[发明专利]固态太阳能涂料

说明书

用于使用多层导电涂料形成涂覆电路的方法和装置。在一个方面中，一种涂覆电路包括基板(102)和施加到该基板的一个或更多个涂料层(104、106、108)，其中，所述一个或更多个涂料层每个形成涂覆电路的电部件，以及其中，所述一个或更多个涂料层包括施加到基板的p型空穴传导涂料层(104)、施加到p型空穴传导涂料层(104)的光敏涂料层(106)、施加到光敏涂料层(106)的n型电子传导涂料层(108)和施加到n型电子传导涂料层(108)的透明保护涂料层(110)。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2017年9月14日提交的名称为“涂料电路”的美国专利申请第62/558,579号和2018年4月16日提交的名称为“固态太阳能涂料”的美国专利申请第15/954,283号的权益。上述申请的公开内容出于所有目的通过引用其全文合并于此。

背景技术

传统太阳能电池单元(solar cell)使用具有高度规则的晶体结构的基板，例如，晶体硅。较新的技术包括薄膜非晶太阳能电池单元，以建立具有高度规则且可预测的化学结构的单个材料的离散层。一般而言，商业太阳能电池单元制造需要高度专业的设备，这将所制造的太阳能电池单元限制于能使用复杂制造设备和/或具备专门的运输和安装能力的地理位置。

发明内容

本说明书涉及涂料电路(paint circuit)，该涂料电路可以使用多层导电涂料形成，并且可以例如用于形成太阳能涂料电路以将太阳光转变成电。

总体上，本说明书中描述的发明主题的一个创新方面可以体现在一种涂覆电路(painted circuit)中，该涂覆电路包括基板和施加到该基板的一个或更多个涂料层，其中，所述一个或更多个涂料层每个形成涂覆电路的电部件。涂覆电路的所述一个或更多个涂料层包括施加到基板的p型空穴传导涂料层、施加到p型空穴传导涂料层的光敏涂料层、施加到光敏涂料层的n型电子传导涂料层和施加到n型电子传导涂料层的透明保护涂料层。所述一个或更多个涂料层中的涂料层包括导电涂料配方，该导电涂料配方具有部分地由该导电涂料配方中包括的导电材料的电阻率和给定涂料层的厚度限定的电阻，以及其中，包括具有较高电阻率的导电材料的导电涂料配方的电阻，与包括具有较低电阻率的导电材料的导电涂料配方的电阻相比，提供更高的电阻。

这些和其他实施方式可以每个可选地包括以下特征中的一个或更多个。在一些实现方式中，p型空穴传导涂料层包括p型纳米颗粒(例如，铜氧化物纳米颗粒)。

在一些实现方式中，光敏涂料层包括半导体涂料层(例如，二氧化钛纳米颗粒)和光敏染料涂料层(例如，酞菁铜)。

在一些实现方式中，n型电子传导涂料层包括n型纳米颗粒(例如，掺杂铝的锌氧化物纳米颗粒)。

在一些实现方式中，涂覆电路包括两个或更多个接触，其中，每个接触包括金属箔，该金属箔分别附接到基板或n型电子传导涂料层并与基板或n型电子传导涂料层电接触。

总体上，本说明书中描述的发明主题的另一方面可以体现在包括制造涂覆电路的工艺的方法中，制造涂覆电路的工艺包括提供基板、以及将一个或更多个涂料层施加在基板的表面上，其中，所述一个或更多个涂料层每个形成涂覆电路的电部件。施加所述一个或更多个涂料层包括：将p型空穴传导涂料层施加到基板，以产生与基板直接接触的p型空穴传导涂料层；将光敏涂料施加到p型空穴传导涂料层，以产生与p型空穴传导层直接接触的光敏涂料层；将n型电子传导涂料施加到光敏涂料层，以产生与光敏涂料层直接接触的n层电子传导涂料层；以及将透明保护涂料施加到n型电子传导涂料层，以产生与n型电子传导涂料层直接接触的透明保护涂料层，其中，所述一个或更多个涂料层中的第一涂料层包括导电涂料配方，该导电涂料配方具有部分地由该导电涂料配方中包括的导电材料的电阻率和给定涂料层的厚度限定的电阻，以及其中，包括具有较高电阻率的导电材料的导电涂料配方的电阻，与包括具有较低电阻率的导电材料的导电涂料配方的电阻相比，提供更高的电阻。