[发明专利]透明光伏电池

说明书

在先提交申请的交叉引用

本申请要求于之前提交的在2011年1月26日提交的临时专利申请61/436,671的优先权，通过引用将其全文结合在此。

发明领域

本发明涉及光伏器件领域，并且更具体地涉及有机光伏器件。

背景技术

利用太阳能所必须的表面面积仍然是弥补一大部分非再生能源消耗的一个障碍。出于这个原因，能够整合到家庭、大厦以及汽车中的窗玻璃上的低成本透明有机光伏器件（OPV）是令人希望的。例如，用在汽车和建筑中的窗户玻璃通常分别对可见光谱（例如，带有从约450至650纳米（nm）的波长的光）的70%-80%和55%-90%是可穿透的。有限的机械灵活性、高模块成本、以及更重要的是无机半导体的带状吸收限制了它们对透明太阳能电池潜在的实用性。相反，有机及分子半导体的激子特征导致了由吸收极小值和极大值高度结构化的吸收光谱，该吸收光谱与它们的无机对应物的带状吸收截然不同。之前为构造半透明器件的努力集中到具有专注于可见光谱的吸收的薄活性层（或物理孔）的使用上，并且因此受限于或者小于1%的低效率或者是对约10%-35%的光的低平均可见透射率（AVT），因为这两个参数不能同时被优化。

发明概述

在此公开了一种透明光伏电池以及制作方法。这种光伏电池可以包括一个透明基底以及覆盖该基底的一种第一活性材料。该第一活性材料在大于约650纳米的一个波长处可以具有一个吸收峰。一种第二活性材料被配置成覆盖该基底，该第二活性材料在可见光光谱外的一个波长外具有一个吸收峰。该光伏电池还可以包括一个透明阴极和一个透明阳极。

该阴极和该阳极中的至少一个可以被配置成将在该第一活性材料中的吸收最大化。该阴极和该阳极中的至少一个可以被配置成将在该第二活性材料中的吸收最大化。该第一活性材料以及该第二活性材料可以位于不同的层中。该第一活性材料在小于约450纳米的一个波长处可以具有一个第二吸收峰。

该第一活性材料可以是一个供体，并且该第二活性材料可以是一个受体。该器件还可以包括在近红外波长处反射的一个反射镜。该第一活性材料可以包括一种有机材料。该第一活性材料可以包括以下至少一种：一种酞菁染料、一种卟啉染料、或一种萘菁染料。该第一活性材料可以包括氯铝酞菁。该第一活性层可以包括锡酞菁。该第二活性层可以包括碳60（C₆₀）或一种奈米管中的至少一种。该第一和第二活性材料可以被配置成用于同多个柔性封装层一起使用。

这种光伏电池可以包括一个透明基底以及覆盖该基底的一种第一活性材料。该第一活性材料在大于约650纳米的一个波长处可以具有一个第一吸收峰。该光伏电池可以包括覆盖该基底的一种第二活性材料，该第二活性材料在大于约650纳米或小于约450纳米的一个波长处具有一个第二吸收峰。该光伏电池还可以包括一个透明阴极和一个透明阳极。

该光伏电池可以包括：一个复合区，该复合区被布置在一个第一和第二子电池之间，该第一和第二子电池各自在可见光光谱外的一个波长处具有多个吸收峰；一个透明阴极；以及一个透明阳极。该光伏电池可以是透明的或半透明的。

一种制造光伏电池的方法，该方法可以包括在一个基底上制造一种第一电极材料，该电极材料以及该基底对于可见光是透明的。可以制造至少一个层，该层具有在大于约650纳米的一个波长处有一个吸收峰的一种第一活性材料以及在小于约可见光光谱外的一个波长处有一个吸收峰的一种第二活性材料。一个第二电极可以由对可见光透明的材料制造。该方法可以包括为该第一或第二电极中的至少一个选择一个厚度，这样使得在该红外吸收活性层中的近红外光的吸收最大化。该方法还可以包括制造一个用于近红外光的多层反射镜。

该方法可以包括制造一个第一和第二子电池，该第一和第二子电池各自在可见光光谱外的多个波长处具有多个吸收峰。一个复合区可以被布置在该第一和第二子电池之间。还可以制造一个透明阴极和一个透明阳极。该光伏电池可以是透明的或半透明的。

附图简要说明

图1(a)示出了一个控制太阳能电池的示意图；

图1(b)示出了一个全透明太阳能电池实施例的示意图；

图1(c)是一个曲线图，示出了在图1(a)和图1(b)中这些活性层的消光系数k；

图1(d)是一个曲线图，示出了图1(a)和图1（b）中所示的ClAlPc-C₆₀控制电池以及透明电池的电流-电压（J-V）曲线；