ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИБОР Российский патент 2022 года по МПК H01G9/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к фотоэлектрическим приборам. Более конкретно, изобретение относится к фотоэлектрическим приборам, пригодным для зарядки электронных устройств широкого применения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Фотоэлектрические приборы обеспечивают преобразование света в электричество. Типичный фотоэлектрический прибор содержит один или несколько солнечных элементов. Солнечные элементы являются хорошо известными устройствами для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию. Солнечный элемент имеет переднюю сторону, которая обращена к солнцу в течение нормальной работы, для сбора солнечного излучения и тыльную сторону, противоположную передней стороне.

На тыльной стороне традиционного солнечного элемента металлическая пластина собирает избыточные носители заряда с основания, а на передней стороне металлические сетки и металлические проводники собирают избыточные носители заряда с эмиттера. Таким образом, обычные кремниевые солнечные элементы имеют контактный эмиттер на передней стороне. Проблема, связанная с использованием токосъемных сеток и проводников на передней стороне солнечного элемента, заключается в том, что имеется противоречие между хорошим съемом тока и сбором света. При увеличении размера металлических проводников проводимость возрастает и съем тока повышается. Однако при увеличении размера металлических сеток и проводников в большей степени затеняется участок сбора солнечного света, что приводит к пониженной эффективности солнечного элемента.

В солнечных элементах с контактами на тыльной стороне достигается более высокая эффективность вследствие перемещения контактного эмиттера с передней стороны на тыльную сторону солнечного элемента. Более высокая интенсивность является результатом пониженного затенения на передней стороне солнечного элемента. Имеются несколько конфигураций солнечных элементов с контактами на тыльной стороне. Во всех солнечных элементах с контактами на тыльной стороне все металлические контакты и соответствующие эмиттеры образованы на тыльной стороне солнечного элемента. Внешняя электрическая цепь, например нагрузка, может быть подключена к металлическим контактам для снабжения энергией от солнечного элемента.

В документе US 2014166095 A1 показан в качестве примера солнечный элемент с контактами на тыльной стороне, имеющий разнородные эмиттеры. Солнечный элемент имеет тонкий диэлектрический слой, образованный на поверхности тыльной стороны подложки из монокристаллического кремния. Один эмиттер солнечного элемента образован на тонком диэлектрическом слое и выполнен из легированного поликристаллического кремния. Другой эмиттер солнечного элемента образован на подложке из монокристаллического кремния и выполнен из легированного монокристаллического кремния. Солнечный элемент включает в себя контактные окна, проходящие через многослойный материал, чтобы сделать возможным соединение металлических контактов с соответствующими эмиттерами. Все металлические контакты образованы на тыльной стороне солнечного элемента. Например, металлический контакт может содержать алюминий, образованный на эмиттере, диффузионный барьер, содержащий титановольфрамовый материал, образованный на алюминии, и затравочный слой, содержащий медь, образованную на диффузионном барьере. Обычно в солнечном элементе имеется большое количество эмиттеров и каждый соединен с соответствующим контактным окном. Следствием этого является большое количество окон. Для сверления окон сквозь многослойный материал и для заполнения их слоем металла, диффузионным барьером и затравочным слоем требуется много времени. Поэтому недостаток этого солнечного элемента заключается в том, что изготовление контактов является сложным и экономически неэффективным.

В документе WO 2013/149787 A1 раскрыт в качестве другого примера солнечный элемент с контактами на тыльной стороне. Солнечный элемент включает в себя пористый изоляционный слой, рабочий электрод, включающий пористый проводящий металлический слой, образованный поверх пористого изоляционного слоя, и обращенный к солнцу поглощающий свет слой, содержащий адсорбированный краситель, расположенный поверх пористого проводящего металлического слоя. Поглощающий свет слой содержит частицы оксида титана TiO₂, окрашенные поглощающими свет молекулами красителя на поверхности частиц TiO₂. Кроме того, сенсибилизированный красителем солнечный элемент включает в себя противоэлектрод, включающий проводящий слой, расположенный на противоположной стороне пористого изоляционного слоя. Промежуток между рабочим электродом и противоэлектродом заполнен электролитом. Преимущество этого солнечного элемента заключается в том, что он изготавливается легко и быстро, и в соответствии с этим его изготовление является экономически эффективным. В этом документе отсутствуют сведения о расположении контактов и способе изготовления их.

В документе WO2015/117795 раскрыт сенсибилизированный красителем солнечный элемент, содержащий пористую изоляционную подложку, пористый первый проводящий слой, напечатанный на одной стороне пористой изоляционной подложки, и пористый второй проводящий слой, напечатанный на другой стороне пористой изоляционной подложки. Поглощающий свет слой, содержащий поглощающие свет молекулы красителя, осажден на первый проводящий слой. Например, толщина первого и второго пористых проводящих слоев составляет 20 мкм, толщина пористого проводящего порошкового слоя составляет 16 мкм и толщина поглощающего свет слоя составляет 60 мкм. Каждый из пористых слоев содержит напечатанное изображение, включающее непрозрачные и прозрачные участки, расположенные так, что они образуют непрерывные прозрачные дорожки на протяжении солнечного элемента. Солнечный элемент содержит первый соединительный элемент, электрически соединенный с первым проводящим слоем, для соединения первого проводящего слоя с внешней электрической цепью и второй соединительный элемент, электрически соединенный со вторым проводящим слоем, для соединения второго проводящего слоя с внешней электрической цепью. Соединительные элементы представляют собой, например, электрические шины. Соединительные элементы могут продолжаться по всей стороне слоев. Непрозрачные участки находятся в электрическом контакте с первым соединительным элементом и непрозрачные участки находятся в электрическом контакте со вторым соединительным элементом. Соединительные элементы, показанные на чертежах, расположены на короткой стороне солнечного элемента. Проблема заключается в трудности соединения соединительных элементов с первым и вторым проводящими слоями, поскольку солнечный элемент является очень тонким и первый и второй проводящие слои являются очень тонкими, всего лишь приблизительно 20 мкм.

В документе US2013/0037089A1 раскрыт сенсибилизированный красителем солнечный элемент, содержащий первый проводящий слой для извлечения фотогенерированных электронов из поглощающего свет слоя, расположенного на верхней стороне модуля солнечного элемента, и второй проводящий слой, расположенный на нижней стороне модуля солнечного элемента, первый проводник в электрическом контакте с первым проводящим слоем, второй проводник в электрическом контакте со вторым проводящим слоем и оболочку, инкапсулирующую модуль солнечного элемента и содержащую нижний лист, покрывающий нижнюю сторону модуля солнечного элемента. Первый проводник расположен между оболочкой и модулем солнечного элемента на верхней стороне модуля солнечного элемента и второй проводник расположен между оболочкой и модулем солнечного элемента на нижней стороне модуля солнечного элемента.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения заключается в по меньшей мере частичном разрешении упомянутых выше проблем и в создании усовершенствованного фотоэлектрического прибора для снабжения энергией внешнего устройства.

Задача решается созданием фотоэлектрического прибора, определенного в пункте 1 формулы изобретения.

Фотоэлектрический прибор содержит модуль солнечного элемента, включающий рабочий электрод, содержащий пористый поглощающий свет слой, расположенный на верхней стороне модуля солнечного элемента, пористый первый проводящий слой для извлечения фотогенерированных электронов из поглощающего свет слоя, при этом поглощающий свет слой расположен поверх первого проводящего слоя, пористую подложку, выполненную из изоляционного материала, при этом первый проводящий слой образован на одной стороне пористой подложки, противоэлектрод, включающий второй проводящий слой, расположенный на нижней стороне модуля солнечного элемента, при этом второй проводящий слой образован на противоположной стороне пористой подложки, и проводящую среду для переноса зарядов между вторым проводящим слоем и поглощающим свет слоем. Кроме того, фотоэлектрический прибор содержит по меньшей мере один первый проводник в электрическом контакте с первым проводящим слоем, по меньшей мере один второй проводник в электрическом контакте со вторым проводящим слоем и оболочку, окружающую модуль солнечного элемента и содержащую по меньшей мере частично прозрачный верхний лист, покрывающий верхнюю сторону модуля солнечного элемента, и нижний лист, покрывающий нижнюю сторону модуля солнечного элемента. Первый и второй проводники расположены между оболочкой и модулем солнечного элемента на нижней стороне модуля солнечного элемента. Кроме того, первый проводник электрически изолирован от второго проводящего слоя, а часть пористой подложки содержит проводящий материал, расположенный между первым проводником и первым проводящим слоем, для обеспечения электрического контакта между первым проводником и первым проводящим слоем.

Второй проводник расположен между вторым проводящим слоем и нижним листом оболочки и первый проводник расположен между пористой подложкой и нижним листом оболочки.

Первый проводник действует как коллектор тока и осуществляет съем тока с первого проводящего слоя. Второй проводник действует как распределитель токов и распределяет токи во второй проводящий слой.

Размещение первых проводников на тыльной поверхности представляет собой намного более простой процесс, чем размещение их на краях, как это делается в предшествующем уровне техники, когда соединения располагают на короткой стороне солнечного элемента. Как рассмотрено в разделе «Уровень техники», короткая сторона является очень тонкой, и необходимо размещать первые проводники с очень высокой точностью, и требуется очень высокая точность производственных установок.

При размещении первого и второго проводников между оболочкой и модулем солнечного элемента оболочка удерживает первый и второй проводники на месте и защищает их.

Под оболочкой понимается покрытие, плотно охватывающее модуль солнечного элемента, для предотвращения попадания пыли и влаги в модуль солнечного элемента и предотвращения утечки жидкости и воздуха изнутри прибора.

Первый проводник и второй проводник расположены на нижней стороне модуля солнечного элемента. Поэтому электропроводка не видна с верхней стороны фотоэлектрического прибора. Первый и второй проводники могут быть легко скрыты при расположении фотоэлектрического прибора на поверхности электронного устройства, такого как головная микротелефонная гарнитура, смартфон или планшет, или на крышке электронного устройства. Это означает, что первый проводник не виден пользователю, когда фотоэлектрический прибор расположен на поверхности электронного устройства. Это делает возможным встраивание фотоэлектрического прибора в электронное устройство или в крышку электронного устройства, так что пользователь даже не будет замечать его. По существу вся поверхность электронного устройства может быть покрыта фотоэлектрическим прибором. Таким образом, вся поверхность электронного устройства или крышка электронного устройства может быть использована для выработки энергии без влияния на внешний вид электронного устройства.

Пористая подложка содержит проводящий материал, расположенный между первым проводником и первым проводящим слоем. Часть пористой подложки, расположенная между первым проводником и первым проводящим слоем, содержит проводящий материал для обеспечения электрического контакта между первым проводником и первым проводящим слоем. Проводящий материал образует токопроводящую дорожку между первым проводником и первым проводящим слоем. Остальная часть пористой подложки является электроизолирующей и не содержит никакого проводящего материала, чтобы обеспечивалась электрическая изоляция между первым и вторым проводящими слоями и исключалось короткое замыкание между первым и вторым проводящими слоями.

Как рассматривалось ранее, первый проводник находится в электрическом контакте с первым проводящим слоем и это может быть сделано путем расположения проводящего материала в пористой подложке на месте нахождения по меньшей мере одного первого проводника. Например, в части пористой подложки выполняют одно или несколько отверстий, заполняемых проводящим материалом. Проводящий материал представляет собой, например, частицы металла.

Согласно некоторым аспектам изолирующий зазор образован между первым проводником и вторым проводящим слоем. Второй проводящий слой заканчивается на расстоянии от первого проводника, так что изолирующий зазор образован между первым проводником и вторым проводящим слоем. Иначе говоря, второй проводящий слой не покрывает всю пористую подложку и на местах, где второй проводящий слой отсутствует на пористой подложке, по меньшей мере один первый проводник расположен между вторым проводящим слоем и первым проводником. Иначе говоря, по меньшей мере один первый проводник не покрывает всю пористую подложку на месте, где второй проводящий слой не покрывает пористую подложку.

Согласно некоторым аспектам первый проводник находится в механическом контакте с частью пористой подложки, содержащей проводящий материал. Первый проводник примыкает к пористой подложке. Пористая подложка имеет нижнюю поверхность, обращенную к первому проводнику, а первый проводник находится в механическом контакте с нижней поверхностью пористой подложки и в электрическом контакте с проводящим материалом в пористой подложке.

Согласно некоторым аспектам проводящий материал в пористой подложке является таким же, как в первом проводящем слое. Это облегчает изготовление солнечного элемента, поскольку отверстия в подложке могут быть заполнены одновременно с образованием первого проводящего слоя на пористой подложке.

Согласно некоторым аспектам проводящий материал в пористой подложке содержит титан или сплав его. Предпочтительно использовать титан, например, если проводящая среда представляет собой электролит, поскольку титан может быть устойчивым к коррозии, вызываемой электролитом.

Согласно некоторым аспектам проводящий материал в пористой подложке содержит титан или сплав его и первый проводник содержит титан или сплав его. Это предпочтительно, когда первый проводник расположен в физическом контакте с первым проводящим слоем для обеспечения хорошего электрического соединения между ними.

Согласно некоторым аспектам второй проводящий слой имеет нижнюю поверхность, обращенную к нижнему листу, второй проводник находится в механическом и электрическом контакте с нижней поверхностью второго проводящего слоя. Контактная поверхность между вторым проводником и нижней поверхностью второго проводящего слоя обеспечивает хороший электрический контакт между ними. Второй проводник примыкает к второму проводящему слою. Согласно некоторым аспектам оболочка удерживает на месте второй проводник.

Согласно некоторым аспектам первый и второй проводящие слои содержат титан или сплав его. Хотя титан имеет относительно низкую удельную электрическую проводимость с учетом того, что речь идет о металле, предпочтительно использовать титан в первом и втором проводящих слоях, поскольку он является коррозионно-стойким и может выдерживать высокие температуры в воздухе, и это является полезным во время изготовления модуля солнечного элемента.

Согласно некоторым аспектам второй проводящий слой содержит титан или сплав его и второй проводник содержит титан или сплав его. Это предпочтительно, когда второй проводник расположен в физическом контакте со вторым проводящим слоем для обеспечения хорошего электрического соединения между ними. Вследствие высокой температуры в процессе изготовления модуля солнечного элемента возникает тонкий слой оксида на титане или титановом сплаве проводящих слоев. Было обнаружено, что вследствие наличия слоя оксида на титане трудно обеспечить электрический контакт между проводником из традиционного проводящего металла, такого как медь или серебро, и первым и вторым проводящими слоями. Как ни удивительно, было обнаружено, что проводник, содержащий титан, обеспечивает хорошее электрическое соединение между проводником и проводящими слоями модуля солнечного элемента несмотря на наличие слоя оксида на титане. Таким образом, предпочтительно использовать титан в качестве проводящего материала, хотя титан имеет относительно низкую удельную электрическую проводимость.

Согласно некоторым аспектам первый проводник содержит проводящую фольгу. Согласно некоторым аспектам второй проводник содержит проводящую фольгу. Предпочтительно, чтобы фольга была металлической фольгой. Фольгу можно легко нарезать на части различной формы. Фольга обеспечивает широкую область контакта и имеет ширину, при которой повышается прохождение электронов. Это предпочтительно, когда первый и второй проводники выполнены из материала с относительно низкой удельной электрической проводимостью, такого как титан или сплав его.

Согласно некоторым аспектам фольга содержит титан или сплав его.

Согласно некоторым аспектам проводящая фольга имеет ширину по меньшей мере 3 мм. Это предпочтительно, когда проводник выполнен из материала с относительно низкой удельной электрической проводимостью, такого как титан или сплав его. Ширина важна для получения большой площади контакта, повышенного потока электронов и удобного обращения. С более тонкой фольгой труднее обращаться в процессе производства.

Согласно некоторым аспектам первый и второй проводники имеют круговую форму. Эта форма делает легким монтаж проводников на пористой подложке и на втором проводящем слое.

Согласно некоторым аспектам оболочка содержит множество кабельных проходов в связи с первым и вторым проводниками для соединения фотоэлектрического прибора с электронным устройством. Иначе говоря, имеются кабельные проходы в оболочке для получения доступа к энергии, производимой фотоэлектрическим прибором. Электропроводка некоторого вида может быть протянута через кабельные проходы. Например, первый и второй проводники могут быть протянуты из оболочки через кабельные проходы для соединения с электропроводкой, предназначенной для снабжения энергией электронного устройства. В ином случае провода с наружной стороны оболочки протянуты через кабельные проходы и электрически соединены с первым и вторым проводниками. Кабельные проходы плотно пригнаны по окружности к электропроводке, проходящей через оболочку, так что газ или жидкость не могут проходить через кабельные проходы. Например, кабельные проходы представляют собой отверстия в оболочке, плотно пригнанные по окружности к электропроводке, проходящей через оболочку.

Согласно некоторым аспектам нижний лист оболочки содержит множество кабельных проходов, расположенных в связи с первым и вторым проводниками, для обеспечения доступа к энергии, вырабатываемой фотоэлектрическим прибором, и кабельные проходы содержат проходные отверстия для приема проводов, электрически соединенных с первым и вторым проводниками. Это облегчает уплотнение кабельных проходов.

Согласно некоторым аспектам первый и второй проводники расположены в пределах области, ограниченной модулем солнечного элемента, а проходные отверстия расположены ниже первого и второго проводников, чтобы обеспечить возможность соединения проводов с первым и вторым проводниками. Таким образом, первый и второй проводники не выступают за пределы модуля солнечного элемента. Это облегчает уплотнение солнечного элемента по сравнению со случаем, когда проводники продолжаются за пределы модуля солнечного элемента. Область, ограниченная модулем солнечного элемента, определяется краями модуля солнечного элемента.

Согласно некоторым аспектам первый и второй проводник имеют круговую форму, а проходные отверстия расположены ниже центральной части первого и второго проводников.

Согласно некоторым аспектам часть пористой подложки, расположенная между первым проводником и первым проводящим слоем, содержит отверстия, заполненные проводящим материалом, таким как проводящие частицы.

Согласно некоторым аспектам проводящий материал содержит проводящие частицы, помещенные в поры пористой подложки так, что они образуют токопроводящую дорожку сквозь пористую подложку между первым проводником и первым проводящим слоем. Это может быть легко достигнуто инфильтрацией проводящих частиц в часть пористой подложки, расположенную между первым проводником и первым проводящим слоем. Это предпочтительно, поскольку легко осуществимо.

Согласно некоторым аспектам первый проводник и второй проводник содержат растянутую проволоку. По меньшей мере один из первого и/или второго проводников представляет собой проволоку. В ином случае каждый из первого и второго проводников представляет собой растянутую проволоку. Проволока может быть недорогим и надежным вариантом. Кроме того, проволока может быть сделана очень тонкой и поэтому не будет искажать вид внешней поверхности фотоэлектрического прибора, если она закреплена на верхней стороне модуля солнечного элемента.

Согласно некоторым аспектам проволока имеет растянутый сердечник из материала с высокой удельной электрической проводимостью, например из серебра, а сердечник имеет покрытие из титана или сплава его. Такая проволока обеспечивает хорошее электрическое соединение с проводящими слоями, содержащими титан, а также имеет высокую удельную электрическую проводимость.

Согласно одному аспекту оболочка выполнена из прозрачного пластика. Эта особенность способствует получению гибкого, скручиваемого и стойкого к ударным нагрузкам фотоэлектрического прибора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь изобретение будет пояснено более подробно путем рассмотрения различных вариантов осуществления изобретения с обращением к прилагаемым чертежам.

На чертежах:

фиг. 1 - вид сверху показанного в качестве примера фотоэлектрического прибора с первым и вторым проводниками на нижней стороне фотоэлектрического прибора;

фиг. 2 - иллюстрация обратной стороны фотоэлектрического прибора, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 - поперечное сечение показанного в качестве примера модуля солнечного элемента в оболочке без первого и второго проводников;

фиг. 4а - поперечное сечение показанного в качестве одного примера фотоэлектрического прибора, включающего модуль солнечного элемента в оболочке и с первым и вторым проводниками на нижней стороне модуля солнечного элемента;

фиг. 4b - поперечное сечение показанного в качестве другого примера фотоэлектрического прибора, включающего модуль солнечного элемента в оболочке и с первым и вторым проводниками на нижней стороне модуля солнечного элемента;

фиг. 5 - вид снизу показанного в качестве другого примера фотоэлектрического прибора; и

фиг. 6 - вид снизу показанного в качестве еще одного примера фотоэлектрического прибора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Ниже аспекты настоящего раскрытия будут описаны более полно с обращением к сопровождающим чертежам. Однако фотоэлектрический прибор может быть реализован во многих различных формах и не должен интерпретироваться как ограниченный аспектами, изложенными в этой заявке. На всем протяжении описания одинаковыми позициями на чертежах обозначены аналогичные элементы.

Терминология, используемая в этой заявке, предназначена только для описания конкретных аспектов раскрытия и не предполагается ограничивающей изобретение. Используемые в этой заявке сингулярные формы предполагаются также включающими множественные формы, если из контекста ясно не следует иное.

Если не указано иное, все термины, используемые в этой заявке, имеют такое же значение, какое обычно имеет в виду специалист в области техники, к которой относится это раскрытие.

Фотоэлектрический прибор 1 пригоден для снабжения энергией внешнего устройства.

На фиг. 1 представлен вид сверху показанного в качестве первого примера фотоэлектрического прибора 1 с модулем 2 солнечного элемента, первым проводником 7 и вторым проводником 8. На фиг. 1 первый проводник 7 расположен на нижней стороне модуля 2 солнечного элемента. Второй проводник 8 расположен на нижней стороне модуля 2 солнечного элемента.

На фиг. 2 показан такой же фотоэлектрический прибор 1, какой показан на фиг. 1, но снизу, то есть на фиг. 2 видна нижняя сторона 2b модуля 2 солнечного элемента. На этом виде первый проводник 7 и второй проводник 8 можно видеть на нижней стороне 2b.

Следует отметить, что на этих чертежах первый проводник и второй проводник показаны как имеющие протяженность, которая продолжается по всей длине модуля солнечного элемента, но, как поясняется ниже, это не является обязательным. Кроме того, показаны только один первый проводник и один второй проводник, но, как также поясняется ниже, их может быть несколько.

Фотоэлектрический прибор содержит модуль 2 солнечного элемента. Для иллюстрации слоев модуля 2 солнечного элемента на фиг. 3 представлено поперечное сечение показанного в качестве примера модуля 2 солнечного элемента без первого и второго проводников. Модуль 2 солнечного элемента имеет рабочий электрод, содержащий пористый поглощающий свет слой 3, расположенный на верхней стороне 2а модуля 2 солнечного элемента. Кроме того, модуль 2 солнечного элемента включает в себя пористый первый проводящий слой 4 для извлечения фотогенерированных электронов из поглощающего свет слоя 3, при этом поглощающий свет слой 3 расположен поверх первого проводящего слоя 4, пористая подложка 5 выполнена из изоляционного материала, при этом первый проводящий слой 4 образован на одной стороне пористой подложки 5. Модуль 2 солнечного элемента имеет противоэлектрод, включающий второй проводящий слой 6, расположенный на нижней стороне 2b модуля солнечного элемента. Второй проводящий слой 6 образован на противоположной стороне пористой подложки 5. Второй проводящий слой 6 может быть пористым, но это не является обязательным. Согласно одному аспекту пористая подложка непрерывно продолжается на протяжении всего модуля солнечного элемента. Кроме того, модуль 2 солнечного элемента включает в себя проводящую среду для переноса зарядов между вторым проводящим слоем 6 и поглощающим свет слоем 3. Позициями 9а и 9b показаны верхний лист и нижний лист оболочки 9.

Первый проводящий слой 4 находится в непосредственном электрическом контакте с поглощающим свет слоем 3. Пористая подложка 5 обеспечивает электрическую изоляцию между первым и вторым проводящими слоями 4, 6. Согласно одному аспекту пористая подложка содержит первый участок, включающий сетку из проводящих частиц, помещенных в поры пористой подложки, и второй участок без проводящих частиц. Первый и второй проводящие слои 4, 6 разделены физически и электрически пористой подложкой 5. Пористость пористой подложки 5 позволяет проводящей среде проходить сквозь подложку. Например, толщина пористой подложки 5 составляет больше чем 4 мкм и меньше чем 100 мкм. Пористость первого проводящего слоя 4 позволяет проводящей среде проходить сквозь первый проводящий слой.

Например, пористый поглощающий свет слой 3 представляет собой пористый слой TiO₂, осажденный на первый проводящий слой 4. Слой TiO₂ содержит частицы TiO₂, окрашенные при поглощении молекул красителя на поверхности частиц TiO₂. В ином случае пористый поглощающий свет слой 3 может содержать зерна легированного полупроводникового материала.

Верхняя сторона 2а модуля 2 солнечного элемента должна быть обращена к свету, что позволит свету попадать на поглощающий свет слой 3 рабочего электрода. Согласно некоторым аспектам поглощающий свет слой представляет собой пористый слой наночастиц TiO₂ с поглощенным органическим красителем. Примерами органических красителей являются N719, N907, B11, C101. Кроме того, могут быть использованы другие органические красители. Однако поглощающий свет слой 3 может также содержать зерна легированного полупроводникового материала, например Si, CdTe, CIGS, CIS, GaAs или перовскита.

Проводящая среда представляет собой, например, обычный электролит, содержащий ионы иодида (I^-) и трииодида (I₃^-), или аналогичный электролит, или комплексный электролит на основе Cu или Co. Твердотельные комплексы на основе переходных металлов или дырочные проводники из органического полимера являются известными проводящими средами. Согласно некоторым аспектам проводящей средой является поли(3,4-этилендиокситиофен).

Фотоэлектрический прибор содержит по меньшей мере один первый проводник 7 в электрическом контакте с первым проводящим слоем 4, по меньшей мере один второй проводник 8 в электрическом контакте со вторым проводящим слоем 6 и оболочку 9, окружающую модуль солнечного элемента. Оболочка 9 содержит по меньшей мере частично прозрачный верхний лист 9а, покрывающий верхнюю сторону модуля солнечного элемента, и нижний лист 9b, покрывающий нижнюю сторону модуля солнечного элемента. Кроме того, в фотоэлектрическом приборе этот по меньшей мере один первый проводник 7 расположен между пористой подложкой 5 и нижним листом 9b на нижней стороне 2b модуля 2 солнечного элемента, при этом первый проводник 7 электрически изолирован от второго проводящего слоя 6 и первый проводник 7 находится в механическом контакте с протяженной частью пористой подложки 5, по меньшей мере один второй проводник 8 расположен между оболочкой 9 и модулем 2 солнечного элемента на нижней стороне модуля 2 солнечного элемента. Первый проводник 7 электрически соединен с первым проводящим слоем 4 и второй проводник 8 электрически соединен со вторым проводящим слоем 6.

Модуль солнечного элемента, соответствующий описанному выше, может быть выполнен большим и обрезан до получения любой формы. Первый проводник помещен на тыльной стороне, так что он не виден полностью спереди на фиг. 4а и 4b, на которых представлены поперечные сечения показанных в качестве примеров фотоэлектрических приборов с первым проводником 7 на нижней стороне 2b.

Согласно некоторым аспектам по меньшей мере первый проводящий слой 4 и пористая подложка 5 непрерывно продолжаются на протяжении всего модуля 2 солнечного элемента. Поглощающий свет слой 3 и второй проводящий слой 6 продолжаются непрерывно на протяжении по меньшей мере основной части модуля солнечного элемента. Согласно одному примеру, показанному на фиг. 4a-b, небольшая часть второго проводящего слоя 6 может быть удалена, чтобы первый проводник 7 мог иметь электрический контакт с первым проводящим слоем 4 от нижней стороны 2b модуля 2 солнечного элемента.

Согласно некоторым аспектам модуль 2 солнечного элемента заполнен электролитом для переноса зарядов между вторым проводящим слоем 6 и поглощающим свет слоем 3. Электролит содержит ионы, например ионы иодида (I^-) и трииодида (I₃^-) или ионы меди (Cu⁺ и Cu₂⁺). Когда поглощающий свет слой содержит частицы TiO₂, солнечный свет собирается красителем, при этом образуются фотовозбужденные электроны, которые инжектируются в зону проводимости частиц TiO₂ и затем собираются первым проводящим слоем 4. В это же время ионы в электролите переносят электроны из второго проводящего слоя 6 в поглощающий свет слой 3. Первый проводник 7 собирает электроны из первого проводящего слоя 4 и второй проводник 8 направляет электроны к второму проводящему слою 6, так что модуль солнечного элемента может непрерывно вырабатывать энергию из падающих фотонов. Электролит проникает в поры поглощающего свет слоя 3, первого проводящего слоя 4, пористой подложки 5 для переноса ионов между вторым проводящим слоем 6 и поглощающим свет слоем 3 и тем самым для переноса электронов из второго проводящего слоя в поглощающий свет слой.

В ином варианте осуществления фотоэлектрический прибор может содержать поглощающий свет слой, включающий легированный полупроводниковый материал, и, как показано в документе WO2018021952, проводящая среда представляет собой твердотельный дырочный/электронный проводник, например из поли(3,4-этилендиокситиофена:полистиролсульфоната, находящийся в физическом контакте с легированным полупроводниковым материалом. Например, поглощающий свет слой включает в себя множество зерен легированного полупроводникового материала, а зерна частично покрыты проводящей средой. Дырочный/электронный проводник электрически соединен со вторым проводящим слоем 6 и электрически изолирован от первого проводящего слоя 4.

Оболочка 9 содержит верхний лист 9а, покрывающий верхнюю сторону 2а модуля 2 солнечного элемента, и нижний лист 9b, покрывающий нижнюю сторону 2b модуля 2 солнечного элемента. Оболочка 9 охватывает модуль 2 солнечного элемента и согласно некоторым аспектам также и электролит и действует как барьер для электролита и предотвращает утечку электролита из фотоэлектрического прибора 1. Верхний лист 9а является прозрачным или по меньшей мере часть его, покрывающая активную площадь модуля 2 солнечного элемента, является прозрачной, так что падающий свет может проходить на поглощающий свет слой 3. Верхний лист 9а на верхней стороне 2а модуля 2 солнечного элемента покрывает поглощающий свет слой 3 и позволяет свету свободно проходить. Верхний и нижний листы 9a-b выполнены, например, из полимерного материала. Согласно одному аспекту оболочка выполнена из прозрачного пластика. Эта особенность способствует получению гибкого, скручиваемого и ударопрочного фотоэлектрического прибора. Верхний и нижний листы 9a-b уплотнены по краям, чтобы защитить модуль 2 солнечного элемента от окружающей атмосферы и согласно некоторым аспектам, чтобы предотвратить испарение или утечку электролита изнутри модуля солнечного элемента.

Противоэлектрод может содержать каталитический слой. В ином случае второй проводящий слой 6 может содержать каталитические частицы, включенные во второй проводящий слой.

Например, первый и второй проводящие слои 4, 6 выполняют из материала, выбираемого из группы, состоящей из титана, титановых сплавов, никелевых сплавов, графита и аморфного углерода или смесей их. Наиболее предпочтительно выполнять первый и второй проводящие слои 4, 6 из титана или титанового сплава.

Согласно некоторым аспектам первый и второй проводящие слои могут быть образованы множеством проводящих частиц, связанных друг с другом. Проводящие частицы представляют собой подходящие металлические частицы, образованные из металла или металлического сплава, например из титана или алюминия или сплава их. Проводящие частицы первого проводящего слоя 4 находятся в физическом и электрическом контакте друг с другом, а проводящие частицы второго проводящего слоя 6 находятся в физическом и электрическом контакте друг с другом.

Согласно некоторым аспектам пористая подложка представляет собой лист, содержащий плетеные микроволокна. Согласно другому примеру пористая подложка также содержит слой не плетеных микроволокон, расположенный на плетеных микроволокнах. Соответственно, не плетеные и плетеные микроволокна пористой подложки выполнены из стеклянных волокон, и это обеспечивает получение надежной и гибкой подложки.

Согласно одному аспекту первый проводящий слой является непрозрачным и как показано на фиг. 1, верхняя поверхность модуля 2 солнечного элемента является равномерно черной.

Как показано на фиг. 1, 2, оболочка 9 содержит множество кабельных проходов 10a, 10b, расположенных в связи с первым проводником 7 и вторым проводником 8, предназначенных для присоединения фотоэлектрического прибора 1 к внешнему устройству и тем самым получения доступа к энергии, вырабатываемой фотоэлектрическим прибором. Например, кабельные проходы представляют собой отверстия проходных втулок в оболочке. Электропроводка любого вида проходит через отверстия. Например, первый и второй проводники могут выходить из оболочки через кабельные проходы для соединения с электропроводкой, предназначенной для снабжения энергией внешнего устройства. В ином случае провода с наружной стороны оболочки проходят через кабельные проходы и электрически соединены с первым и вторым проводниками. Кабельные проходы плотно пригнаны по окружности к электропроводке, так что газ или жидкость не могут проходить через них. Иначе говоря, кабельные проходы герметично заделаны по окружности электропроводки. Кабельные проходы могут быть выполнены имеющими провода или проводники, которые проходят через имеющиеся отверстия, когда оболочка покрывает модуль 2 солнечного элемента. Например, верхний лист 9а и нижний лист 9b представляют собой клейкие пленки, которые помещены вместе по всему модулю 2 солнечного элемента. В ином случае верхний и нижний листы изготавливают из гибкого пластика и края верхнего и нижнего листов соединяют друг с другом сплавлением пластика. Если провода/проводники уже имеются между листами до соединения листов по краям и придания им выпуклости, кабельные проходы 10a, 10b должны быть образованы во время соединения. В ином случае кабельные проходы представляют собой сквозные отверстия в оболочке, выполняемые после инкапсуляции модуля солнечного элемента. Сквозные отверстия уплотняют после расположения проводов/проводников в сквозных отверстиях. Местоположения кабельных проходов зависят от положения первого и второго проводников.

Согласно некоторым аспектам второй проводящий слой 6 имеет нижнюю поверхность 6а, обращенную к нижнему листу 9b, при этом по меньшей мере один второй проводник 8 находится в механическом и электрическом контакте с нижней поверхностью 6а. В этом примере контактная поверхность между вторым проводником и нижней поверхностью является удлиненной поверхностью, которая обеспечивает хороший электрический контакт между ними и которая является предпочтительной при наличии возвратных электродов на модуле 2 солнечного элемента, поскольку электроны могут быть возвращены с большей площади. Длина удлиненной части зависит от размера модуля солнечного элемента и количества используемых вторых проводников. Согласно некоторым аспектам по меньшей мере один второй проводник 8 продолжается от стороны к стороне второго проводящего слоя 6 на протяжении по меньшей мере 50% длины L модуля солнечного элемента, предпочтительно на протяжении по меньшей мере 70% длины L и наиболее предпочтительно на протяжении по меньшей мере 90% длины L. Эффективность модуля солнечного элемента повышается при хорошем контакте между вторым проводящим слоем и вторым проводником. В зависимости от размера модуля солнечного элемента можно использовать один или несколько вторых проводников. Чем больше модуль солнечного элемента, тем более длинный второй проводник 8 можно использовать. Кроме того, можно использовать несколько вторых проводников. От второго проводника требуется подведение достаточного количества электронов к второму проводящему слою 6, чтобы модуль 2 солнечного элемента постоянно пополнялся для выработки большего количества энергии.

Местоположение второго проводящего слоя 6 может быть выбрано в зависимости от размера и формы модуля солнечного элемента. Согласно некоторым аспектам второй проводник 8 продолжается по краю нижней стороны 2b модуля 2 солнечного элемента. Это может быть предпочтительно, если форма модуля солнечного элемента не является неправильной. Если форма является неправильной или модуль солнечного элемента является большим, второй проводник 8 может быть помещен на поверхность нижней стороны 2b модуля 2 солнечного элемента.

Как и в случае второго проводника, длину и местоположение первого проводника 7 также можно изменять. Согласно некоторым аспектам по меньшей мере один первый проводник 7 продолжается от стороны к стороне модуля солнечного элемента на протяжении по меньшей мере 50% длины, предпочтительно на протяжении по меньшей мере 70% длины и более предпочтительно на протяжении по меньшей мере 90% длины. Кроме того, в этом случае длина зависит от размера и формы модуля солнечного элемента. В общем случае, когда первый проводник покрывает поверхность на большей длине, получается более эффективный модуль солнечного элемента, если только он не покрывает принимающую свет поверхность, но длина также зависит от других факторов, таких как конструкция и технология изготовления.

Как показано на фиг. 1, 2, 4а и 4b, по меньшей мере один первый проводник 7 расположен на нижней стороне 2b модуля 2 солнечного элемента. По меньшей мере один первый проводник расположен на тыльной стороне модуля солнечного элемента, так что он не весь виден с верхней стороны, как это заметно на фиг. 1. Поэтому согласно некоторым аспектам по меньшей мере один первый проводник 7 расположен между пористой подложкой 5 и нижним листом 9b на нижней стороне 2b модуля 2 солнечного элемента, и по меньшей мере один первый проводник 7 электрически изолирован от второго проводящего слоя 6, и при этом по меньшей мере один первый проводник 7 находится в механическом контакте с удлиненной частью пористой подложки 5. По меньшей мере один первый проводник электрически изолирован от второго проводящего слоя, так что цепь короткого замыкания отсутствует в модуле солнечного элемента. Первый проводник 7 может находиться в электрическом контакте с первым проводящим слоем 4 различными способами. Например, часть пористой подложки 5, расположенная между первым проводником 7 и первым проводящим слоем 4, может содержать проводящий материал 12. Проводящий материал представляет собой, например, металл.

На фиг. 4а показан один пример расположения первого проводника 7 в электрическом контакте с первым проводящим слоем 4. Часть 14 пористой подложки 5 содержит проводящий материал 12. Часть 14 расположена между первым проводником 7 и первым проводящим слоем 4 для обеспечения электрического контакта между первым проводником и первым проводящим слоем. Остальная часть пористой подложки 5 является электроизолирующей и не содержит никакого проводящего материала, чтобы обеспечивалась электрическая изоляция между первым и вторым проводящими слоями и тем самым исключалось короткое замыкание между первым и вторым проводящими слоями.

В этом примере проводящий материал 12 содержит проводящие частицы, помещенные в поры пористой подложки и образующие токопроводящие дорожки на протяжении пористой подложки и между первым проводником 7 и первым проводящим слоем 4. Этого можно достигнуть путем инфильтрации пористой подложки проводящими частицами между первым проводником и первым проводящим слоем. Размер проводящих частиц меньше, чем размер пор пористой подложки, так что проводящие частицы могут быть помещены в поры пористой подложки. В таком случае проводящие частицы образуют проводящую сетку на протяжении изоляционного материала пористой подложки. Проводящая сетка находится в электрическом контакте с по меньшей мере одним первым проводником 7 и первым проводящим слоем 4.

На фиг. 4b показан другой пример расположения первого проводника 7 в электрическом контакте с первым проводящим слоем 4. В этом примере часть 14 пористой подложки 5, расположенная между первым проводником 7 и первым проводящим слоем 4, содержит одно или несколько сквозных отверстий, заполненных проводящим материалом, например проводящими частицами. Отверстия в подложке могут быть получены, например, с помощью лазера или иглы. Отверстия могут быть выполнены перед нанесением первого проводящего слоя на подложку. В таком случае отверстия заполняют проводящим материалом, когда первый проводящий слой наносят на подложку. В этом случае проводящий материал 12 представляет собой такой же проводящий материал, какой используется в первом проводящем слое. Согласно некоторым аспектам второй проводящий слой 6 заканчивается на расстоянии от первого проводника 7, так что изолирующий зазор 11 образуется между первым проводником 7 и вторым проводящим слоем 6 для предотвращения короткого замыкания между первым и вторым проводящими слоями.

Согласно некоторым аспектам проводящий материал 12 представляет собой такой же материал, какой используется во втором проводящем слое 6. Согласно некоторым аспектам проводящий материал 12 представляет собой такой же материал, какой используется в первом проводящем слое 4. Проводящий материал 12 может быть металлом, металлическим сплавом или могут использоваться другие проводящие материалы, например титан, титановые сплавы, никель, никелевые сплавы, углеродсодержащие материалы, проводящие оксиды, проводящие нитриды, проводящие карбиды, проводящие силициды или смеси их. Например, проводящие частицы получают из материала, выбираемого из группы, состоящей из титана, титановых сплавов, никеля, никелевых сплавов, углеродсодержащих материалов, таких как графен, или графит, или углеродная сажа, или углеродные нанотрубки, проводящие оксиды, проводящие нитриды, проводящие карбиды, проводящие силициды или смеси их.

Когда по меньшей мере один первый проводник 7 расположен на нижней стороне 2b, то по меньшей мере один первый проводник 7 электрически изолирован от второго проводящего слоя 6. Согласно некоторым аспектам изолирующий зазор 11 образован между первым проводником 7 и вторым проводящим слоем 6, как это показано на фиг. 4а и 4b. Иначе говоря, второй проводящий слой 6 не покрывает всю пористую подложку и на местах, где второй проводящий слой 6 не имеется на пористой подложке 5, по меньшей мере один первый проводник 7 расположен так, что имеется расстояние между вторым проводящим слоем 6 и первым проводником 7. Иначе говоря, по меньшей мере один первый проводник 7 не покрывает всю пористую подложку 5 на месте, где второй проводящий слой 6 не покрывает пористую подложку. Изолирующий зазор 11 может быть заполнен изоляционным материалом для повышения изоляционной способности изолирующего зазора.

Как показано на фиг. 4а, первый проводник может быть расположен по краю пористой подложки или на любом месте на поверхности пористой подложки, например, как это показано на фиг. 4b и фиг. 5 и 6.

Форму первого и второго проводников можно изменять. Например, форма может быть прямоугольной или круговой.

Согласно некоторым аспектам первый и второй проводящие слои 4, 6 содержат титан или сплав его. Хотя титан имеет относительно низкую удельную электрическую проводимость для металла, предпочтительно использовать титан в первом и втором проводящих слоях, поскольку он является коррозионно-стойким и может противостоять высоким температурам в воздухе, что является предпочтительным во время изготовления модуля солнечного элемента. Согласно одному аспекту второй проводник 8 выполнен из титана или сплава его. Согласно другому аспекту первый проводник 7 выполнен из титана или сплава его. Это предпочтительно в случае, когда первый и второй проводники расположены в физическом контакте с первым и вторым проводящими слоями для обеспечения хорошего электрического соединения между проводниками и проводящими слоями. Вследствие высоких температур во время изготовления модуля солнечного элемента имеется тонкий слой оксида на титане или титановом сплаве второго проводящего слоя. Установлено, что трудно обеспечить электрический контакт между проводником из традиционного проводящего металла, такого как медь или серебро, и первым и вторым проводящими слоями вследствие наличия слоя оксида на титане. Как ни удивительно, но было обнаружено, что проводник, содержащий титан, обеспечивает хорошее электрическое соединение с проводящими слоями модуля солнечного элемента несмотря на наличие слоя оксида на титане. Таким образом, предпочтительно использовать титан в качестве проводящего материала в первом и втором проводниках, хотя титан имеет относительно низкую удельную электрическую проводимость.

Согласно некоторым аспектам второй проводник 8 содержит проводящую фольгу. Согласно некоторым аспектам первый проводник 7 содержит проводящую фольгу. Фольга обеспечивает большую площадь контакта, что предпочтительно, когда проводник выполнен из материала с относительно низкой удельной электрической проводимостью, такого как титан или сплав его. Согласно некоторым аспектам проводящая фольга имеет ширину по меньшей мере 3 мм. Это предпочтительно в случае, когда проводник выполнен из материала с относительно низкой удельной электрической проводимостью, такого как титан или сплав его. Такая ширина необходима для большой площади контакта, для повышенного потока электронов и для упрощения обращения. С более тонкой фольгой трудно обращаться в процессе изготовления. Один вариант заключается в использовании проволоки вместо фольги. Согласно одному аспекту первый и второй проводники 7, 8 содержат титан или сплав его. В ином случае первый и второй проводники 7, 8 могут содержать никель или хром или сплавы их.

В ином случае первый проводник 7 и второй проводник 8 содержат растянутую проволоку. Проволока может быть недорогим и надежным вариантом. Проволока тоньше фольги и может быть использована на передней стороне модуля солнечного элемента без влияния на внешний вид фотоэлектрического прибора. Согласно одному аспекту проволока имеет растянутый сердечник из материала с высокой удельной электрической проводимостью, например из металла, такого как серебро, а сердечник имеет покрытие из титана или сплава его. Такая проволока будет обеспечивать хорошее электрическое соединение с проводящими слоями, содержащими титан, а также будет иметь высокую удельную электрическую проводимость.

На фиг. 5 представлен вид снизу показанного в качестве другого примера фотоэлектрического прибора 1ʽ. Фотоэлектрический прибор 1ʽ содержит первый проводник 7, частично окруженный изолирующим зазором 11. Второй проводящий слой 6 заканчивается на расстоянии от первого проводника 7, так что изолирующий зазор 11 образован между первым проводником 7 и вторым проводящим слоем 6. Первый проводник 7 прикреплен к поверхности пористой подложки таким же способом, какой показан на фиг. 4a-b. В этом примере первый проводник 7 является протяженным и выступает за пределы площади 18а, ограниченной модулем солнечной ячейки, то есть за пределы края 20 модуля солнечной ячейки. В этом примере солнечный элемент является прямоугольным и в соответствии с этим площадь 18а, ограниченная солнечным элементом, является прямоугольной. В этом примере фотоэлектрический прибор 1ʽ содержит два вторых проводника 8a-b, прикрепленных к нижней поверхности второго проводящего слоя 6. Два вторых проводника 8a-b являются протяженными и выступают за пределы площади, ограниченной модулем солнечного элемента. Количество первых и вторых проводников можно изменять.

На фиг. 6 представлен вид снизу показанного в качестве еще одного примера фотоэлектрического прибора 1“. Фотоэлектрический прибор 1“ содержит первый проводник 7b, окруженный изолирующим зазором 11b. Первый проводник 7b прикреплен к поверхности пористой подложки 5 таким же способом, какой показан на фиг. 4a-b. В этом примере первый проводник 7b имеет круговую форму, а изолирующий зазор 11b является кольцевым. В этом примере первый проводник 7b расположен на расстоянии от края 22 модуля солнечного элемента. В соответствии с этим первый проводник 7b расположен в пределах площади 18b, ограниченной модулем солнечного элемента. В этом примере модуль солнечного элемента является круговым и соответственно, площадь, ограниченная модулем солнечного элемента, является круговой. Фотоэлектрический прибор 1“ содержит второй проводник 8с, прикрепленный к нижней поверхности второго проводящего слоя. В этом примере второй проводник 8с имеет круговую форму. В этом примере второй проводник 8с расположен на расстоянии от края 22 модуля солнечного элемента. В соответствии с этим первый и второй проводники 7b, 8c расположены в пределах площади 18b, ограниченной модулем солнечного элемента. Таким образом, первый и второй проводники 7b, 8c не продолжаются за пределы модуля солнечного элемента.

Второй проводящий слой 6 покрыт нижним листом 9b оболочки 9. Нижний лист 9b содержит два проходных отверстия (16a-b) для приема проводов для электрического соединения с первым и вторым проводниками. Проходные отверстия 16a-b расположены ниже первого и второго проводников 7b, 8c. Термин «ниже» относится к модулю солнечного элемента в процессе использования, верхняя сторона которого обращена к солнцу, как это показано, например, на фиг. 4b. В этом примере проходные отверстия 16a-b расположены ниже центральной части первого и второго проводников 7b, 8c. Центральная часть содержит центр кругового проводника. Вследствие того, что первый и второй проводники 7b, 8c расположены в пределах площади 18b, ограниченной модулем солнечного элемента, уплотнение сквозных отверстий облегчается. Более трудно уплотнять кабельные проходы, если проводники продолжаются за пределы площади модуля солнечного элемента, как это показано на фиг. 1, 2 и 5.

Модуль 2 солнечного элемента может быть изготовлен имеющим любой размер или форму. Предел размера в основном зависит от легкости работы с модулем солнечного элемента. Поскольку первые проводники могут быть расположены так, что будет нельзя видеть первые проводники, продолжающиеся по верхней поверхности модуля солнечного элемента, поверхность верхней стороны модуля солнечного элемента будет казаться визуально однородной. Нельзя видеть первые проводники на верхней поверхности солнечного элемента, когда первые проводники расположены на нижней стороне модуля солнечного элемента. Это означает, что внешний вид верхней стороны прибора является единообразным, и не нарушается никакими первыми проводниками, и не имеет никаких изменений цвета. Это делает возможным встраивание фотоэлектрического прибора в электронные устройства без ухудшения видимого внешнего вида электронного устройства. Пользователь даже может не замечать фотоэлектронный прибор.

Под активной площадью понимается площадь модуля солнечного элемента, которая участвует в выработке энергии, когда она подвергается воздействию света. Размер солнечного элемента, то есть длину и ширину модуля солнечного элемента, можно изменять в зависимости от того, какое внешнее устройство потребляет энергию. В соответствии с этим активная площадь модуля солнечного элемента может зависеть от потребности в энергии. Например, размер модуля солнечного элемента можно изменять от 1×1 см при активной площади 1 см² до 1×1 м при активной площади 1 м².

Имеются несколько возможных вариантов выполнения модуля 2 солнечного элемента и способов изготовления его. В дополнение к подробностям, раскрытым в этой заявке, в опубликованных патентных заявках WO2013149787 (A1) и WO2014184379 (A1), а также в неопубликованной европейской заявке ЕР17209762.8 описаны способы изготовления модуля 2 солнечного элемента. Соответственно, эти три документа считаются раскрытыми путем ссылки.

Поэтому фотоэлектрический прибор 1 из настоящего раскрытия имеет модуль солнечного элемента, образованный в соответствии со способом, раскрытым в любом из упомянутых выше документов.

Способ содержит образование модуля 2 солнечного элемента, включающего рабочий электрод, содержащий пористый поглощающий свет слой 3, расположенный на верхней стороне 2а модуля солнечного элемента, пористый первый проводящий слой 4 для извлечения фотогенерированных электронов из поглощающего свет слоя 3, при этом поглощающий свет слой 3 располагают поверх первого проводящего слоя 4, пористую подложку 5, выполненную из изоляционного материала, при этом первый проводящий слой 4 образуют на одной стороне пористой подложки 5, противоэлектрод, включающий второй проводящий слой 6, расположенный на нижней стороне модуля солнечного элемента, при этом второй проводящий слой 6 образуют на противоположной стороне пористой подложки 5, и проводящую среду для переноса зарядов между вторым проводящим слоем 6 и поглощающим свет слоем 3. Следовательно, эти этапы и варианты их рассмотрены в упомянутых выше документах.

Кроме того, способ содержит прикрепление по меньшей мере одного первого проводника 7 к нижнему листу 9b, прикрепление по меньшей мере одного второго проводника 8 к нижнему листу 9b и прикрепление верхнего листа 9а для покрытия верхней стороны модуля 2 солнечного элемента и нижнего листа 9b для покрытия нижней стороны модуля солнечного элемента так, чтобы верхний лист 9а и нижний лист 9b создавали оболочку 9, закрывающую модуль 2 солнечного элемента. По меньшей мере один первый проводник 7 прикрепляют к нижнему листу 9b так, чтобы он находился в электрическом контакте с первым проводящим слоем 4, когда оболочка 9 образована, и при этом по меньшей мере один второй проводник 8 прикрепляют к нижнему листу 9b так, чтобы он находился в электрическом контакте со вторым проводящим слоем 6, когда оболочка 9 образована. Следовательно, изготавливают фотоэлектрический прибор, описанный выше. Способом обеспечивается изготовление прибора, в котором отсутствует необходимость в каком-либо клеящем веществе между первыми проводниками и проводящими слоями. Кроме того, легко обращаться с тонкими первыми проводниками, когда их прикрепляют к листам 9а и 9b оболочки. Иначе говоря, при изготовлении фотоэлектрического прибора образуют модуль солнечного элемента, а когда первый проводник и второй проводник закрепляют на модуле солнечного элемента, их прежде всего помещают на соответствующие места на нижнем листе 9b так, чтобы при расположении верхнего листа 9а и нижнего листа 9b на модуле солнечного элемента первый проводник и второй проводник располагались на их местах на модуле солнечного элемента.

Настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления, а может быть изменено или модифицировано в рамках объема приведенной ниже формулы изобретения. Например, фотоэлектрический прибор может содержать несколько вторых проводников, расположенных между оболочкой и модулем солнечного элемента. Количество кабельных проходов можно изменять. Имеется по меньшей мере один кабельный проход для каждого из первого и второго проводника. Однако также можно иметь множество кабельных проходов для каждого из первого и второго проводников.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к фотоэлектрическому прибору (1) и может быть использовано для получения электрической энергии для снабжения энергией внешнего устройства. Повышение эффективности и надежности фотоэлектрического прибора является техническим результатом изобретения, который достигается за счет того, что модуль (2) солнечного элемента, содержащий пористый поглощающий свет слой (3) на верхней стороне (2а), пористый первый проводящий слой (4), пористую подложку (5) из изоляционного материала, а также проводящую среду, включающую первый проводник (7) в электрическом контакте с первым проводящим слоем (4), второй проводник (8) в электрическом контакте со вторым проводящим слоем (6), содержит оболочку (9), в которую инкапсулирован модуль солнечного элемента, при этом оболочка содержит верхний лист (9а) и нижний лист (9b, первый и второй проводники (7, 8), расположенные между оболочкой (9) и модулем (2) солнечного элемента на нижней стороне (2b) модуля (2) солнечного элемента. При этом второй проводник (8) расположен между вторым проводящим слоем (6) и нижним листом (9b) оболочки (9), а первый проводник (7) расположен между пористой подложкой (5) и нижним листом (9b), первый проводник (7) электрически изолирован от второго проводящего слоя (6), часть (14) пористой подложки (5) содержит проводящий материал (12), расположенный между первым проводником (7) и первым проводящим слоем (4), для обеспечения электрического контакта между первым проводником и первым проводящим слоем. Такое расположение первого и второго проводников позволяет легко их скрыть при расположении фотоэлектрического прибора на поверхности электронного устройства. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Фотоэлектрический прибор (1; 1'; 1''), содержащий:

модуль (2) солнечного элемента, включающий рабочий электрод, содержащий пористый поглощающий свет слой (3), расположенный на верхней стороне (2а) модуля солнечного элемента; первый проводящий слой (4) для извлечения фотогенерированных электронов из поглощающего свет слоя (3), при этом поглощающий свет слой (3) расположен поверх первого проводящего слоя (4); пористую подложку (5), выполненную из изоляционного материала, при этом первый проводящий слой (4) образован на одной стороне пористой подложки (5); противоэлектрод, включающий второй проводящий слой (6), расположенный на нижней стороне (2b) модуля солнечного элемента, при этом второй проводящий слой (6) образован на противоположной стороне пористой подложки (5); и проводящую среду для переноса зарядов между вторым проводящим слоем (6) и поглощающим свет слоем (3),

первый проводник (7; 7b) в электрическом контакте с первым проводящим слоем (4),

второй проводник (8; 8a; 8b; 8c) в электрическом контакте с вторым проводящим слоем (6), и

оболочку (9), инкапсулирующую модуль солнечного элемента и содержащую по меньшей мере частично прозрачный верхний лист (9а), покрывающий верхнюю сторону (2а) модуля солнечного элемента, и нижний лист (9b), покрывающий нижнюю сторону (2b) модуля солнечного элемента, при этом второй проводник (8; 8a; 8b; 8c) расположен между вторым проводящим слоем (6) и нижним листом (9b) оболочки (9) на нижней стороне (2b) модуля (2) солнечного элемента, а первый проводник (7, 7b) расположен между пористой подложкой (5) и нижним листом (9b) на нижней стороне (2b) модуля (2) солнечного элемента, первый проводник электрически изолирован от второго проводящего слоя (6), а часть (14) пористой подложки (5) содержит проводящий материал (12), расположенный между первым проводником (7; 7b) и первым проводящим слоем (4), для обеспечения электрического контакта между первым проводником и первым проводящим слоем.

2. Фотоэлектрический прибор по п. 1, в котором изолирующий зазор (11; 11b) образован между первым проводником (7, 7b) и вторым проводящим слоем (6).

3. Фотоэлектрический прибор по любому предшествующему пункту, в котором первый проводник (7; 7b) находится в механическом контакте с частью (14) пористой подложки (5) и в электрическом контакте с проводящим материалом (12) в пористой подложке.

4. Фотоэлектрический прибор по любому предшествующему пункту, в котором проводящий материал (12) образует электропроводящую дорожку между первым проводником (7; 7b) и первым проводящим слоем (4).

5. Фотоэлектрический прибор по любому предшествующему пункту, в котором проводящий материал (12) содержит проводящие частицы.

6. Фотоэлектрический прибор по любому предшествующему пункту, в котором второй проводящий слой (6) имеет нижнюю поверхность (6а), обращенную к нижнему листу (9b), второй проводник (8; 8a; 8b; 8c) находится в механическом и электрическом контакте с нижней поверхностью (6а).

7. Фотоэлектрический прибор по любому предшествующему пункту, в котором второй проводящий слой (6) содержит титан или сплав его и второй проводник (8; 8a; 8b; 8c) содержит титан или сплав его.

8. Фотоэлектрический прибор по любому предшествующему пункту, в котором проводящий материал (12) пористой подложки (5) содержит титан или сплав его и первый проводник (7; 7b) содержит титан или сплав его.

9. Фотоэлектрический прибор по любому предшествующему пункту, в котором первый и второй проводники (7; 7b, 8) содержат проводящую фольгу.

10. Фотоэлектрический прибор по любому предшествующему пункту, в котором нижний лист (9b) оболочки (9) содержит множество проходных отверстий (16a-b) для приема проводов для электрического присоединения к первому и второму проводникам и при этом проходные отверстия (16a-b) расположены в соединении с первым и вторым проводниками (7b, 8c).

11. Фотоэлектрический прибор по п. 10, в котором первый и второй проводники (7b, 8c) расположены в пределах площади, ограниченной модулем (2) солнечного элемента, и проходные отверстия (16a-b) расположены ниже первого и второго проводников.

12. Фотоэлектрический прибор по любому предшествующему пункту, в котором первый и второй проводники (7b, 8c) имеют круговую форму.

13. Фотоэлектрический прибор по п. 10, в котором проходные отверстия (16a-b) расположены ниже центральной части первого и второго проводников (7b, 8c).