(57)【要約】回折用フォイルだけでなく、回折用フォイルに関連する光起電力セル、光起電力システム、光起電力要素、及びこれらの製造方法が開示される。
2009502027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折用フォイルを備える光起電力セル。
【請求項２】
回折用フォイルは金属を含む、請求項１記載の光起電力セル。
【請求項３】
金属はアルミニウム、クロム、銅、銀、金、またはこれらの金属の合金を含む、請求項２記載の光起電力セル。
【請求項４】
回折用フォイルはポリマーを含む、請求項１記載の光起電力セル。
【請求項５】
物品は回折用フォイルを被覆する導電層を含む、請求項１記載の光起電力セル。
【請求項６】
回折用フォイルは電極の少なくとも一部分として構成される、請求項１記載の光起電力セル。
【請求項７】
光起電力セルは更に光活性材料を含む、請求項１記載の光起電力セル。
【請求項８】
光活性材料は電子ドナー材料及び電子アクセプタ材料を含む、請求項７記載の光起電力セル。
【請求項９】
電子アクセプタ材料は、フラーレン、無機ナノ粒子、オキサジアゾール、ディスコティック液晶、カーボンナノロッド、無機ナノロッド、ＣＮ基を含むポリマー、ＣＦ３基を含むポリマー、及びこれらの材料の組み合わせから成るグループから選択される材料を含む、請求項８記載の光起電力セル。
【請求項１０】
電子ドナー材料は、ディスコティック液晶、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラーン、ポリチエニルビニレン、及びポリイソチアナフタレンから成るグループから選択される材料を含む、請求項８記載の光起電力セル。
【請求項１１】
光活性材料は光増感連結ナノ粒子材料を含む、請求項７記載の光起電力セル。
【請求項１２】
光増感連結ナノ粒子材料は、セレン化物、硫化物、テルル化物、酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、及びこれらの材料の組み合わせから成るグループから選択される材料を含む、請求項１１記載の光起電力セル。
【請求項１３】
光活性材料はアモルファスシリコンまたはＣＩＧＳを含む、請求項７記載の光起電力セル。
【請求項１４】
回折用フォイルは、入射光を光活性層に振り向けるように構成される、請求項１記載の光起電力セル。
【請求項１５】
更に２つの基板を備え、回折用フォイルは第１基板と第２基板との間に配置される、請求項１記載の光起電力セル。
【請求項１６】
基板と、
基板の上に配置される光起電力セルと、そして
光起電力セルの上に配置される回折用フォイルと、
を備える物品。
【請求項１７】
物品はパターンを表面の上に含む、請求項１６記載の物品。
【請求項１８】
パターンはロゴ、数字、文字、単語、図、またはデザインパターンを含む、請求項１７記載の物品。
【請求項１９】
回折用フォイルは、光が回折用フォイルに衝突すると、回折用フォイルがパターンを反射するように構成される、請求項１７記載の物品。
【請求項２０】
物品は、セキュリティカード、識別カード、グリーティングカード、ビジネスカード、広告板、ポスター、または標識を含む、請求項１６記載の物品。
【請求項２１】
光起電力セルと、
光起電力セルに電気的に接続されるセンサと、そして
光起電力セルを少なくとも部分的に覆う回折用フォイルと、
を備えるシステム。
【請求項２２】
センサはビデオセンサ、オーディオセンサ、移動検出センサ、温度センサ、または圧力センサである、請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
システムは壁に取り付けられるように構成される、請求項２１記載のシステム。
【請求項２４】
システムは、光起電力セルを肉眼では見ることができないように構成される、請求項２１記載のシステム。
【請求項２５】
システムは、センサを肉眼では見ることができないように構成される、請求項２１記載のシステム。
【請求項２６】
使用状態では、センサは光起電力セルによって少なくとも部分的に作動する、請求項２１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回折用フォイルだけでなく、回折用フォイルに関連する光起電力セル、システム、コンポーネント、及び方法に関する。
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００５年７月１５日出願の米国仮特許出願第６０／６９９，６９３号の優先権を主張するものであり、この文献の内容をここで参照することにより当該文献の内容が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
光起電力セルは、光の形態のエネルギーを電気の形態のエネルギーに変換するために広く使用される。通常の光起電力セルは、２つの電極の間に配置される光活性材料を含む。一般的に、光はこれらの電極の内の一方の電極、または両方の電極を通過して光活性材料と相互作用し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【発明の開示】
【０００３】
種々の図における同様の参照記号は同様の構成要素を指す。
一の態様では、本発明は、回折用フォイルを含む光起電力セルを特徴とする。
別の態様では、本発明は、基板と、基板の上に配置される光起電力セルと、そして光起電力セルの上に配置される回折用フォイルと、を備える物品を特徴とする。
【０００４】
更に別の態様では、本発明は、光起電力セルと、光起電力セルに電気的に接続されるセンサと、そして光起電力セルを少なくとも部分的に覆う回折用フォイルと、を備えるシステムを特徴とする。
【０００５】
実施形態は次の態様の内の一つ以上の態様を含むことができる。
回折用フォイルは、アルミニウム、クロム、銅、銀、金、またはこれらの金属の合金のような金属を含むことができる。
【０００６】
回折用フォイルはポリマーを含むことができる。
回折用フォイルは電極の少なくとも一部分として構成される。
回折用フォイルは、入力光を光活性層に振り向けるように構成することができる。
【０００７】
物品は更に２つの基板を含むことができ、これらの基板の間に回折用フォイルが配置される。
物品は回折用フォイルを被覆する導電層を含むことができる。
【０００８】
光起電力セルは更に光活性材料を備える。或る実施形態では、光活性材料は電子ドナー材料及び電子アクセプタ材料を含むことができる。或る実施形態では、光増感連結ナノ粒子材料を含むことができる。或る実施形態では、光活性材料はアモルファスシリコンまたはＣＩＧＳを含むことができる。
【０００９】
電子アクセプタ材料は、フラーレン、無機ナノ粒子、オキサジアゾール、ディスコティック液晶、カーボンナノロッド、無機ナノロッド、ＣＮ基を含むポリマー、ＣＦ３基を含むポリマー、及びこれらの材料の組み合わせから成るグループから選択される材料を含むことができる。
【００１０】
電子ドナー材料は、ディスコティック液晶、ポリチオンフェン、ポリフェニレン、ポリ
フェニルビニレン、ポリシラーン、ポリチエニルビニレン、ポリイソチアナフタレン、及びこれらの材料の組み合わせから成るグループから選択される材料を含むことができる。
【００１１】
光増感連結ナノ粒子材料は、セレン化物、硫化物、テルル化物、酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、及びこれらの材料の組み合わせから成るグループから選択される材料を含むことができる。
【００１２】
物品はパターン（ロゴ、数字、文字、単語、図、またはデザインパターン）を表面の上に含むことができる。
回折用フォイルは、光が回折用フォイルに衝突すると、回折用フォイルがパターンを反射するように構成することができる。
【００１３】
物品は、セキュリティカード、識別カード、グリーティングカード、ビジネスカード、広告板、ポスター、または標識を含むことができる。
センサはビデオセンサ、オーディオセンサ、移動検出センサ、温度センサ、または圧力センサとすることができる。
【００１４】
システムは壁に取り付けられるように構成することができる。
システムは、光起電力セルまたはセンサを肉眼では見ることができないように構成することができる。
【００１５】
使用状態では、センサは光起電力セルによって少なくとも部分的に作動することができる。
他の特徴及び利点は記述、図から、そして請求項から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
概括すると、本開示は回折用フォイルを光起電力セルと一緒に使用する方法に関するものである。
或る実施形態では、回折用フォイルは光起電力セルの外部に配置することができる。図１はオブジェクト１００を示し、オブジェクト１００は、光起電力セル１２０の上部に固定される回折用フォイル１３０を含み、光起電力セル１２０が今度は基板１１０に接続される。回折用フォイル１３０は、金属またはポリマーのような適切な材料により作製することができる。回折用フォイルを作製するために使用することができる金属の例として、アルミニウム、クロム、銅、銀、金、及びこれらの金属の合金を挙げることができる。光起電力セル１２０は有機光起電力セル、色素増感太陽電池（ＤＳＳＣ）、アモルファスシリコン光起電力セル、銅インジウムガリウムセレン化物（ＣＩＧＳ）光起電力セル、カドミウムセレン化物光起電力セル、カドミウムテルル化物光起電力セル、銅インジウム硫化物光起電力セル、またはタンデム型光起電力セルとすることができる。基板１１０は、金属またはポリマーのようないずれかの適切な材料により作製することができる。オブジェクト１００は、例えばセキュリティカード、識別カード、グリーティングカード、ビジネスカード、広告板、ポスター、または標識とすることができる。或る実施形態では、オブジェクト１００は標準オブジェクトの外観を呈することができる。一例として、オブジェクト１００は壁に取り付けることができる（例えば、絵画または写真のような芸術作品、或いは広告のような実用的なオブジェクトの形態を採る）。別の例として、オブジェクト１００は表面に立てることができる（例えば、ペン、鉛筆、ペーパーホルダー、コンピュータコンポーネントなど）。
【００１７】
或る実施形態では、回折用フォイル１３０は光起電力セル１２０に或るポイントで固定し、そして基板１１０に他のポイントで固定することができる。取り付けポイントは、例えば回折用フォイルの形状によって変えることができる。或る実施形態では、回折用フォ
イル１３０は光起電力セル１２０を被覆するように設けられる。
【００１８】
或る実施形態では、回折用フォイル１３０は、光起電力セル１２０をカモフラージュするように構成することができる。例えば、回折用フォイル１３０は、光起電力セル１２０を肉眼では見ることができないように構成することができる。
【００１９】
或る実施形態では、オブジェクト１００は、光起電力セル１２０に電気的に接続されるセンサ（図１には示さず）を含むことができるので、光が光起電力セル１２０に衝突することによってセンサが作動する。使用状態では、センサは光起電力セル１２０によって少なくとも部分的に作動させることができる。センサの例として、ビデオセンサ、オーディオセンサ、移動検出センサ、温度センサ、及び圧力センサを挙げることができる。或る実施形態では、回折用フォイル１３０は、センサを肉眼では見ることができないように構成することができる（例えば、上に議論したオブジェクトのようなオブジェクトを形成する）。従って、例えばセンサは上に議論した場所に設けられるオブジェクトの内部に配置して（例えば、壁に取り付ける、表面に配置される、オブジェクトの内部に埋め込まれる）、センサを使用して室内の変化（例えば、圧力、温度、移動、音、視覚の変化）を検出することができるようにする。
【００２０】
或る実施形態では、オブジェクト１００は或るパターンを表面の上に含むことができる。パターンの例として、ロゴ、数字、文字、単語、図、及びデザインパターンを挙げることができる。或る実施形態では、回折用フォイル１３０は、光が回折用フォイルに衝突すると、回折用フォイルがパターンを反射するように構成される。
【００２１】
或る実施形態では、回折用フォイルは光起電力セルの中に配置することができる。例えば、回折用フォイルは、入射光を光起電力セルの光活性層に振り向けるように構成することができる。
【００２２】
或る実施形態では、回折用フォイルは光起電力セルの中の電極として使用することができる。例えば、回折用フォイルが金属により作製される場合、回折用フォイル自体を電極として使用することができる。別の例として、回折用フォイルがポリマーにより作製される場合、回折用フォイルを導電性塗膜（例えば、金属層）で被覆して電極を形成することができる。これらの実施形態では、回折用フォイルは光起電力セルの中の、電極に適するいずれかの場所に配置することができる。
【００２３】
或る実施形態では、上に説明した光起電力セルは有機光起電力セルとすることができる。図２は、有機光起電力セル２００の断面図を示し、有機光起電力セルは透明基板２１０と、メッシュカソード２２０と、正孔輸送層２３０と、光活性層（電子アクセプタ材料及び電子ドナー材料を含む）２４０と、正孔阻止層２５０と、アノード２６０と、そして基板２７０と、を含む。
【００２４】
図３及び４は、メッシュ電極の平面図及び断面図をそれぞれ示している。図３及び４に示すように、メッシュカソード２２０は中実領域２２２及び中空領域２２４を含む。一般的に、領域２２２は導電材料により形成されるので、メッシュカソード２２０によって、光はカソードの領域２２４を通過することができ、そして電子はカソードの領域２２２を流れることができる。
【００２５】
中空領域２２４が占めるメッシュカソード２２０の面積（メッシュカソード２２０の非充填面積）は必要に応じて選択することができる。一般的に、メッシュカソード２２０の非充填面積は少なくとも約１０％（例えば、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、
少なくとも約８０％）、及び／又はメッシュカソード２２０の全体面積の最大約９９％（例えば、最大約９５％、最大約９０％、最大約８５％）である。
【００２６】
メッシュカソード２２０は種々の方法により作製することができる。或る実施形態では、メッシュ電極は、上に説明したように、層（例えば、基板）にスタンピングにより形成することができる。或る実施形態では、メッシュカソード２２０は、中実領域２２２を形成する複数の材料ワイヤを編み込むことにより形成される編み込みメッシュである。ワイヤは、例えば平織、畳織、綾織、綾畳織、またはこれらの組み合わせを使用して編みこむことができる。或る実施形態では、メッシュカソード２２０は溶接ワイヤメッシュにより形成される。或る実施形態では、メッシュカソード２２０は拡大メッシュ状に形成される。拡大金属メッシュは、例えば領域２２４を材料シート（例えば、金属のような導電材料）から除去し（例えば、レーザ除去、化学エッチング、穿孔法により）、次にシートを延伸させる（例えば、シートを２次元方向に延伸させる）ことにより作製することができる。或る実施形態では、メッシュカソード２２０は、領域２２４を除去し（例えば、レーザ除去、化学エッチング、穿孔法により）、その後はシートを延伸させることなく形成される金属シートである。
【００２７】
或る実施形態では、中実領域２２２は全体が導電材料により形成される（例えば、領域２２２は導電性を示すほぼ均質な材料により形成される）。領域２２２に使用することができる導電材料の例として、導電金属、導電合金、及び導電ポリマーを挙げることができる。導電金属の例として、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、白金、及びチタンを挙げることができる。導電合金の例として、ステンレス鋼（例えば、３３２ステンレス鋼、３１６ステンレス鋼）、金合金、銀合金、銅合金、アルミニウム合金、ニッケル合金、パラジウム合金、白金合金、及びチタン合金を挙げることができる。導電ポリマーの例として、ポリチオンフェン（例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ））、ポリアニリン（例えば、ドープされたポリアニリン）、ポリピロール（例えば、ドープされたポリピロール）を挙げることができる。或る実施形態では、導電材料の組み合わせを使用する。或る実施形態では、中実領域２２２は、約３Ω／□未満のシート抵抗を有することができる。
【００２８】
図５に示すように、或る実施形態では、中実領域２２２は、異なる材料３０４で被覆される（例えば、金属配線技術を使用して、気相成長を使用して）材料３０２により形成される。一般的に、材料３０２はいずれかの所望材料（例えば、電気絶縁材料、導電材料、または半導体材料）により形成することができ、そして材料３０４は導電材料である。材料３０２を形成することができる電気絶縁材料の例として、繊維、光ファイバ材料、高分子材料（例えば、ナイロン）、及び天然材料（例えば、亜麻、綿、羊毛、絹）を挙げることができる。材料３０２を形成することができる導電材料の例として、上に開示した導電材料を挙げることができる。材料３０２を形成することができる半導体材料の例として、酸化錫インジウム、フッ素添加酸化錫、酸化錫、及び酸化亜鉛を挙げることができる。或る実施形態では、材料３０２は繊維の形態であり、そして材料３０４は材料３０２を被覆する導電材料である。或る実施形態では、材料３０２はメッシュの形態であり（上の議論を参照）、このメッシュはメッシュに形成された後、材料３０４で被覆される。一例として、材料３０２は拡大金属メッシュとすることができ、そして材料３０４は、拡大金属メッシュを被覆するＰＥＤＯＴとすることができる。
【００２９】
一般的に、メッシュカソード２２０の最大厚さ（すなわち、メッシュカソード２２０とコンタクトする基板２１０の表面にほぼ直交する方向のメッシュカソード２２０の最大厚さ）は、正孔輸送層２３０の合計厚さよりも薄くする必要がある。通常、メッシュカソード２２０の最大厚さは、少なくとも０．１ミクロン（例えば、少なくとも約０．２ミクロン、少なくとも約０．３ミクロン、少なくとも約０．４ミクロン、少なくとも約０．５ミ
クロン、少なくとも約０．６ミクロン、少なくとも約０．７ミクロン、少なくとも約０．８ミクロン、少なくとも約０．９ミクロン、少なくとも約１ミクロン）であり、そして／または最大約１０ミクロン（例えば、最大約９ミクロン、最大約８ミクロン、最大約７ミクロン、最大約６ミクロン、最大約５ミクロン、最大約４ミクロン、最大約３ミクロン、最大約２ミクロン）である。
【００３０】
図３では矩形を有するものとして示されるが、中空領域２２４は広くどのような所望形状を持つこともできる（例えば、正方形、円形、半円形、三角形、菱形、楕円形、台形、不規則形）。或る実施形態では、メッシュカソード２２０の異なる中空領域２２４は異なる形状を持つことができる。
【００３１】
図４では正方形の断面を有するものとして示されるが、中実領域２２２は広くどのような所望形状を持つこともできる（例えば、矩形、円形、半円形、三角形、菱形、楕円形、台形、不規則形）。或る実施形態では、メッシュカソード２２０の異なる中実領域２２２は異なる形状を持つことができる。中実領域２２２が円形断面を有する実施形態では、断面は約５ミクロン〜約２００ミクロンの範囲の直径を有することができる。中実領域２２２が台形断面を有する実施形態では、断面は約０．１ミクロン〜約５ミクロンの範囲の高さ、及び約５ミクロン〜約２００ミクロンの範囲の幅を有することができる。
【００３２】
或る実施形態では、メッシュカソード２２０は可撓性である（例えば、光起電力セル２００に、連続生産プロセスであるロールツーロールプロセスを使用して組み込むために十分な可撓性を持つ）。或る実施形態では、メッシュカソード２２０は半剛性または非可撓性である。或る実施形態では、メッシュカソード２２０の異なる領域を可撓性、半剛性、または非可撓性とすることができる（例えば、一つ以上の領域が可撓性であり、かつ一つ以上の異なる領域が半剛性である、一つ以上の領域が可撓性であり、かつ一つ以上の異なる領域が非可撓性である）。
【００３３】
一般的に、メッシュカソード２２０は基板２１０の上に配置することができる。或る実施形態では、メッシュカソード２２０は基板２１０に部分的に埋め込むことができる。
基板２１０は通常、透明材料により形成される。本明細書において使用しているように、透明材料という表現は、光起電力セル２００に使用される厚さの状態で、光起電力セルが動作している間に使用される或る波長、または或る範囲の波長の入射光の少なくとも約６０％（例えば、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％）を透過する材料を指す。基板２１０を形成することができる材料の例として、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、高分子炭化水素、セルロースポリマー、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、及びこれらの材料の組み合わせを挙げることができる。或る実施形態では、ポリマーはフッ素化ポリマーとすることができる。或る実施形態では、高分子材料の組み合わせが使用される。或る実施形態では、基板２１０の異なる領域は異なる材料により形成することができる。
【００３４】
一般的に、基板２１０は可撓性、半剛性、または剛性（例えば、ガラス）とすることができる。或る実施形態では、基板２１０は、約５，０００メガパスカル未満（例えば、約２，５００メガパスカル未満または約１，０００メガパスカル未満）の曲げ弾性率を有する。或る実施形態では、基板２１０の異なる領域は可撓性、半剛性、または非可撓性とすることができる（例えば、一つ以上の領域が可撓性であり、かつ一つ以上の異なる領域が半剛性である、一つ以上の領域が可撓性であり、かつ一つ以上の異なる領域が非可撓性である）。
【００３５】
通常、基板２１０は少なくとも約１ミクロン（例えば、少なくとも約５ミクロン、少な
くとも約１０ミクロン）の厚さであり、そして／または最大約１，０００ミクロン（例えば、最大約５００ミクロン、最大約３００ミクロン、最大約２００ミクロン、最大約１００ミクロン、最大約５０ミクロン）の厚さである。
【００３６】
一般的に、基板２１０は着色することができる、または無着色とすることができる。或る実施形態では、基板２１０の一つ以上の部分を着色し、基板２１０の一つ以上の異なる部分を無着色とする。
【００３７】
基板２１０は一つの平坦表面（例えば、光が当たる表面）、２つの平坦表面（例えば、光が当たる表面、及び反対側表面）を持つことができる、または平坦表面を持たないようにすることができる。基板２１０の非平坦表面は、例えば屈曲させる、または階段状にすることができる。或る実施形態では、基板２１０の非平坦表面はパターニングして形成される（例えば、階段状にパターニングしてフレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、またはレンチキュラープリズムを形成する）。
【００３８】
正孔輸送層２３０は通常、光起電力セル２００に使用される厚さの状態で、正孔をメッシュカソード２２０に輸送し、そしてメッシュカソード２２０への電子の輸送をほとんど阻止する材料により形成される。層２３０を形成することができる材料の例として、ポリチオフェン（例えば、ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラーン、ポリチエニレンビニレン、及び／又はポリイソチアナフタレンを挙げることができる。或る実施形態では、正孔輸送層２３０は正孔輸送材料の組み合わせを含むことができる。
【００３９】
一般的に、正孔輸送層２３０の上側表面（すなわち、活性層２４０とコンタクトする正孔輸送層２３０の表面）と基板２１０の上側表面（すなわち、メッシュ電極２２０とコンタクトする基板２１０の表面）との間の距離は必要に応じて変えることができる。通常、正孔輸送層２３０の上側表面とメッシュカソード２２０の上側表面との間の距離は少なくとも０．０１ミクロン（例えば、少なくとも約０．０５ミクロン、少なくとも約０．１ミクロン、少なくとも約０．２ミクロン、少なくとも約０．３ミクロン、少なくとも約０．５ミクロン）であり、そして／または最大約５ミクロン（例えば、最大約３ミクロン、最大約２ミクロン、最大約１ミクロン）である。或る実施形態では、正孔輸送層２３０の上側表面とメッシュカソード２２０の上側表面との間の距離は、約０．０１ミクロン〜約０．５ミクロンである。
【００４０】
活性層２４０は普通、電子アクセプタ材料及び電子ドナー材料を含む。
電子アクセプタ材料の例として、フラーレン、オキサジアゾール、カーボンナノロッド、ディスコティック液晶、無機ナノ粒子（例えば、酸化亜鉛、酸化タングステン、リン化インジウム、セレン化カドミウム、及び／又は硫化鉛により形成されるナノ粒子）、無機ナノロッド（例えば、酸化亜鉛、酸化タングステン、リン化インジウム、セレン化カドミウム、及び／又は硫化鉛により形成されるナノロッド）、または電子を受け取る、または安定な陰イオンを形成する性質を持つ部分を含むポリマー（例えば、ＣＮ基を含むポリマー、ＣＦ３基を含むポリマー）により形成される材料を挙げることができる。或る実施形態では、電子アクセプタ材料は置換フラーレン（例えば、Ｃ６１−フェニル−酪酸メチルエステル；ＰＣＢＭ）である。或る実施形態では、活性層２４０は電子アクセプタ材料の組み合わせを含むことができる。
【００４１】
電子ドナー材料の例として、ディスコティック液晶、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラーン、ポリチエニルビニレン、ポリイソチアナフタレン、及びこれらの材料の組み合わせを挙げることができる。或る実施形態では、電子ドナー材料はポリ（３−へキシルチオフェン）である。或る実施形態では、活性層２４０は電
子ドナー材料の組み合わせを含むことができる。
【００４２】
一般的に、活性層２４０は、活性層に衝突する光子の吸収を非常に高い効率で行なって該当する電子及び正孔を生成するように十分に厚く、かつ層２３０及び２５０それぞれへの正孔及び電子の輸送を非常に高い効率で行なうように十分に薄い。或る実施形態では、層２４０は少なくとも０．０５ミクロン（例えば、少なくとも約０．１ミクロン、少なくとも約０．２ミクロン、少なくとも約０．３ミクロン）の厚さであり、そして／または最大約１ミクロン（例えば、最大約０．５ミクロン、最大約０．４ミクロン）の厚さである。或る実施形態では、層２４０は、約０．１ミクロン〜約０．２ミクロンの厚さである。
【００４３】
正孔阻止層２５０は通常、光起電力セル２００に使用される厚さの状態で、電子をアノード２６０に輸送し、かつアノード２６０への正孔の輸送をほとんど阻止する材料により形成される。層２５０を形成することができる材料の例として、ＬｉＦ及び金属酸化物（例えば、酸化亜鉛、酸化チタン）を挙げることができる。
【００４４】
通常、正孔阻止層２５０は少なくとも０．０２ミクロン（例えば、少なくとも約０．０３ミクロン、少なくとも約０．０４ミクロン、少なくとも約０．０５ミクロン）の厚さであり、そして／または最大約０．５ミクロン（例えば、最大約０．４ミクロン、最大約０．３ミクロン、最大約０．２ミクロン、最大約０．１ミクロン）の厚さである。
【００４５】
アノード２６０は通常、上に述べた複数の導電材料の内の一つ以上の導電材料のような導電材料により形成される。或る実施形態では、アノード２６０は導電材料の組み合わせにより形成される。
【００４６】
一般的に、基板２７０は基板２２０と同じとすることができる。或る実施形態では、基板２７０は基板２２０と異ならせることができる（例えば、異なる形状を有する、または異なる材料により、または不透明材料により形成される）。
【００４７】
図６は、接着層４１０を基板２１０と正孔輸送層２３０との間に含む光起電力セル４００の断面図を示している。
一般的に、メッシュカソード２２０を正規の位置に保持する性質を持つ材料であればいずれの材料も接着層４１０に使用することができる。一般的に、接着層４１０は、光起電力セル４００に使用される厚さで透明である材料により形成される。接着剤の例として、エポキシ及びウレタンを挙げることができる。接着層４１０に使用することができる市販の材料の例として、ＢｙｎｅｌＴＭ接着剤（ＤｕＰｏｎｔ社製）及び６１５接着剤（３Ｍ社製）を挙げることができる。或る実施形態では、層４１０はフッ素含有接着剤を含むことができる。或る実施形態では、層４１０は導電接着剤を含むことができる。導電接着剤は、例えば上に開示した導電ポリマー（例えば、ＰＥＤＯＴ）のような元々導電性を持つポリマーにより形成することができる。導電接着剤は、一つ以上の導電材料（例えば、導電粒子）を含むポリマー（元々導電性を持つ訳ではないポリマー）により形成することもできる。或る実施形態では、層４１０は、元々導電性を持ち、かつ一つ以上の導電材料を含むポリマーを含む。
【００４８】
或る実施形態では、層４１０の厚さ（すなわち、層４１０とコンタクトする基板２１０の表面とほぼ直交する方向の層４１０の厚さ）は、メッシュカソード２２０の最大厚さよりも薄い。或る実施形態では、層４１０の厚さは、メッシュカソード２２０の最大厚さの最大約９０％（例えば、最大約８０％、最大約７０％、最大約６０％、最大約５０％、最大約４０％、最大約３０％、最大約２０％）である。しかしながら、或る実施形態では、層４１０の厚さは、メッシュカソード２２０の最大厚さとほぼ同じである、または最大厚さよりも厚い。
【００４９】
一般的に、メッシュカソードを有する光起電力セルは必要に応じて製造することができる。
或る実施形態では、光起電力セルは次のようにして作製することができる。電極２６０を基板２７０の上に従来の方法を使用して形成し、そして正孔阻止層２５０を電極２６０の上に（例えば、真空堆積プロセスまたは溶液塗布プロセスを使用して）形成する。活性層２４０を正孔阻止層２５０の上に（例えば、スロット塗布、スピン塗布、またはグラビア塗布のような溶液塗布プロセスを使用して）形成する。正孔輸送層２３０を活性層２４０の上に（例えば、スロット塗布、スピン塗布、またはグラビア塗布のような溶液塗布プロセスを使用して）形成する。メッシュカソード２２０を正孔輸送層２３０の中に部分的に配置する（例えば、上に説明したスタンピング法により）。次に、基板２１０をメッシュカソード２２０及び正孔輸送層２３０の上に従来の方法を使用して形成する。
【００５０】
或る実施形態では、光起電力セルは次のようにして作製することができる。電極２６０を基板２７０の上に従来の方法を使用して形成し、そして正孔阻止層２５０を電極２６０の上に（例えば、真空堆積プロセスまたは溶液塗布プロセスを使用して）形成する。活性層２４０を正孔阻止層２５０の上に（例えば、スロット塗布、スピン塗布、またはグラビア塗布のような溶液塗布プロセスを使用して）形成する。正孔輸送層２３０を活性層２４０の上に（例えば、スロット塗布、スピン塗布、またはグラビア塗布のような溶液塗布プロセスを使用して）形成する。接着層４１０を正孔輸送層２３０の上に従来の方法を使用して配置する。メッシュカソード２２０を接着層４１０及び正孔輸送層２３０の中に部分的に配置する（例えば、メッシュカソード２２０を接着層４１０の表面に配置し、そしてメッシュカソード２２０を押圧することにより）。次に、基板２１０をメッシュカソード２２０及び接着層４１０の上に従来の方法を使用して形成する。
【００５１】
上に説明してきたプロセスでは、メッシュカソード２２０を正孔輸送層２３０の中に部分的に配置しているが、或る実施形態では、メッシュカソード２２０は、カソード材料を正孔輸送層２３０または接着層４１０の表面に印刷して、図に示す開口構造を有する電極を設けることにより形成される。例えば、メッシュカソード２２０は、スタンピング、ディップ塗布、押し出し塗布、スプレー塗布、インクジェット印刷、スクリーン印刷、及びグラビア印刷を使用する印刷により作製することができる。カソード材料は、加熱すると、または照射（例えば、ＵＶ照射、可視光照射、ＩＲ照射、電子ビーム照射）を行なうと固化するペーストに加えることができる。カソード材料は、例えばメッシュパターンとしてスクリーンを通して真空堆積させることができる、または堆積後に、カソード材料をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることができる。
【００５２】
複数の光起電力セルは電気的に接続することにより光起電力システムを形成することができる。一例として、図７は光起電力システム５００の模式図であり、光起電力システム５００は、複数の光起電力セル５２０を含むモジュール５１０を有する。これらのセル５２０は電気的に直列に接続され、そしてシステム５００は負荷に電気的に接続される。別の例として、図８は光起電力システム６００の模式図であり、光起電力システム６００は、複数の光起電力セル６２０を含むモジュール６１０を有する。これらのセル６２０は電気的に並列に接続され、そしてシステム６００は負荷に電気的に接続される。或る実施形態では、光起電力システムにおけるこれらの光起電力セルの幾つか（例えば、全て）が一つ以上の共通基板を有することができる。或る実施形態では、光起電力システムにおける幾つかの光起電力セルは電気的に直列に接続され、そして光起電力システムにおける光起電力セルの幾つかは電気的に並列に接続される。
【００５３】
或る実施形態では、複数の光起電力セルを含む光起電力システムは、ロールツーロールプロセスまたはウェブプロセスのような連続生産プロセスを使用して製造することができ
る。或る実施形態においては、連続生産プロセスでは：複数の光起電力セル部分から成るグループを第１送り基板の上に形成し；電気絶縁材料を、第１基板の上のこれらのセル部分の内の少なくとも２つのセル部分の間に配置し；配線を、第１基板の上の少なくとも２つの光起電力セル部分の間の電気絶縁材料の中に埋め込み；光起電力セル部分から成るグループを第２送り基板の上に形成し；第１及び第２基板、及び光起電力セル部分を組み合わせて複数の光起電力セルを形成し、この場合、少なくとも２つの光起電力セルが配線によって電気的に直列に接続される。或る実施形態では、第１及び第２基板は連続的に送る、周期的に送る、または不規則に送ることができる。
【００５４】
或る実施形態では、上に説明したスタンピング法を使用して電極を基板の上に印刷してＤＳＳＣ（色素増感太陽電池）に使用することができる。図９はＤＳＳＣ７００の断面図であり、ＤＳＳＣ７００は、基板７１０と、電極７２０と、触媒層７３０と、電荷輸送層７４０と、光活性層７５０と、電極７６０と、基板７７０と、そして外部負荷７８０と、を含む。ＤＳＳＣの例は、２００５年１２月１９日出願の米国特許出願番号第１１／３１１，８０５号、及び２００５年１１月９日出願の米国特許出願番号第１１／２６９，９５６号において議論されており、これらの特許文献の内容はここで参照することにより本明細書に組み込まれる。
【００５５】
或る実施形態では、上に説明したスタンピング法を使用して電極を基板の上に印刷してタンデムセルに使用することができる。タンデム型光起電力セルの例は、米国特許出願番号第１０／５５８，８７８号、米国仮特許出願第６０／７９０，６０６号、第６０／７９２，６３５号、第６０／７９２，４８５号、第６０／７９３，４４２号、第６０／７９５，１０３号、第６０／７９７，８８１号、及び第６０／７９８，２５８号において議論されており、これらの特許文献の内容はここで参照することにより本明細書に組み込まれる。
【００５６】
或る実施形態について開示してきたが、他の実施形態を使用することもできる。
一例として、カソードがメッシュ状に形成される形態について説明してきたが、或る実施形態では、メッシュアノードを使用することができる。この構成は、例えばアノードの傍を透過する光を使用する場合に望ましい。或る実施形態では、メッシュカソード及びメッシュアノードの両方が使用される。この構成は、例えばカソード及びアノードの両方の傍を透過する光を使用する場合に望ましい。
【００５７】
別の例として、セルのカソード側を透過する光を使用する実施形態について概略を説明してきたが、或る実施形態では、セルのアノード側の傍を透過する光が使用される（例えば、メッシュアノードを使用する場合）。或る実施形態では、セルのカソード側及びアノード側の両方の傍を透過する光が使用される（例えば、メッシュカソード及びメッシュアノードの両方を使用する場合）。
【００５８】
別の例として、カソードがメッシュ状に形成される形態について説明してきたが、或る実施形態では、非メッシュ状アノードを使用することができる。或る実施形態では、非メッシュ状カソード及び非メッシュ状アノードの両方が使用される。
【００５９】
更に別の例として、電極（例えば、メッシュ電極、非メッシュ状電極）について、電極が導電材料により形成されるものとして説明してきたが、或る実施形態では、光起電力セルは、半導体材料により形成される一つ以上の電極（例えば、一つ以上のメッシュ電極、一つ以上の非メッシュ状電極）を含むことができる。半導体材料の例として、インジウム錫酸化物、フッ素添加錫酸化物、酸化錫、及び酸化亜鉛を挙げることができる。
【００６０】
更に別の例として、或る実施形態では、一つ以上の半導体材料はメッシュ電極の中空領
域群に（例えば、メッシュカソードの中空領域群に、メッシュアノードの中空領域群に、メッシュカソードの中空領域群及びメッシュアノードの中空領域群に）配置することができる。半導体材料の例として、インジウム錫酸化物、フッ素添加錫酸化物、酸化錫、及び酸化亜鉛を挙げることができる。半透明半導体ポリマーのような他の半導体材料をメッシュ電極の中空領域群に配置することもできる。例えば、半透明ポリマーは、光起電力セルに使用される厚さの状態で、光起電力セルが動作している間に使用される或る波長の、または或る範囲の波長の入射光の少なくとも約６０％（例えば、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％）を透過するポリマーとすることができる。通常、メッシュ電極の或る中空領域に配置される半導体材料は、光起電力セルに使用される厚さで光を透過する。
【００６１】
別の例として、或る実施形態では、保護層をこれらの基板の一方に、または両方に塗布することができる。保護層を使用して、例えば汚染物質（例えば、埃、水、酸素、化学物質）が光起電力セルに侵入しないようにする、そして／またはセルの耐久性を高めることができる。或る実施形態では、保護層はポリマー（例えば、フッ素化ポリマー）により形成することができる。
【００６２】
更に別の例として、一つ以上のメッシュ電極を有する或るタイプの光起電力セルについて説明してきたが、一つ以上のメッシュ電極（メッシュカソード、メッシュアノード、メッシュカソード及びメッシュアノード）は他のタイプの光起電力セルに使用することもできる。このような光起電力セルの例として、アモルファスシリコン、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、硫化銅インジウム、及びセレン化銅インジウムガリウムにより形成される活性材料を有する光活性セルを挙げることができる。
【００６３】
更に別の例として、異なる材料により形成されるものとして説明したが、或る実施形態では、材料３０２及び３０４は同じ材料により形成される。
別の例として、図５では、一つの材料が異なる材料を被覆する構成で形成されるものとして示したが、或る実施形態では、中実領域２２２は２つよりも多くの被覆材料（例えば、３つの被覆材料、４つの被覆材料、５つの被覆材料、６つの被覆材料）により形成することができる。
【００６４】
他の実施形態は請求項に提示される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】光起電力セルの上に配置される回折用フォイル、及び基板の断面図。
【図２】有機光起電力セルの断面図。
【図３】メッシュ電極の一の実施形態の平面図。
【図４】図３のメッシュ電極の断面図。
【図５】メッシュ電極の一部分の断面図。
【図６】別の有機光起電力セルの断面図。
【図７】電気的に直列に接続される複数の光起電力セルを含むシステムの模式図。
【図８】電気的に並列に接続される複数の光起電力セルを含むシステムの模式図。
【図９】色素増感太陽電池の断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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