製備電極的方法

2024-01-24 00:12:15 2

專利名稱：製備電極的方法
技術領域：
^^開內容涉及製備電極的方法以及相關的器件、部件、系統和方法。
背景技術：
光伏電池通常用於將光形式的能量轉換成電形式的能量。典型的光伏電池包 拾沒置在兩個電極之間的光活性材料。通常地，光穿過所述電極之一或兩者以與 光活性材料相互作用。結果，所述電極之一或兩者的傳輸光(例如，在被光活性材 料吸收的一個或多個波長下的光)的能力可P艮制光伏電池的M效率。在許多光伏 電池中，半導體材^(例如氧化銦錫)膜用於形成光穿過其中的電極，因為儘管半導 體材料可具有比導電材料低的導電率，但是半導體材料可比許多導電材料傳輸更 多的光。

發明內容
一方面，本發明特徵在於一種方法，包括將印模與承載金屬層的第一 層接觸，使得金屬層的至少 一部分轉移到第二層以形成光伏電池電極。 另一方面，本發明特44於一種方法，包括使用衝壓形成光伏電池的電極。 再一方面，本發明特徵在於一種方法，包括使用衝壓形成多層器件的電極。 實施方式可包括如下方面的一個或多個。
該方法可進一步包4舌加熱印才莫到至少約100。C(例如，至少約150°C、至少約 200°C、至少約250。C、或至少約300。C)。
接觸步驟可包括向印模施加至少約100psi(例如至少約1000psi或至少約 5000psi)的壓力。
該方法可進一步包括在金屬層和第一層之間設置脫模層。在一些實施方式中，M^莫層包括選自聚酯(例如脂肪族聚酯)或聚乙烯(例如低分子重量聚乙烯)的材料。 金屬層可包括鋁、鐵、金、銀、銅、鎳、鈀、柏、鈥或其合金。 電極可以是網狀電極。
網狀電極可包括多個開口區域，至少一些開口區域具有矩形、方形、圓形、 半圓形、三角形、菱形、橢圓形、梯形或不規則形狀。在一些實施例中，至少一 些開口區域具有波浪形、斜面形、弧形、尖角狀、條狀或方格形。
第二層可以是光伏電池的襯底。在一些實施方式中，該方法可進一步包括將 光活性材料 口到襯底上。在一些實施方式中，光活性材料可包括電子M材料 和電子受體材料。在其他的實施方式中，光活性材料可包括光敏化的互聯納米顆 粒材料。
電子受體材料可包括選自球碳、無機納米顆粒、噁二唑、碟狀液晶、碳納米
棒、無才;ii內米棒、包括CN基團的聚^4勿、包括CF3基團的聚^4勿及其組合的材料。 電子M材料可包括選自碟狀液晶、聚瘞吩、聚亞苯基、聚苯基亞乙烯基、
聚石主院、聚p塞吩基亞乙烯基、聚異硫茚(polyisothianaphthalene)和其組合的材料。 光敏化的互聯納米顆粒材料可包括選自竭化物、硫化物、碲化物、氧化鈥、
氧化鴒、氧化鋅、氧^4告以及其組合的材料。
印模可包括具有網狀圖案的表面。在一些實施方案中，該表面的至少一部分
是平面或彎曲的。印模可附加旋轉加工或固定加工。
第一或第二層可包括柔性襯底。在一些實施方式中，第一或第二層可包括選
自^t苯二曱酸乙二醇酯、聚醯亞胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚合爛、纖維素聚
合物、聚石友酸酯、聚g^、聚醚、聚醚酮以及其組合的聚合物。
多層器件可包括液晶顯示器、發光j^及管或光^Ua件。液晶顯示器可以是背
照明il^射式的。
實施方式可提供如下的優點的一個或多個。
電極可以是高yl導電的和/或高yl透明的。
該方法可用在任何適當的發光或吸收光的器件中，其中該器件的一個表面需 ^"是導電的和透明的。
該方法可用於連續的工藝中，例如巻裝進出(roll-to-roll)工藝。 從說明書、附圖以及權利要求中#(吏得其他特徵和優點明晰。


圖1問是具有多個塗有光活'1±#料的區域的襯底的頂視圖。圖1(b)是塗有^r屬層的襯底的前面^L圖。圖l(c)是在表面上具有網狀圖案的印模的頂視圖。圖l(d)是具有形成在其上的網狀電極的圖l(a)的襯底的頂視圖。圖2 ^L有才幾光Y犬電'池的^黃截面圖。圖3是網狀電極的實施方式的iL^見圖；圖4是圖3的網狀電才及的4黃截面圖；圖5是網狀電極的部分的橫截面圖；圖6是另 一有機光伏電池的橫截面圖；圖7是包括多個串聯電連接的光伏電池的系統的示意圖；以及 圖8是包括多個並聯電連接的光伏電池的系統的示意圖。 圖9是染料敏化的太陽能電池的橫截面圖。 在不同附圖中的相同的附圖標i化示相同的元件。
具體實施方式
總體上，4^Hf涉;^製備電才及的方法。在一些實施方式中，網狀電極可通過下面的方法壓印在層上。具有才幾加工至 其表面中的圖案(例如，網狀圖案)的印才幾例如熱衝壓印模)可與第一層(例如柔性襯 底)的後表面接觸。第一層的前表面可塗連續的金屬層。然後可使第一層的前表 面與用作接4^的第二層接觸。當向印才莫 。壓力時，第一層的前表面上的金屬層轉移並粘附到第二層。^>到印模的壓力可為至少約100psi(例如至少約1000psi 或至少約5000psi)。在一些實施方式中，在印才對妄觸第一層的後表面之前可使第一 層的前表面與第二層接觸。在一些實施方式中，可加熱印才莫到適當的溫yl(例如至少約100。C,至少約150°C: 至少約200。C,至少約250。C或至少約300。C)以便於金屬層從第一層的前表面向 第二層的轉移。在一些實施方式中，脫4莫層可包括在金屬層和第一層之間以有助於金屬層的 脫模。脫模層可包括在衝壓過程中在印模的溫度以下液化的材料。這些材料的實 例包括具有低溶點的蠟或聚合物(例如脂肪族聚酯或低分子量聚乙烯)。在一些實施方式中，可使用上述方法製備多層器件的電極，例如液晶顯示器、 發it^4及管或光伏組件。光伏組件可包括一個或多個光伏電池，例如有機光伏電6池、染料敏化的太陽能電申ssc)和/或串聯式電池。在一些實施方式中，可用上述方法製備光伏電池的電極。例如，圖l(a)示出包 括多個塗有光活性材料的區域lll的接收村底110的頂視圖。接收村底110可用作 光伏電池中的襯底。圖l(b)示出塗有金屬層122的轉移襯底120的前面-見圖。圖 1(c)為在表面上具有網狀圖案133的印模130的頂視圖。在衝壓過程中，可使印模 130與轉移村底120的後表面接觸，且轉移襯底120的前表面可與接收襯底110接 觸。當向印模施加壓力時，轉移襯底120上的金屬層122轉移並粘附到接收村底 110上。圖1(d)示出具有網狀電極144的襯底140的頂視圖。如圖l(d)所示，網狀 電極144形成在襯底140上，使得光活性材料位於網狀電極144的開口區域中。在一些實施方式中，上述方法可用於在襯底上印製電極供有機光伏電地之用。 圖2示出有機光伏電池200的橫截面圖，其包括透明襯底210、網狀陰極220、空 穴載流子層230、光活性層(包括電子受體材料和電子M材料)240、空穴阻擋層 250、陽才及260和4t底270。圖3和4分別示出網狀電才及的正#見圖和4黃截面圖。如圖3和4所示，網狀陰 極220包括實心區域222和開口區域224。通常，區域222由導電材料形成，使得如圖3和4所示，網狀陰極220包括實心區域222和開口區域224。通常，區 域222由導電材#^成，使得網狀陰極220可允許光經由區域224穿過並且經由 區域222傳導電子。可自由:Nkit擇由開口區域224佔據的網狀陰極220的面積(網狀陰極220的開 口面積)。通常，網狀陰極220的開口面積是網狀陰極220總面積的至少約10%(例 如至少約20%、至少約30%、至少約40%、至少約50%、至少約60%、至少約 70%、至少約80%)和/或至多約99%(例如至多約95%、至多約90%、至多約85%)。網狀陰極220可用多種方法製備。在一些實施方式中，網狀電極可如上所述 壓印到層上(例如襯底)。在一些實施方式中，網狀陰極220是通過編織形成實心區 域222的材料的線而形成的編織網。該線可使用例如平織、荷蘭putch)編織、斜 織、荷蘭斜織或其組合來編織。在某些實施方式中，網狀陰極220由焊4Mr屬絲 網形成。在一些實施方式中，網狀陰極220;^形的多孔網(expandedmesh)。例如， 可通過/A^才料片(例如導電材料，如金屬)上去除區域224(例如經it^t^去除、經由 化學刻蝕、經由穿孔)，接下來拉伸該片(例如在二維上拉伸該片)而製備多孑L金屬網。在某些實施方式中，網狀陰極220是通過如下形成的金屬片去除區域224(例 如經由雷射去除、經由化學刻蝕、經由穿孔)，而沒有^拉伸該片。在某些實施方式中，實心區域222整個由導電材4^H^成(例如，區域222由導 電的M均質的材衝1^成)。可用於區域222的導電材料的實例包括導電金屬、導 電合金以及導電聚合物。示例性的導電金屬包括金、銀、銅、鋁、鎳、把、鉑和 鈦。示例性的導電M包括不辦岡(例如332不辦閃、316不4f鋼)、金*、銀合 金、銅合金、鋁合金、鎳合金、4&^金、鉑M以及鈥合金。示例性的導電聚合 物包括聚瘞卩^(例如教3，4-亞乙二氧基p塞吩)(PEDOT))、聚^(例如摻雜的聚員)、 聚p比。^(例如摻雜的聚p比咯)。在一些實施方式中，使用導電材料的組合。在一些實 施方式中，實心區域222可具有小於約3歐姆/平方(ohmpersquare)的電阻率。如圖5所示，在一些實施方式中，實心區域222由塗有不同材料304(例如使 用金屬化、使用汽相沉積)的材料302形成。通常，材料302可由任何需要的材^K例 如電絕糹4#料、導電材料或半導體材料)形成，且材料304是導電材料。可形成材 料302的電絕糹4#料的實例包括紡織品、光纖材料、聚^4勿材津+(例如尼龍)和天然 材^(例如亞麻、棉花、羊毛、絲綢)。可形成材料302的導電材料的實例包括以上 公開的導電材料。可形成材料302的半導體材料的實例包括氧化銦錫、氟化的氧 化錫、氧化錫和氧化鋅。在一些實施方式中，材料302是纖維的形式，並且材料 304是塗在材料302上的導電材料。在某些實施方式中，材料302是網的形式(參 見上面的討論)，其在形成網之後，用材料304塗布。例如，材料302可以是多孔 金屬網，且材料304可以是塗在多孑L^屬網上的PEDOT。通常地，網狀陰極220的最;U^度(即在與網狀陰極220接觸的襯底210的表 面基本垂直的方向上網狀陰極220的最M度)應小於空穴載流子層230的總厚度。 典型地，網狀陰極220的最^度為至少0.1孩沐(例如，至少約0,2孩沐、至少約 0.3孩沐、至少約0.4孩沐、至少約0.5凝沬、至少約0.6樣沐、至少約0.7微米、 至少約0.8賴沐、至少約0,9凝沬、至少約l獨沐)和/或至多約IO揭沬(例如，至多 約9樣沐、至多約8凝沐、至多約7孩沐、至多約6揚沐、至多約5樣沐、至多 約4樣沐、至多約3獨沐、至多約2孩沐)。儘管如圖3所示具有矩形形狀，但是開口區域224通常可具有伶f可需要的形 狀(例如方形、圓形、半圓形、三角形、菱形、橢圓形、梯形、不失見則形狀)。在一 些實施方式中，網狀陰極220中的不同的開口區域224可具有不同的形狀。儘管如圖4所示具有方形橫截面形狀，但是實心區域222通常可具有^^可需要的形狀(例如矩形、圓形、半圓形、三角形、菱形、橢圓形、梯形、不^L則形狀)。在一些實施方式中，網狀陰極220中的不同實心區域222可具有不同形狀。在其 中實心區域222具有圓形橫截面的實施方式中，橫截面可具有約5樣沐到約200 微米的直徑。在其中實心區域222具有梯形橫截面的實施方式中，橫截面可具有 約0.1孩沐到約5微米的高度以及約5微米到約200孩沐的寬度。在一些實施方式中，網狀陰極220是柔性的(例如，足夠的柔性以^J]連續的 巻裝進出製造工藝引入光伏電池200中)。在某些實施方式中，網狀陰極220是半 剛性或不可彎曲的。在一些實施方式中，網狀陰極220的不同區域可以是柔性的、 半剛性的或不可彎曲的(例如， 一個或多個區域柔性且一個或多個不同的區域半剛 性， 一個或多個區域柔性且一個或多個不同區域不可彎曲)。通常，網狀電極220可設置在襯底210上。在一些實施方式中，網狀電極220 可部分的^v到襯底210中。襯底210通常由透明材料形成。這裡所用的透明材料是在用於光伏電池200 中的厚度下傳輸在光伏電^:行過程中使用的波長或波長範圍內的入射光的至少 約60%(例如至少約70%、至少約75%、至少約80%、至少約85%、至少約90%、聚醯亞胺、聚萘二曱酸乙二醇酯、聚合烴、纖維素聚合物、聚石友酸酯、聚醯胺、 聚醚、聚醚酮以及其組合。在某些實施方式中，聚合物可以是氟化的聚合物。在 一些實施方式中，佳^]聚合材料的組合。在某些實施方式中，襯底210的不同區i或可由不同才才津+^成。通常，襯底210可以是柔性的、半剛性的或剛性的(例如玻璃)。在一些實施方 式中，襯底210具有小於約5,000兆帕斯卡的彎曲模量。在某些實施方式中，襯底 210的不同區i或可以是柔性的、半剛性的或不可彎曲的(例如一個或多個區域是柔 性的且一個或多個不同區域是半剛性的， 一個或多個區域是柔性的且一個或多個 不同區域是不可彎曲的)。典型地，襯底210為至少約1孩沐(例如至少約5微米、至少約10孩沐)厚和/ 或至多約1000獨沐(例如至多約500獨Mi厚、至多約300凝末厚、至多約200獨沐 厚、至多約100微米、至多約50獨沐)厚。通常，襯底210可以是著色的或非著色的。在一些實施方式中，襯底210的 一個或多^NP分是著色的，而襯底210的一個或多個不同部分是非著色的。村底210可具有一個平面表面(例如光撞擊其上的表面)、兩個平面表面(例如光撞擊其上的表面和相反表面)、或沒有平面表面。襯底210的非平面表面可為例如 彎曲的或階梯狀的。在一些實施方式中，村底210的非平面表面是圖案化的(例如， 具有圖案化的階梯以形成菲涅耳透鏡、雙凸透鏡或雙凸稜鏡)。空穴載流子層230通常由在用於光伏電池200中的厚度下向網狀陰極220傳 輸空穴並M上阻擋電子傳輸到網狀陰極220的材料形成。可形成層230的材料 的實例包括聚逸p^(例如PEDOT)、聚，、聚乙烯基寸唑、聚亞苯基、聚苯基亞 乙烯基、聚石i院、聚亞p塞吩基亞乙烯J^V或聚異硫茚(polyisothianaphthanene)。在 一些實施方式中，空穴載流子層230可包括空穴載流子材料的組合。通常，空穴載流子層230的上表面(即與活性層240接觸的空穴載流子層230 的表面)和襯底210的Ji4面(即與網狀電極220接觸的襯底210的表面K間的距 離可自由地變化。典型地，空穴載流子層230的Ji^面和網狀陰極220的上表面 之間的距離為至少0.01樣沐(例如至少約0.05微米、至少約0.1微米、至少約0.2 微米、至少約0，3獨沐、至少約0.5樣沐)和/或至多約5獨沐(例如至多約3微米、 至多約2微米、至多約1箱沐)。在一些實施方式中，空穴載流子層230的Ji^面 和網狀陰極220的J^面之間的距離為約0.01孩沐到約0.5孩沐。活性層240通常包括電子受體材料和電子供體材料。電子受體材料的實例包括^^友、噁二唑、碳納米棒、》乘狀液晶、無4幾納米顆 粒(例如由氧化鋅、氧化鴒、磷化銦、石剮匕鎘和/或硫化鉛形成的納米顆粒)、無機納 米#(例如由氧化鋅、氧化鴒、磷化銦、石酬匕鎘和/或硫化鉛形成的納米棒)、或包含 能接受電子或形成穩定陰離子的部分的聚合物(例如包括CN基團的聚合物、包括 CF3基團的聚合物)。在一些實施方式中，電子受體材料是取代的球碳(例如C61-苯 基-丁酸曱基酯；PCBM)。在一些實施方式中，活性層240可包括電子受體材料的 組合。電子M材料的實例包括碟狀液晶、聚p塞吩、聚亞苯基、聚苯基亞乙烯基、 聚石封克、聚p塞吩基亞乙烯基、聚異硫茚以及其組合。在一些實施方式中，電子供 體材料Af:(3-己基p塞吩)。在某些實施方式中，活性層240可包括電子M材料的組合。通常，活性層240足夠厚以相對有效地吸收撞擊在其上的光子以形成相應的 電子和空穴，並JlX夠薄以相對有^i也分別向層230和250傳輸空穴和電子。在 某些實施方式中，層240為至少0.05孩沐(例如至少約0.1孩沐、至少約0.2凝沬、 至少約0.3樣沐)厚和/或至多約1獨沐(例如至多約0.5微米、至多約0.4揚沐)厚。在一些實施方式中，層140為約0.1孩沐到約0.2撰沐厚。空穴阻擋層250通常由在用於光伏電池200中的厚度下向陽極260傳輸電子 iLi^上阻擋空穴向陽極260傳輸的材料形成。可形成層250的材料的實例包括 LiF和金屬氧化物(例如氧化鋅、氧化鈥)。典型地，空穴阻擋層250為至少0.02微束(例如至少約0.03凝沬、至少約0.04 微米、至少約0.05翁沐)厚和/或至多約0.5獨沐(例如至多約0.4微米、至多約0.3 微米、至多約0,2揚沐、至多約0.1樣沐)厚。陽極260通常由導電材料形成，例如上述導電材料的一種或多種。在一些實 施方式中，陽極260由導電材料的組合形成。通常，襯底270可與襯底220相同。在一些實施方式中，襯底270可不同於 襯底220(例如，具有不同形狀或由不同材料或非透明材^H^成)。圖6示出在襯底210和空穴載流子層230之間包括粘附層410的光伏電池400 的4黃截面圖。通常，在粘附層410中可使用能保持網狀陰極230在原位的任何材料。通常， 粘附層410由在用於光伏電池400中的厚度下透明的材^H^成。粘附劑的實例包 括環IU對脂和聚氨酯。可用於粘附層410的可商購的材料的實例包括ByneP^'給 劑puPont)和615津給劑(3M)。在一些實施方式中，層410可包括氟化的津給劑。 在某些實施方式中，層410包括導電4'給劑。導電粘合劑可由例如固有導電的聚 合物形成，例如上面公開的導電聚合物(例如PEDOT)。導電津給劑還可由包含一種或多種導電材^K例如導電顆粒)的聚合物(例如，非固有導電的聚合物)形成。在 一些實施方式中，層410包括包含一種或多種導電材料的固有導電的聚合物。在一些實施方式中，層410的厚度(即在與層410接觸的襯底210的表面基本 垂直的方向上層410的厚度)小於網狀陰極220的最M度。在一些實施方式中， 層410的厚度為網狀陰極220最^度的至多約90%(例如至多約80%、至多約 70%、至多約60%、至多約50%、至多約40%、至多約30%、至多約20%)。然而， 在某些實施方式中，層410的厚度大約與網狀陰極220的最M度相同或更大。通常，可根據需要製作具有網狀陰極的光伏電池。在一些實施方式中，可如下製備光伏電池。使用常賴力支術將電極260形成在 襯底270上，並且在電極260上形成空穴阻擋層250(例如，佳^l真空沉積發或溶 液塗布法)。活性層240形成在空穴阻擋層250上(例如，^^]溶液塗布法如縫隙塗 布、旋塗或凹版塗布)。空穴載流子層230形成在活性層240上(例如使用溶液塗布法如縫隙塗布、旋塗或凹版塗布)。網狀陰極220部分地布置在空穴載流子層230 中(例如，通過上述的衝壓方法)。然後使用常規方法在網狀陰極220和空穴載流子 層230上形成襯底210。在某些實施方式中，可如下製備光伏電池。佳月常Mi支術在襯底270上形成 電極260，並且在電極260上形成空穴P且擋層250(例如，佳月真空沉積或溶液塗布 法)。活性層240形成在空穴阻擋層250上(例如，使用溶液塗布法如縫隙塗布、旋 塗或凹版塗布)。空穴載流子層230形成在活性層240上(例如，侵月溶液塗布法如 縫隙塗布、旋塗或凹版塗布)。佳月常規方法將粘附層410布置在空穴載流子層230 上。網狀電極220部分地布置在粘附層410和空穴載流子層230中(例如，通it^ 粘附層410的表面上布置網狀陰極220，並壓制網狀陰極220)。然後^J ]常規方法 在網狀陰極220和粘附層410上形成襯底210。雖然前述方法包括在空穴載流子層230中部分地布置網狀陰極220，但在一些 實施方式中，網狀陰極220通過如下形成在空穴載流子層230或粘附層的表面 上印刷陰極材料，以提供如圖所示的具有開口結構的電極。例如，網狀陰極220 可使用衝壓、浸塗、擠出塗布、噴塗、噴墨印刷、絲網印刷和版印刷而印製。陰 極材料可布置在加熱或輻射(例如UV輻射、可見光輻射、IR輻射、電子束輻射) 時固化的糊料中。例如陰極材料可通過絲網真空沉積成網狀圖案或可在沉積之後 通過光刻法圖案化。可電連接多個光伏電池以形成光伏系統。例如，圖7是具有包括光伏電池520 的組件510的光伏系統500的示意圖。電池520串聯電連接，且系統500電連接 到負載。作為另一個實例，圖8是具有包括光伏電池620的組件610的光伏系統 600的示意圖。電池620並聯電連接，且系統600電連接到負載。在一些實施方式 中，光伏系統中的一些(例如^^)光伏電池可具有一個或多個公共襯底。在某些實 施方式中，光伏系統中的一些光伏電池串聯電連接，且光伏系統中的一些光伏電 池並耳關電連才妻。在一些實施方式中，包含多個光伏電池的光伏系統可使用連續製造工藝製造， 例如巻裝進出或絲網(web)工藝。在一些實施方式中，連續製造方法包括在第一 前進襯底上形成一組光伏電池部分；在第 一襯底上電池部分的至少兩個之間布置 電絕鄉4#料；在第一襯底上至少兩個光伏電池部分之間的電絕縛浙料中^v導線； 在第二前進襯底上形成一組光伏電池部分；合併第一和第^N"底以及光伏電池部 分以形成多個光伏電池，其中至少兩個光伏電池通過導線串聯電連接。在一些實施方式中，第一和第^H"底可連續前進、周期性地前進或不規則地前進。在一些實施方式中，上述的衝壓方法可用於在襯底上印刷電極供DSSC之用。圖9是DSSC 700的橫截面圖，其包括襯底710、電極720、催化劑層730、電荷 載流子層740、光活性層750、電極760、襯底770以及外部負載780。 DSSC的實 例在2005年12月19日提交的美國專利申請序列號No. 11/311,805和2005年11 月9日提交的No. 11/269,956中討論，其內敘過參考併入到處。在一些實施方式中，上述的沖壓方法可用於在村底上印刷電極供串聯式電池 之用。串聯式光伏電池的實例在美國專利申請序列號No. 10/558,878和美國臨時申 請序列號No. 60/790,606 、 60〃92，635 、 60〃92,485 、 60/793,442 、 60/795,103 、 60〃97,881 和60/798,258中討論，其內^it過參考併入這裡。雖然已/>開了某些實施方式，但是其它的實施方式也是可能的。 作為一個實例，雖然已描述了由網形成的陰極，但在一些實施方式中可使用 網狀陽極。例如當使用通過陽極傳輸的光時，則這是期望的。在某些實施方式中， 使用網狀陰極和網狀陽極兩者。例如當使用通過陰極和陽極兩者傳輸的光時，則 這是期望的。作為另一實例，雖然已經大糾苗述4吏用其中經由電池的陰極側傳輸的光的實 施方式，但是在某些實施方式中，使用經由電池的陽極側傳輸的光(例如當使用網 狀陽極時)。在一些實施方式中，使用經由電池陰極和陽極側兩者傳輸的光(當使用 網狀陰極和網狀陽極時)。作為再一實例，雖然已經描述電極(例如網狀電極、非網狀電極)由導電材料形 成，但是在一些實施方式中，光伏電池可包括一個或多個由半導體材料形成的電 極(例如一個或多個網狀電極， 一個或多個非網狀電極)。半導體材料的實例包括氧 化銦錫、氟化的氧化錫、氧化錫和氧化鋅。作為額外的實例，在一些實施方式中， 一個或多個半導體材料可布置在網狀 電極的開口區域中(例如，網狀陰極的開口區域中，網狀陽極的開口區域中，網狀 陰極的開口區域和網狀陽極的開口區域中)。半導體材料的實例包括氧化錫、氟化 的氧化錫、氧化錫和氧化鋅。其他的半導體材料例如部分透明的半導體聚合物也 可布置在網狀電極的開口區域中。例如，部分透明的聚合物可以是在用於光伏電 池中的厚度下傳輸在光伏電'M行過程中使用的波長或波長範圍內的入射光的至 少約60%(例如至少約70%、至少約75%、至少約80%、至少約85%、至少約90 %、至少約95%)的聚合物。典型地，布置在網狀電極的開口區域中的半導體材料在用於光伏電池的厚度下是透明的。作為另一實例，在某些實施方式中，保護層可 口到襯底之一或兩者上。例 如，保護層可用於保持光伏電池免受汙染(例如，汙物、水分、氧氣、化學物質) 和/或使電池耐用。在某些實施方式中，保護層可由聚合物(例如氟化聚合物)形成。作為再一實例，雖然已經描述了具有一個或多個網狀電極的某些類型的光伏 電池，但是一個或多個網狀電極(網狀陰極、網狀陽極、網狀陰極和網狀陽極)還可 用在其它類型的光伏電池中。這些光伏電池的實例包括具有由無定形矽、石酬匕鎘、 碲化鎘、碌^化銦銅和砷化4家銦銅形成的活性材料的光伏電池。作為額外的實例，雖然已經描述材料302和304由不同的材料形成，但是在 一些實施方式中材料302和304由相同材#^成。作為另一實例，雖然如圖5所示實心區域222由一種材料塗覆在不同材料上 形成，但是在一些實施方式中，實心區域222可由多於兩種的塗覆材^K例如三種 塗覆材料、四種塗覆材料、五種塗覆材料、六種塗覆材料)形成。其它實施方式在權利要求中。
權利要求
1、一種方法，包括將印模接觸第一層，該第一層承載金屬層，使得該金屬層的至少一部分轉移到第二層以形成光伏電池電極。
2、 權利要求1的方法，進一步包括將該印模加熱到至少約100。C。
3、 權利要求l的方法，進一步包括將該印模加熱到至少約300。C。
4、 權利要求1的方法，其中該接觸步驟包括向該印模施加至少約100psi的壓力。
5、 權利要求1的方法，其中該接觸步驟包括向該印模施加至少約1000psi的 壓力。
6、 權利要求1的方法，其中該接觸步驟包括向該印模 。至少約5000psi的 壓力。
7、 權利要求1的方法，進一步包括在該金屬層和第一層之間設置脫模層。
8、 權利要求7的方法，其中該f^莫層包括聚酯或聚乙烯。
9、 權利要求1的方法，其中該金屬層包括鋁、鐵、金、銀、銅、鎳、把、柏、 鈦、或其*。
10、 權利要求l的方法，其中該電極是網狀電極。
11、 權利要求10的方法，其中該網狀電極包括多個開口區域，至少一 些所述開口區域具有矩形、方形、圓形、半圓形、三角形、菱形、橢圓形、 梯形或不規則形狀。
12、 權利要求10的方法，其中該網狀電極包括多個開口區域，至少一 些所述開口區域具有波浪形、斜面形、弧形、尖角狀、條狀或方格形。
13、 權利要求l的方法，其中該第二層是光伏電池的襯底。
14、 權利要求13的方法，進一步包括向該村底施加光活性材料。
15、 權利要求14的方法，其中該光活性材料包括電子供體材料和電子 受體材料。
16、 權利要求15的方法，其中該電子受體材料包括選自球碳、無機納 米顆粒、噁二唑、碟狀液晶、碳納米棒、無機納米棒、包含CN基團的聚合 物、包含CF3基團的聚合物、和其組合的材料。
17、 權利要求15的方法，其中該電子供體材料包括選自碟狀液晶、聚噻吩、聚亞苯基、聚苯基亞乙烯基、聚矽烷、聚噻吩基亞乙烯基、和聚異 疏茚的材料。
18、 權利要求14的方法，其中該光活性材料包括光敏化的互連納米顆 粒材料。
19、 權利要求18的方法，其中該光敏化的互連納米顆粒材料包括選自 硒化物、硫化物、碲化物、氧化鈥、氧化鵠、氧化鋅、氧化鋯、和其組合 的材料。
20、 權利要求l的方法，其中該印模包括具有網狀圖案的表面。
21、 權利要求19的方法，其中該表面的至少一部分是平面或彎曲的。
22、 權利要求l的方法，其中該第一或第二層包括柔性的襯底。
23、 權利要求1的方法，其中該第一或第二層包括選自聚對苯二曱酸 乙二醇酯、聚醯亞胺、聚萘二曱酸乙二醇酯、聚合烴、纖維素聚合物、聚 碳酸酯、聚醯胺、聚醚、聚醚酮、和其組合的聚合物。
24、 一種方法，包括 使用沖壓形成光伏電池的電極。
25、 權利要求24的方法，其中該形成步驟包括將印模接觸第一層，該 第 一層承載金屬層，使得該金屬層的至少 一部分轉移到第二層以形成電極。
26、 權利要求25的方法，進一步包括將該印模加熱到至少約100°C。
27、 權利要求25的方法，其中該接觸步驟包括向該印模施加至少約 100psi的壓力。
28、 權利要求24的方法，其中該電極是網狀電極。
29、 一種方法，包括 使用衝壓形成多層器件的電極。
30、 權利要求29的方法，其中該形成步驟包括將印模與第一層接觸， 該第一層承載金屬層，使得該金屬層的至少一部分轉移到第二層形成電極。
31、 權利要求30的方法，進一步包括將該印模加熱到至少約100°C。
32、 權利要求30的方法，其中該接觸步驟包括向該印模施加至少約 100psi的壓力。
33、 權利要求29的方法，其中該電極是網狀電極。
34、 權利要求29的方法，其中該多層器件包括液晶顯示器、發光二極 管或光電組件。
全文摘要
公開了製備電極的方法以及相關的器件、部件、系統和方法。
文檔編號H01L21/66GK101263588SQ200680022606
公開日2008年9月10日 申請日期2006年6月23日 優先權日2005年6月24日
發明者埃德蒙·蒙特洛, 拉塞爾·高迪安納, 艾倫·蒙特洛 申請人:科納卡技術股份有限公司;倫哈德庫茲基金兩合公司