光伏系統(tǒng)和用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的噴涂方法
【專利摘要】公開了光伏系統(tǒng)和用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法。
【專利說明】
光伏系統(tǒng)和用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的噴涂方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明大體設(shè)及有機光伏系統(tǒng)和用于生產(chǎn)有機光伏系統(tǒng)的方法。本說明書還設(shè)及 用于光伏系統(tǒng)的低功函數(shù)電極和生產(chǎn)用于光伏系統(tǒng)的低功函數(shù)電極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏(PV)系統(tǒng)將電磁能轉(zhuǎn)化為電能。光伏系統(tǒng)可基于裝置的架構(gòu)和構(gòu)造的材料而 歸類。有機光伏系統(tǒng)包括有機光電活性材料。有機光電活性材料典型地包括半導(dǎo)體有機聚 合物和富勒締化合物。當(dāng)半導(dǎo)體有機聚合物與在電磁譜的可見部分中或接近電磁譜的可見 部分的入射光接觸時，離域n電子由聚合物分子的最高占有分子軌道化0M0)至最低未占有 分子軌道(LUMO)的電磁能所激發(fā)。
[0003] 在半導(dǎo)體有機聚合物中電子的光致激發(fā)導(dǎo)致形成在LUMO能級上的包括電子空穴 對的激子。半導(dǎo)體有機聚合物充當(dāng)電子供體，并在激子解離之后，為傳輸空穴提供導(dǎo)電性網(wǎng) 絡(luò)。富勒締化合物充當(dāng)電子受體，并在解離之后為從空穴傳輸激發(fā)的電子提供導(dǎo)電性網(wǎng)絡(luò)。 有機光伏系統(tǒng)在發(fā)電方面的有效性和效率部分取決于系統(tǒng)從光電活性材料提取激發(fā)和解 離的電子的能力。運通常需要鄰近電子（用作陰極，即電子接受電極)具有足夠低的功函數(shù) W收集來自光電活性材料的LUMO能級的激發(fā)和解離的電子。
[0004] 常規(guī)的低功函數(shù)電極和電子傳輸材料諸如堿±金屬（例如，Ca、Mg)和金屬氧化物 (例如，Zn0、In2化）由于多種原因，在有機光伏系統(tǒng)中是不利的。例如，堿±金屬具有高化學(xué) 反應(yīng)性，且在暴露于環(huán)境空氣和其他相對良性的氧化劑后容易氧化。堿±金屬和金屬氧化 物層通常也需要復(fù)雜的沉積技術(shù)W形成有機光伏系統(tǒng)特征的相對較薄層(通常少于1微米 并經(jīng)常少于100納米）。運些復(fù)雜的和經(jīng)常專業(yè)化的沉積技術(shù)限制了生產(chǎn)大面積有機光伏系 統(tǒng)的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目標(biāo)在于解決所有或至少一些上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點。特別地，其目標(biāo)在 于提供由可商業(yè)應(yīng)用的沉積技術(shù)生產(chǎn)的有效的和耐用的(robust)低功函數(shù)電極，運提供了 通過與大規(guī)模、高產(chǎn)量(throu曲put)大量生產(chǎn)的要求相容的方法生產(chǎn)有機光伏系統(tǒng)。運些 目標(biāo)是通過如下所述的低功函數(shù)電極、光伏體系，和生產(chǎn)運些的方法來獲得的。
[0006] 本發(fā)明因此設(shè)及一種用于生產(chǎn)用于光伏系統(tǒng)的低功函數(shù)電極的方法，其包括在基 板上沉積電極層。將乙氧基化的聚乙締亞胺(PEIE)層噴涂于該電極層上。通過該方法生產(chǎn) 的用于光伏系統(tǒng)的低功函數(shù)電極也處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0007] 此外，本發(fā)明設(shè)及一種用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法，其包括在基板上沉積第一電極 層。將乙氧基化的聚乙締亞胺(PEIE)層噴涂于該第一電極層上。將體異質(zhì)結(jié)活性層沉積于 該PEIE層上。將空穴傳輸層和/或第二電極層沉積于該體異質(zhì)結(jié)活性層上。通過該方法生產(chǎn) 的光伏系統(tǒng)也處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[000引應(yīng)理解，在該說明書中所公開并描述的本發(fā)明并不僅限于本
【發(fā)明內(nèi)容】
中概述的方 面，并可包括下述的額外方面。
[0009] 附圖簡述
[0010] 本說明書中描述的系統(tǒng)和方法的一些方面可參考附圖更好地理解，其中：
[0011] 圖1為展示用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)的自下而上的方法的流程圖，其中在 該圖中，自下而上的沉積步驟的順序應(yīng)自上而下解讀；
[0012] 圖2為展示用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)的自下而上的方法的流程圖，其中在 該圖中，自下而上的沉積步驟的順序應(yīng)自上而下解讀；
[0013] 圖3為展示用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)的自下而上的方法的流程圖，其中在 該圖中，自下而上的沉積步驟的順序應(yīng)自上而下解讀；
[0014] 圖4為展示根據(jù)圖1中展示的方法生產(chǎn)的根據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)的示意圖；
[0015] 圖5為展示根據(jù)圖2中展示的方法生產(chǎn)的根據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)的示意圖；
[0016] 圖6為展示根據(jù)圖3中展示的方法生產(chǎn)的根據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)的示意圖；和
[0017] 圖7為展示根據(jù)本發(fā)明的另一種光伏系統(tǒng)的示意圖。
[0018] 在考慮根據(jù)本說明書的方法和系統(tǒng)的W下詳細(xì)描述后，讀者將領(lǐng)會到前述的細(xì)節(jié) W及其他內(nèi)容。
【具體實施方式】
[0019] 如本說明書所述，本發(fā)明設(shè)及用于生產(chǎn)用于有機光伏系統(tǒng)(諸如聚合物-富勒締體 異質(zhì)結(jié)有機光伏系統(tǒng)）的低功函數(shù)的電極的方法。該方法可包括在基板上沉積電極層并在 電極層上噴涂乙氧基化的聚乙締亞胺(PEIE)層。該多層噴涂方法避免由其他沉積技術(shù)(諸 如旋涂)施加的功能性表面區(qū)域的約束，并可用于生產(chǎn)具有相對高產(chǎn)量的大面積有機光伏 系統(tǒng)。
[0020] 如包括權(quán)利要求的本說明書中使用的，術(shù)語"功函數(shù)"是指從固體材料移除電子至 緊鄰固體材料表面的某點所需要的最小能量。在有機光伏系統(tǒng)的活性材料中，在半導(dǎo)體聚 合物中從其相應(yīng)的空穴中解離的光致激發(fā)的電子占據(jù)受體材料（例如富勒締化合物）的 LUMO能級。因此，有機光伏系統(tǒng)中陰極的功函數(shù)必須足夠低，W接近受體材料的LUMO能級并 提取/收集來自活性材料的電子。在另一方面，有機光伏系統(tǒng)中陽極的功函數(shù)必須相對高于 陰極的功函數(shù)，W為激子解離、傳輸和空穴的提取/收集提供驅(qū)動力。
[0021] 有機光伏系統(tǒng)中的陰極和陽極一般包含具有不同功函數(shù)的不同材料。電極必須還 具有足夠的導(dǎo)電性W產(chǎn)生電流。許多導(dǎo)電性金屬諸如銀和導(dǎo)電性聚合物諸如聚（3,4-乙撐 二氧嚷吩）：聚(苯乙締橫酸醋）（PED0T:PSS)的共混物具有必要的本征導(dǎo)電性，但運類材料 的固有（intrinsic)功函數(shù)太高，而無法在有機光伏系統(tǒng)中有效地充當(dāng)陰極。本說明書中描 述的方法，通過在電極層上噴涂乙氧基化的聚乙締亞胺(PEIE)層W降低電極層的功函數(shù)， 由此制造適用作有機光伏系統(tǒng)中的陰極的電極材料，從而解決并克服了運些問題。W此方 式，有機光伏系統(tǒng)中的陽極可包括諸如銀或基于PEDOT: PSS的聚合物組合物的材料，和相應(yīng) 的陰極可包括相同材料，或不同材料，其中經(jīng)噴涂的PEIE層位于陰極與活性材料之間并與 之接觸，其中PEIE層降低了陰極的功函數(shù)。
[0022] 乙氧基化的聚乙締亞胺(PEIE)為包括伯和仲氨基的高度支化的共聚物，并具有W 下的通用化學(xué)結(jié)構(gòu)：
[0023]
[0024] 其中x、y和Z表示共聚物的重復(fù)單元。PEIE充當(dāng)表面改性劑，降低了電極的功函數(shù) (當(dāng)施加于電極的表面時）。無意受理論限制，據(jù)信PEIE分子中的胺基主要參與與電極材料 的表面相互作用，運產(chǎn)生了界面偶極(dipole),界面偶極降低了功函數(shù)但不改變有機光伏 系統(tǒng)中活性材料與PEIE改性的電極之間的電透射率。
[0025] 陽IE的功函數(shù)改性特性描述于例如Zhou等人，第336卷，第327至332頁(2012)和國 際專利申請公開號WO 2012/166366 Al中，其兩者均W引用的方式并入本說明書中。運些參 考文獻(xiàn)公開了在電極表面上旋涂PEIE層。旋涂為分批工藝，需要使用?？诘脑O(shè)備，其旋轉(zhuǎn)沉 積基板W通過離屯、力分散涂層材料。因此，旋涂嚴(yán)格地限制材料可W沉積于其上的表面區(qū) 域和光伏裝置生產(chǎn)的速率。本說明書所述的方法使用噴涂技術(shù)W沉積PEIE層和優(yōu)選還有根 據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)包括的其他層。噴涂避免了通過其他沉積技術(shù)諸如旋涂所施加的功能 性表面區(qū)域的約束。也可使用噴涂生產(chǎn)具有相對高產(chǎn)量的大面積有機光伏系統(tǒng)，使得本說 明書所述的方法適用于W較高速率大量生產(chǎn)光伏系統(tǒng)。
[0026] 如包括權(quán)利要求的本說明書中使用，"噴涂"是指一種涂覆方法，其包括在充當(dāng)推 進(jìn)涂料組合物的載體介質(zhì)的壓縮氣流中霧化液體涂料組合物或使液體涂料組合物呈霧狀 散開，把包含涂料組合物的載體氣體作為目標(biāo)W與基板接觸，和將來自載體氣流的涂料組 合物沉積于基板上，形成涂覆層。如包括權(quán)利要求的本說明書中使用，"噴涂"也包括電噴 涂，其中將液體涂料組合物霧化或呈霧狀散開，并使用電荷作為驅(qū)動機制，在有或無氣態(tài)載 體介質(zhì)下推進(jìn)W與基板接觸(其中涂料組合物沉積于基板上，形成涂覆層KPEIE層和光伏 系統(tǒng)包括的任選的其他層的噴涂可使用手持噴槍手動進(jìn)行或使用計算機控制的機器人噴 涂系統(tǒng)自動進(jìn)行。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，可將PEIE層噴涂于有機光伏系統(tǒng)中位于鄰近于光電活性材料的電極 的表面上。可使用水溶液噴涂PEIE材料并干燥，W形成具有范圍為1納米至50納米(或任何 其中包含的子范圍，諸如10至30納米或10至20納米)的干燥膜厚度的層。經(jīng)噴涂的PEIE層的 厚度和密度可通過設(shè)置噴涂工藝參數(shù)而控制，包括噴嘴的幾何形狀、噴嘴和電極表面之間 的距離、載體氣體的組成(例如空氣、氮氣、氣氣等）、載體氣體的流速、載體氣體的壓力、電 極表面目標(biāo)的溫度、PEIE涂料溶液的溫度、PEffi涂料溶液的組成（例如溶劑組合物、PEIE濃 度等）、噴嘴的側(cè)向軌線、與電極目標(biāo)接觸的噴涂持續(xù)時間和施涂至電極目標(biāo)的噴涂層的數(shù) 量。用于實現(xiàn)特定厚度和密度的PEIE層的工藝參數(shù)可取決于PEIE層沉積于其上的鄰近層的 表面紋理特性。
[0028] 例如，可根據(jù)本發(fā)明使用基于制劑的總重量計包含0.10%至10.00% ( W重量計） (或任何其中包含的子范圍，諸如基于制劑的總重量計0.40至5.00%( W重量計））的PEIE的 水性制劑噴涂PEIE層。水性制劑可基本上不含醇類諸如甲氧基乙醇，運意指運類化合物若 存在，則W不超過偶然雜質(zhì)水平的量存在于水性制劑中。用于噴涂根據(jù)本發(fā)明的PEIE層的 水性制劑可包括無毒性醇類助溶劑或添加劑諸如乙醇或異丙醇。用于噴涂根據(jù)本發(fā)明的 PEIE層的水性制劑可由PEIE和水組成。備選地，例如，用于噴涂PEIE層的水性制劑可由 PEIE、水和異丙醇組成，例如，或可由陽IE、水和乙醇組成。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，可將電極層噴涂于基板上，且可將PEIE層噴涂于電極層上W生產(chǎn)用 于光伏系統(tǒng)的低功函數(shù)電極。例如，可將包含導(dǎo)電性聚合物的電極層噴涂于基板上?？蓪?含聚（3,4-乙撐二氧嚷吩）：聚（苯乙締橫酸醋）（PED0T:PSS)的制劑噴涂于基板上W生產(chǎn)基 于PEDOT: PSS的聚合物電極層。例如，可使用水性分散液噴涂含有PEDOT: PSS的制劑并干燥 W形成具有范圍為150納米至250納米(或任何其中包含的子范圍，諸如180至230納米)的干 燥膜厚度的層?；赑ED0T:PSS的聚合物電極展示出約4.96±0.06eV的固有功函數(shù)。在電極 層表面具有經(jīng)噴涂的PEIE層的基于PED0T:PSS的聚合物電極層可展示出約3.58±0.06eV的 減小的功函數(shù)。
[0030] 例如，可通過噴涂包含聚(3,4-乙撐二氧嚷吩）；聚（苯乙締橫酸醋）；W及乙二醇或 二甲基亞諷中的一種或多于一種的水性分散液制劑，而形成基于PED0T:PSS的聚合物電極 層。該制劑是稱為叩抓〇T:PSS閒1000" dP邸0T:PSS PHlOOO制劑可例如基于制劑的總重量 計包含1.0 %至1.3 %的固體含量（W重量計)和1:2.5的陽DOT: PSS比率（W重量計）?？衫?從Heraeus Conductive PolymersW商標(biāo)名化EVIOS獲得不含乙二醇或二甲基亞諷的 陽DOT: PSS PH100 0制劑。例如，但不限于其，可將基于制劑的總重量計4至8% (W重量計）的 乙二醇和/或二甲基亞諷添加至運類市售的制劑中W生產(chǎn)可根據(jù)本發(fā)明使用的PED0T:PSS PHl 000制劑。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，還可將金屬層和特別是銀層用作電極層。例如，可將銀層噴涂于基板 上W生產(chǎn)銀電極層?？筛鶕?jù)托倫斯氏反應(yīng)(Tollens'reaction)噴涂金屬銀層，其中在噴涂 過程中通過與含有醒的化合物反應(yīng)，氨水溶液中的硝酸銀被還原為銀金屬。金屬銀層的噴 涂大體描述于例如歐洲專利公開號0346954A2和1469099A1中，其兩者W引用的方式并入本 說明書中。可將氨水和硝酸銀水溶液裝載入雙噴槍(dua^spray gun)的第一室，和可將含 有醒的化合物的水溶液裝載入雙噴槍的第二室。隨后，在離開噴槍之前，將兩種溶液立刻混 合，且試劑在噴涂沉積工藝中反應(yīng)，由此由托倫斯氏反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物在目標(biāo)基板上形成銀 層。經(jīng)噴涂的銀電極層可例如具有范圍為50納米至150納米(或任何其中包含的子范圍，諸 如50至75納米)的干燥膜厚度。金屬銀展示出約4.60±0.06eV的固有功函數(shù)。在電極層表面 上具有經(jīng)噴涂的PEIE層的銀電極層可展示出約3.70 ± 0.06eV的減小的功函數(shù)。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，電極層可包括包含包埋于介電材料中的金屬顆粒的介電材料的層。 例如，電極層可包括包含包埋于固化的透明涂料組合物中的微米級或納米級金屬顆粒的基 于聚氨醋的透明涂料組合物。金屬顆?？砂ɡ玢~顆粒、金顆粒、銷顆粒和/或銀顆粒。金 屬顆?？砂ò?jīng)銀殼層包封的銅核顆粒的核殼結(jié)構(gòu)。舉例而言，具有約5至15微米(例 如12微米)的平均粒度的銅-銀核殼顆粒可混合入兩組分聚氨醋透明涂料組合物(諸如可從 PPG Indus化ies，Inc.獲得的D8122)的樹脂組分中。可W40 %至60 % (例如50% KW重量 計）的濃度將顆粒加入至樹脂組分中，并攬拌一段時間，諸如10分鐘，W確保顆粒分散于樹 脂組分中。具有分散顆粒的樹脂組分可與硬化劑組分混合，并可任選地用溶劑稀釋至適用 于噴涂包含包埋于固化的介電材料中的金屬顆粒的電極層的粘度(例如14至16達(dá)因-秒/平 方厘米）。經(jīng)噴涂的電極的固化條件(溫度、時間等)將取決于使用的特定介電材料。合適的 介電材料包括例如固化的聚合物透明涂料諸如丙締酸類物質(zhì)、聚氨醋和環(huán)氧基制劑。
[0033] 電極和PEIE層可分別沉積于是或可曝露于日光的任何基板（諸如建筑物、載具 (vehicle)、模塊面板、光伏裝置基板等）的表面上。根據(jù)本發(fā)明的方法使用的噴涂技術(shù)使得 生產(chǎn)出包含經(jīng)噴涂的層的堆疊(StackK包括電極層和PEIE層，共同形成沉積于任何常規(guī)或 合適的基板上的功能性光伏系統(tǒng)）的光伏涂層系統(tǒng)?；蹇衫绨沙练e于下方基板材 料上的電絕緣介電層W提供對上覆功能性光伏層是電、化學(xué)和機械惰性的均勻和連續(xù)的基 底層。介電層也可提供無孔和相對平面的基底層。典型地，該介電基底層(若存在)的表面粗 糖度少于25納米(Ra)，優(yōu)選少于20納米(Ra)、更優(yōu)選少于15納米(Ra)、甚至更優(yōu)選少于10納 米(Ra)、或少于5納米(Ra)。
[0034] 運類任選存在的惰性、無孔和相對平面的介電層可例如包括固化的丙締酸類聚氨 醋透明涂層。如本文中使用，術(shù)語"固化"是指其中由液體涂料組合物形成的膜或?qū)又辽偈?不粘可觸摸(tack free to touch)的液體涂料組合物的狀態(tài)。如本文使用，術(shù)語"固化"和 "使固化"是指液體涂料組合物從液態(tài)進(jìn)展成固化狀態(tài)，并涵蓋涂料組合物經(jīng)由溶劑或載體 蒸發(fā)的物理干燥(例如熱塑性涂料組合物)和/或涂料組合物中組分的化學(xué)交聯(lián)(例如熱固 性涂料組合物）?？捎糜谠诨迳闲纬山殡妼拥暮线m的丙締酸類聚氨醋透明涂料組合物的 實例為可從PPG Industries,Inc.獲得的D8109UHS透明涂料。作為實例，可使用環(huán)氧底漆組 合物W在基板上形成環(huán)氧底漆層，和可使用丙締酸類聚氨醋透明涂料組合物W形成在下方 環(huán)氧底漆層上沉積的介電層。根據(jù)本發(fā)明，可將介電層噴涂于基板上，和可將電極和PEIE層 分別噴涂于介電層上。經(jīng)噴涂的介電層可具有任何干燥膜厚度，條件是介電層提供了具有 足夠低的表面粗糖度(例如，少于25納米Ra)的基底層。
[0035] 用于生產(chǎn)本說明書所述的低功函數(shù)的電極的方法可并入用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方 法中。圖1展示了用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)的方法10。在12處提供基板?；蹇砂?任何是或可曝露于日光的基板，諸如建筑物、載具、模塊面板、光伏裝置基板等。然后在步驟 14將介電層沉積于基板上。如上所述，介電層可包括經(jīng)噴涂的層。例如，介電層可包括包含 固化的丙締酸類聚氨醋透明涂料或下方環(huán)氧底漆層和上覆丙締酸類聚氨醋透明涂層的組 合的經(jīng)噴涂的層。隨后在步驟16將第一電極層沉積于介電層上。如上所述，第一電極層可包 括經(jīng)噴涂的層。例如，第一電極層可包括經(jīng)噴涂的陽DOT:PSS PHlOOO層、由托倫斯氏反應(yīng)的 反應(yīng)產(chǎn)物形成的經(jīng)噴涂的銀層、或包含包埋于介電材料中的金屬顆粒的介電材料的經(jīng)噴涂 的層。在步驟20將PEIE層沉積于第一電極層上。如上所述，可將PEIE層噴涂于第一電極層 上。
[0036] 然后在如圖1所示的方法的步驟22將體異質(zhì)結(jié)活性層沉積于PEIE層上。體異質(zhì)結(jié) 活性層可包含當(dāng)與入射光接觸時充當(dāng)電子供體的有機半導(dǎo)體低帶隙聚合物。典型地，體異 質(zhì)結(jié)活性層包括包含有機半導(dǎo)體低帶隙聚合物和電子受體化合物的共混物。例如，體異質(zhì) 結(jié)活性層可包括聚(3-己基嚷吩)和[6,6]-苯基Cs廣下酸甲醋(P3HT:PCBM)的共混物。其他適 用于體異質(zhì)結(jié)活性層的低帶隙聚合物包括例如聚[[4,8-雙[(2-乙基己基)氧基]苯并[1，2-b : 4，5-b ' ]二嚷吩-2，6-二基][3-氣-2-[ (2-乙基己基）幾基]嚷吩并[3，4-b]嚷吩二基]]
[0037] (PTB7)dPTB7具有W下通用化學(xué)結(jié)構(gòu)：
[0038] 也合適的低帶隙聚合物包括但 不限于 ，4-b']二嚷吩)-交替-4,7(2， 1,3-苯 示聚合物的重復(fù)單元）：
[0039]
[0040] 基己基）-4H-娃雜環(huán)戊二締并 (Silol ，其具有W下通用化學(xué)結(jié)構(gòu)(n 表示聚
[0041]
[0042] 除了上述的光活性聚合物W外，應(yīng)理解本說明書所述的方法和系統(tǒng)可使用當(dāng)與電 子受體化合物(諸如富勒締化合物)共混時，在曝露于光的體異質(zhì)結(jié)活性層中產(chǎn)生電子-空 穴對的任何合適的光活性低帶隙聚合物?？墒褂玫蛶毒酆衔颳實現(xiàn)改善的光伏效率(n)。
[0043] 可將體異質(zhì)結(jié)活性層噴涂于PEIE層上。體異質(zhì)結(jié)活性層的噴涂描述于例如美國專 利申請公開號2009/0155459A1中，其W引用的方式并入本說明書中?？墒褂迷诼然軇┗?非氯化溶劑中的低帶隙電子供體聚合物和電子受體化合物的溶液將體異質(zhì)結(jié)活性層噴涂 在PEIE層上。例如，低帶隙電子供體聚合物和電子受體化合物可溶解于氯化溶劑，諸如1-氯 糞、氯苯、二氯苯及其混合物中。備選地，低帶隙電子供體聚合物和電子受體化合物可溶解 于非氯化溶劑，諸如鄰二甲苯、對二甲苯、鄰和對二甲苯共混物、其他二甲苯共混物、四氨嚷 吩、苯甲酸及其任何的混合物。其他可加入至任何用于溶解低帶隙電子供體聚合物和電子 受體化合物的非氯化溶劑中的助溶劑和添加劑可包括但不限于二甲基糞、松油醇和/或1， 8-二艦辛燒(DIO)。經(jīng)噴涂的活性層典型地可具有范圍為180納米至240納米(或任何其中包 含的子范圍，諸如200至220納米)的干燥膜厚度。
[0044] 然后在根據(jù)圖1的方法的步驟26將第二電極層沉積于活性層上。如上所述，第二電 極層可W是在第一電極層的情況下如上所定義的任何電極層。因此，其例如可包括如上所 述的經(jīng)噴涂的電極層。例如，第二電極層可包括經(jīng)噴涂的PED0T:PSS PHlOOO層或經(jīng)噴涂的 銀層，諸如由托倫斯氏反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物形成的銀層。第二電極層例如可包括PED0T:PSS PHlOOO和第二基于PED0T:PSS的聚合材料(諸如包含聚(3,4-乙締二氧嚷吩）、聚(苯乙締橫 酸醋）、N-甲基-2-化咯燒酬、丫-縮水甘油氧基丙基S甲氧基硅烷交聯(lián)劑、異丙醇和基于烘 屬醇的非離子表面活性劑的基于PED0T:PSS的聚合材料)的共混物。在包括權(quán)利要求的本說 明書中，該制劑是稱為叩邸OT:PSS CPP"。
[0045] 第二電極層應(yīng)至少部分透光，W使入射光傳輸透過第二電極層并進(jìn)入體異質(zhì)結(jié)活 性層中。包括經(jīng)噴涂的銀層的第二電極層可具有范圍為25納米至75納米(或任何其中包含 的子范圍，諸如50至60納米）的干燥膜厚度。包括經(jīng)噴涂的PED0T:PSS PHlOOO層或包括 P抓0T:PSS PHlOOO和PEDOT = PSS CPP的共混物的經(jīng)噴涂的層的第二電極層可具有范圍為 100納米至200納米(或任何其中包含的子范圍，諸如160至180納米)的干燥膜厚度。
[0046] 在前述層的連續(xù)沉積后在圖1中所描繪的步驟28提供完整的光伏系統(tǒng)。圖4示意性 地說明了根據(jù)圖1中所示的方法生產(chǎn)的光伏系統(tǒng)110。光伏系統(tǒng)110包括起始于在底部的基 板112 W W下順序堆疊的W下層:在基板112上方的介電層114、在介電層114上方的第一電 極層116、在第一電極層116上方的PEIE層120、在陽IE層120上方的體異質(zhì)結(jié)活性層122、和 在體異質(zhì)結(jié)活性層122上方的第二電極層126。組成的層可W各自是如上所述的。第一和第 二電極層116和126可因此獨立地包括例如陽DOT: PSS PH100 0層和/或銀層。第二電極層126 可例如包括陽DOT: PSS PHlOOO和陽DOT: PSS CPP的共混物。第一電極層116可包括包含包埋 于介電材料中的金屬顆粒的介電材料。體異質(zhì)結(jié)活性層12 2可例如包括P3HT: PCBM層、PTB7: PCBM 層、PCPDTBT : PCBM 層或 S i -PCPDTBT : PCBM 層。
[0047] 在光伏系統(tǒng)110中，第一電極層116通常具有比第二電極層126更低的功函數(shù)，即使 運兩個電極層由相同的材料(例如PED0T:PSS PHlOOO或銀）制成，因為PEIE層120位于第一 電極層116與活性層122之間并與之接觸。第一電極層116充當(dāng)陰極且第二電極層126充當(dāng)至 少部分透明的陽極。第二電極層126的至少部分透明性對于使入射光進(jìn)入活性層122并產(chǎn)生 解離成電子(經(jīng)由陰極層116收集)和空穴(經(jīng)由陽極層126收集)的激子是必要的。
[0048] 圖2展示用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)的方法30。展示于圖2中的方法30與展示 于圖1中的方法10相似，但包括額外步驟44。在步驟32提供基板。該基板可包括任何如上所 定義的合適的基板。然后在步驟34將介電層沉積于基板上。如上所述，介電層可例如包括經(jīng) 噴涂的層。例如，介電層可包括包含固化的丙締酸類聚氨醋透明涂層或下方環(huán)氧底漆層和 上覆丙締酸類聚氨醋透明涂層的組合的經(jīng)噴涂的層。隨后在36將第一電極層沉積于介電層 上。如上所述，第一電極層可例如包括經(jīng)噴涂的層。例如，第一電極層可包括經(jīng)噴涂的 陽DOT = PSS PHlOOO層、由托倫斯氏反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物形成的經(jīng)噴涂的銀層、或包含包埋于介 電材料中的金屬顆粒的介電材料的經(jīng)噴涂的層。在步驟40將PEIE層沉積于第一電極層上。 如上所述，將PEIE層噴涂于第一電極層上。
[0049] 然后在步驟42將體異質(zhì)結(jié)活性層沉積于陽IE層上。體異質(zhì)結(jié)活性層可包括包含有 機半導(dǎo)體聚合物(充當(dāng)電子供體)和電子受體化合物的共混物。例如，體異質(zhì)結(jié)活性層可包 括聚(3-己基嚷吩)和[6,6]-苯基Cs廣下酸甲醋(P3HT:PCBM)的共混物，或體異質(zhì)結(jié)活性層可 包括PTB7 : PCBM共混物、PCPDTBT : PCBM共混物或Si-PCPDTBT: PCBM共混物。如上結(jié)合圖1所 述，可將體異質(zhì)結(jié)活性層噴涂于PEIE層上。有機光伏活性層的噴涂描述于例如美國專利申 請公開號2009/0155459A1中，其W引用的方式并人本說明書中。
[0050] 在步驟44將基于PED0T:PSS的聚合物層沉積于活性層上。該層可包括空穴傳輸層。 在一些方面中，可使用包含聚（3,4-乙撐二氧嚷吩）、聚（苯乙締橫酸醋）、N-甲基-2-化咯燒 酬、T -縮水甘油氧基丙基=甲氧基硅烷交聯(lián)劑、異丙醇和基于烘屬醇的非離子表面活性劑 的制劑，在44將基于PEDOT: PSS的聚合物層噴涂于活性層上。如上所述，在包括權(quán)利要求的 本說明書中，該制劑是稱為叩邸OT:PSS CPP"。
[0051 ] 包括P3HT: PCBM或PTB7: PCBM的體異質(zhì)結(jié)活性層例如可展示出差的水潤濕性，其會 導(dǎo)致由水溶液沉積的活性層與上覆電極層(例如，經(jīng)噴涂的PEDOT: PSS PH100 0制劑和使用 經(jīng)噴涂的托倫斯氏試劑產(chǎn)生的銀層)之間不足的粘附性和電導(dǎo)率。包括聚(3,4-乙撐二氧嚷 吩）、聚(苯乙締橫酸醋）、N-甲基-2-化咯燒酬、丫-縮水甘油氧基丙基S甲氧基硅烷交聯(lián)劑、 異丙醇和基于烘屬醇的非離子表面活性劑的PED0T:PSS CPP制劑展示出對體異質(zhì)結(jié)活性層 尤其是基于 P3HT: PCBM、基于 PTB7: PCBM、基于 PCPDTBT : PCBM 或基于 Si-PCPDTBT: PCBM 的活性 層的更好的潤濕性。由該制劑沉積的PEDOT: PSS CPP層也具有與由其他PEDOT: PSS制劑諸如 陽D0T:PSS PHlOOO形成的膜相比不同的形態(tài)，導(dǎo)致下方活性層與上覆電極層之間改善的電 導(dǎo)率。在步驟44噴涂或W其他方式沉積的PEDOT: PSS CPP層例如可具有范圍為75納米至125 納米(或任何其中包含的子范圍，諸如90至100納米)的干燥膜厚度。在步驟46將第二電極層 沉積于PED0T:PSS CPP層上。如上所述，第二電極層可包括經(jīng)噴涂的層。例如，第二電極層可 包括經(jīng)噴涂的PED0T:PSS PHlOOO層或由托倫斯氏反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物形成的經(jīng)噴涂的銀層。備 選地，第二電極層可包括陽DOT:PSS PHlOOO和陽DOT:PSS CPP的共混物。
[0052]在層的連續(xù)沉積后，在圖2中所描繪的方法的步驟48提供完整的光伏系統(tǒng)。圖5示 意性地展示根據(jù)圖2中展示的方法生產(chǎn)的光伏系統(tǒng)130。光伏系統(tǒng)130包括起始于在底部的 基板132W W下順序堆疊的W下層:在基板132上方的介電層134、在介電層134上方的第一 電極136、在第一電極136上方的陽IE層140、在陽IE層140上方的體異質(zhì)結(jié)活性層142、在體 異質(zhì)結(jié)活性層142上方的陽DOT = PSS CPP空穴傳輸層144、在陽DOT = PSS CPP空穴傳輸層144 上方的第二電極層146。組成的層可W各自是如上所述的。第一和第二電極層136和146可因 此獨立地包括例如PEDOT : PSS PHlOOO層和/或銀層。第二電極層146可包括PEDOT = PSS PH100 0和PEDOT = PSS CPP的共混物。第一電極層136可包括包含包埋于介電材料中的金屬顆 粒的介電材料。體異質(zhì)結(jié)活性層142可例如包括P3HT:PCBM層、PTB7:PCBM層、PCPDTBT:PCBM 層或 Si-PCPDTBT : PCBM 層。
[0053] 在光伏系統(tǒng)130中，第一電極層136通常具有比第二電極層146更低的功函數(shù)，即使 運兩個電極層由相同的材料(例如PED0T:PSS PHlOOO或銀）制成，因為PEIE層140位于第一 電極層136與活性層142之間且與之接觸。第一電極層136充當(dāng)陰極且第二電極層146充當(dāng)至 少部分透明的陽極。P抓〇T:PSS CPP空穴傳輸層144充當(dāng)至少部分透明的空穴傳輸層。第二 電極層146和PED0T:PSS CPP空穴傳輸層144的至少部分透明性對于使入射光進(jìn)入活性層 142并產(chǎn)生解離成電子(經(jīng)由陰極層136收集）和空穴（經(jīng)由空穴傳輸層144和陽極層146收 集)的激子是必要的。
[0054] 圖3展示了用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的光伏系統(tǒng)的方法50。圖3中展示的方法50與圖2 中展示的方法30相似，但包括額外步驟58。在步驟52提供基板。基板可包括如上所述的任何 是或可曝露于日光的基板，諸如建筑物、載具、模塊面板、光伏裝置基板等。然后在步驟54將 介電層沉積于基板上。如上所述，介電層可例如包括經(jīng)噴涂的層。例如，介電層可包括包含 固化的丙締酸類聚氨醋透明涂層或下方環(huán)氧底漆層和上覆丙締酸類聚氨醋透明涂層的組 合的經(jīng)噴涂的層。隨后在步驟56將第一電極層沉積于介電層上。如上所述，第一電極層可例 如包括經(jīng)噴涂的層。例如，第一電極層可包括經(jīng)噴涂的陽DOT = PSS PHlOOO層、經(jīng)噴涂的銀層 (諸如由托倫斯氏反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物形成的銀層）、或包含包埋于介電材料中的金屬顆粒的介 電材料的經(jīng)噴涂的層。
[0055] 然后在步驟5則尋較低功函數(shù)金屬層沉積于第一電極層上。該較低功函數(shù)金屬層可 包括金屬，諸如鐵或銘。較低功函數(shù)金屬層(諸如鐵層或銘層)可通過例如真空熱蒸發(fā)-沉積 或冷噴涂沉積于第一電極上。在58沉積的較低功函數(shù)金屬層例如具有范圍為5納米至25納 米(或任何其中包含的子范圍，諸如10至20納米)的干燥膜厚度。
[0056] 然后在步驟60將PEIE層沉積于較低功函數(shù)金屬層上。將PEIE層W與上述相同的方 法(其中將PEIE層噴涂于電極層上)噴涂于較低功函數(shù)金屬層上。然后在步驟62將體異質(zhì)結(jié) 活性層沉積于PEIE層上。體異質(zhì)結(jié)活性層可例如包括包含有機半導(dǎo)體聚合物(充當(dāng)電子供 體)和電子受體化合物的共混物。例如，體異質(zhì)結(jié)活性層可包括聚(3-己基嚷吩)和[6,6]-苯 基Csi-下酸甲醋（P3HT : PCBM)的共混物，或體異質(zhì)結(jié)活性層可包括PTB7 : PCBM共混物、 PCPDTBT : PCBM共混物或Si-PCPDTBT: PCBM共混物。如上結(jié)合圖1和2所述，可將體異質(zhì)結(jié)活性 層噴涂于PEIE層上。有機光伏活性層的噴涂描述于例如美國專利申請公開號2009/ 0155459A1中，其W引用的方式并入本說明書中。
[0化7]然后在步驟64將PEDOT:PSS CPP空穴傳輸層沉積于活性層上。如上結(jié)合圖2中所 述，可使用包含聚（3,4-乙撐二氧嚷吩）、聚（苯乙締橫酸醋）、N-甲基-2-化咯燒酬、丫-縮水 甘油氧基丙基=甲氧基硅烷交聯(lián)劑、異丙醇和基于烘屬醇的非離子表面活性劑的制劑，將 陽DOT:PSS CPP空穴傳輸層噴涂于活性層上。在步驟66將第二電極層沉積于陽DOT:PSS CPP 空穴傳輸層上。如上所述，第二電極層可例如包括經(jīng)噴涂的層。例如，第二電極層可包含經(jīng) 噴涂的PED0T:PSS PHlOOO層或經(jīng)噴涂的銀層，諸如由托倫斯氏反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物形成的銀 層。根據(jù)本發(fā)明，第二電極層也可包括陽DOT = PSS P化000和陽DOT = PSS CPP的共混物。
[0058]在步驟54-66中，在前述層的連續(xù)沉積后，在如圖3中描繪的方法的步驟68提供完 整的光伏系統(tǒng)。圖6示意性地展示出根據(jù)圖3中展示的方法生產(chǎn)的光伏系統(tǒng)150。光伏系統(tǒng) 150包括起始于在底部的基板152W W下順序堆疊的W下層:在基板152上方的介電層154、 在介電層154上方的第一電極層156、在第一電極層156上方的較低功函數(shù)金屬層158、在較 低功函數(shù)金屬層158上方的PEIE層160、在PEIE層160上方的體異質(zhì)結(jié)活性層162、在體異質(zhì) 結(jié)活性層162上方的陽DOT:PSS CPP空穴傳輸層164和在陽DOT:PSS CPP空穴傳輸層164上方 的第二電極層166。組成的層可W各自是如上所述的。第一和第二電極層156和166可因此獨 立地包括例如陽DOT:PSS PHlOOO層和/或銀層。第二電極層166可包括陽DOT = PSS PHlOOO和 陽DOT: PSS CPP的共混物。第一電極層156可包括包含包埋于介電材料中的金屬顆粒的介電 材料。體異質(zhì)結(jié)活性層162可包括P3HT : PCBM層、PTB7 : PCBM層、PCPDTBT : PCBM層或Si-PCPDTBT : PCBM 層。
[0059] 在光伏系統(tǒng)150中，較低功函數(shù)金屬層158和PEIE層160-起充當(dāng)從活性層162傳導(dǎo) 光激發(fā)和解離的電子至第一電極層156的電子傳輸層。通過充當(dāng)電子傳輸層，較低功函數(shù)金 屬層158和PEIE層160有效地降低第一電極層156的功函數(shù)，即使第一電極層156和第二電極 層166是由相同的材料(例如PED0T:PSS PHlOOO或銀)制成。第一電極層156充當(dāng)陰極且第二 電極層166充當(dāng)至少部分透明的陽極。P抓0T:PSS CPP空穴傳輸層164充當(dāng)至少部分透明的 空穴傳輸層。第二電極層166和PED0T:PSS CPP空穴傳輸層164的至少部分透明性對于使入 射光進(jìn)入活性層162并產(chǎn)生解離成電子(經(jīng)由電子傳輸層160和158和陰極層156收集)和空 穴(經(jīng)由空穴傳輸層164和陽極層166收集)的激子是必要的。
[0060] 雖然未在圖1至6中展示，但是應(yīng)理解根據(jù)本發(fā)明，任選的無機空穴傳輸層可在噴 涂或W其他方式沉積PED0T:PSS CPP空穴傳輸層(若存在)和第二電極層之前噴涂或W其他 方式沉積于體異質(zhì)結(jié)活性層上。例如，在噴涂或W其他方式沉積PEDOT: PSS CPP空穴傳輸層 (若存在）和第二電極層（例如，銀層、P抓〇T:PSS PHlOOO層或包含PEDOT = PSS PHlOOO和 P抓0T:PSS CPP的組合的層)之前，可將碳納米管層、石墨締層或S氧化鋼(Mo〇3)層噴涂于 體異質(zhì)結(jié)活性層上，W形成無機空穴傳輸層。例如=氧化鋼層的噴涂描述于Suzuki等人， ('Electrospr曰yed molybdenum trioxide 曰queous solution 曰nd its 曰pplic曰tion in O巧anic曲otovohaic cells,"化OS化e,第9卷，第8期，2014年8月中，其W引用的形式并 入本說明書中。
[0061] 圖7示意性地展示出根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的另一種光伏系統(tǒng)170。光伏系統(tǒng)170 包括起始于在底部的基板172W W下順序堆疊的W下層:在基板172上方的介電層174、在介 電層174上方的第一電極層176、在第一電極層176上方的陽IE層180、在陽IE層180上方的體 異質(zhì)結(jié)活性層182、在體異質(zhì)結(jié)活性層182上方的無機空穴傳輸層185、在無機空穴傳輸層 184上方的第二電極層186。組成的層可W各自是如上所述的。第一和第二電極層176和186 可因此獨立地包括例如PEDOT : PSS PHlOOO層和/或銀層。第二電極層186可備選地包括 陽DOT:PSS PHlOOO和陽DOT:PSS CPP的共混物。第一電極層176可包括包含包埋于介電材料 中的金屬顆粒的介電材料。體異質(zhì)結(jié)活性層182可例如包括P3HT: PCBM層、PTB7 : PCBM層、 PCPDTBT : PCBM層或Si-PCPDTBT: PCBM層。無機空穴傳輸層185可包括例如S氧化鋼層、石墨 締層或碳納米管層。
[0062] 在光伏系統(tǒng)170中，第一電極層176具有比第二電極層186更低的功函數(shù)，即使運兩 個電極層是由相同的材料(例如，PED0T:PSS PHlOOO或銀)制成，因為PEIE層180位于第一電 極層176與活性層182之間且與之接觸。第一電極層176充當(dāng)陰極且第二電極層186充當(dāng)至少 部分透明的陽極。無機空穴傳輸層185充當(dāng)至少部分透明的空穴傳輸層。第二電極層186和 無機空穴傳輸層185的至少部分透明性對于使入射光進(jìn)入活性層182并產(chǎn)生解離成電子(經(jīng) 由陰極層176收集)和空穴(經(jīng)由空穴傳輸層185和陽極層186收集)的激子是必要的。
[0063] 應(yīng)理解，圖7所示的層可全部通過用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)170的方法中的噴涂操作而沉 積。此外，雖然未展示于圖7中，但是應(yīng)理解根據(jù)本發(fā)明，任選的有機空穴傳輸層(諸如結(jié)合 圖2和5所述的PED0T:PSS CPP空穴傳輸層)可沉積于無機空穴傳輸層185與第二電極層186 之間。另外，雖然未展示于圖7中，但是應(yīng)理解，任選的較低功函數(shù)金屬層(諸如結(jié)合圖3和6 所述的銘或鐵層)可沉積于第一電極層176與PEIE層180之間。
[0064] 雖然未展示于圖1至7中，但是應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明，第二電極層(例如，第二電極層 126、146、166和186)可包括包含有機層和無機層的混合雙層結(jié)構(gòu)?；旌想p層結(jié)構(gòu)可例如包 括包含陽DOT:PSS PHlOOO層的有機層或包含陽DOT:PSS PHlOOO和陽DOT:PSS CPP的組合的 層，和包含至少部分透明的銀層的無機層?；旌系诙姌O雙層的有機層（例如PED0T:PSS PHlOOO和陽DOT:PSS CPP共混物)可與下方體異質(zhì)結(jié)活性材料層直接物理接觸，或與任選的 下方無機空穴傳輸層直接物理接觸?；旌系诙姌O雙層的無機層(例如銀)可與混合第二電 極雙層的有機層直接物理接觸。整個混合第二電極雙層是至少部分透明的，W使入射光可 進(jìn)入活性層并產(chǎn)生解離成電子和空穴的激子。
[0065] 雖然未展示于圖1至7中，但是應(yīng)理解，在其中第二電極層(例如，第二電極層126、 146、166和186)或混合第二電極雙層實施的有機層包括PEDOT:PSS PHlOOO或PEDOT = PSS P化000和陽DOT = PSS CPP的共混物的實施中，該層可進(jìn)一步包括包埋于層中的金屬納米顆 粒。例如，第二電極層可包括包埋于基于PED0T:PSS的層中的金納米顆粒、銅納米顆粒、銷納 米顆粒和/或銀納米顆粒。根據(jù)本發(fā)明，納米顆粒可例如具有少于1000納米(諸如5至500納 米或10至100納米)的平均粒度。
[0066] 雖然未展示于圖1至7中，但是應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明，任選的外部保護(hù)性阻擋層可沉 積于第二電極上，條件是任何外部保護(hù)性阻擋層是至少部分透明的。類似于如上所述的基 底介電層，外部保護(hù)性阻擋層對下方功能性光伏層可W是電、化學(xué)或機械惰性。外部保護(hù)性 阻擋層可將下方功能性光伏層氣密密封，并提供對水分或其他潛在有害的環(huán)境因素 (agent)的阻擋保護(hù)。外部保護(hù)性阻擋層可具有某些特性，諸如少于l(T 2g/V/天，或少于1(T 4g/WV天或少于lO-Sg/WV天的水蒸氣穿透率。外部保護(hù)性阻擋層可此外具有少于IO-3CmV m 2/天的氧氣穿透率。
[0067] 本文所述的用于生產(chǎn)低功函數(shù)電極和用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法可用于生產(chǎn)完全 經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)，其中使用噴涂操作來沉積光伏系統(tǒng)包括的各層。例如，在圖1至3中展示 的方法和根據(jù)本發(fā)明的其他實施中，各沉積步驟可為噴涂步驟，且展示于圖4至7中的各層 可為經(jīng)噴涂的層。另外，雖然圖4至7將各層作為完全覆蓋緊接的下方的層的連續(xù)層展示，但 是應(yīng)理解本發(fā)明還設(shè)及實施，其中任何上覆層可不完全覆蓋緊接的下方的層。例如，在圖4 至7中，第二電極層126、146、166和186可W預(yù)定圖案噴涂或W其他方式沉積，W提供下方活 性材料層的改善的光透明性。
[0068] 圖1至3中展示的方法僅顯示沉積(例如噴涂)步驟。然而，應(yīng)理解，可在任何兩個連 續(xù)沉積/噴涂步驟之間進(jìn)行額外的步驟。例如，在沉積或噴涂包含介電材料的層后，該層可 經(jīng)受固化條件一段時間，W固化介電材料，然后進(jìn)行后續(xù)沉積或噴涂上覆層。在噴涂P3HT: PCBM或PTB7: PCBM活性層之后，例如可將沉積的層熱退火，然后后續(xù)沉積無機空穴傳輸層、 陽DOT:PSS CPP層和/或第二電極層。例如，經(jīng)噴涂的P3HT:PCBM或PTB7:PCBM的活性層可在 約120°C下熱退火約20分鐘，同時保持基板溫度為約40°C。作為另一實例，在噴涂PEDOT: PSS CPP空穴傳輸層之后，沉積的層可在約120°C下熱退火約20分鐘，同時保持基板溫度為約75 °C。作為另一實例，在噴涂陽DOT = PSS PHlOOO層之后，沉積的層可在約150°C下熱退火約1分 鐘，同時保持基板溫度為約100 °C。
[0069] 根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)的方法包括將第一電極層噴涂于 基板上，將PEIE層噴涂于第一電極層上，將體異質(zhì)結(jié)活性層噴涂于PEIE層上，和將第二電極 層噴涂于體異質(zhì)結(jié)活性層上。該方法可任選地進(jìn)一步包括將介電層噴涂于基板上，和將第 一電極層噴涂于介電層上。該方法可任選地進(jìn)一步包括將PEDOT: PSS CPP空穴傳輸層噴涂 于體異質(zhì)結(jié)活性層上，并將第二電極層噴涂于陽DOT:PSS CPP空穴傳輸層上。該方法可任選 進(jìn)一步包括將無機空穴傳輸層噴涂于體異質(zhì)結(jié)活性層上，并將第二電極層噴涂于無機空穴 傳輸層上。該方法可任選進(jìn)一步包括將較低功函數(shù)金屬層噴涂于第一電極層上，和將PEIE 層噴涂于金屬層上。該方法還可進(jìn)一步包括將外部保護(hù)性阻擋層噴涂于第二電極層上。
[0070] 用于生產(chǎn)完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的方法包括將介電 層噴涂于基板上，將第一銀層噴涂于介電層上，將PEIE層噴涂于第一銀層上，將P3HT: PCBM 層或PTB7 : PCBM層噴涂于PEIE層上，將PEDOT: PSS CPP空穴傳輸層噴涂于P3HT: PCBM層或 PTB7: PCBM層上和將第二銀層噴涂于陽DOT: PSS CPP空穴傳輸層上。該方法可進(jìn)一步包括將 鐵層或銘層噴涂于第一銀層上，并將PEIE層噴涂于鐵層或銘層上。該方法可任選地進(jìn)一步 包括將外部保護(hù)性阻擋層噴涂于第二銀層上。該實例方法生產(chǎn)了完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包含至少部分透明的銀陽極、陽DOT:PSS CPP空穴傳輸層、P3HT:PCBM或PTB7:PCBM體 異質(zhì)結(jié)活性層、和包含銀和具有比銀陽極更低的功函數(shù)的陰極層，運是由位于P3HT:PCBM或 PTB7:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層與包含銀的陰極層(或任選的鐵或銘電子傳輸層)之間并與之接 觸的陽IE層所致。
[0071] 用于生產(chǎn)完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的方法包括將介電 層噴涂于基板上，將第一PEDOT : PSS PHlOOO層噴涂于介電層上，將PEIE層噴涂于第一 陽DOT: PSS PHlOOO層上，將P3HT: PCBM層或PTB7: PCBM層噴涂于陽IE層上，將陽DOT: PSS CPP 空穴傳輸層噴涂于P3HT: PCBM層或PTB7 : PCBM層上和將第二PEDOT: PSS PHlOOO層噴涂于 P抓OT : PSS CPP空穴傳輸層上。在運種方法中，使用與用于噴涂第一和第SPEDOT : PSS PHlOOO層的制劑不同的制劑來噴涂PED0T:PSS CPP空穴傳輸層，其中用于噴涂PED0T:PSS CPP空穴傳輸層的制劑展示出比用于噴涂第一和第二PEDOT:PSS PHlOOO層的制劑對P3HT: PCBM或PTB7:PCBM層更好的可潤濕性。該方法可進(jìn)一步包括將任選的鐵層或銘層噴涂于第 一陽DOT = PSS PHlOOO層上，并將陽IE層噴涂于鐵層或銘層上。該方法可進(jìn)一步包括將外部 保護(hù)性阻擋層噴涂于第二陽DOT = PSS PHlOOO層上。該實例方法生產(chǎn)了完全經(jīng)噴涂的光伏系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少部分透明的陽DOT = PSS PHlOOO陽極、形態(tài)上不同的陽DOT = PSS CPP空穴 傳輸層、P3HT:PCBM或PTB7:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層、和具有比陽DOT = PSS PHlOOO陽極更低的 功函數(shù)的陽DOT:PSS PHlOOO陰極，運是由位于P3HT:PCBM或PTB7:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層與 陽DOT:PSS P化000陰極(或任選的鐵或銘電子傳輸層)之間并與之接觸的PEIE層所致。
[0072] 用于生產(chǎn)完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的方法包括將介電 層噴涂于基板上，將銀層噴涂于介電層上，將PEIE層噴涂于銀層上，將P3HT: PCBM層或PTB7: PCBM層噴涂于PEIE層上，將PEDOT: PSS CPP空穴傳輸層噴涂于P3HT: PCBM層或PTB7: PCBM層 上，和將陽DOT:PSS PHlOOO層噴涂于陽DOT:PSS CPP空穴傳輸層上。在運種方法中，使用與 用于噴涂陽DOT = PSS PHlOOO層的制劑不同的制劑噴涂陽DOT = PSS CPP空穴傳輸層，其中用 于噴涂第一陽DOT = PSS CPP空穴傳輸層的制劑展示出比用于噴涂陽DOT = PSS P化000層的制 劑對P3HT: PCBM或PTB7: PCBM層更好的可潤濕性。該方法可進(jìn)一步包括將任選的鐵層或銘層 噴涂于銀層上，并將PEIE層噴涂于鐵層或銘層上。該方法還可進(jìn)一步包括將外部保護(hù)性阻 擋層噴涂于PEDOT: PSS PHlOOO層上。該實例方法生產(chǎn)了完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 含至少部分透明的PEDOT = PSS PHlOOO陽極、形態(tài)上不同的PED0T:PSS CPP空穴傳輸層、 P3HT:PCBM或PTB7:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層、和具有比陽DOT:PSS PHlOOO陽極更低的功函數(shù)的 銀陰極，運是由位于P3HT: PCBM或PTB7: PCBM層體異質(zhì)結(jié)活性層與銀陰極(或任選的鐵或銘 電子傳輸層)之間并與之接觸的PEIE層所致。
[0073] 用于生產(chǎn)完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的方法包括將介電 層噴涂于基板上，將PEDOT: PSS PHlOOO層噴涂于介電層上，將PEIE層噴涂于PEDOT = PSS PHlOOO層上，將P3HT: PCBM層或PTB7: PCBM層噴涂于陽IE層上，將陽DOT: PSS CPP空穴傳輸層 噴涂于P3HT: PCBM或PTB7: PCBM層上和將銀層噴涂于陽DOT: PSS CPP空穴傳輸層上。在運種 方法中，使用與用于噴涂陽DOT = PSS PHlOOO層的制劑不同的制劑噴涂陽DOT = PSS CPP空穴 傳輸層，其中用于噴涂PEDOT:PSS CPP層的制劑展示出比用于噴涂陽DOT:PSS PHlOOO層的 制劑對P3HT: PCBM或PTB7: PCBM層更好的可潤濕性。該方法可進(jìn)一步包括將任選的鐵層或銘 層噴涂于PEDOT: PSS PHlOOO層上，并將PEIE層噴涂于鐵層或銘層上。該方法還可進(jìn)一步包 括將外部保護(hù)性阻擋層噴涂于銀層上。該實例方法生產(chǎn)了完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包含至少部分透明的銀陽極、P邸OT:PSS CPP空穴傳輸層、P3HT:PCBM或PTB7: PCBM體異質(zhì)結(jié) 活性層、和具有比銀陽極更低的功函數(shù)的陽D0T:PSS PHlOOO陰極，運是由位于P3HT:PCBM或 PTB7:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層與陽DOT = PSS PHlOOO陰極(或任選的鐵或銘電子傳輸層)之間并 與之接觸的PEIE層所致。
[0074] 用于生產(chǎn)完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的方法包括將介電 層噴涂于基板上，將包含包埋于介電材料中的金屬顆粒(例如銀涂覆的銅顆粒)的介電材料 層噴涂于介電層上，將PEIE層噴涂于含有金屬顆粒的介電層上，將P3HT:PCBM層或PTB7: PCBM層噴涂于PEIE層上，將PEDOT: PSS CPP空穴傳輸層噴涂于P3HT: PCBM層或PTB7: PCBM層 上和將銀層噴涂于PEDOT:PSS CPP空穴傳輸層上，或?qū)EDOT:PSS PHlOOO層噴涂于陽DOT: PSS CPP層上。同樣，根據(jù)本發(fā)明，可省略單獨的陽DOT = PSS CPP空穴傳輸層，并可將陽DOT: PSS PHlOOO/陽DOT: PSS CPP共混物層噴涂于P3HT: PCBM或PTB7: PCBM層上。該方法可進(jìn)一步 包括將任選的鐵層或銘層噴涂于含有金屬顆粒的介電層上，并將PEIE層噴涂于鐵層或銘層 上。該方法可進(jìn)一步包括將外部保護(hù)性阻擋層噴涂于層堆疊上。該實例方法生產(chǎn)了完全經(jīng) 噴涂的光伏系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少部分透明的陽極、陽DOT:PSS CPP空穴傳輸層、P3HT:PCBM 或PTB7:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層、和具有比陽極更低的功函數(shù)的含有金屬顆粒的陰極，運是由 位于P3HT: PCBM或PTB7 : PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層與陰極(或任選的鐵或銘電子傳輸層)之間并 與之接觸的PEIE層所致。
[0075] 用于生產(chǎn)完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的方法包括將介電 層噴涂于基板上。可將包含包埋于介電材料中的金屬顆粒(例如銀涂覆的銅顆粒)的介電材 料層、銀層或PHlOOO層中的一種噴涂于介電層上W形成陰極層。然后將PEIE層噴涂于陰極 層上。然后將P3HT: PCBM層或PTB7: PCBM層噴涂于陽IE層上?？扇芜x將陽DOT: PSS CPP空穴傳 輸層噴涂于P3HT:PCBM層或PTB7: PCBM層上?？蓪琍EDOT:PSS PHlOOO和陽DOT:PSS CPP 的共混物的層噴涂于P3HT: PCBM或PTB7: PCBM層上W形成陽極層。該方法可進(jìn)一步包括將任 選的鐵層或銘層噴涂于含有金屬顆粒的介電層上，并將PEIE層噴涂于鐵層或銘層上。該方 法還可進(jìn)一步包括將外部保護(hù)性阻擋層噴涂于層堆疊上。
[0076] 用于生產(chǎn)完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實例包括將介電 層噴涂于基板上，將第一銀層噴涂于介電層上，將PEIE層噴涂于第一銀層上，將P3HT: PCBM 層或PTB7: PCBM層噴涂于陽IE層上，將基于陽DOT的層噴涂于P3HT: PCBM層或PTB7: PCBM層上 和將第二銀層噴涂于基于PEDOT的層上?；赑EDOT的層可包括PEDOT:PSS CPP層、P抓OT: PSS PHlOOO層或包含陽DOT:PSS CPP和PEDOT = PSS PHlOOO的共混物的層。該方法還可進(jìn)一 步包括將外部保護(hù)性阻擋層噴涂于第二銀層上。該實例方法生產(chǎn)了完全經(jīng)噴涂的光伏系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少部分透明的混合雙層陽極(包含銀層和基于PEDOT的層）、P3HT: PCBM或 PTB7:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層、和具有比陽極更低的功函數(shù)的銀陰極層，運是由位于P3HT: PCBM或PTB7: PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層與銀陰極層之間并與之接觸的PEIE層所致。
[0077] 用于生產(chǎn)完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的方法包括將介電 層噴涂于基板上，將第一銀層噴涂于介電層上，將PEIE層噴涂于第一銀層上，將P3HT: PCBM 層或PTB7:PCBM層噴涂于陽IE層上，將無機空穴傳輸層（例如包含石墨締、碳納米管或Mo化 的層)噴涂于P3HT: PCBM層或PTB7: PCBM層上，并將第二銀層噴涂于無機空穴傳輸層上。該方 法還可進(jìn)一步包括將外部保護(hù)性阻擋層噴涂于第二銀層上。該實例方法生產(chǎn)了完全經(jīng)噴涂 的光伏系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少部分透明的銀陽極層、無機空穴傳輸層、P3HT: PCBM或PTB7 : PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層、和具有比銀陽極層更低的功函數(shù)的銀陰極層，運是由位于P3HT:PCBM 或PTB7: PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層與銀陰極層之間并與之接觸的PEIE層所致。
[0078] 用于生產(chǎn)完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實例包括將介電 層噴涂于基板上，將銀層噴涂于介電層上，將PEIE層噴涂于銀層上，將P3HT: PCBM層或PTB7: PCBM層噴涂于PEIE層上，將無機空穴傳輸層（例如包含石墨締、碳納米管或Mo化的層）噴涂 于P3HT : PCBM層或PTB7 : PCBM層上，并將基于PEDOT的層噴涂于無機空穴傳輸層上?；?陽DOT的層可包括陽DOT = PSS CPP層、P邸0T:PSS PHlOOO層或包含陽DOT = PSS CPP和陽DOT: PSS P化000的共混物的層。該方法還可進(jìn)一步包括將外部保護(hù)性阻擋層噴涂于基于陽DOT 的層上。該實例方法生產(chǎn)了完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少部分透明的基于PEDOT 的陽極層、無機空穴傳輸層、P3HT: PCBM或PTB7: PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層、和具有比基于陽DOT 的陽極層更低的功函數(shù)的銀陰極層，運是由位于P3HT:PCBM或PTB7:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層與 銀陰極層之間并與之接觸的PEIE層所致。
[0079] 用于生產(chǎn)完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的方法包括將介電 層噴涂于基板上，將第一銀層噴涂于介電層上，將PEIE層噴涂于第一銀層上，將P3HT: PCBM 層或PTB7:PCBM層噴涂于陽IE層上，將無機空穴傳輸層（例如包含石墨締、碳納米管或Mo化 的層）噴涂于P3HT: PCBM層或PTB7 : PCBM層上，將基于陽DOT的層噴涂于無機空穴傳輸層上， 并將第二銀層噴涂于基于PEDOT的層上。基于PEDOT的層可包括PEDOT:PSS CPP層、P抓OT: PSS PHlOOO層或包含陽DOT:PSS CPP和PEDOT = PSS PHlOOO的共混物的層。該方法還可進(jìn)一 步包括將外部保護(hù)性阻擋層噴涂于第二銀層上。該實例方法生產(chǎn)了完全經(jīng)噴涂的光伏系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少部分透明的混合雙層陽極(包含銀層和基于PEDOT的層）、無機空穴傳輸 層、P3HT:PCBM或PTB7:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層、和具有比陽極層更低的功函數(shù)的銀陰極層，運 是由位于P3HT:PCBM或PTB7:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層與銀陰極層之間并與之接觸的PEIE層所 致。
[0080] 本文所述的完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)可實現(xiàn)至少0.1 %、至少0.5 %、至少1 %、至少 1.5%、至少2%、至少2.5%、至少3 %、至少3.5%、至少4%、至少4.5%或至少5%的光伏效 率(n)。
[0081] W下的實施例意欲進(jìn)一步描述根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的一些方面。
[0082] 實施例
[0083] 實施例1
[0084] 制備完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)，其包括部分透明的陽DOT = PSS PHlOOO陽極、P抓OT: PSS CPP空穴傳輸層、P3HT:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層和具有比陽DOT = PSS PHlOOO陽極更低的功 函數(shù)的PEDOT : PSS PHlOOO陰極，運是由位于P3HT : POTM體異質(zhì)結(jié)活性層和PEDOT : PSS PHlOOO陰極之間并與之接觸的陽IE層所致。將多層結(jié)構(gòu)噴涂于載玻片(Forlab，26巧6mm，厚 度為1mm)上。光伏系統(tǒng)的光伏區(qū)域為25讓x25mm。將經(jīng)6 %的乙二醇改性的PEDOT = PSS PHlOOO制劑化eraeus) W 180至230nm的厚度噴涂于載玻片上W形成陰極層。用于沉積 陽DOT:PSS P化000陰極層的噴涂參數(shù)報告于表1中。
[0085] 表 1
[0086]
LUUB/J 仕化積FKL)UT:F紀(jì)FHiUUU后之舊，仕許垸置n甲、仕飄恢上，仕iZU U M史逆綠'覆 的載玻片熱退火30分鐘。
[008引然后將陽16(51邑111曰-41化1油)層^10至30納米的厚度噴涂于陽001':口58口化000陰 極層上。將PEIE在去離子水中稀釋至0.4重量％的濃度，并然后使用表2中所報告的參數(shù)噴 涂。
[0089] 表2
[0090]
[0091] 在沉積PEIE層之后，在環(huán)境空氣中、在熱板上，在120°C下使經(jīng)涂覆的載玻片熱退 火IO分鐘。
[0092] 然后將P3HT:PCBM活性層W200至220納米的厚度噴涂于陽IE層上。由P3HT(Rieke Metals)和PCBM(Solenne BV)的共混物，Wl:0.7(P3HT:PCBM)的重量比率制備活性材料共 混物。將共混物^2%(^重量計）溶解于鄰二氯苯（51肖111日-41(11'；[地）中，在氯苯（51旨1]1曰-Al化ich)中稀釋5倍，并然后使用表3中所報告的參數(shù)噴涂。
[0093] 表 3
[0094]
[00M] 在沉積P3HT:PCBM活性層之后，在環(huán)境空氣中、在熱板上，在120°C下使經(jīng)涂覆的載 玻片熱退火120分鐘。
[0096] 然后將陽DOT = PSS CPP(Clevios Heraeus)空穴傳輸層W90至100納米的厚度噴涂 于P3HT:PCBM活性層上。用5%二甲基亞諷(DMSO)改性從制造商獲得的陽DOT:PSS CPP制劑， 在異丙醇中稀釋6倍，并然后使用表4中所報告的參數(shù)噴涂。
[0097] 表 4 [009引
LUUW」 仕化積PKUUl:化S CW至八巧輸居之后，仕許境至n甲、仕飄恢上，仕iWU M史逆 涂覆的載玻片熱退火2分鐘。
[0100] 將用6%乙二醇改性的PEDOT: PSS PHlOOO制劑化eraeus) W160至180納米的厚度 噴涂于PEDOT = PSS CPP空穴傳輸層上W形成陽極層。用于沉積陽DOT:PSS PH100 0陽極層的 噴涂參數(shù)報告于表5中。
[0101] 表5 「01071
[0103] 在沉積陽D0T:PSS PHlOOO陽極層之后，在環(huán)境空氣中、在熱板上，在120°C下使經(jīng) 涂覆的載玻片熱退火3分鐘。
[0104] 測試所得經(jīng)涂覆的載玻片的開路電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc)、填充因子(FF) 和效率(Tl)。結(jié)果報告于表6中。
[01化]表6
[0106]
[0107]
[010引實施例2
[0109] 制備完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)，其包括部分透明的陽DOT = PSS PHlOOO陽極、P抓OT: PSS CPP空穴傳輸層、P3HT:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層和具有比陽DOT = PSS PHlOOO陽極更低的功 函數(shù)的銀陰極，運是由位于P3HT:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層與銀陰極之間并與之接觸的PEIE層 所致。將多層結(jié)構(gòu)噴涂于載玻片(Forlab，26x76mm，厚度為1mm)上。光伏系統(tǒng)的光伏區(qū)域為 25mmx25mm。使用托倫斯氏反應(yīng)和雙噴槍，將銀陰極W約60nm的厚度噴涂于載玻片上。
[0110] 然后將陽IE(Sigma-Al化ich)層WlO至30納米的厚度噴涂于銀陰極層上。將陽IE 在去離子水中稀釋至〇.4%( W重量計)的濃度，并然后使用表7中所報告的參數(shù)噴涂。
[0111] 表7
[0112]
[0113] 在沉積PEIE層之后，在環(huán)境空氣中、在熱板上，在120°C下使經(jīng)涂覆的玻璃基板熱 退火10分鐘。
[0114] 然后將P3HT:PCBM活性層W200至220納米的厚度噴涂于陽IE層上。由P3HT(Rieke Metals)和PCBM(Solenne BV)的共混物，Wl:0.7(P3HT:PCBM)的重量比率制備活性材料共 混物。將共混物^2%(^重量計）溶解于鄰二氯苯（51肖111日-41(11'；[地）中，在氯苯（51旨1]1曰-Al化ich)中稀釋5倍，并然后使用表8中所報告的參數(shù)噴涂。
[011引 表8 「ni1 Al

[0117]在沉積P3HT:PCBM活性層之后，在環(huán)境空氣中、在熱板上，在120°C下使經(jīng)涂覆的玻 璃基板熱退火120分鐘。
[011引然后將陽DOT = PSS CPP(Clevios Heraeus)空穴傳輸層W90至100納米的厚度噴涂 于P3HT: PCBM活性層上。用5 %二甲基亞諷(DMSO)改性從制造商獲得的陽DOT: PSS CPP制劑， 在異丙醇中稀釋6倍，并然后使用表9中所報告的參數(shù)噴涂。
[0119]表9 rni9ni
LOl21J 巧沉積陽D0T:PSS CPP空穴傳輸層之后，巧坤境空氣中、巧熱化上，巧120"C h便給 涂覆的玻璃基板熱退火2分鐘。
[0122] 將用6%乙二醇改性的PEDOT: PSS PHlOOO制劑化eraeus) W160至180納米的厚度 噴涂于PEDOT:PSS CPP空穴傳輸層上W形成陽極層。用于沉積陽DOT:PSS PH100 0陽極層的 噴涂參數(shù)報告于表10中。
[0123] 表10
[0124]
[0125]
[01%] 在沉積陽DOT = PSS PHlOOO陽極層之后，在環(huán)境空氣中、在熱板上，在150°C下使經(jīng) 涂覆的玻璃基板熱退火1分鐘。
[0127]測試所得的構(gòu)件的開路電壓（Voc)、短路電流密度（Jsc)、填充因子(FF)和效率 (n)。結(jié)果報告于表11中。
[012引表11 rni99i
[0130] 實施例3
[0131] 制備完全經(jīng)噴涂的光伏系統(tǒng)，其包括部分透明的陽DOT PHlOOO陽極、P抓OT CPP空 穴傳輸層、P3HT: PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層和具有比PEDOT PHlOOO陽極更低的功函數(shù)的銀陰極， 運是由位于P3HT:PCBM體異質(zhì)結(jié)活性層與銀陰極之間并與之接觸的PEIE層所致。將多層結(jié) 構(gòu)噴涂于載玻片(Forlab，26巧6mm，厚度為1mm)上。光伏系統(tǒng)的光伏區(qū)域為25mm x25mm。使 用托倫斯氏反應(yīng)和雙噴槍，將銀陰極W約60nm的厚度噴涂于載玻片上。
[0132] 然后將陽IE(Sigma-Al化ich)層WlO至30納米的厚度噴涂于銀陰極層上。將陽IE 在去離子水中稀釋至5%( W重量計)的濃度，并然后使用表12中所報告的參數(shù)噴涂。
[0133] 表12 rnirul
[0135] 在沉積PEIE層之后，在環(huán)境空氣中、在熱板上，在120°C下使經(jīng)涂覆的玻璃基板熱 退火10分鐘。
[0136] 然后將P3HT:PCBM活性層W200至220納米的厚度噴涂于陽IE層上。由P3HT(Rieke Metals)和PCBM(Solenne BV)的共混物，Wl:0.7(P3HT:PCBM)的重量比率制備活性材料共 混物。將共混物^2%(^重量計）溶解于鄰二氯苯（51肖111日-41(11'；[地）中，在氯苯（51旨1]1曰-Al化ich)中稀釋5倍，并然后使用表13中所報告的參數(shù)噴涂。
[0137] 表13
[0139] 在沉積P3HT:PCBM活性層之后，在環(huán)境空氣中、在熱板上，在120°C下使經(jīng)涂覆的玻 璃基板熱退火120分鐘。
[0140] 然后將PEDOT CPP(Clevios Heraeus)層W90至 100納米的厚度噴涂于P3HT:PCBM 活性層上。用5 %二甲基亞諷(DMSO)改性從制造商獲得的PEDOT CPP制劑，在異丙醇中稀釋6 倍，并然后使用表14中所報告的參數(shù)噴涂。
[0141] 表14 「01471
[0143] 在沉積陽DOT CPP層之后，在環(huán)境空氣中、在熱板上，在120°C下使經(jīng)涂覆的玻璃基 板熱退火2分鐘。
[0144] 將用6%乙二醇改性的PEDOT PHlOOO制劑化eraeus)Wl60至180納米的厚度噴涂 于PEDOT CPP層上W形成陽極層。用于沉積PEDOT P化000陽極層的噴涂參數(shù)報告于表15中。
[0145] 表15
[0146]
[0147] 在沉積陽DOT PHlOOO陽極層之后，在環(huán)境空氣中、在熱板上，在150°C下使經(jīng)涂覆 的玻璃基板熱退火1分鐘。
[0148] 測試所得構(gòu)件的開路電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc)、填充因子(FF)和效率(Tl)。 結(jié)果報告于表16中。
[0149] 表16 「01501
[0151] 因此，本發(fā)明設(shè)及W下方面，等等(如上所述）。
[0152] 在第一方面中，方面1，本發(fā)明設(shè)及一種用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法，其包括:將第一 電極層沉積于基板上;將乙氧基化的聚乙締亞胺(PEIE)層噴涂于該第一電極層上;將體異 質(zhì)結(jié)活性層沉積于該PEIE層上;和將第二電極層沉積于該體異質(zhì)結(jié)活性層上。
[0153] 在另一方面中，方面2,本發(fā)明設(shè)及如方面1中所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法，其 中將該第一電極層噴涂于該基板上;和/或?qū)⒃擉w異質(zhì)結(jié)活性層噴涂于該PEIE層上;和/或 將該第二電極層噴涂于該體異質(zhì)結(jié)活性層上。
[0154] 在另一方面中，方面3,本發(fā)明設(shè)及如方面1或方面2中所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的 方法，其進(jìn)一步包括:將介電層噴涂于該基板上;和將該第一電極層噴涂于該介電層上。
[0155] 在另一方面中，方面4,本發(fā)明設(shè)及如方面3中所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法，其 中該介電層包括具有少于25納米的表面粗糖度(Ra)的固化的丙締酸類聚氨醋透明涂層。
[0156] 在另一方面中，方面5,本發(fā)明設(shè)及如方面4中所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法，其 中該介電層具有少于15納米的表面粗糖度(Ra)。
[0157] 在另一方面中，方面6,本發(fā)明設(shè)及如方面1至5中任一項所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng) 的方法，其進(jìn)一步包括:將聚（3，4-乙撐二氧嚷吩）：聚（苯乙締橫酸醋）（PEDOT:PSS)空穴傳 輸層噴涂于該體異質(zhì)結(jié)活性層上;和將該第二電極層噴涂于該PEDOT: PSS空穴傳輸層上;其 中該PEDOT:PSS層包含陽DOT:PSS CPP層并使用包含聚（3，4-乙撐二氧嚷吩）、聚（苯乙締橫 酸醋）、N-甲基-2-化咯燒酬、丫-縮水甘油氧基丙基S甲氧基硅烷交聯(lián)劑、異丙醇和基于烘 屬醇的非離子表面活性劑的制劑噴涂。
[0158] 在另一方面中，方面7,本發(fā)明設(shè)及如方面I至6中任一項所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng) 的方法，其進(jìn)一步包括:將低功函數(shù)金屬層沉積于該第一電極層上，并將該PEIE層噴涂于該 低功函數(shù)金屬層上。
[0159] 在另一方面中，方面8,本發(fā)明設(shè)及如方面1至7中任一項所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng) 的方法，其中該體異質(zhì)結(jié)活性層包括聚[[4,8-雙[(2-乙基己基)氧基]苯并[l，2-b:4,5-b'] 二嚷吩-2,6-二基][3-氣-2-[(2-乙基己基)幾基]嚷吩并[3,4-b]嚷吩二基]]::[6,6]-苯基 Cs廣下酸甲醋（PTB7: PCBM)。
[0160] 在另一方面中，方面9,本發(fā)明設(shè)及如方面1至7中任一項所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng) 的方法，其中該體異質(zhì)結(jié)活性層包括聚（3-己基嚷吩）：[6,6]-苯基C61-下酸甲醋（P3HT: PCBM)OC
[0161] 在另一方面中，方面10,本發(fā)明設(shè)及如方面1至9中任一項所述的用于生產(chǎn)光伏系 統(tǒng)的方法，其中該第一電極層和該第二電極層包含經(jīng)噴涂的銀層。
[0162] 在另一方面中，方面11，本發(fā)明設(shè)及如方面10中所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法， 其中該銀層是由托倫斯氏反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物形成。
[0163] 在另一方面中，方面12,本發(fā)明設(shè)及如方面1至9中任一項所述的用于生產(chǎn)光伏系 統(tǒng)的方法，其中該第一電極層和該第二電極層包括包含PED0T:PSS PHlOOO的經(jīng)噴涂的層。
[0164] 在另一方面中，方面13,本發(fā)明設(shè)及如方面1至9中任一項所述的用于生產(chǎn)光伏系 統(tǒng)的方法，其中該第一電極層和該第二電極層中的一個包括經(jīng)噴涂的銀層，另一電極層包 括包含聚(3，4-乙撐二氧嚷吩）：聚(苯乙締橫酸醋）（陽DOT: PSS P化000)的經(jīng)噴涂的層。
[0165] 在另一方面中，方面14,本發(fā)明設(shè)及如方面13中所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法， 其中該第一電極層包括銀層，和該第二電極層包括陽DOT:PSS PHlOOO和陽DOT:PSS CPP的 共混物。
[0166] 在另一方面中，方面15,本發(fā)明設(shè)及如方面14中所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法， 其中該銀層是由托倫斯氏反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物形成。
[0167] 在另一方面中，方面16,本發(fā)明設(shè)及如方面1至9中任一項所述的用于生產(chǎn)光伏系 統(tǒng)的方法，其中該第一電極層和該第二電極層中的至少一個包括包含包埋于介電材料中的 銀或銅顆粒的介電材料層。
[0168] 在另一方面中，方面17,本發(fā)明設(shè)及如方面16中所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法， 其中該介電材料層包括固化的丙締酸類聚氨醋透明涂層。
[0169] 在另一方面中，方面18,本發(fā)明設(shè)及如方面1至17中任一項所述的用于生產(chǎn)光伏系 統(tǒng)的方法，其進(jìn)一步包括:將無機空穴傳輸層噴涂于該體異質(zhì)結(jié)活性層上，并將第二電極層 噴涂于該無機空穴傳輸層上。
[0170] 在另一方面中，方面19,本發(fā)明設(shè)及如方面18中所述的用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法， 其中該無機空穴傳輸層包括=氧化鋼。
[0171] 在另一方面中，方面20,本發(fā)明設(shè)及如方面1至19中任一項所述的用于生產(chǎn)光伏系 統(tǒng)的方法，其中使用基本上不含甲氧基乙醇的水性制劑噴涂該PEIE層。
[0172] 在另一方面中，方面21，本發(fā)明設(shè)及如方面1至20中任一項所述的用于生產(chǎn)光伏系 統(tǒng)的方法，其中使用由PEIE和水組成的水性制劑噴涂該PEIE層。
[0173] 在另一方面中，方面22,本發(fā)明設(shè)及一種生產(chǎn)用于光伏系統(tǒng)的低功函數(shù)電極的方 法，該方法包括:將電極層沉積于基板上;和將乙氧基化的聚乙締亞胺(PEIE)層噴涂于該電 極層上。
[0174] 在另一方面中，方面23,本發(fā)明設(shè)及如方面22中所述的生產(chǎn)用于光伏系統(tǒng)的低功 函數(shù)電極的方法，其中沉積該電極層包括噴涂該電極層。
[0175] 在另一方面中，方面24,本發(fā)明設(shè)及如方面22或方面23中任一項所述的生產(chǎn)用于 光伏系統(tǒng)的低功函數(shù)電極的方法，其中該電極層包括經(jīng)噴涂的銀層。
[0176] 在另一方面中，方面25,本發(fā)明設(shè)及如方面24中所述的生產(chǎn)用于光伏系統(tǒng)的低功 函數(shù)電極的方法，其中該銀層是由托倫斯氏反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物形成。
[0177] 在另一方面中，方面26,本發(fā)明設(shè)及如方面22或方面23中任一項所述的生產(chǎn)用于 光伏系統(tǒng)的低功函數(shù)電極的方法，其中該電極層包括包含PEDOT: PSS PH100 0的經(jīng)噴涂的 層。
[0178] 在另一方面中，方面27,本發(fā)明設(shè)及如方面22至26中任一項所述的生產(chǎn)用于光伏 系統(tǒng)的低功函數(shù)電極的方法，其中使用基本上不含甲氧基乙醇的水性制劑噴涂該PEIE層。
[0179] 在另一方面中，方面28,本發(fā)明設(shè)及如方面22至27中任一項所述的生產(chǎn)用于光伏 系統(tǒng)的低功函數(shù)電極的方法，其中使用由PEIE和水組成的水性制劑噴涂該PEIE層。
[0180] 在另一方面中，方面29,本發(fā)明設(shè)及如方面22至28中任一項所述的生產(chǎn)用于光伏 系統(tǒng)的低功函數(shù)電極的方法，其中該基板包括包含具有少于25納米的表面粗糖度(Ra)的固 化的丙締酸類聚氨醋透明涂層的介電層。
[0181] 在另一方面中，方面30,本發(fā)明設(shè)及如方面22至29中任一項所述的生產(chǎn)用于光伏 系統(tǒng)的低功函數(shù)電極的方法，其中該介電層具有少于15納米的表面粗糖度(Ra)。
[0182] 在另一方面中，方面31，本發(fā)明設(shè)及根據(jù)方面1至21中任一項所述的方法生產(chǎn)的光 伏系統(tǒng)。
[0183] 在另一方面中，方面32,本發(fā)明設(shè)及根據(jù)方面22至30中任一項所述的方法生產(chǎn)的 低功函數(shù)電極。
[0184] 在本發(fā)明的上下文中，某些層和/或其他組件被稱作"鄰近"另一層或基板，施加于 另一層或基板"上方"，或施加于另一層或基板"之上"。就此而言，預(yù)期"鄰近"、"上方"和"之 上"被用作相對術(shù)語，W描述層和包含光伏系統(tǒng)的類似者的相對位置。預(yù)期一層或其他組件 可直接位于或間接地位于另一鄰近層或其他組件旁邊。在其中一層或者其他組件間接地位 于另一層或其他組件旁邊的方面中，預(yù)期額外的中間層或其他組件可位于鄰近層或組件之 間。因此，且舉例而言，當(dāng)?shù)谝粚颖环Q為鄰近地位于第二層，施加于第二層上方或施加于第 二層之上時，預(yù)期第一層可(但并不必然)直接在第二層旁邊并附著于第二層。
【申請人】保留 修改權(quán)利要求的權(quán)利W明確地引述"直接鄰近"、"直接……上方"或"直接……之上"W明確 地表示兩層的直接物理接觸。
[0185] 已在本說明書中描述并展示了一些方面W提供對于所公開的方法和系統(tǒng)的功能、 操作和實施的全面了解。應(yīng)理解，本說明書中描述和/或展示的一些方面可與多種其他方面 組合。運類改良和變化意欲包括在本說明書的范圍內(nèi)。因此，可修改權(quán)利要求，W任何組合 引述在本說明書明確或固有地描述或W其他方式由本說明書明確或固有地支持的任何方 面。此外，
【申請人】保留修改權(quán)利要求，W明確放棄在現(xiàn)有技術(shù)中可能存在的方面（即使那些 方面并未在本說明書中明確描述）的權(quán)利。因此，任何運類修改符合書面說明和充分性要 求。本說明書中公開和描述的方法、系統(tǒng)和裝置可包含本文所述的一些方面、由本文所述的 一些方面組成或?qū)嵸|(zhì)上由本文所述的一些方面組成。
[0186] 同樣，本說明書中引述的任何數(shù)值范圍意欲包括引述的范圍內(nèi)包含的相同數(shù)值精 度的所有子范圍。例如，范圍"1.0至10.0"意欲包括在引述的最小值1.0與引述的最大值 10.0之間（且包括端值)的所有子范圍，即，具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0 的最大值，諸如2.4至7.6。因此，
【申請人】保留修改本說明書，包括權(quán)利要求的權(quán)利，W明確列 舉納入在本文所明確列舉的范圍之內(nèi)的相同數(shù)值精度的任意子范圍。所有運些范圍旨在在 本說明書中固有地描述，W使得明確列舉任意運樣的子范圍的修改會符合書面描述和充分 性要求。此外，在本說明書中描述的數(shù)值參數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)所報告的有效數(shù)字的數(shù)目并應(yīng)用一 般舍入技術(shù)來解釋。還應(yīng)理解，本說明書中描述的數(shù)值參數(shù)將必然具有用于確定參數(shù)數(shù)值 的基礎(chǔ)(under Iy ing)測量技術(shù)的固有可變性特征。
[0187] 通過引用將本文所確定的任一專利、公開或其它公開材料整體地并入本說明書 中，除非另有說明，但只到所并入的材料不與已有的說明、定義、陳述或在本說明書中明確 闡述的其它公開材料相沖突的程度。因此，并且在一定程度上必要的是，如在本說明書中闡 述的明確公開代替通過引用并入的任何沖突材料。被稱作是通過引用并入到本說明書中， 但是與已有定義、陳述或本文闡述的其它公開材料相沖突的任何材料或其部分，僅W運樣 的程度并入，在并入材料與已有公開材料之間沒有沖突發(fā)生。
【申請人】保留修改本說明書W 明確列舉通過引用并入本文的任何主題或其部分的權(quán)利。
[0188] 如在本說明書中所使用的語法冠詞"一"、"一個"、"一種"和"該"旨在包括"至少一 個"或"一個或多個"，除非另有說明。因而，在本說明書中所使用的冠詞是指一個或多于一 個（即指"至少一個"）的冠詞的語法對象。舉例而言，"一組件"是指一個或多個組件，并且因 此，可能的話，可W預(yù)期多于一個的組件并且可W在所描述的方法、系統(tǒng)和器件的實施中利 用或使用多于一個的組件。此外，單數(shù)名詞的使用包括復(fù)數(shù)，并且復(fù)數(shù)名詞的使用包括單 數(shù)，除非使用的上下文另有規(guī)定。
【主權(quán)項】
1. 用于生產(chǎn)光伏系統(tǒng)的方法，其包括： 將第一電極層沉積于基板上； 將乙氧基化的聚乙烯亞胺(PEIE)層噴涂于該第一電極層上； 將體異質(zhì)結(jié)活性層沉積于該PEIE層上;和 將第二電極層沉積于該體異質(zhì)結(jié)活性層上。2. 權(quán)利要求1的方法，其中： 將該第一電極層噴涂于該基板上;和/或 將該體異質(zhì)結(jié)活性層噴涂于該PEIE層上;和/或 將該第二電極層噴涂于該體異質(zhì)結(jié)活性層上。3. 權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括： 將介電層噴涂于該基板上;和 將該第一電極層噴涂于該介電層上。4. 權(quán)利要求3的方法，其中該介電層包含具有小于25納米的表面粗糙度(Ra)的固化的 丙烯酸類聚氨酯透明涂層。5. 權(quán)利要求4的方法，其中該介電層具有小于15納米的表面粗糙度(Ra)。6. 權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括： 將聚（3,4_乙撐二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸酯）（PEDOT:PSS)空穴傳輸層噴涂于該體異 質(zhì)結(jié)活性層上;和 將該第二電極層噴涂于該PEDOT: PSS空穴傳輸層上； 其中該PEDOT: PSS層包括PEDOT: PSS CPP層，并使用包含聚（3，4-乙撐二氧噻吩）、聚（苯 乙烯磺酸酯）、N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷交聯(lián)劑、異丙醇和 基于炔屬醇的非離子表面活性劑的制劑噴涂。7. 權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括： 將低功函數(shù)金屬層沉積于該第一電極層上，和 將該PEIE層噴涂于該低功函數(shù)金屬層上。8. 權(quán)利要求1的方法，其中該體異質(zhì)結(jié)活性層包括聚[[4,8_雙[(2-乙基己基)氧基]苯 并[1，2_b:4，5_b' ]二噻吩_2，6_二基][3_氣_2_[ (2_乙基己基)幾基]噻吩并[3，4_b]噻吩二 基]]::[6，6 ]-苯基C61-丁酸甲酯(PTB7: PCBM)。9. 權(quán)利要求1的方法，其中該體異質(zhì)結(jié)活性層包括聚(3-己基噻吩）：[6,6]_苯基C61-丁 酸甲酯(P3HT:PCBM)。10. 權(quán)利要求1的方法，其中該第一電極層和該第二電極層包括經(jīng)噴涂的銀層。11. 權(quán)利要求10的方法，其中該銀層是由托倫斯氏反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物形成。12. 權(quán)利要求1的方法，其中該第一電極層和該第二電極層包括包含聚PEDOT :PSS PH1000的經(jīng)噴涂的層。13. 權(quán)利要求1的方法，其中該第一電極層和該第二電極層中的一個包括經(jīng)噴涂的銀 層，另一電極層包括包含聚（3,4_乙撐二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸酯）（PED0T:PSS PH1000) 的經(jīng)噴涂的層。14. 權(quán)利要求13的方法，其中該第一電極層包括銀層，和該第二電極層包括PEDOT :PSS PH1000和PED0T:PSSCPP的共混物。15. 權(quán)利要求14的方法，其中該銀層是由托倫斯氏反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物形成。16. 權(quán)利要求1的方法，其中該第一電極層和該第二電極層中的至少一個包括包含包埋 于介電材料中的銀或銅顆粒的介電材料層。17. 權(quán)利要求16的方法，其中該介電材料層包含固化的丙烯酸類聚氨酯透明涂層。18. 權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括： 將無機空穴傳輸層噴涂于該體異質(zhì)結(jié)活性層上，和 將該第二電極層噴涂于該無機空穴傳輸層上。19. 權(quán)利要求18的方法，其中該無機空穴傳輸層包含三氧化鉬。20. 權(quán)利要求1的方法，其中該PEIE層是使用基本上不含甲氧基乙醇的水性制劑進(jìn)行噴 涂的。21. 權(quán)利要求1的方法，其中該PEIE層是使用由PEIE和水組成的水性制劑進(jìn)行噴涂的。22. 用于生產(chǎn)用于光伏系統(tǒng)的低功函數(shù)電極的方法，其包括： 將電極層沉積于基板上;和 將乙氧基化的聚乙烯亞胺(PEIE)層噴涂于該電極層上。23. 權(quán)利要求22的方法，其中沉積該電極層包括噴涂該電極層。24. 權(quán)利要求22的方法，其中該電極層包括經(jīng)噴涂的銀層。25. 權(quán)利要求24的方法，其中該銀層是由托倫斯氏反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物形成。26. 權(quán)利要求22的方法，其中該電極層包括包含聚（3,4_乙撐二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺 酸酯）（PEDOT:PSS PH1000)的經(jīng)噴涂的層。27. 權(quán)利要求22的方法，其中該PEIE層是使用基本上不含甲氧基乙醇的水性制劑進(jìn)行 噴涂的。28. 權(quán)利要求18的方法，其中該PEIE層是使用由PEIE和水組成的水性制劑進(jìn)行噴涂的。29. 權(quán)利要求22的方法，其中該基板包括具有小于25納米的表面粗糙度(Ra)的固化的 丙烯酸類聚氨酯透明涂層的介電層。30. 權(quán)利要求29的方法，其中該介電層具有小于15納米的表面粗糙度(Ra)。31. 根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項的方法生產(chǎn)的光伏系統(tǒng)。32. 根據(jù)權(quán)利要求22至30中任一項的方法生產(chǎn)的低功函數(shù)電極。
【文檔編號】H01L51/42GK105849927SQ201480071387
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年11月12日
【發(fā)明人】G·卡爾道奈, M·卡格里阿尼, M·巴拉里諾, F·布魯內(nèi)蒂, G·坡里諾, A·迪卡爾洛
【申請人】Ppg工業(yè)俄亥俄公司