[发明专利]电极布置和用于在制备光伏表面时使用的套件

说明书

技术领域

本发明涉及用于采集太阳能的技术。本发明提供了用于将所选择表面作为光伏表面操作的材料和系统。

背景技术

对能量的需求一直上升并且化石燃料的各种替代品变得越来越可获得。使用太阳能正变成最具前景的替代品之一。使用这个再生能源提供了将从电磁光辐射转换成电力的大量可用能量。

典型的商购太阳能采集系统利用了为了采集光学能量而准备并且将采集的能量转换成电力的预配置太阳能面板。这些面板设置有合适的电连接，用于从面板的不同区域收集生成的电荷载流子并且将收集到的能量导向电网、存储装置(例如，电池)和/或负载。

已经开发了各种类型的光伏系统和技术，从而提供了不同类型的太阳能面板以及将光转换成电的额外构造。例如：

US2009/217,973描述了一种光伏装置，该光伏装置具有第一电极层、设置在第一电极上的高阻透明膜、第二电极层、和设置在第一电极层和第二电极层之间的无机光敏层，其中，无机光敏层被设置成与高阻透明膜至少部分电接触，并且与第二电极至少部分电接触。无机光敏层具有第一无机材料和与第一无机材料不同的第二无机材料，其中，第一无机材料和第二无机材料表现出II型带偏移能量分布，并且其中，无机光敏层具有第一无机材料的纳米结构的第一群体和第二无机材料的纳米结构的第二群体。

US 2013/263,918描述了光伏纳米复合物和包括光伏纳米复合物的太阳能电池装置，其中，光伏纳米复合物包括具有选自n型量子点和n型纳米晶体的n型材料和选自p型量子点和p型纳米晶体的p型材料的经溶液处理后的半导体材料的膜，并且其中，n型材料具有相比于真空能级至少与p型材料的导带能级相等的导带能级，p型材料具有相比于真空能级至多与n型材料的价带相等的价带。n型材料的至少一部分和p型材料的至少一部分存在于具有n型材料和p型材料的混合物的体纳米异质结二元纳米复合层中。

WO 2013/111,160公开了用于制造染料敏化太阳能电池(DSSC)的室温处理。特别地，该发明公开了用于制备能不费力固化、无粘结剂的基于二氧化钛的太阳能涂料的室温处理，提供了在室温下制造DSSC时使用的高转换效率。

发明内容

本领域中需要允许将不同类型的表面转换成光伏面板的高效技术。本发明提供了基于合适的微结构指定的类型的新型技术。本文中描述的技术和微结构可应用于暴露于电磁辐射的任何期望表面并且为表面赋予光伏功能。

因此，根据本发明的一些方面，提供了一种被构造用于在光转换中使用的微结构。微结构总体上由结区域和至少两个电荷选择性区域构造。例如，微结构可以是各向异性棒状微结构，具有由第一材料(例如，第一半导体)构成的第一区域和由第二材料(例如，第二半导体)制成的第二区域。总体上，至少一种材料或这些材料的组合具有与太阳能谱的至少部分相符的吸收谱，从而允许吸收撞击到微结构上的环境光。第一区域和第二区域之间的界面提供了结区域，该结区域被构造成致使在第一区域和第二区域之间分离因吸收而生成的电荷载流子。

根据一些其他示例，微结构可被构造为各向异性三维结构，该三维结构包括被构造用于响应于一个或更多个波长范围的输入电磁辐射的吸收来生成自由电荷载流子并且在不同电荷载流子之间分离的区域。可将多个这些微结构施涂到期望表面上，以容易将表面转换成响应于输入的电磁辐射来生成自由电荷载流子的光伏表面。可通过沿着表面的适宜特定布线来收集生成的自由电荷载流子，以提供电能。

另外，本发明还提供了一种液相物质，该液相物质可包括或接触多个各向异性微结构，微结构被构造成响应于输入的电磁辐射来生成自由电荷载流子。可容易将这种液体物质施涂到表面上，并且在通过向液体物质施加热(例如，借助施加的用于固化或干燥物质的电磁辐射和/或温度场)来硬化它时，微结构在附连到表面的同时，保持沿着表面分布。

另外，液体物质/混合物可包括合适的传导选择性化合物，传导选择性化合物被构造成与微结构的合适区域相互作用并且在表面上的液体混合物硬化之后长时间地维持这种相互作用。传导选择性化合物被选择成能够提供从微结构到其周围的自由电荷载流子的电荷选择性传输。更具体地，液体混合物可包括至少第一类型的传导选择化合物和第二类型的传导选择化合物，选择第一类型的传导选择化合物和第二类型的传导选择化合物，使得第一化合物类型被构造成允许电子从微结构传导到周围介质中的特定电子传导材料，第二化合物类型被构造成允许空穴从微结构传导到周围介质中的特定空穴传导材料。以下，进一步更具体地描述这种微结构的构造。