專利名稱：太陽(yáng)能草皮:獲取太陽(yáng)能的人工草皮的制作方法
太陽(yáng)能草皮獲取太陽(yáng)能的人工草皮相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)請(qǐng)求享有2007年12月28日提交的序列號(hào)為60/990，807的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng) 的權(quán)益，其包括任何附圖、表格、或者圖畫的整體內(nèi)容在此引入作為參考。
背景技術(shù)：
由于其持久性和實(shí)際上的免維護(hù)運(yùn)行，人工草皮用于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和景觀應(yīng)用中。在難 以獲得水的區(qū)域這一點(diǎn)特別受到關(guān)注。到達(dá)人工草皮的日光通常廢棄了。采用大面積的人 工草皮以將日光轉(zhuǎn)換為有用能量將具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，有利的是提供能夠?qū)⑷展廪D(zhuǎn)換為電能的人工草皮或景觀所共有的其它物 品，以及制造獲取光的人工草皮所需要的任何材料或者方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種獲取光的人工草皮的太陽(yáng)能片組件，其中每個(gè)片用 作太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池包括工作電極和反電極，所述反電極設(shè)置在包括至少一種給受 體共軛聚合物(DA-CP)的材料附近，在所述聚合物中多個(gè)給體重復(fù)單元與受體重復(fù)單元耦 合。DA-CP可溶解于一種或者多種溶劑中并且在自然狀態(tài)下為綠色。太陽(yáng)能片可以為彈性 的并用作草坪。DA-CP可具有基于取代二氧雜環(huán)的給體基，而所述二氧雜環(huán)可以為二氧基噻吩， 如亞烷基二氧基噻吩，例如3，4_亞丙基二氧基噻吩。所述受體可以為電子缺乏的芳族單 元，例如取代或者未取代的苯并噻二唑、噻二唑并喹喔啉、喹喔啉、噻吩并噻二唑、噻吩并吡 嗪、吡嗪并喹喔啉、苯并雙噻二唑或者噻二唑并噻吩并吡嗪。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及一種形成獲取光的人工草皮單元的方法，包括在一個(gè) 或多個(gè)太陽(yáng)能片和互聯(lián)片之間的一對(duì)導(dǎo)電界面上將多個(gè)太陽(yáng)能片組裝到互聯(lián)條上。所述太 陽(yáng)能草皮單元可具有提供電絕緣和環(huán)境穩(wěn)定性的保護(hù)層。本發(fā)明還提供一種獲取光的人工草皮裝置，其通過(guò)組裝一個(gè)或多個(gè)獲取光的人工 草皮單元而形成以在受到日光照射時(shí)獲得期望的電信號(hào)，以及一種采用獲取光的人工草皮 裝置收集太陽(yáng)能的方法。


圖1示出了一種根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造太陽(yáng)能片的示例性方法；圖2描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例各種示例性聚合物的獲取光譜；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于形成太陽(yáng)能片的兩個(gè)示例性DA-CPs的圖片 再現(xiàn)和化學(xué)結(jié)構(gòu)；以及圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的組裝的獲取光的人工草皮單元。
具體實(shí)施例方式參考本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中描述了其實(shí)施例。在任何可能的地方，在整個(gè)附圖 中相同的附圖標(biāo)記將用于指代相同或者等價(jià)的部件。在下面的描述中，參考形成本發(fā)明的 部分的附圖，其中通過(guò)描述實(shí)踐本發(fā)明的具體特別示例性實(shí)施例示出。示例性實(shí)施例提供了在這里被稱為“太陽(yáng)能草皮”的獲取光的人工草皮。太陽(yáng)能 草皮包括一個(gè)或多個(gè)在這里被稱作“太陽(yáng)能片”并且用作太陽(yáng)能電池的獲取光的人工片，以 及制造太陽(yáng)能草皮的方法和材料。所述技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于從能夠顯示期望的綠色、替換顏色 或者多種顏色的太陽(yáng)能草皮產(chǎn)生電信號(hào)可提供現(xiàn)有人工草皮不可能獲得的經(jīng)濟(jì)好處。盡管 術(shù)語(yǔ)太陽(yáng)能草皮和太陽(yáng)能片意味著獲取光的人工草坪，并且示例性實(shí)施例涉及一種獲取光 的草坪，但是本發(fā)明的實(shí)施例不受這樣的限制。太陽(yáng)能草皮單元可以為植物、菌類、巖石、砂 甚至動(dòng)物的任何部分的形狀，從而獲取日光的裝置可以為自然或者甚至以其中裝置被劃分 為多個(gè)單元的方式構(gòu)造的非自然景觀的一部分，并且多個(gè)表面容易構(gòu)造并優(yōu)化表面面積并 允許從多個(gè)角度和方向獲取日光。因此，太陽(yáng)能草皮可形成太陽(yáng)能電池的新形式因素，并代 表景觀和太陽(yáng)能電池行業(yè)的新穎選擇。特別地，每個(gè)太陽(yáng)能片都包括工作電極、反電極、和夾在工作電極和反電極上的光 敏區(qū)域之間的光敏材料。太陽(yáng)能片可將所吸收的光(例如日光)轉(zhuǎn)換為電并且可顯示某種 期望的顏色。此外，可形成太陽(yáng)能草皮單元，其包括一個(gè)或多個(gè)被互聯(lián)條電組裝和連接的太 陽(yáng)能片。另外，可通過(guò)組合并聯(lián)和/或串聯(lián)連接以在受到光的照射時(shí)獲得期望的電輸出例 如期望的電壓和/或電流而將太陽(yáng)能草皮裝置構(gòu)造為具有一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能草皮單元。在各種實(shí)施例中，可以以包括但不限于草、植物、樹和灌木或者任何期望的形式/ 形狀的各種形式配置太陽(yáng)能片。光敏材料可具有不同的顏色例如藍(lán)色、紅色、綠色和黑色。 為解釋方便起見，將參考綠色草坪或者替換裝飾或者其它顏色或者顏色組合的景觀形式的 太陽(yáng)能片描述本發(fā)明的若干實(shí)施例。圖ID描述了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能片100的示例性制造。太陽(yáng)能片100可包 括工作電極110、反電極120、和例如包括至少一個(gè)DA-CP 130的光敏材料。如圖1所示，工 作電極包括導(dǎo)電表面112并且可包括基底114。如所示，反電極也可包括導(dǎo)電表面122和基 底124。工作電極110和反電極120在光敏材料130接觸導(dǎo)電表面112和122的光敏區(qū)域 導(dǎo)電?？砂凑障旅娴牟襟E制造太陽(yáng)能片100 在基底114上形成具有導(dǎo)電表面112的工作電 極110 (圖1A)；在光敏區(qū)域的工作電極上形成光敏材料130 (圖1B)；在基底124上形成具 有導(dǎo)電表面122的反電極120 (圖1C)；以及對(duì)反電極層疊工作電極以完成太陽(yáng)能片100 (圖 1D)。圖1不是為了推斷太陽(yáng)能片部件的相對(duì)尺寸和形狀也沒(méi)有必要按比例繪制。所述兩 個(gè)電極110和120可獨(dú)立并且在本發(fā)明的一些實(shí)施例中不需要基底。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí) 施例中可形成太陽(yáng)能片，其中工作電極或者反電極可以為在其上均勻沉積例如包括DA-CP 的接觸光敏材料的導(dǎo)電芯。在光敏材料上沉積用作互補(bǔ)反電極或者工作電極的接觸導(dǎo)體。 以這種方式形成的太陽(yáng)能片如果需要將具備制備的導(dǎo)電芯的一般形狀。如果需要太陽(yáng)能片 可有效地為纖維。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可在光敏材料附近組裝電極之后涂覆太陽(yáng)能 片。所述涂層可用作潮氣、氧氣和/或光的阻擋。涂層或者其它阻擋可用于抗反射性或者 促進(jìn)期望波長(zhǎng)的多次內(nèi)反射以提高太陽(yáng)能片的效率。電極中的基底可以為相同的材料?；卓蓛?yōu)選地透明并且可由例如塑料形成，如
5聚酯(例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)和聚萘二甲酸乙二酯(PEN))、聚苯硫(PSS)、聚酰 胺、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜或者任何其它透明材料?；卓梢孕纬蔀槿魏慰捎欣?于隨后組裝太陽(yáng)能片為互聯(lián)條以形成太陽(yáng)能草皮的期望形狀。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中， 太陽(yáng)能片具有足夠的柔性和持久性以支撐由太陽(yáng)能片構(gòu)造的太陽(yáng)能草皮裝置上的草坪所 常見的交通。在圖ID所示出的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)太陽(yáng)能片可具有一個(gè)或者兩個(gè) 具有延伸至光敏區(qū)域的桿的電極，從而可通過(guò)太陽(yáng)能片的桿部分對(duì)每個(gè)電極獨(dú)立進(jìn)行至外 部電路的電連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想象到電連接太陽(yáng)能片電極的其它方式。桿和光敏 區(qū)域每個(gè)都可以為各種橫截面形狀，例如矩形、多邊形、橢圓或者圓形并且可以為不同的厚 度。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，基底的厚度例如可以為大約10微米至200微米，例如大約 15微米至100微米。單根桿或者多根桿可有助于太陽(yáng)能草皮單元中太陽(yáng)能片的機(jī)械連接， 并且其形狀可以以保證可將多個(gè)太陽(yáng)能片連至太陽(yáng)能草皮單元的電連接的方式與互聯(lián)條 上的部位形狀匹配。每個(gè)電極的導(dǎo)電表面可以為沉積在基底上的電極層。工作電極和反電極的電極層 可用于分別用作例如陽(yáng)極和陰極?？刹捎萌魏伟ǖ幌抻趯?dǎo)電性很強(qiáng)的導(dǎo)電金屬氧化物 例如ITO(銦錫氧化物)、導(dǎo)電聚合物例如PED0T/PSS(即聚(3，4_亞乙基二氧基噻吩)/聚 (苯乙烯磺酸酯))的透明和導(dǎo)電材料和/或任何其它導(dǎo)電且光透明的材料形成電極層?？?采用合適技術(shù)對(duì)電極例如印刷、沉積和/或涂覆電極層以覆蓋桿的表面和電極的有效區(qū)域。光敏材料可形成或者沉積在光敏區(qū)域，使得導(dǎo)電桿表面暴露(例如對(duì)于隨后的和 太陽(yáng)能草皮單元互聯(lián)條的電接觸)。可采用例如印刷、涂覆或者任何本領(lǐng)域技術(shù)人員已知 的沉積過(guò)程形成或者沉積光敏材料。光敏材料可包括一個(gè)或多個(gè)光敏材料層。組合在每個(gè) 太陽(yáng)能片中的光敏材料可吸收日光并進(jìn)一步將所吸收的日光轉(zhuǎn)換為電。在本發(fā)明的實(shí)施例 中，光敏材料可包括至少一個(gè)具有多個(gè)重復(fù)單元的DA-CP，所述重復(fù)單元包括多個(gè)耦合至受 體基的給體基。DA-CP可溶解于一種或多種溶劑，例如二氯甲烷、氯仿、四氯乙烷、四氫呋喃、 二氧雜環(huán)己烷、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯(代)苯、吡啶、乙酸乙酯、丁醇、乙醇、甲醇、乙 腈、丙酮、異丙醇、水和其混合物。DA-CP可具有多個(gè)基于取代二氧雜環(huán)的給體基，而受體基 可為電子缺乏的芳族。合適的給體受體聚合物實(shí)例可包括具有下面的化學(xué)式I的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元的聚合 物
R'R2其中R1和R2都可從烷基例如C1至Cltl烷基獨(dú)立選擇。在一個(gè)實(shí)施例中，可從甲基、 己基或者其它合適基團(tuán)選擇R1和R2。另一個(gè)合適的給體受體聚合物實(shí)例可包括具有下面的化學(xué)式II的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元
6
其中R3和R4可從芳基例如苯基、苯甲基、甲苯基或者其它合適基團(tuán)獨(dú)立選擇。在 一個(gè)實(shí)施例中，DA-CP聚合物可以為化學(xué)式II重復(fù)單元的均聚物。一個(gè)這樣的示例均聚 (合)物可以為聚[2，5雙(2亞乙基二氧基噻吩基)二苯基吡啶并吡嗪]。在各種實(shí)施例中，在請(qǐng)求享有2007年10月30日提交的序列號(hào)為61/000，908的美 國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益的2008年10月29日提交的共同未決的Beaujuge等人的國(guó)際申請(qǐng)PCT/ US2008/081599"Green to TransmissiveSoluble Electrochromic Polymers，，中公開了另 外的可用作太陽(yáng)能片100的光敏材料的示例性共軛聚合物，所述兩篇文獻(xiàn)整體內(nèi)容都在此 引用作為參考。在各種實(shí)施例中，在請(qǐng)求享有2008年3月19日提交的序列號(hào)為61/070，102 的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益的2008年10月29日提交的共同未決的Beaujuge等人的國(guó)際申請(qǐng) PCT/US2008/081606 "Black Soluble ConjugatedPolymers With Highly Transmissive Oxidized State”中公開了另外的可用作太陽(yáng)能片100的光敏材料的示例性共軛聚合物。光敏材料可以為具有多種變化的綠色。在各種實(shí)施例中，所公開的光敏材料可包 括可獲得的具有一系列由CIE Lab顏色體系定義的顏色的中性綠色，所述顏色體系具有從 大約15到大值(例如60)的負(fù)‘‘a(chǎn)”值；以及同時(shí)從大約-30至大約+30的‘‘b”值，但是處 于所述范圍之外的綠色也可獲得并可用于光敏材料。在一些實(shí)施例中，光敏材料可包括可 選染料組分。但是，可以理解，其它彩色(例如黃色、紅色、藍(lán)色、黑色等)光敏材料可用于所公 開的太陽(yáng)能片，因而可形成其它顏色的太陽(yáng)能草皮或者彩色太陽(yáng)能草皮。圖2描繪了示 出以一組具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的各種顏色的光敏DA-CP的光吸收譜在空間上(參見曲 線214)和地上(參見曲線216)的日光的光通量的示例性結(jié)果，所述光敏DA-CP例如為， PBEDOT-PyrPyr (聚{5，8-雙(3，4-亞乙基二氧基-2-噻吩基)-2，3-二苯基吡啶并[3，4_b] 吡嗪})根據(jù)曲線220吸收，PBED0T-CNV聚(1，2-(2-亞乙基二氧基噻吩基)氰基亞乙烯基) 根據(jù)曲線222吸收，而MEH-PPV(聚[2-甲氧基_5_(2'-乙基己氧基)_1，4-亞苯基亞乙烯 基])根據(jù)曲線228吸收。在各種實(shí)施例中，通過(guò)選擇合適的聚合物或者聚合物組合，可吸 收日光的整個(gè)可見光譜輸出的能量。例如，為獲得綠色聚合物，有必要具有同時(shí)吸收電磁光 譜的紅色部分和藍(lán)色部分的材料。DA復(fù)合材料可吸收具有各種不同色調(diào)的日光。例如，PBEDOT-PyrPyr為和示 出420nm和750nm峰值的圖2中吸收曲線220所表示的不同的綠色，其中透過(guò)窗介于
CN 101911310 A說(shuō) 明 書4/6 頁(yè)
的聚合物
V
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R3
7500-550nm(綠光)。但是，稱為綠色的顏色具有不同的綠色變體，例如所述不同為DA-CP 化學(xué)結(jié)構(gòu)的略微改變。例如，在圖3中，PBED0T-QTD可具有與PBEDOT-PyrPyr綠色類似 的化學(xué)重復(fù)單元，其中所述結(jié)構(gòu)與兩種綠色材料的圖片相近。如所示出，在仔細(xì)觀察所 述兩張圖片時(shí)注意到重要的細(xì)微差別，即雖然兩種聚合物都稱為綠色，但是其具有不同 的色調(diào)。特別地，圖3左邊的聚合物PBED0T-QTD具有包括藍(lán)色成分的綠色，而圖3右邊 的聚合物PBEDOT-PyrPyr具有黃色成分。此外，存在顏色飽和度差異，其中右邊的聚合物 PBEDOT-PyrPyr 比左邊的 PBED0T-QTD 稍褐。在各種實(shí)施例中，光敏材料可包括無(wú)機(jī)材料和/或小活性分子。合適的無(wú)機(jī)材料 的實(shí)例可包括呈現(xiàn)例如量子點(diǎn)、納米棒、四腳體或者任何其它形狀形式的半導(dǎo)體納米晶體。 所述無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料可包括但不限于IV族半導(dǎo)體，例如Si或者Ge，II-VI半導(dǎo)體，例如 ZnSe或者CdSe，或者III-V半導(dǎo)體例如InP或者GaAs。無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料還可包括半導(dǎo)體合 金例如SixGei_x，ZnxCdhSe,或者InASl_yPy (其中0 < x，y < 1)。無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料還可包括 金屬氧化物例如ZnO或者TiOx。小活性分子的合適實(shí)例可包括小給體分子例如無(wú)金屬或者含金屬的酞菁、膦、或 者并苯。小活性分子的合適實(shí)例還可包括小受體分子例如富勒烯、茈、萘或其衍生物?？梢砸怨饷舨牧峡稍O(shè)置在電極光敏區(qū)域之間的方式層疊工作電極和反電極。例 如，圖IC中所示出的反電極可顛倒過(guò)來(lái)而導(dǎo)電表面層疊在圖IB所示出的結(jié)構(gòu)頂部。同時(shí)， 第一桿和第二桿可形成一對(duì)其導(dǎo)電表面以相反方向相對(duì)的層疊桿。圖1中所示出的兩個(gè)電極均可光學(xué)透明從而光可從單個(gè)太陽(yáng)能片的任意方向入 射在太陽(yáng)能片上。夾在電極之間的光敏材料因此可從各個(gè)方向獲取光然后將所獲取的光轉(zhuǎn) 換為電。例如，環(huán)境條件(例如風(fēng))可改變太陽(yáng)能片的方向，所述方向也可隨著太陽(yáng)能片的 不同而不同。具有全透明結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能草皮片(參見圖1D)可使得從各個(gè)方向吸收光。但是在各種實(shí)施例中，兩個(gè)電極不必都光學(xué)透明。例如，太陽(yáng)能片100可包括不透 明基底或者圖IA和圖IC所示出的電極其中一個(gè)為部分不透明的基底且另一個(gè)電極為透明 基底。圖ID中所示出的最后太陽(yáng)能片100因此可包括至少一個(gè)透明電極。這樣的示例性太 陽(yáng)能片100可用于各種應(yīng)用中，例如葉子位置和方向通常固定的大型有葉“太陽(yáng)能植物”。 然后入射光可從某方向主要固定至太陽(yáng)能片100的至少一個(gè)透明側(cè)面上。換言之，包括透 明電極以及不透明電極的太陽(yáng)能片可相對(duì)于入射光定位從而光敏材料可通過(guò)至少一個(gè)透 明電極吸收入射光。在各種實(shí)施例中，不透明電極可包括在不透明基底上形成的導(dǎo)電表面(例如不透 明或者透明)。特別地，不透明或者透明電極例如可包括不透明導(dǎo)電表面例如金屬層(例如 鋁)或者透明導(dǎo)電表面例如ΙΤ0。不透明基底例如可包括金屬箔。由于金屬的低得多的水 和氧氣滲透率同時(shí)具有更大的環(huán)境穩(wěn)定性，以金屬箔為基底比塑料基底更優(yōu)。在太陽(yáng)能片 由電極芯構(gòu)成時(shí)，所述電極芯上覆蓋有光敏材料，并且所述光敏材料上覆蓋有補(bǔ)償透明電 極，芯電極例如可以為反射性材料例如金屬。在各個(gè)實(shí)施例中，如果需要，可在導(dǎo)電和不透明基底之間形成例如聚合物層的中 間層以提供電絕緣和平滑表面。聚合物層可包括例如聚酰亞胺層。在示例性實(shí)施例中，導(dǎo) 電表面可沉積在被沉積在不透明基底一側(cè)上的聚合物層上。不透明基底另一側(cè)可涂上例如 綠色或者任何其它期望的顏色。
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圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的組裝太陽(yáng)能草皮單元400。如所示出，太陽(yáng)能草皮 單元400可包括圖ID中所示的結(jié)構(gòu)的由互聯(lián)條組裝和連接的多個(gè)太陽(yáng)能片?；ヂ?lián)條410 可由例如如PET的塑料形成。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述互聯(lián)條可垂直設(shè)置在其間提供 接口的底層(未示出)上?；ヂ?lián)條還可包括一對(duì)導(dǎo)電的垂直表面420和430并且可由接口 電絕緣?？赏ㄟ^(guò)涂覆導(dǎo)電材料(例如如鋁的金屬)形成所述對(duì)導(dǎo)電表面以保證和太陽(yáng)能草 皮片之間的電連接。在各個(gè)實(shí)施例中，互聯(lián)條可以與底層之間不同的角度配置在底層(未 示出)上。如圖4所示，多個(gè)太陽(yáng)能片100可組合并以下面的方式和互聯(lián)條410連接，即光敏 區(qū)130定位在互聯(lián)條410上方，且多個(gè)太陽(yáng)能片100的工作電極110的第一桿與互聯(lián)條410 的第一導(dǎo)電表面420接觸，而多個(gè)太陽(yáng)能片100的反電極120的第二桿與互聯(lián)條的第二導(dǎo) 電表面430接觸。工作電極110的第一桿可通過(guò)與互聯(lián)條410的第一導(dǎo)電表面420連接的 導(dǎo)線440用作陽(yáng)極或者陰極，而反電極120的第二桿可通過(guò)與互聯(lián)條410的第二導(dǎo)電表面 430連接的第二導(dǎo)線450用作互補(bǔ)陰極或者陽(yáng)極。在各個(gè)實(shí)施例中，太陽(yáng)能草皮單元400還可包括施加至所有暴露表面的保護(hù)性涂 層以為整個(gè)裝置提供電絕緣和環(huán)境穩(wěn)定性。這樣的太陽(yáng)能片的組件此后可用作太陽(yáng)能草皮 裝置的基本構(gòu)件。例如，圖4中所示出的多個(gè)線性組件(即太陽(yáng)能草皮單元400)可串聯(lián)或 者并聯(lián)連接以獲得期望的電信號(hào)例如期望的電壓和/或電流。太陽(yáng)能草皮裝置可以放置在 例如場(chǎng)地中并暴露于光。然后可在光照之后收集期望的電壓和/或電流信號(hào)并將其用作電 源或者信號(hào)源。這里所參考或者提到的所有專利、專利申請(qǐng)、臨時(shí)申請(qǐng)和出版物的包括所有附圖 和表格的整體內(nèi)容以與所述說(shuō)明書清楚的教導(dǎo)無(wú)不一致的程度在此引用作為參考。應(yīng)當(dāng)理解這里所描述的實(shí)例和實(shí)施例僅僅為描述目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將想 到其光線的各種更改或者改變，并且這些更改和變化都包括在所述申請(qǐng)的精神和范圍中。
權(quán)利要求
一種太陽(yáng)能草皮單元，包括多個(gè)太陽(yáng)能片，每個(gè)片包括設(shè)置在其間的光敏材料并與工作電極和反電極電接觸，其中所述電極中的至少一個(gè)透明，并且所述多個(gè)太陽(yáng)能片具有呈現(xiàn)相同或者不同的顏色的相同或者不同的光敏材料；以及互聯(lián)條，其具有被絕緣體隔開的第一導(dǎo)電表面和第二導(dǎo)電表面，其中所述工作電極電連接至所述第一導(dǎo)電表面，而所述反電極電連接至所述第二導(dǎo)電表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述工作電極包括基底上的導(dǎo)電表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述反電極包括基底上的導(dǎo)電表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能草皮單元，還包括阻擋層，以電氣和化學(xué)隔離所述太陽(yáng)能 片和/或所述互聯(lián)條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述光敏材料包括給受體共軛聚合物 (DA-CP)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述多個(gè)太陽(yáng)能片的所述DA-CP當(dāng)處于中 性狀態(tài)時(shí)獨(dú)立地具有綠色、黑色、紅色、橙色、黃色、藍(lán)色或者紫色色調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述DA-CP當(dāng)處于中性狀態(tài)時(shí)具有綠色色調(diào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述DA-CP包括基于取代二氧雜環(huán)的給體重復(fù)單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述二氧雜環(huán)為二氧基噻吩。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述DA-CP包括具有電子缺乏的芳族單元 的受體重復(fù)單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述電子缺乏的芳族單元包括取代或 者未取代的苯并噻二唑、噻二唑并喹喔啉、喹喔啉、噻吩并噻二唑、噻吩并吡嗪、吡嗪并喹喔 啉、苯并雙噻二唑或者噻二唑并噻吩并吡嗪。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述電子缺乏的芳族單元為2，1，3_苯并 噻二唑(BTD)。
13.根據(jù)權(quán)利要求5的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述DA-CP包括被多個(gè)給體重復(fù)單元隔開 的隔離受體重復(fù)單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述光敏材料包括無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料包括Si、Ge、ZnSe、 CdSe, InP, GaAs, II-VI 半導(dǎo)體、或者 III-V 半導(dǎo)體。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料還包括金屬氧化物。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述光敏材料還包括半導(dǎo)體合金。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述半導(dǎo)體合金包括SixGe1+ ZnxCdhSe、或者 InASl_yPy (其中 0 < x，y < 1)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述工作電極還包括桿，所述桿具有在所 述工作電極接觸所述光敏材料的區(qū)域從所述工作電極延伸的導(dǎo)電材料，其中所述桿提供與 所述第一導(dǎo)電表面之間的電接觸。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述反電極還包括桿，所述桿具有在所述 反電極接觸所述光敏材料的區(qū)域從所述反電極延伸的導(dǎo)電材料，其中所述桿提供與所述第 二導(dǎo)電表面之間的電接觸。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述太陽(yáng)能草皮單元的形狀和至少一部 分植物、菌類、巖石或者動(dòng)物類似。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的太陽(yáng)能草皮單元，其中所述太陽(yáng)能草皮單元的形狀和多個(gè)草片 類似。
23.一種形成太陽(yáng)能草皮單元的方法，包括如下步驟提供多個(gè)太陽(yáng)能片，每個(gè)片包括設(shè)置在其間的光敏材料并與工作電極和反電極電接 觸，其中所述電極中的至少一個(gè)透明，并且所述多個(gè)太陽(yáng)能片具有呈現(xiàn)相同或者不同的顏 色的相同或者不同的光敏材料；提供互聯(lián)條，所述互聯(lián)條具有被電絕緣體隔開的第一導(dǎo)電表面和第二導(dǎo)電表面；以及將所述太陽(yáng)能片電連接至所述互聯(lián)條，其中所述工作電極接觸所述第一導(dǎo)電表面，而 所述反電極電接觸所述第二導(dǎo)電表面。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，還包括在所述組件上涂覆保護(hù)層以提供電絕緣和環(huán)境穩(wěn) 定性的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述光敏材料包括給受體共軛聚合物(DA-CP)。
26.一種收集太陽(yáng)能的方法，包括形成一種在基底上包括至少一個(gè)太陽(yáng)能草皮單元的裝置，其中所述太陽(yáng)能草皮單元吸 收一部分可見光譜的光，其中日光被轉(zhuǎn)換為期望的電輸出；將所述裝置置于日光照射所述裝置的位置；以及從所述日光照射的裝置收集所述電輸出。
全文摘要
一種太陽(yáng)能草皮單元，具有多個(gè)太陽(yáng)能片，每個(gè)片包括設(shè)置在其間的給受體共軛聚合物(DA-CP)并與工作電極和反電極電接觸，其中所述電極中的至少一個(gè)透明并且多個(gè)太陽(yáng)能片具有相同或者不同的顏色例如綠色的相同或者不同的DA-CP。所述太陽(yáng)能草皮包括具有被絕緣體隔開的第一導(dǎo)電表面和第二導(dǎo)電表面的互聯(lián)條。工作電極電連接至第一導(dǎo)電表面而反電極電連接至第二導(dǎo)電表面。太陽(yáng)能草皮單元可組合為獲取光能以輸出電的裝置。太陽(yáng)能草皮裝置可具有草坪或者其它植物、菌類、巖石、砂或者動(dòng)物的外觀。
文檔編號(hào)H01L31/042GK101911310SQ200880123240
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者F·索, J·R·雷諾茲, J·薛, K·S·沙恩茲 申請(qǐng)人:佛羅里達(dá)大學(xué)研究基金公司