專(zhuān)利名稱(chēng)：光生伏打電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光生伏打電池，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及包含具有高粗糙系數(shù)的結(jié)的那種光生伏打電池。
采用光生伏打電池將光能轉(zhuǎn)換成電能很久以來(lái)就是公知技術(shù)，這種電池目前被用于各種電子裝置，例如手表、計(jì)算器、照相機(jī)以及諸如此類(lèi)的物品。
這種電池可以分成四個(gè)主要類(lèi)型，即肖特基二極管型金屬-半導(dǎo)體(MS)結(jié)電池、金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)結(jié)電池、半導(dǎo)體-絕緣體-半導(dǎo)體(SIS)結(jié)電池以及同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)電池。
術(shù)語(yǔ)“結(jié)”應(yīng)該理解為表示金屬和半導(dǎo)體之間，或者兩種不同類(lèi)型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體之間的渡越區(qū)。
在所有公知的薄層光生伏打電池中，采用的半導(dǎo)體材料總是處理成在基片表面上連續(xù)的薄的平層形狀，事先由例如用金屬制成的第一透光電極覆蓋在基片上。根據(jù)電池的類(lèi)型，上述半導(dǎo)體材料層接著再由一層或幾層覆蓋(半導(dǎo)電層和/或絕緣層和/或?qū)щ妼?，最上面的一層形成第二電極。
雖然在過(guò)去幾年中對(duì)這種光生伏打電池進(jìn)行了開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，以便增大它們的輸出，但是其輸出仍舊保持在相對(duì)較小的水平。
然而制造這種電池卻需要制備高純度的材料，并且還要使用安裝在絕對(duì)清潔室中的復(fù)雜設(shè)備，即使這樣，這種電池仍然難于制造。
本發(fā)明的主要目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種具有每單位面積較高的將入射光能轉(zhuǎn)換成電能的轉(zhuǎn)換率的光生伏打電池，并且該電池易于制造。
因此，本發(fā)明的產(chǎn)品是一種光生伏打電池，該電池包括具有支持面的基片，在支持面上配置第一電極，通過(guò)多個(gè)層與第一電極隔離的第二電極，多個(gè)層中至少具有半導(dǎo)電材料的第一層，并在其界面處有激活結(jié)，其特征在于所述激活結(jié)具有大于其投影面積的擴(kuò)大的面積。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)電池，上述特征使電池聚集入射光子的能力大大提高。由于在與大的激活結(jié)相連的半導(dǎo)電層中，光多次漫射，導(dǎo)致上述能力的提高是實(shí)質(zhì)性的。因此，本發(fā)明電池的結(jié)構(gòu)能夠提供每單位面積增大的輸出。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)越的技術(shù)特征，所述激活面具有大于20的粗糙系數(shù)。
在這一點(diǎn)上應(yīng)注意，粗糙系數(shù)是由實(shí)際面積與投影面積之比定義的。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，所述支持面具有大于其投影面積的擴(kuò)大的面積，并且所有所述其它各層都在所述支持面上依次相應(yīng)地?cái)U(kuò)展。因?yàn)閮H需要對(duì)基片進(jìn)行一次機(jī)械或化學(xué)處理，所以這個(gè)實(shí)施例明顯具有簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，第一電極具有大于其平面投影面積的擴(kuò)大的面積，并且所有所述其它各層都在所述電極上依次相應(yīng)地?cái)U(kuò)展。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，所述第一半導(dǎo)電材料層具有大于其投影面積的擴(kuò)大的面積，并且所有所述其它各層都在所述第一半導(dǎo)電材料層上依次相應(yīng)地?cái)U(kuò)展。
根據(jù)本發(fā)明第二和第三實(shí)施例所共有的另一個(gè)優(yōu)越的技術(shù)特征，所述電極或相應(yīng)的第一半導(dǎo)電材料層包含膠體微粒形成的一個(gè)層。
這個(gè)技術(shù)特征使激活結(jié)具有非常大的有效面積，因此也具有非常高的有效面積與投影面積比，該比值可以達(dá)到2000的數(shù)量級(jí)。
該層還能使由入射光子在其中產(chǎn)生的少數(shù)載流子，在這些載流子發(fā)生復(fù)合之前到達(dá)結(jié)上，從而制造出能夠最好地利用由來(lái)自入射光的光子提供的能量的光生伏打電池。
通過(guò)研究對(duì)本發(fā)明光生伏打電池各實(shí)施例所作的說(shuō)明，就能明顯地看出本發(fā)明的其它技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)與附圖相關(guān)的但不用作限制保護(hù)范圍的實(shí)施例，在下面對(duì)本發(fā)明給予說(shuō)明。


圖1用圖示意地并以剖面圖方式表示根據(jù)本發(fā)明的第一類(lèi)光生伏打電池。
圖2至6分別是根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，對(duì)圖1所示電池的局部放大視圖。
圖7用圖示意地并以剖面圖方式表示根據(jù)本發(fā)明的第二類(lèi)光生伏打電池。
圖8至12分別是根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，對(duì)圖7所示電池的局部放大視圖。
下面將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，與圖1至6相關(guān)的內(nèi)容是本發(fā)明應(yīng)用于肖特基型金屬-半導(dǎo)體(MS)結(jié)光生伏打電池，或者異質(zhì)結(jié)或同質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體-半導(dǎo)體光生伏打電池的說(shuō)明;而與圖7至12相關(guān)的內(nèi)容是本發(fā)明應(yīng)用于金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)結(jié)光生伏打電池，或者半導(dǎo)體-絕緣體-半導(dǎo)體(SIS)結(jié)光生伏打電池的說(shuō)明。
這么多種類(lèi)的光生伏打電池，其工作原理對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)都是公知的，因此在下面的說(shuō)明中將僅涉及上述原理與本發(fā)明之間的結(jié)合問(wèn)題。以下說(shuō)明特別要涉及EdwardS.Yang所著的、名稱(chēng)為“MicroelectronicDevices”的著作，用于解釋用于光生伏打電池中的物理現(xiàn)象。
首先說(shuō)明圖1，該圖表示根據(jù)本發(fā)明的第一類(lèi)光生伏打電池，該電池用總附圖標(biāo)記號(hào)碼1標(biāo)示。
光生伏打電池1包括基片2，在其上稱(chēng)為支持面的一個(gè)大的面4的整個(gè)表面上設(shè)有連接到第一導(dǎo)體8的第一電極6。電池1還包括連接到第二導(dǎo)體12的第二電極10，通過(guò)第一半導(dǎo)電材料層14和不同材料的層16，第二電極10與第一電極6隔離。根據(jù)所涉及的光生伏打電池的類(lèi)型，將在下面的說(shuō)明中指出，上述層16的材料可以是電子導(dǎo)體(MS電池)，或者是半導(dǎo)體(同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)型電池)。根據(jù)所說(shuō)明的電池的類(lèi)型，下面將稱(chēng)該層為導(dǎo)電層或第二半導(dǎo)電材料層。
術(shù)語(yǔ)“電子導(dǎo)電層”當(dāng)然還表示由有機(jī)電子導(dǎo)電材料制成的層，而術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)電材料”則表示無(wú)機(jī)半導(dǎo)電材料和有機(jī)半導(dǎo)體。
第一半導(dǎo)電材料層14與第一電極6直接接觸，并且與層16一起形成激活結(jié)，該激活結(jié)在圖2至5和圖8至12中用J標(biāo)示出。
第一電極6最好制成厚度為10至500毫微米數(shù)量級(jí)的薄層形狀。電極6用選自下列化合物組的材料制造性能比較好，該組包括攙雜氟、銻或砷的氧化錫，攙雜氧化錫的氧化銦，錫酸鋁和攙雜鋁的氧化鋅。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)然可以選擇任何其它等效的透光電子導(dǎo)電層。
第二電極10的性質(zhì)取決于層16的性質(zhì)，如果后者是導(dǎo)電的，第二電極可以省去。如果層16不導(dǎo)電，第二電極10最好制成薄層的形狀，并選用金、鋁或其它具有類(lèi)似導(dǎo)電性能的材料。
基片2和第一電極或者第二電極10對(duì)相應(yīng)光譜范圍的光子來(lái)說(shuō)當(dāng)然是透明的。
應(yīng)該注意附圖并不反映用這種方法制造的電池的準(zhǔn)確尺寸。為了清楚起見(jiàn)，這些尺寸已經(jīng)大大地放大了。
根據(jù)本發(fā)明，激活結(jié)J具有大于其投影面積的擴(kuò)大的面積。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，基片2的支持面4具有大于其投影面積的擴(kuò)大的面積。在基片2上依次相應(yīng)地?cái)U(kuò)展的順序各層都精細(xì)地包含支持面4如浮雕一般的輪廓，其精細(xì)程度使基片2的支持面4的紋理導(dǎo)致激活結(jié)J具有大于其投影面積的擴(kuò)大的面積。
當(dāng)然還應(yīng)該注意確保形成電極6的層和第一層14的厚度能使激活結(jié)J的擴(kuò)大的面積基本上等于基片的支持面4的擴(kuò)大的面積。
支持面4最好具有大于20的粗糙系數(shù)，典型的粗糙系數(shù)為100的數(shù)量級(jí)，這樣就能制成一種電池，該電池相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)電池來(lái)說(shuō)，通過(guò)光的多次漫射具有相當(dāng)高的光聚集性能。
能夠比較容易地獲得該支持面4的合適的粗糙系數(shù)，例如通過(guò)磨蝕或化學(xué)浸蝕方法。如果基片2是由有機(jī)材料制造的，可以例如通過(guò)模制方法獲得支持面的粗糙系數(shù)。
采用慣用的方法相繼沉積其它各層，例如采用在真空中汽相化學(xué)沉積或物理沉積方法。
根據(jù)圖3中所示的本發(fā)明的第二實(shí)施例，與第一實(shí)施例截然不同，支持面4是平滑的，而是第一電極6上與面4相對(duì)的那個(gè)面具有粗糙的外表。其它各層，特別是第一半導(dǎo)電材料層14依次相應(yīng)地在第一電極6上擴(kuò)展，并且精細(xì)地包含其凹凸。在這個(gè)實(shí)施例中，粗糙系數(shù)也是最好大于20，優(yōu)選值為100的數(shù)量級(jí)。
為了獲得上述粗糙系數(shù)，可以采用例如在真空中切向蒸發(fā)的方法沉積第一電極6(相對(duì)于蒸發(fā)方向，基片傾斜3°至20°)，其它各層采用上面已經(jīng)指出的慣用方法進(jìn)行沉積。
根據(jù)圖4中所示的第三實(shí)施例，基片2的支持面4和第一電極6并不具有特定的粗糙系數(shù)，而與層16接觸并形成激活結(jié)J的第一半導(dǎo)電材料層14的表面是粗糙的，并且具有最好大于20的粗糙系數(shù)，優(yōu)選值為100的數(shù)量級(jí)。
根據(jù)該實(shí)施例，可以采用例如在真空中切向蒸發(fā)的方法沉積第一半導(dǎo)電材料層14。
下面的說(shuō)明涉及圖5，該圖示出了本發(fā)明電池的另一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，第一電極6包括由上述那些導(dǎo)電材料形成的均勻?qū)?8，通過(guò)例如溶膠-凝膠過(guò)程在該層上沉積一層相同材料的膠體微粒20。相繼的各層如上所述依次相應(yīng)地沉積在電極6上。
層18具有的厚度典型值在從15到150毫微米的范圍之內(nèi)，膠體微粒20最好具有1至200毫微米的直徑。這些微粒在基片表面凝結(jié)并形成厚度為0.1至20微米的多孔層。
這樣就能夠制成第一半導(dǎo)電材料層14，并且形成具有有效面積與投影面積之比為2000數(shù)量級(jí)的激活結(jié)，其結(jié)果能得到具有非常大有效面積的電池。
為了使該實(shí)施例能夠提供最高的性能，一定要注意確保第一半導(dǎo)電材料層14的厚度小于或等于由微粒20形成的微孔22寬度的一半，否則微孔22就被堵塞，從而會(huì)顯著地減小激活結(jié)J的粗糙系數(shù)。
根據(jù)圖6中所示的第五實(shí)施例，基片2的支持面4和第一電極6并不具有任何特定的粗糙系數(shù)，而是第一半導(dǎo)電材料層14包括由膠體微粒20形成一個(gè)層，在該層上再沉積相繼的各層。
在這個(gè)實(shí)施例中，微粒20的尺寸和由微粒形成的層厚對(duì)電池響應(yīng)入射光的激勵(lì)具有顯著的影響。
該層的微粒吸收光子，光子的能量等于或超過(guò)導(dǎo)帶和微粒材料的價(jià)帶之間的能差。上述對(duì)光的吸收導(dǎo)致微粒中電子-空穴對(duì)的增加。例如采用由象TiO2這樣的半導(dǎo)電材料制成的n型層14的情況下，電子為多數(shù)載流子，而空穴為少數(shù)載流子。因此，當(dāng)采用這種類(lèi)型的半導(dǎo)體/金屬結(jié)電池或半導(dǎo)體/半導(dǎo)體結(jié)電池增加通過(guò)吸收光獲得的電荷時(shí)，必須使空穴在其可能與電子結(jié)合之前，就能夠擴(kuò)散到上述結(jié)上。換句話說(shuō)，由1pm標(biāo)示的少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度必須大于在到達(dá)該結(jié)之前這些載流子必須走過(guò)的距離。
擴(kuò)散的長(zhǎng)度由方程式1pm＝(2Dr)0.5確定，在該式中r為空穴的壽命期限，D為少數(shù)載流子的擴(kuò)散常數(shù)。舉例說(shuō)，對(duì)于TiO2其1pm的值為100毫微米。
膠體微粒20的直徑必須小于少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度，這些載流子才極有可能到達(dá)半導(dǎo)體/金屬或半導(dǎo)體/半導(dǎo)體結(jié)上，從而達(dá)到電荷的載流子的有效分離，增大轉(zhuǎn)換的輸出。
下面的說(shuō)明將涉及圖7至12，這些圖示出了根據(jù)本發(fā)明的金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)和半導(dǎo)體-絕緣體-半導(dǎo)體(SIS)結(jié)光生伏打電池的各種實(shí)施例。在這些圖中，與結(jié)合圖1至6上述說(shuō)明的部分相同的部分用相同的附圖標(biāo)記號(hào)碼標(biāo)示。
在圖7至12中可以清楚地看出，除了一個(gè)絕緣材料層24在第一半導(dǎo)電材料層14和層16以及10之間擴(kuò)展之外，這些光生伏打電池的結(jié)構(gòu)與結(jié)合圖1至6上述的電池并無(wú)不同。無(wú)論層16和10的性質(zhì)如何，它們都是在上面。
絕緣材料層24最好具有1至50毫微米的厚度。無(wú)論如何該層的厚度都必須容許通過(guò)第一半導(dǎo)電材料層14的電子隧道效應(yīng)注入到下列層中，在SIS電池的情況下為形成第二半導(dǎo)電材料層的層16;在MIS電池的情況下為金屬層。
第一半導(dǎo)電材料層14可以由無(wú)機(jī)半導(dǎo)電材料制成。在SIS電池的情況下，相同的材料也用于層16。
然而在圖11中所示根據(jù)本發(fā)明電池的實(shí)施例的情況下，就象圖5中所示情況一樣，應(yīng)該注意確保第一半導(dǎo)電材料層14的厚度小于或等于由微粒20形成的微孔22直徑的一半，否則這些微孔22就被堵塞，從而會(huì)顯著地減小粗糙系數(shù)。
構(gòu)成上述層14(MS、MIS、SIS、同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)電池)和/或?qū)?6(SIS、同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)電池)的半導(dǎo)電材料可以從包括在下述四組中的半導(dǎo)電氧化物的復(fù)合物中選擇。
第一組包括過(guò)渡元素的氧化物、現(xiàn)代周期分類(lèi)表13和14列元素的氧化物和鑭系元素氧化物。(參見(jiàn)“Coursdechimiephysique”P(pán)aulArnaud著，Dunod出版，1988年。)第二組包括由第一組的兩種或幾種氧化物的混合物形成的混合氧化物。
第三組包括由第一組的一種或幾種氧化物的混合物與現(xiàn)代周期分類(lèi)表1和2列元素的氧化物形成的混合氧化物。
第四組是由多種半導(dǎo)電材料組構(gòu)成的，其中包括硅、硅的氫化物、碳化硅、鍺、硫化鎘、碲化鎘、硫化鋅、硫化鉛、硫化鐵、硫化鋅和硫化鎘、亞硒酸鋅、砷化鎵、磷化銦、磷化鎵、磷化鎘、氟化鈦、氮化鈦、氟化鋯、氮化鋯、摻雜的金剛石、硫氰酸銅以及純的和混合的黃銅礦。
上述半導(dǎo)電材料優(yōu)選地選自下述材料組，其中包括氧化鈦、氧化鑭、氧化鋯、氧化鈮、氧化鎢、氧化鍶、氧化鈣/鈦、鈦酸鈉和鈮酸鉀。
根據(jù)本發(fā)明的特殊實(shí)施例，層14和/或?qū)?6可以由有機(jī)半導(dǎo)電材料制成。
構(gòu)成層14和/或?qū)?6的半導(dǎo)電材料也可以選自下述組中的半導(dǎo)電材料，其中包括酞菁(以下標(biāo)示為PC)、2，9-二甲基喹吖啶、1，1-雙(4-二-對(duì)-甲苯基氨基苯基)環(huán)己烯、酞菁雙萘亞甲基鄰花青、聚(正-乙烯基咔唑)、多蒽、多酚、聚硅烷、聚(對(duì)-亞苯基)亞乙烯基、紫菜堿、苝及其衍生物、聚(苯并[C]噻吩)＝聚(異硫茚)、聚噻吩、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚苯胺、聚(對(duì)-亞苯基)、聚(噻吩)亞乙烯基、多炔、多薁和聯(lián)乙炔。
上述半導(dǎo)電材料優(yōu)選地選自下述材料組，其中包括H2PC、攙雜O2的MgPC、CuPC、ZnPC、FePC、SiPC、NiPC、Al(cl)PC、Al(OH)PC、摻雜二氯氰基醌的LuPC2、四-4-三丁基酞菁潤(rùn)滑脂二氯化硅、LuPC2∶2，2′6，6′-四苯基-4-4′(對(duì)-二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃以及5，10，15，20，-四(3-吡啶基)紫菜堿、LuPC和NiPC∶I2。
無(wú)需贅述，根據(jù)準(zhǔn)備制造的電池的類(lèi)型上述半導(dǎo)電材料能夠具有n或P導(dǎo)電型。
在MS或MIS電池的情況下，層16可以由選自下述金屬組的材料制成，其中包括鉑、釕、銠、鈀、銥、銀、鋨、金、鋁、銦、鎂和現(xiàn)代周期分類(lèi)表8至10列元素的導(dǎo)電氧化物。
根據(jù)派生的技術(shù)方案，MS或MIS電池由導(dǎo)電聚合物形成的層16最好選自下述復(fù)合物，其中包括聚(苯并[C]噻吩)＝聚(異硫茚)、聚噻吩、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚苯胺、聚(對(duì)-亞苯基)、聚(噻吩)亞乙烯基、多炔、多薁、聯(lián)乙炔以及攙雜的和未攙雜的酞菁。
在本發(fā)明的金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)或半導(dǎo)體-絕緣體-半導(dǎo)體(SIS)光生伏打電池中，制成絕緣材料層24的材料可以選自下述復(fù)合物，其中包括氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、氧化釔、氧化鑭、氟氧化鋁、立體晶系氮化錋、金剛石、具有大于3.5電子伏特禁帶的金屬氧化物組，或者選自下述絕緣聚合物的復(fù)合物，其中包括聚酰亞胺、聚間甲基丙烯酸脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚硅烷。
應(yīng)該注意根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)明智地選擇用于制造電池的各種材料，能夠得到透明的或幾乎透明的光生伏打電池。
權(quán)利要求
1.光生伏打電池，包括具有支持面(4)的基片(2)，在支持面上配置第一電極(6)，和通過(guò)多個(gè)層(14、16；14、24、16)與第一電極隔離的第二電極(10)，多個(gè)層中具有至少一個(gè)第一半導(dǎo)電材料層(14)在其界面處有一個(gè)激活結(jié)(J)，其特征在于所述激活結(jié)(J)具有大于其投影面積的擴(kuò)大的面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于所述激活結(jié)(J)具有大于20的粗糙系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池，其特征在于所述支持面(4)具有大于其投影面積的擴(kuò)大的面積，并且所述其它各層(14、16;14、24、16)和所述電極(6、10)被依次相應(yīng)地配置在所述支持面(4)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池，其特征在于所述第一電極(6)具有大于其投影面積的擴(kuò)大的面積，并且所述其它各層(14、16;14、24、16)和所述第二電極(10)被依次相應(yīng)地配置在所述第一電極(6)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池，其特征在于所述第一電極(6)包括由膠體微粒(20)形成的層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池，其特征在于所述第一半導(dǎo)電材料層(14)具有大于其投影面積的擴(kuò)大的面積，并且所述其它各層(16;16、24)和所述第二電極(10)被依次相應(yīng)地配置在所述第一半導(dǎo)電材料層(14)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池，其特征在于所述第一半導(dǎo)電材料層(14)包括由膠體微粒(20)形成的層。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的電池，其特征在于分別形成所述第一電極(6)和所述第一半導(dǎo)電材料層(14)的膠體微粒(20)具有1至200毫微米的直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的電池，其特征在于由粘結(jié)的膠體微粒(20)形成的層具有0.1至20微米的厚度。
10.根據(jù)在先權(quán)利要求中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電池，其特征在于除了所述第一半導(dǎo)電材料層(14)之外，所述多個(gè)層(14、16;14、24、16)還包括在所述第一半導(dǎo)電材料層(14)和所述第二電極(10)之間擴(kuò)展的導(dǎo)電層(16)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池，其特征在于所述多個(gè)層(14、16;14、24、16)還包括在所述第一半導(dǎo)電材料層(14)和所述導(dǎo)電層(16)之間擴(kuò)展的絕緣材料層(26)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的電池，其特征在于所述第二電極(10)由所述導(dǎo)電層(16)形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電池，其特征在于除去所述第一半導(dǎo)電材料層(14)之外，所述多個(gè)層(14、16;14、24、16)還包括與第一半導(dǎo)電材料層(14)導(dǎo)電性類(lèi)型不同的第二半導(dǎo)電材料層(16)，并且第二半導(dǎo)電材料層在所述第一層和第二電極(10)之間擴(kuò)展。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池，其特征在于所述多個(gè)層(14、16;14、24、16)還包括在所述第一半導(dǎo)電材料層(14)和所述第二半導(dǎo)電材料層(16)之間擴(kuò)展的絕緣材料層(26)。
15.根據(jù)在先權(quán)利要求中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電池，其特征在于第一電極(6)是由選自下述材料組中的材料制成的，該組包括攙雜氟、銻或砷的氧化錫、錫酸鋁和攙雜鋁的氧化鋅。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電池，其特征在于所述第一半導(dǎo)電材料層(14)由無(wú)機(jī)半導(dǎo)電材料制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的電池，其特征在于所述第一半導(dǎo)電材料層(14)和/或所述第二半導(dǎo)電材料層(16)由無(wú)機(jī)半導(dǎo)電材料制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電池，其特征在于所述第一半導(dǎo)電材料層(14)由有機(jī)半導(dǎo)電材料制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電池，其特征在于所述第一半導(dǎo)電材料層(14)和/或所述第二半導(dǎo)電材料層(16)由有機(jī)半導(dǎo)電材料制成。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池，其特征在于所述第一半導(dǎo)電材料層(14)和/或所述第二半導(dǎo)電材料層(16)是由選自第一、第二、第三和第四組構(gòu)成的半導(dǎo)電材料組中的半導(dǎo)電材料制成;第一組包括過(guò)渡元素的半導(dǎo)電氧化物、現(xiàn)代周期分類(lèi)表13和14列元素的半導(dǎo)電氧化物和鑭系元素的半導(dǎo)電氧化物;第二組包括由第一組的兩種或幾種氧化物的混合物形成的混合半導(dǎo)電氧化物;第三組包括由第一組的一種或幾種氧化物的混合物與現(xiàn)代周期分類(lèi)表1和2列元素的氧化物形成的混合半導(dǎo)電氧化物;以及第四組包括硅、硅的氫化物、碳化硅、鍺、硫化鎘、碲化鎘、硫化鋅、硫化鉛、硫化鐵、亞硒酸鋅、砷化鎵、磷化銦、磷化鎵、磷化鎘、氟化鈦、氮化鈦、氟化鋯、氮化鋯、摻雜的金剛石、硫氰酸銅以及純的和混合的黃銅礦。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電池，其特征在于半導(dǎo)電材料選自下述材料組，其中包括氧化鈦、氧化鑭、氧化鋯、氧化鈮、氧化鎢、氧化鍶、氧化鈣/鈦、鈦酸鈉和鈮酸鉀。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電池，其特征在于所述第一半導(dǎo)電材料層(14)和/或所述第二半導(dǎo)電材料層(16)是由選自下述攙雜的和/或未攙雜的半導(dǎo)電材料組中的半導(dǎo)電材料制成的，其中包括酞菁、2，9-二甲基喹丫啶、1，1-雙(4-二-對(duì)-甲苯基氨基苯基)環(huán)己烯、酞菁雙萘亞甲基鄰茬青、聚(正-乙烯基咔唑)、多蒽、多酚、聚硅烷、聚(對(duì)-亞苯基)亞乙烯基、紫菜堿、及其衍生物、聚(苯并[C]噻吩)＝聚(異硫茚)、聚噻吩、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚苯胺、聚(對(duì)-亞苯基)、聚(噻吩)亞乙烯基、多炔、多薁和聯(lián)乙炔。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電池，其特征在于所述第一半導(dǎo)電材料層(14)和/或所述第二半導(dǎo)電材料層(16)是由選自下述半導(dǎo)電材料組中的半導(dǎo)電材料制成的，其中包括H2PC、攙雜O2的MgPC、CuPC、ZnPC、FePC、SiPC、NiPC、Al(Cl)PC、Al(OH)PC、攙雜二氯氰基醌的LuPC2、四-4-三丁基酞菁潤(rùn)滑脂二氯化硅、LuPC∶2，2′6，6′-四苯基-4，-4′(對(duì)-二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃，以及5，10，15，20-四(3-吡啶基)紫菜堿、LuPC和NiPC∶I2。
24.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池，其特征在于導(dǎo)電層(16)是由選自第一和第二組形成材料組中的材料制成;第一組包括聚(苯并[C]噻吩)＝聚(異硫茚)、聚噻吩、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚苯胺、聚(對(duì)-亞苯基)、聚(噻吩)亞乙烯基、多炔、多薁、聯(lián)乙炔以及攙雜的和未攙雜的酞菁;第二組包括鉑、釕、銠、鈀、銥、鋨、銀、金、鋁、銦、鎂、和現(xiàn)代周期分類(lèi)表8至10列元素的導(dǎo)電氧化物。
25.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池，其特征在于絕緣材料層(26)是由選自第一、第二和第三組構(gòu)成的材料組中的材料制成的;第一組包括氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、氧化釔、氧化鑭、氟氧化鋁、立體晶系氮化錋、金剛石;第二組包括具有大于3.5電子伏特禁帶的金屬氧化物;第三組包括聚酰亞胺、聚間甲基丙烯酸脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚硅烷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光生伏打電池(1)，包括具有支持面(4)的基片(2)，支持面上有第一電極(6)和通過(guò)多個(gè)層(14、16；14、24、16)與第一電極隔離的第二電極(10)，多個(gè)層中具有至少一個(gè)第一串導(dǎo)電材料層(14)在其界面處有激活結(jié)(J)，所述激活(J)具有大于其投影面積的擴(kuò)大的面積。
文檔編號(hào)H01G9/20GK1086049SQ93116580
公開(kāi)日1994年4月27日 申請(qǐng)日期1993年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月29日
發(fā)明者E·索勒, M·格列策爾, T·邁耶 申請(qǐng)人:阿蘇拉布股份有限公司