚噻吩（例如掺杂的聚噻吩）。

在一些实施方案中，空穴阻挡材料包括聚胺（例如聚乙烯亚胺）。在特定实施方案中，空穴阻挡材料的至少一些分子由交联剂、例如含环氧树脂复合物（例如甘油三缩水甘油基醚或甘油二缩水甘油基醚）交联。

在一些实施方案中，导电金属氧化物可包括铟锡氧化物。

在一些实施方案中，第一层可以具有最多大约20nm（例如最多大约5nm）的均方根表面粗糙度。

在一些实施方案中，第一层可以具有最多大约200nm的最大峰高。

在一些实施方案中，在使用该产品时，第一电极可以具有至少大约70%的透光率。

在一些实施方案中，第一电极可以具有最多大约10欧姆/平方的表面电阻。

在一些实施方案中，电绝缘材料具有与第二层接触的表面，栅格具有与第二层接触的表面，并且电绝缘材料的该表面与栅格的该表面基本上处于同一水平。

在一些实施方案中，在栅格布置到第一基板上之前，第一基板具有均方根表面粗糙度最多为大约20nm的表面。在特定的实施方案中，栅格布置在所述表面上。

在一些实施方案中，可固化材料可包括丙烯酸酯、尿烷、环氧化物或其组合。在特定的实施方案中，可固化材料可以通过紫外照射、加热或其组合来固化。

在一些实施方案中，该方法可以进一步包括在电极层上布置导电材料。在特定的实施方案中，该方法可以进一步包括在导电材料上布置混合物，其中该混合物可包括空穴阻挡材料和导电金属氧化物。在特定的实施方案中，该方法可以进一步包括在该混合物上布置光敏层和电极，以形成光伏电池。

实施方案可以包括一个或多个下述优势。

不希望被理论所束缚，意外地发现了这样的电极，其包括包含栅格和电绝缘材料的层、包含导电材料的层，以及包含空穴阻挡材料或导电金属氧化物的层，相比传统的电极（例如铟锡氧化物(ITO)电极或ITO/金属/ITO电极），这种电极能够展示出改善的透光率和改善的导电性。