[发明专利]太阳能电池

说明书

本发明涉及一种基于导电聚合物的太阳能电池及其制造方法。

太阳能电池是近几十年来能够利用的最重要的新能源之一。对太阳能电池的发展已经作出了大量的努力，太阳能电池目前被应用在生产一些消费电子仪器例如手持式计算器的生产中。尽管在太阳能电池的发展中取得了显著的进展，但是增加能量转化效率和降低成本被认为是制造大面积太阳能电池必需的，以更广泛地应用于家庭、汽车或移动通信中。

大部分涉及太阳能电池的已有技术都包括基于硅的半导体材料。一般地，太阳能电池涉及p-n连接(p-n结)，其中沿连接处的电荷分离形成产生电流的基础。最近，已经从C₆₀碳微球(fullerene)形成的连接生产出太阳能电池，其中C₆₀碳微球作为电子受体，与作为电子供体的导电聚合物膜接触。由于具有高的电子亲和力，碳微球起到电子受体的作用。导电聚合物在吸收光之后可起到电子供体的作用。

可以使用某些碳微粒形式的电子受体生产基于导电性聚合物的太阳能电池。另外，碳颗粒可以被卤化以增加其电子亲和力。优选的颗粒具有纳米级的直径并相应地具有大的表面积以使每单位重量的材料增加电子接受能力。碳微粒一般是方便和相对低廉的结合进太阳能电池材料。改善的太阳能电池的结构已经被描述。具体地说，描述了一种波纹状的太阳能电池结构，对整个太阳能电池结构的给定面积(脚印，太阳能电池被光照射的覆盖面)能够显著增加太阳能电池的有效电容量。

本发明的第一方面特征在于一种太阳能电池，该太阳能电池包括，在对光至少部分透明的第一个电极和第二个电极之间安置有供体／受体复合物，该供体／受体复合物包含吸收光并成为电子供体的光吸收聚合物和起到电子受体作用的平均直径为约5 nm到约100 nm的碳微粒。其中光吸收聚合物包含吸收光形成电荷转移状态的聚合物，并且光吸收聚合物可以是共轭聚合物。优选的光电导聚合物包括聚(苯撑乙烯)或取代的聚(苯撑乙烯)。供体／受体复合物可以是波纹状的。

碳微粒是由激光高温分解形成的。优选的碳微粒是半导电的。碳微粒的平均直径为约5 nm到约30 nm。碳微粒被包埋在粘合剂中形成与光敏感、供应电子聚合物接触的一层。碳微粒可以邻近光敏感、供应电子聚合物的表面。在另一个实施例中，碳微粒被分布在光敏感、供应电子聚合物部分。

本发明的另一个方面特征在于一种形成太阳能电池的方法，包括在对光至少部分透明的第一个电极和第二个电极之间安置供体／受体复合物，该供体／受体复合物包含吸收光并成为电子供体的聚合物和起到电子受体作用有合适的电子特性的平均直径为约5 nm到约100 nm的碳微粒。

本发明的另一个方面特征在于一种产生电的方法，包括如下步骤：把太阳能电池曝光，该太阳能电池包含在对光至少部分透明的第一个电极和第二个电极之间安置供体／受体复合物，该供体／受体复合物包含吸收光并成为电子供体的光吸收聚合物和平均直径为约5 nm到约100nm的碳微粒。

本发明的另一个方面特征在于一种太阳能电池，它包括对光至少部分透明的第一个电极和第二个电极之间安置的供体／受体复合物，该供体／受体复合物包含吸收光并成为电子供体的光吸收聚合物和电子受体，其中供体／受体复合物是波纹状的，这样供体／受体复合物的表面积比复合物的平面投影面积大至少50％。电子受体可以包含碳微球。在可选择的实施方案中，电子受体包括平均直径为约5 nm到约100 nm的碳微粒。

在一些实施方案中，供体／受体复合物可以是波纹状的，这样供体／受体复合物的表面积比复合物的平面投影面积大至少100％。电子受体可以包括碳微粒或碳微球，其中碳微粒或碳微球被包埋在粘合剂中形成与光敏感、电子供应聚合物层接触的一层。类似地，电子受体包含碳微粒或碳微球，其中碳微粒或碳微球邻近光敏感、电子供应聚合物的表面。在其它的实施方案中，含碳电子受体包括碳粒或碳微球，其中碳微粒或碳微球被分布在光敏感、电子供应聚合物部分。

从本发明的详细的说明和列于下面的权利要求书可以明显得出本发明的其它特点和优点。

附图简述

图1是本发明基本上是平面的实施方案的太阳能电池的示意透视图，其中插图画的是受体层。

图2是本发明波纹状实施方案的太阳能电池的碎块侧视图。

图3是波纹状太阳能电池实施方案的碎块侧视图和平面投影。

图4是在电子供体层表面上涂有一层电子受体微粒的太阳能电池实施方案的碎块侧视图。

图5是在电子供体层部分内分布有电子受体微粒的太阳能电池实施方案的碎块侧视图。