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DE102007050680A1 - Flächengebilde, insbesondere fotovoltaisches Element auf Polymerbasis - Google Patents

Flächengebilde, insbesondere fotovoltaisches Element auf Polymerbasis Download PDF

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DE102007050680A1
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Leonhard Kurz GmbH and Co KG
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Abstract

Es wird ein Flächengebilde mit einem Trägerelement für ein viskoses Beschichtungsmaterial beschrieben. Das Trägerelement ist von einem Gittermaterial (18) gebildet, dessen Rastergitter und die Oberflächenspannung des Beschichtungsmaterials aneinander derartig angepasst sind, dass die Kavitätsfenster (20) des Gittermaterials (18) nach dem Beschichten des Trägerelementes von einer Haut (22) des viskosen Beschichtungsmaterials überspannt sind. Die Haut bildet nach dem Trocknen einen das Gittermaterial bedeckenden und rissfrei überspannenden Film.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Flächengebilde gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und insbesondere ein Flächengebilde, das ein fotovoltaisches Element auf Polymerbasis bildet, wobei das fotovoltaische Element eine erste und eine zweite Elektrode und ein fotovoltaisch aktives Schichtengebilde aus viskosem Schichtmaterial zwischen den beiden Elektroden aufweist, wobei eine Elektrode als Gitterelektrode ausgebildet ist.
  • Aus der US 2004/0187911 A1 ist ein fotovoltaisches Element (Dye Sensitized Solar Cell; DSSC) bekannt. Dieses bekannte fotovoltaische Element weist eine erste Elektrode, eine von einer Gitterelektrode gebildete zweite Elektrode und ein zwischen diesen vorgesehenes fotovoltaisch aktives Schichtengebilde auf, das ein Elektronenakzeptormaterial und eine Elektronendonatormaterial aufweist. Die Gitterelektrode kann dort eine Kathode oder eine Anode bilden. Die Gitterelektrode ist auf einem transparenten Substrat vorgesehen und mit einer fotosensibilisierten nanopartikulären Schicht bedeckt.
  • Ein fotovoltaisches Element (DSSC) mit einer Gitterelektrode ist beispielsweise auch aus der US 7 022 910 B2 bekannt. Dieses bekannte fotovoltaische Element weist ein erstes und ein zweites Substrat und eine Licht transmittierende metallische Gitterelektrode auf, die teilweise in das zweite Substrat eingebettet ist. Zwischen die Licht transmittierende metallische Gitterelektrode und das erste Substrat ist eine erste Elektrode eingefügt. Eine fotosensibilisierte Nanopartikelschicht ist neben einem Elektrolyten zwischen der ersten Elektrode und der Licht transmittierenden metallischen Gitterelektrode vorgesehen. Eines der Substrate kann eine oder mehrere im Wesentlichen ebene Oberflächen besitzen oder es kann im Wesentlichen nichtplanar ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein nichtplanares Substrat eine gekrümmte oder eine abgestufte Oberfläche besitzen.
  • Aus der US 2005/0263178 A1 ist eine fotovoltaische Modul-Architektur mit einer ersten fotovoltaischen Zelle, die eine Elektrode aufweist, einer zweiten fotovoltaischen Zelle, die eine Elektrode aufweist, und einer Zwischenverbindung bekannt, welche die Elektrode der ersten und der zweiten fotovoltaischen Zelle miteinander verbindet. Die Zwischenverbindung weist ein Klebermaterial und ein Gitterelement auf, das teilweise in dem Klebermaterial angeordnet ist. Das Klebermaterial weist ein elektrisch isolierendes Material und das Gitterelement weist ein elektrisch leitendes Material auf. Die erste und die zweite fotovoltaische Zelle teilen sich mindestens ein gemeinsames Substrat.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flächengebilde, insbesondere ein fotovoltaisches Element auf Polymerbasis zu schaffen, das einfach herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1, d. h. dadurch gelöst, dass das Trägerelement von einem Gittermaterial gebildet ist, dessen Rastergitter und die Oberflächenspannung des Beschichtungsmaterials aneinander derartig angepasst sind, dass die Kavitätsfenster des Gittermaterials des Trägerelementes nach dem Beschichten des Trägerelementes von einer Haut des viskosen Beschichtungsmaterials überspannt sind, die nach dem Trocknen einen das Gittermaterial bedeckenden und rissfrei überspannenden Film bildet.
  • Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass bei der Herstellung flexibler fotovoltaischer Elemente in Gestalt flexibler Solarzellen auf Polymerbasis sehr dünnflüssige Medien, wie beispielsweise SC-Gemische (Halbleiter) aus PCBM (Fullerene; Elektronenakzeptor) und P3HT (Poly-3-hexylthiopene; Elektronendonator), mit hoher Genauigkeit appliziert und verdruckt werden müssen, um ein entsprechendes Modul zu realisieren. Bei dem SC-Gemisch ist die niedrige Viskosität insbesondere durch die schlechte und somit sehr niedrige Lösbarkeit der Ausgangskomponenten in Form von PCBM und P3HT in einem Lösungsmittel bedingt und kann bislang nicht einfach umgangen werden. Sollen derartige partielle Bereiche auf einen flexiblen Träger gedruckt und hierbei die erforderliche Schichtdicke erzielt werden, um ein fotovoltaisches Element auf Polymerbasis zu realisieren, so ist dies nur durch einen Mehrfachdruck möglich. Durch die Erfindung wird es nun möglich, ohne einen technisch sehr aufwendigen und teuren Mehrfachdruck derartige Schichten zu realisieren. Das erfindungsgemäße Flächengebilde zeichnet sich hierbei weiter durch eine besonders hohe Güte der Beschichtungsmaterial-Schicht aus, so dass mittels der Erfindung insbesondere fotovoltaische Elemente auf Polymerbasis geschaffen werden können, die sich durch kostengünstige Herstellung und hohe Effizienz auszeichnen.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Flächengebilde um ein fotovoltaisches Element, bei dem es sich beispielsweise um eine Solarzelle oder um eine Leuchtdiode o. dgl. handeln kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das fotovoltaische Element eine selbsttragende Gitterelektrode auf, so dass ein Substrat für die Gitterelektrode prinzipiell entbehrlich ist. Vorzugsweise bildet die selbsttragende Gitterelektrode direkt und unmittelbar einen Benetzungsträger für das viskose Beschichtungsmaterial, insbesondere für das viskose Beschichtungsmaterial des fotovoltaisch aktiven Schichtengebildes des fotovoltaischen Elements, wobei die Kavitätsfenster der selbsttragenden Gitterelektrode von der Haut des viskosen Schichtmaterials überspannt sind.
  • Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Gitterelektrode partiell eine Oberflächenbeschichtung aufweist, und wenn die oberflächenbeschichtete Gitterelektrode von der Haut aus dem viskosen Schichtmaterial überspannt ist.
  • Die selbsttragende Gitterelektrode kann aus einem Metalldrahtgitter oder aus einem oberflächenmetallisierten Gitterflächenelement aus nichtmetallischen Gitterfäden bestehen. Das Metalldrahtgitter kann aus jedem beliebigen Drahtmaterial, wie beispielsweise einem Kupferdraht, bestehen, wobei das Metalldrahtgitter auch aus einem beliebigen anderen Metall- oder Metalllegierungsdraht bestehen kann.
  • Die Struktur des Gittermaterials kann einheitlich sein, d. h. bei Betrachtung senkrecht zur Gitterebene in Form eines symmetrischen Gitters ausgeformt sein. Es jedoch auch möglich, dass die Struktur des Gittematerials nicht regelmäßig ausgestaltet ist, beispielsweise in ein oder beide Raumrichtungen, die das Gitter aufspannen, unterschiedliche konstante Rasterabstände aufweist. Weiter ist es möglich, dass die Gitterlinien des Gitters nicht geradlinig sind, sondern beispielsweise geometrisch transformiert in Form einer Schlangenlinie verlaufend oder auch schiefwinklig zueinander angeordnet, d. h. beispielsweise durch ein geometrisch transformiertes Koordinatensystem definiert sind, welches durch zwei nicht durch die selbe geometrische Funktion beschriebene Koordinatenachsen aufgespannt wird. Weiter kann das Gittermaterial auch Bereiche mit unterschiedlichen Mustern aufweisen, wobei die Muster sowohl funktionale als auch nichtfunktionale Eigenschaften besitzen können.
  • Besteht die Gitterelektrode aus einem Drahtgebilde, so können die Drähte der Gitterelektrode auch aus einem Mehrschichtgebilde gebildet sein. Das Drahtgitter weist hierbei bevorzugt ein Webmuster auf, bei dem zwei Schussfäden nebeneinanderliegen, wobei auch andere Variationen möglich sind.
  • Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung weist das Drahtgitter in einer Richtung nur leitende Fäden und in einer anderen Richtung nicht leitende Fäden auf, so dass sich eine richtungsabhängige Leitfähigkeit ergibt. Weiter ist es auch möglich, dass die Gitterfäden auch abwechselnd leitend und nichtleitend sind oder in bestimmten Bereichen leitende und in anderen Bereichen nichtleitende Gitterfäden vorgesehen sind. Durch eine entsprechende Auswahl von leitfähigen und nichtleitfähigen Fäden für bestimmte Bereiche des fotovoltaischen Elements ist es möglich, ein gesamtes Modul bestehend aus mehreren fotovolatischen Zellen ohne eine Zerteilung des Gitters auf einer einzigen Gittermateriallage (Datengitter) aufzubauen. Hierdurch wird ein besonders kostengünstiger Aufbau eines fotovoltaischen Moduls ermöglicht. Weiter ist es auch möglich, bei der Herstellung des fotovoltaischen Moduls das Gitter entsprechend zu zerteilen und anschließend schaltungsgerechte Kontaktierungen vorzusehen. Auch eine Kombination dieser beiden Verfahren ist zur Herstellung eines fotovoltaischen Moduls möglich.
  • Weiter ist es auch möglich, abwechselnd leitende und nichtleitende Fäden vorzusehen oder einzelne Fäden oder das gesamte Gitter zumindestens partiell farbig auszuführen.
  • Bei dem oberflächenmetallisierten Gitterflächenelement aus nichtmetallischen Gitterfäden kann es sich z. B. um ein Flächengebilde aus Kunststofffäden handeln, die oberflächlich metallisiert sind. Von Wichtigkeit ist einzig und allein, dass der Gitterabstand der Gitterelektrode und die Oberflächenspannung des viskosen Beschichtungsmaterials, insbesondere des fotovoltaisch aktiven Schichtengebildes aneinander derartig angepasst sind, dass die Kavitätsfenster der Gitterelektrode von einer Haut des viskosen Beschichtungsmaterials, z. B. SC, überspannt werden, die nach dem Trocknen einen das Gittermaterial bedeckenden und rissfrei überspannenden Film bildet. Die Haut aus dem viskosen Schichtmaterial kann an der Gitterelektrode ein- oder mehrlagig vorgesehen sein.
  • Weiter ist es auch möglich, dass die filmbildende Schicht bzw. die filmbildenden Schichten nur bereichsweise auf dem Gittermaterial vorgesehen sind, beispielsweise das Gittermaterial nur zur Hälfte bedecken, und so ein Teil des Gittermaterials frei zugänglich ist. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das Gittermaterial eine Gitterelektrode ausbildet.
  • Das fotovoltaische Schichtgebilde des fotovoltaischen Elements wird vorzugsweise zwischen zwei (flexiblen) Trägern einlaminiert, bei denen es sich um zwei Kunststoffträgersubstrate, beispielsweise um Kunststofffolien einer Dicke zwischen 12 und 250 μm handeln kann, aber auch um zwei transparente Glasträger handeln kann. Das Gittermaterial des Flächengebildes übernimmt vorteilhafter Weise insbesondere bei der Verwendung von transparenten Glasträgern zusätzlich eine Steifigkeitsfunktion. Wird das Gittermaterial so beispielsweise als selbsttrangendes Drahtgitter ausgebildet, so ergibt sich in Verbindung mit den beidseitig laminierten Trägersubstraten ein mechanisch äußerst stabiles Gebilde, bei dem das Drahtgitter sowohl wesentliche elektrische, als auch wesentliche mechanische Funktionen übernimmt. Auch mehrere Stapel solcher Gebilde können übereinander angeordnet sein und ein fotovoltaisches Element, beispielsweise ein fotovoltaisches Modul ausbilden.
  • Weiter ist es auch möglich, dass das fotoaktive Schichtgebilde mit dem Gittermaterial umspritzt ist, insbesondere mit Kunststoff umspritzt ist und so vor Umwelteinflüssen geschützt ist.
  • Weiter ist es auch möglich, dass das fotoaktive Schichtgebilde mit dem Gittermaterial auf sonstige Weise in einem eine Folie oder eine Folienbahn ausgebildeten Mehrschichtkörper eingebracht ist. In diesem Fall wird das Flächengebilde von dem mehrschichten Folienkörper gebildet. Hierbei ist es auch möglich, dass einzelne Schichten des Folienkörpers – nach deren Applikation – strukturiert werden oder der Folienkörper insgesamt strukturiert sein kann.
  • Erfindungsgemäß kann die Oberflächenbeschichtung die Gitterelektrode partiell bedecken, und die oberflächenbeschichtete Gitterelektrode kann von der Haut aus dem viskosen Schichtmaterial überspannt sein. Dabei kann die die oberflächenbeschichtete Gitterelektrode überspannende Haut aus dem viskosen Schichtmaterial die Gitterelektrode mit Ausnahme eines Kontaktflächenabschnittes bedecken.
  • Die Oberflächenbeschichtung der Gitterelektrode kann beispielsweise aus TiOx bestehen und beispielsweise über eine chemische Reaktion, wie z. B. Hydrolisierung, oder über einen Kathodenzerstäubungsvorgang oder dergleichen gebildet werden. Selbstverständlich sind im Falle einer organischen Photovoltaik Zelle auch andere Lochblockermaterialien oder – Materialkombinationen möglich. Das heißt, es ist selbstverständlich auch möglich, für die Oberflächenbeschichtung der selbsttragenden Gitterelektrode ein anderes geeignetes Material zu benutzen.
  • Vorzugsweise besteht das fotovoltaisch aktive Schichtgebilde aus einer Lage bestehend aus einem Halbleitermaterial, im folgenden als SC (Semiconductor) bezeichnet, wobei ausgehend von der SC Lage in Richtung der einen Elektrode eine Lage bestehend aus einem Elektronenblocker und in Richtung der anderen Elektrode eine Lage bestehend aus einem Lochblockermaterial vorgesehen ist. Bei dem Elektronenblockermaterial und dem Lochblockermaterial kann es sich hierbei ebenfalls um ein Material mit halbleitenden Eigenschaften, beispielsweise um TiOx handeln. Als SC-Material wird ein Halbleitermaterial verwendet, bei dem beim Einfall eines Lichtquants eine Ladungstrennung erfolgt, d. h. ein fotoaktives Halbleitermaterial darstellt. Vorzugsweise besteht das SC-Material aus einem Gemisch enthaltend einen Elektronendonator und einen Elektronenakzeptor. Auf die Lochblockerschicht und/oder Elektronenblockerschicht kann auch verzichtet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das fotovoltaisch aktive Schichtengebilde bspw. mindestens eine Lage SC (Semiconductor) und mindestens eine Lage PEDOT:PSS (Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)poly(styrenesulfonat)) auf. Wie bereits eingangs erwähnt worden ist, handelt es sich beispielsweise beim SC um ein Gemisch aus PCBM und P3HT, wobei das Verhältnis von PCBM:P3HT zwischen 0,5:2 und 2:0,5 betragen kann. Das fotovoltaisch aktive Schichtengebilde kann auch mehr als eine Lage SC und mehr als eine Lage PEDOT:PSSaufweisen. Desgleichen kann vorgesehen sein, dass die PEDOT:PSS-Lage durch eine oder mehrere andere Elektronenblocker-Schichten oder Kombinationen solcher Schichten ersetzt sein kann. Sowohl die Lochblockerschicht als auch die Elektronenblockerschicht können weiter auch aus einem Schichtverbund aus unterschiedlichen Lochblocker-Materialen bzw. Elektronenblocker-Materialien gebildet sein oder auch aus einem Gemisch bestehend aus unterschiedlichen Lochblockermaterialien bzw. Elektronenblockermaterialien bestehen.
  • Weiter ist es auch möglich, dass das Flächengebilde sowohl ein Multi-Junction Schichtgebilde als auch ein Single-Junction Schichtgebilde umfasst, beispielsweise auf der einen Seite einen Multi-Junction Aufbau und auf der andere Seite einen Single-Junction Aufbau aufweist.
  • Die Schichten aus dem SC-Material werden vorzugsweise aus einem Gemisch von Elektronenakzeptoren und Elektronendonatoren gebildet. Weiter ist es auch möglich, dass die SC-Lage aus mehreren Schichten ausgewählt aus der Gruppe Schichten enthaltend einen Elektronenakzeptor, Schichten enthaltend einen Elektronendonator und Schichten enthaltend ein Gemisch aus Elektronenakzeptor und Elektronendonator besteht.
  • Weiter hat es sich bewährt, dass in ein oder mehreren Schichten des Flächengebildes andere Stoffe, beispielsweise Nanopartikel, insbesondere zur Effizienzsteigerung mit beeinhaltet sind. Neben den hier angegebenen Schichten ist es weiter auch möglich, dass das Flächengebilde ein oder mehrere weitere Schichten beinhalten kann, beispielsweise metallische Zwischenschichten. Weiter ist es möglich, dass ein oder mehrere Schichten des Flächengebildes nur partiell vorgesehen sind.
  • Desgleichen ist es möglich, dass mit der erfindungsgemäßen Gitterelektrode nicht ein Single-Junction-Schichtgebilde, sondern ein Multi-Junction-Schichtgebilde aufgebaut wird, um z. B. die Effizienz der solchermaßen gebildeten Zellen oder Module durch die Lichtabsorption in einen größeren Wellenlängenbereich zu erhöhen.
  • Erfindungsgemäß kann die mindestens eine SC-Lage und die mindestens eine PEDOT:PSS-Lage den Flächenbereich der oberflächenbeschichteten Gitterelektrode vollflächig bedecken. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die mindestens eine SC-Lage und die mindestens eine PEDOT:PSS-Lage den Flächenbereich der oberflächenbeschichteten selbsttragenden Gitterelektrode nur partiell bedecken, so dass ein Flächenabschnitt der oberflächenbeschichteten Gitterelektrode vom fotovoltaisch aktiven Schichtengebilde frei bleibt. Bei einer Ausbildung der zuletzt genannten Art kann die mindestens eine PEDOT:PSS-Lage die mindestens eine SC-Lage vollflächig bedecken. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die mindestens eine PEDOT:PSS-Lage die mindestens eine SC-Lage nur partiell bedeckt, so dass ein Flächenabschnitt der mindestens eine SC-Lage von der mindestens einen PEDOT:PSS-Lage frei bleibt.
  • Für die besagte partielle Bedeckung können herkömmliche Strukturierungsverfahren, wie chemische Strukturierungsverfahren, Laser-Strukturierungsverfahren oder dergleichen, oder herkömmlich Beschichtungsverfahren, wie z. B. Düsenteilbeschichtung oder dergleichen, sowie Kombinationen dieser an sich bekannten Verfahren und auch andere bekannte Techniken zum Einsatz gelangen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen fotovoltaischen Element auf Polymerbasis kann die zweite Elektrode das fotovoltaische Schichtengebilde vollflächig oder nur partiell bedecken, so dass ein Flächenabschnitt des fotovoltaischen Schichtengebildes von der zweiten Elektrode frei bleibt. Die zweite Elektrode kann von einer Metallschicht gebildet sein. Bei dieser Metallschicht kann es sich um eine Metalldickschicht oder um eine Metalldünnschicht handeln. Die Metalldickschicht kann beispielsweise durch Siebdrucken hergestellt werden. Die Metalldünnschicht kann durch Vakuumbedampfen, Kathodenzerstäuben o. dgl. hergestellt sein.
  • Die genannte Metallschicht kann auch aus einer Kombination von Metallen bestehen; sie kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein. Die zweite Elektrode kann beispielsweise auch aus ITO o. dgl. bestehen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst, dass eine selbsttragende Gitterelektrode mit einem Gitterabstand verwendet wird, der an die Oberflächenspannung des viskosen Schichtmaterials des fotovoltaisch aktiven Schichtengebildes derartig angepasst ist, dass die Kavitätsfenster der Gitterelektrode beim Aufbringen des viskosen Schichtmaterials auf die Gitterelektrode von einer Haut aus dem viskosen Schichtmaterial überspannt werden und nach der Trocknung einen rissfreien, überspannenden aktiven Film bilden. Die Trocknung kann beispielsweise durch gemäßigte Heißluft oder durch Kontakttrocknung oder dergleichen geschehen.
  • Das Aufbringen des viskosen Schichtmaterials auf die selbsttragende Gitterelektrode kann durch ein- oder mehrmalig wiederholtes Eintauchen der selbsttragenden Gitterelektrode in das viskose Schichtmaterial des fotovoltaisch aktiven Schichtengebildes erfolgen. Dabei kann die selbsttragende Gitterelektrode in das viskose Schichtmaterial des fotovoltaisch aktiven Schichtengebildes partiell eingetaucht werden, so dass ein Kontaktflächenabschnitt der Gitterelektrode vom viskosen Schichtmaterial frei bleibt.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der anliegenden Zeichnungen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Draufsicht auf ein als fotovoltaisches Element auf Polymerbasis ausgebildetes erfindungsgemäßes Flächengebilde in einer nicht maßstabgetreuen Darstellung,
  • 2 abgeschnitten einen Schnitt durch das fotovoltaische Element gemäß 1 entlang der Schnittlinie II-II stark vergrößert und nicht maßstabgetreu,
  • 3 in einer der 2 ähnlichen Schnittdarstellung einen Abschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flächengebildes, ein fotovoltaisches Element ausbildend,
  • 4 eine der 3 ähnliche Darstellung noch einer anderen Ausbildung eines erfindungsgemäßen Flächengebildes, ein fotovoltaisches Element ausbildend,
  • 5 eine weitere Ausbildung des fotovoltaischen Elementes in einer den 3 und 4 ähnlichen Darstellung,
  • 6 noch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flächengebildes, ein fotovoltaisches Element ausbildend, in einer den 3 bis 5 ähnlichen Darstellung,
  • 7 noch eine andere Ausführungsform des fotovoltaischen Elementes in einer den 3 bis 6 ähnlichen Darstellung,
  • 8 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flächengebildes, ein fotovoltaisches Element ausbildend, in einer den 3 bis 7 ähnlichen Darstellung, und
  • 9 eine den 3 bis 7 ähnliche Darstellung noch eines weiteren erfindungsgemäßen Flächengebildes, ein fotovoltaisches Element ausbildend, wobei es sich versteht, dass auch noch andere Schicht-Kombinationen möglich sind.
  • Die 1 und 2 verdeutlichen eine Ausbildung eines fotovoltaischen Elementes 10 auf Polymerbasis. Das fotovoltaische Element 10 weist eine erste Elektrode 12 und eine zweite Elektrode 14 auf. Zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 12 und 14 ist ein fotovoltaisch aktives Schichtengebilde 16 aus viskosem Schichtmaterial vorgesehen. Die erste Elektrode 12 und/oder die zweite Elektrode 14 ist/sind transparent oder semitransparent, so dass Licht in das fotovoltaisch aktive Schichtengebilde 16 gelangen oder von diesem emittiert werden kann. Es ist weiter auch möglich, dass die erste Elektrode 12 und/oder die zweite Elektrode 14 nicht transparent oder nicht semitransparent sind. Auch in dem Fall, in dem beide Elektroden nicht transparent oder semitransparent sind, kann Licht durch die freien Bereiche des Gitters fallen, wobei hier dann die Effizienz des fotovolatischen Elements etwas geringer ist. Da das Licht üblicherweise lediglich von einer Seite auf das fotovolatische Element 10 fällt, ist es vorteilhaft, die eine Elektrode aus einem opaken Material und die andere Elektrode aus einem transparenten oder semitransparenten Material auszugestalten.
  • Das fotovoltaische Element 10 kann eine Solarzelle oder eine Fotozelle bilden. Im ersteren Fall dient das fotovoltaisch aktive Schichtengebilde 16 dazu, zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 12 und 14 eine elektrische Spannung U zu erzeugen, wenn das fotovoltaisch aktive Schichtengebilde 16 mit Lichtenergie beaufschlagt wird. Im zweiten Fall, wenn das fotovoltaische Element 10 eine Fotozelle bildet, dient das fotovoltaisch aktive Schichtengebilde 16 zur Erzeugung einer Lichtstrahlung, wenn an die erste und zweite Elektrode 12 und 14 eine Spannung U angelegt wird.
  • Die erste Elektrode 12 ist bei dem in den 1 und 2 verdeutlichen Ausführungsbeispiel des fotovoltaischen Elementes 10 von einer selbsttragenden Gitterelektrode 18 gebildet, die einen Gitterabstand A besitzt. Erfindungsgemäß sind der Gitterabstand A der Gitterelektrode 18 und die Oberflächenspannung des viskosen Schichtmaterials des fotovoltaisch aktiven Schichtengebildes 16 aneinander derartig angepasst, dass die Kavitätsfenster 20 der selbsttragenden Gitterelektrode 18 nach der Trocknung von einer Haut 22 des viskosen Schichtmaterials des fotovoltaisch aktiven Schichtengebildes 16 rissfrei überspannt sind (siehe insbesondere 2).
  • Die selbsttragende Gitterelektrode 18 weist partiell eine Oberflächenbeschichtung 24 auf, die beispielsweise aus TiOx oder dergleichen besteht. Hierbei ist in den aktiven Bereichen des fotovoltaischen Elements 10 die Oberflächenbeschichtung 24 vorzugsweise vollflächig vorgesehen. Infolge der partiellen Oberflächenbeschichtung 24 bleibt ein Abschnitt der Gitterelektrode 18 von der Oberflächenbeschichtung 24 frei. Dieser Abschnitt ist in den 1 und 2 durch den Doppelpfeil 26 verdeutlicht. Der Abschnitt 26 bildet den Flächenbereich des fotovoltaischen Elementes 10, d. h. der Gitterelektrode 18, an den ein Kontaktelement 28 des fotovoltaischen Elementes 10 anschließbar bzw. angeschlossen ist (siehe 1). Auf diese Weise ist es möglich, einzelne Zellen zu einem Modul zusammenzuschalten.
  • Die Haut 22 aus dem viskosen Schichtenmaterial bedeckt die Gitterelektrode 18 mit Ausnahme eines Kontaktflächenabschnittes, der in den 1 und 2 durch den Doppelpfeil 30 verdeutlicht ist.
  • Das fotovoltaisch aktive Schichtengebilde 16 weist mindestens eine Lage 32 aus SC, d. h. aus einem Gemisch aus PCBM und P3HT, und mindestens eine Lage 34 aus PEDOT:PSS auf. Die PEDOT:PSS-Lage 34 bedeckt die SC-Lage 32 nur partiell, so dass ein Flächenabschnitt 36 der mindestens einen SC-Lage 32 von der mindestens einen PEDOT:PSS-Lage 34 frei bleibt und somit gewährleistet, dass Kurzschlüsse vermieden werden.
  • Die zweite Elektrode 14 ist von einer Metalldick- oder -dünnschicht gebildet und bedeckt das fotovoltaisch aktive Schichtengebilde 16 nur partiell, d. h. die mindestens eine PEDOT:PSS-Lage 34 steht sowohl auf der dem Abschnitt 26 der Gitterelektrode 18 zugewandten Seite als auch auf der davon abgewandten Seite über die zweite Elektrode 14 über. Diese beiden Überstände sind mit den Bezugsziffern 38 und 40 bezeichnet.
  • Die zweite Elektrode 14 dient zur Kontaktierung eines zweiten Kontaktelementes 42.
  • Wird das fotovoltaische Element 10 mit einer Lichtstrahlung beaufschlagt, so wird zwischen den beiden Kontaktelementen 28 und 42 eine elektrische Spannung U erzeugt, so dass zwischen den beiden Kontaktelementen 28 und 42 eine elektrischer Strom fließt, wenn an die Kontaktelemente 28 und 42 ein elektrischer Verbraucher angeschlossen ist.
  • 3 verdeutlicht einen Abschnitt einer Ausbildung des fotovoltaischen Elementes 10 in einer vergrößerten Längsschnittdarstellung, wobei die erste Elektrode 12 von einer selbsttragenden Gitterelektrode 18 gebildet ist. Die Gitterelektrode 18 ist mit einer Oberflächenbeschichtung 24 versehen. Bei der Oberflächenbeschichtung 24 handelt es sich um eine Lochblockerschicht, beispielsweise aus TiOx. Eine SC-Lage 32 überspannt die mit der Oberflächenbeschichtung 24 bedeckte erste selbsttragende Gitterelektrode 18. An einer Seite der SC-Lage 32 ist eine Elektronenblockerschicht vorgesehen, die beispielsweise von einer PEDOT:PSS-Lage 34 gebildet ist. Die PEDOT:PSS-Lage 34 ist mit einer nicht transparenten zweiten Elektrode 14 bedeckt.
  • Licht kann in das fotovoltaische Element 10 gemäß 3 nur an der Seite eintreten und zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 12 und 14 eine elektrische Spannung generieren, die von der zweiten Elektrode 14 abgewandt ist.
  • 4 verdeutlicht in einer der 3 ähnlichen Darstellung eine Ausbildung des fotovoltaischen Elementes 10, wobei die zweite Elektrode 14 die Elektronenblockerschicht aus PEDOT:PSS 34 nicht vollständig sondern nur partiell bedeckt, so dass Licht sowohl von der einen als auch der gegenüberliegenden anderen Seite in das fotovoltaische Element 10 eindringen kann, um zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 12 und 14 eine elektrische Spannung zu erzeugen.
  • Die partiell vorgesehene zweite Elektrode 14 kann auch durch einen vollflächige aber transparente oder zumindest semitransparente zweite Elektrode 14 ersetzt sein.
  • Gleiche Einzelheiten sind in 4 mit denselben Bezugsziffern wie in 3 bezeichnet.
  • 5 verdeutlicht eine Ausbildung des fotovoltaischen Elementes 10 mit einer die erste Elektrode 12 bildenden selbsttragenden Gitterelektrode 18, die eine Oberflächenbeschichtung 24 aufweist. Die Oberflächenbeschichtung 24 bildet einen Lochblocker beispielsweise aus TiOx. Die selbsttragende, mit der Oberflächenbeschichtung 24 versehene Gitterelektrode 18 ist mit einer SC-Lage 32 versehen, welche die erste Elektrode 12 nach Durchführung eines Trocknungsvorgangs rissfrei überspannt. Die SC-Lage 32 ist an einer Seite mit einem Elektronenblocker versehen, der beispielsweise von einer PEDOT:PSS-Lage 34 gebildet ist. Die Elektronenblocker-Lage 34 ist mit einer zweiten Elektrode 14 versehen. Die zweite Elektrode 14 kann aus einem nicht transparenten Material bestehen. Auf der von der zweiten Elektrode 14 abgewandten Seite des fotovoltaischen Elementes 10 einfallendes Licht erzeugt zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 12 und 14 eine elektrische Spannung.
  • In 5 ist eine einseitige Variante des fotovoltaischen Elementes 10 verdeutlicht, d. h. eine Ausbildung mit einer einzigen zweiten Elektrode 14. Demgegenüber verdeutlicht die 2 eine Ausbildung mit zwei sich gegenüberliegenden zweiten Elektroden, die dann – wie bereits ausgeführt worden ist – aus einem transparenten oder semitransparenten Material bestehen müssen, um einfallendes Licht in eine elektrische Spannung umzuwandeln.
  • 6 verdeutlicht in einer Längsschnittdarstellung einen Abschnitt eines fotovoltaischen Elementes 10 stark vergrößert und nicht maßstabgetreu mit einer selbsttragenden Gitterelektrode 18, die von einem Elektronenblocker beispielsweise aus einer PEDOT:PSS-Lage 34 rissfrei überspannt ist. Eine Seite der PEDOT:PSS-Lage 34 ist mit einer SC-Lage 32 versehen. Die SC-Lage 32 ist mit einem Lochblocker versehen, der beispielsweise von einer TiOx–Lage 24 gebildet ist. Die TiOx-Lage 24 ist mit einer zweiten Elektrode 14 versehen. In 6 ist eine einseitige Variante verdeutlicht; es versteht sich, dass dieser Lagenaufbau in Bezug zur Gitterelektrode 18 und der PEDOT:PSS-Lage 34 auch spiegelbildlich zweiseitig aufgebaut sein kann.
  • 7 verdeutlicht schematisch eine Ausbildung des fotovoltaischen Elementes 10, wobei die selbsttragende Gitterelektrode 18 mit einem Elektronenblocker oberflächlich beschichtet ist, bei dem es sich beispielsweise um eine PEDOT:PSS-Lage 34 handelt. Die mit der PEDOT:PSS-Lage 34 oberflächlich versehene selbsttragende Gitterelektrode 18 ist von einer SC-Lage 32 rissfrei überspannt. Eine Seite der SC-Lage 32 ist mit einem Lochblocker versehen, der beispielsweise von einer TiOx-Schicht 24 gebildet ist. Auf der TiOx-Schicht 24 ist eine zweite Elektrode 14 vorgesehen.
  • In 7 ist eine einseitige Variante eines fotovoltaischen Elementes 10 dargestellt. Die mit der PEDOT:PSS-Lage 34 oberflächlich versehene selbsttragende Gitterelektrode 18 kann jedoch auch spiegelbildlich d. h. zweiseitig mit je einem Lochblocker 24 und einer zweiten Elektrode 14 versehen sein.
  • 8 verdeutlicht schematisch eine Ausbildung des fotovoltaischen Elementes 10 mit einer selbsttragenden Gitterelektrode 18, die rissfrei von einem filmbildenden Lochblocker 24 überspannt ist. An einer Seite des Lochblockers 24 ist eine SC-Lage 32 vorgesehen. Auf der SC-Lage 32 ist ein Elektronenblocker 34 vorgesehen, bei dem es sich beispielsweise um eine PEDOT:PSS-Lage 34 handelt. Auf dieser ist eine zweite Elektrode 14 vorgesehen. In 8 ist ein einseitiger Aufbau des fotovoltaischen Elementes 10 verdeutlicht. Dieser Lagenaufbau kann in Bezug zur selbsttragenden Gitterelektrode 18 auch spiegelbildlich zweiseitig ausgebildet sein.
  • Während die 3 bis 8 Single-Junction-Zellen verdeutlichen, zeigt die 9 eine Multi-Junction-Zelle mit einer selbsttragenden Gitterelektrode 18, die oberflächlich mit einem Elektronenblocker 34 versehen ist, der beispielsweise von einer PEDOT:PSS-Lage 34 gebildet ist. Die oberflächlich mit dem Elektronenblocker 34 versehene selbsttragende Gitterelektrode 18 ist rissfrei von einer SC-Lage 32 überspannt. An einer Seite der SC-Lage 32 ist ein Lochblocker 24 vorgesehen, bei dem es sich beispielsweise um einen TiOx-Schicht handelt. Auf der Lochblocker-Lage 24 ist ein Elektronenblocker 34' vorgesehen, bei dem es sich, wie bei dem Elektronenblocker 34, beispielsweise um eine PEDOT:PSS-Lage handelt. Auf der Elektronenblocker-Lage 34' ist eine SC-Lage 32' vorgesehen. Die SC-Lage 32' kann der SC-Lage 32 entsprechen oder von dieser verschieden sein. Auf der SC-Lage 32' ist eine Lochblocker-Lage 24' vorgesehen, die der Lochblocker-Lage 24 entsprechen oder von dieser verschieden sein kann. Auf der Lochblocker-Lage 24' ist eine zweite Elektrode 14 vorgesehen.
  • In 9 ist ein einseitiger Lagenaufbau eines Beispiels einer Multi-Junction-Zelle dargestellt; es ist jedoch auch möglich, den Lagenaufbau in Bezug zur selbsttragenden Gitterelektrode 18 spiegelbildlich zweiseitig auszubilden. Noch eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Multi-Junction-Zelle auf einer Seite der selbsttragenden Gitterelektrode 18 und auf der gegenüberliegenden anderen Seite einen Single-Junction-Aufbau auszubilden.
  • Oben wurden verschiedene Ausbildungen organischer fotovoltaischer Elemente 10 beschrieben. Erfindungsgemäß ist es selbstverständlich auch möglich, anstelle einer Gitterelektrode 18 ein beliebiges anderes Gittergebilde zu verwenden, um dünnflüssige Medien, wie dünnflüssige Lacke oder dergleichen, aufzunehmen, die nach dem Trocknen einen rissfreien Film bilden. Bei den besagten dünnflüssigen Medien kann es sich also auch um nicht funktionelle Medien und bei den daraus nach der Trocknung gebildeten rissfreien Filmen um ein nicht funktionelles Filmgebilde handeln. Solchermaßen beschichtete Gebilde können z. B. in der Form weiterverarbeitet werden, dass sie beispielsweise beidseitig einlaminiert, einseitig auflaminiert, eingegossen oder dergleichen werden. Im zuerst genannten Falle wird ein Kleber zugeführt.
  • Die Beschichtung des Gittergebildes kann ein- oder beidseitig beispielsweise durch Tauchen erfolgen. Desgleichen ist es möglich, das Gittergebilde zuerst durch Tauchen zu beschichten und anschließend ein Slot-Dye-Verfahren durchzuführen.
  • Die Trocknung des am Gittergebilde vorgesehenen Mediums erfolgt in der Weise, dass der entsprechende dünne Film nicht durch während der Trocknung auftretende mechanische Spannungen reißt.
  • Die Schichtdicken der in den 2 bis 9 schematisch dargestellten Ausführungsformen des jeweiligen fotovoltaischen Elementes 10 betragen beispielsweise für
    SC: 100 bis 300 nm
    Lochblocker/TiOx: 10 bis 50 nm
    Elektronenblocker/PEDOT:PSS: 100 bis 300 nm
    zweite Elektrode (z. B. aufgedampft): 50 bis 100 nm
  • Die einzelnen Lagen bzw. Schichten können auf die Gitterelektrode durch Tauchbeschichtung, Düsenbeschichtung oder dergleichen aufgebracht werden. Dabei kann die jeweils erforderliche Gesamtschichtdicke durch mehr als einen Beschichtungsschritt realisiert werden. Außerdem kann die Beschichtung der Gitterelektrode bei unterschiedlichen Temperaturen erfolgen. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Gitterelektrode und die jeweilige Beschichtungslösung eine mindestens annähernd gleiche Temperatur besitzen.
  • Desgleichen ist es möglich, dass die Gitterelektrode auf ein Trägermaterial aufgebracht wird, bevor die Beschichtung der Gitterelektrode erfolgt. Desgleichen ist es möglich, dass im Anschluss an den Beschichtungsvorgang bzw. die Beschichtungsschritte ein Laminiervorgang erfolgt. Hierbei kann das Trägermaterial flexibel, nicht flexibel, transparent oder opak, leitfähig oder isolierend ausgebildet sein.
  • Des Weiteren ist es möglich, dass die Gitterelektrode vor der Beschichtung bzw. den aufeinander folgenden Beschichtungen gereinigt, aufgeraut, bedampft, besputtert oder dergleichen wird.
  • Die Gitterelektrode kann aus einem besonders bearbeiteten Drahtmaterial, das beispielsweise strukturiert wurde, gebildet sein. Denkbar sind hierbei Strukturen wie Muldenstrukturen, Linien- oder Prismenstrukturen oder dergleichen, die zusätzlich erwünschte Effekte bewirken können. Das ist insbesondere beim Aufbau von Solarzellen interessant, um beispielsweise die Lichtführung zu beeinflussen.
  • Die Gitterelektrode kann gleiche oder unterschiedliche Maschengrößen besitzen. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass sich die Dimensionen der Maschen in den beiden orthogonalen Flächen-Raumrichtungen voneinander unterscheiden.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Gitterelektrode aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut ist, die sich regelmäßig abwechseln oder die chaotisch verteilt sind. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die zur Anwendung gelangenden Materialien unterschiedliche Leitfähigkeiten besitzen und z. B. durch eine Webung der Gitterelektrode beispielsweise Leitfähigkeitsgradienten realisiert werden.
  • Die Gitterelektrode kann z. B. aus Drähten aufgebaut sein, die unterschiedliche Durchmesser besitzen. Hierbei ist auch denkbar, dass durch die Webung Dickengradienten erzeugt werden, um besondere Effekte zu bewirken. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, Gitterelektroden zum Einsatz zu bringen, die in einer Flächenrichtung isolierende und in der dazu orthogonalen anderen Flächenrichtung leitende Eigenschaften besitzen.
  • Des Weiteren ist es möglich, dass mehrere Gitterelektroden aufeinander gestapelt werden. Das kann beispielsweise nach den Beschichtungsvorgängen erfolgen, um weitere gewünschte Effekte oder Eigenschaften zu erzielen.
  • Es ist auch möglich, beispielsweise ein Gewebe einzusetzen, das ursprünglich nicht leitfähig ist und erst durch einen Bedampfungsprozess partiell oder vollflächig leitfähig wird. Darüber hinaus ist es möglich, dass das gesamte fotovoltaische Element, d. h. die Gitterelektrode mit ihrem Schichten- bzw. Lagenaufbau, nach Abschluss der Beschichtungen einem Temperprozess ausgesetzt wird, um beispielsweise den Lagenverbund zu verbessern. Des Weiteren ist es möglich, dass die Gitterelektrode bzw. das Gewebe vor dem Einsatz beispielsweise durch einen Walzvorgang teilgeglättet wird.
  • Eine mögliche Spezifikation für die Gitterelektrode eines Ausführungsbeispiels des fotovoltaischen Elementes 10 ist:
    Material: rostfreier Stahl/1.4306
    Drahtdurchmesser: 0,030 mm
    Maschenweite/Aperture: 0,480 mm
    Hersteller: Paul GmbH & Co. – Metallgewebe – und Filterfabriken
    Gewebe: Plain Weave
    • 10
    fotovoltaisches Element
    12
    erste Elektrode (von 10)
    14
    zweite Elektrode (von 10)
    16
    fotovoltaisch aktives Schichtengebilde (zwischen 12 und 14)
    18
    Gitterelektrode (von 12)
    20
    Kavitätsfenster (von 18)
    22
    Haut (an 18 für 16)
    24
    Oberflächenbeschichtung (von 18)
    26
    Abschnitt (von 18 ohne 24)
    28
    Kontaktelement (von 10 an 26)
    30
    Kontaktflächenabschnitt (von 10)
    32
    SC-Lage (von 16)
    34
    PEDOT:PSS-Lage (von 16)
    36
    Flächenabschnitt (von 32)
    38
    Überstand (von 34 über 14)
    40
    Überstand (von 34 über 14)
    42
    zweites Kontaktelement (10 an 14)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 2004/0187911 A1 [0002]
    • - US 7022910 B2 [0003]
    • - US 2005/0263178 A1 [0004]

Claims (56)

  1. Flächengebilde mit einem Trägerelement für ein viskoses Beschichtungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement von einem Gittermaterial gebildet ist, dessen Rasterabstände und die Oberflächenspannung des Beschichtungsmaterials aneinander derartig angepasst sind, dass die Kavitätsfenster des Gittermaterials des Trägerelementes nach dem Beschichten des Trägerelementes von einer Haut des viskosen Beschichtungsmaterials überspannt sind, die nach dem Trocknen einen das Gittermaterial bedeckenden und rissfrei überspannenden Film bildet.
  2. Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gittermaterial des Trägerelementes von einem Metalldrahtgewebe gebildet ist.
  3. Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gittermaterial des Trägerelementes von einem Textilgewebe gebildet ist.
  4. Flächengebilde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gittermaterial des Trägerelementes von einem oberflächenmetallisierten Textilgewebe gebildet ist.
  5. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gittermaterial des Trägerelementes an einem Grundflächenelement angebracht ist.
  6. Flächengebilde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundflächenelement formstabil starr ist.
  7. Flächengebilde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundflächenelement verformbar flexibel ist.
  8. Flächengebilde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht des Metalldrahtgewebes oberflächlich gereinigt und/oder aufgeraut und/oder beschichtet ist.
  9. Flächengebilde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht des Metalldrahtgewebes oberflächlich strukturiert ist.
  10. Flächengebilde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur eine Muldenstruktur und/oder eine Linienstruktur und/oder eine Prismenstruktur ist.
  11. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitätsfenster des Gittermaterials des Trägerelementes gleich groß sind.
  12. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitätsfenster des Gittermaterials des Trägerelementes unterschiedlich groß sind.
  13. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gittermaterial des Trägerelementes in seinen beiden Raumrichtungen jeweils einen konstanten Rasterabstand aufweist.
  14. Flächengebilde nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rasterabstand in beiden Raumrichtungen gleich groß ist.
  15. Flächengebilde nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rasterabstand in beiden Raumrichtungen unterschiedlich groß ist.
  16. Flächengebilde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalldrahtgewebe des Gittermaterials des Trägerelementes aus einem einzigen Drahtmaterial besteht.
  17. Flächengebilde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalldrahtgewebe des Gittermaterials des Trägerelementes aus unterschiedlichen Drahtmaterialien oder beschichteten Materialien besteht.
  18. Flächengebilde nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Drahtmaterialien voneinander verschiedene elektrische Leitfähigkeiten besitzen.
  19. Flächengebilde nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Drahtmaterialien unterschiedliche Drahtdurchmesser besitzen.
  20. Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gittermaterial des Trägerelementes in einer Raumrichtung elektrisch leitend und in der anderen Raumrichtung elektrisch isolierend ist.
  21. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das mit Beschichtungsmaterial beschichtete Gittermaterial des Trägerelementes mindestens einlagig vorgesehen ist.
  22. Flächengebilde nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das mit Beschichtungsmaterial beschichtete Gittermaterial des Trägerelementes eine Anzahl aufeinander gestapelte Lagen aufweist.
  23. Flächengebilde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Textilgewebe partiell oder vollflächig oberflächenmetallisiert ist.
  24. Flächengebilde insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Gittermaterial des Trägerelementes eine selbsttragende Gitterelektrode eines fotovoltaischen Elementes und das Beschichtungsmaterial ein fotovoltaisch aktives Schichtengebilde des fotovoltaischen Elementes bildet.
  25. Flächengebilde nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das fotovoltaisch aktive Schichtengebilde des Beschichtungsmaterials mindestens eine Lochblockerlage, mindestens eine Elektronenblockerlage und mindestens eine Halbleiterlage aufweist, wobei die Halbleiterlage insbesondere einen Elektronendonator und einen Elektronenakzeptor umfasst.
  26. Flächengebilde nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lochblockerlage von TiOx gebildet ist.
  27. Flächengebilde nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektronenblockerlage von PEDOT:PSS (Poly(3,4)ethylenedioxythiophene)Poly(styrenesulfonat)) gebildet ist.
  28. Flächengebilde nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Halbleiterlage von PCBM (Fullerene) und P3HT (Poly-3-hexylthiophene) gebildet ist, wobei insbesondere PCBM einen Elektronenakzeptor und P3HAT einen Elektronendonator bildet.
  29. Flächengebilde nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis PCBM:P3HT zwischen 0,5:2 und 2:0,5 beträgt.
  30. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem fotovoltaisch aktiven Schichtengebilde des fotovoltaischen Elementes eine Gegenelektrode vorgesehen ist.
  31. Flächengebilde nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode opak teilflächig vorgesehen ist.
  32. Flächengebilde nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode transparent vollflächig vorgesehen ist.
  33. Flächengebilde nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode aus mindestens einer Metallschicht besteht.
  34. Flächengebilde nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode aus einer Anzahl unterschiedlicher Metallschichten besteht.
  35. Flächengebilde nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode aus ITO besteht.
  36. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 24 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die selbsttragende Gitterelektrode oberflächlich eine Lochblockerschicht aufweist, dass die lochblockerbeschichtete Gitterelektrode mit Halbleitermaterial versehen ist, wobei eine Haut des Halbleitermaterials die Kavitätsfenster der lochblockerbeschichteten Gitterelektrode überspannt, dass die Haut des Halbleitermaterials mindestens einseitig mit einer Elektronenblockerschicht versehen ist, und dass auf der mindestens einen Elektronenblockerschicht eine Gegenelektrode vorgesehen ist.
  37. Flächengebilde nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektrode opak oder transparent vollflächig oder partiell vorgesehen ist.
  38. Flächengebilde nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass zwei voneinander abgewandte Elektronenblockerschichten vorgesehen sind, und dass an einer der beiden Elektronenblockerschichten eine Gegenelektrode vorgesehen ist.
  39. Flächengebilde nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass zwei voneinander abgewandte Elektronenblockerschichten vorgesehen sind, und dass an beiden Elektronenblockerschichten jeweils eine Gegenelektrode vorgesehen ist, von welchen mindestens eine lichtdurchlässig ist.
  40. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 24 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die selbsttragende Gitterelektrode oberflächlich eine Elektronenblockerschicht aufweist, die elektronenblockerbeschichtete Gitterelektrode mit Halbleitermaterial versehen ist, wobei eine Haut des Halbleitermaterials die Kavitätsfenster der elektronenblockerbeschichteten Gitterelektrode überspannt, dass die Haut des Halbleitermaterials mindestens einseitig mit einer Lochblockerschicht versehen ist, und dass auf der mindestens einen Lochblockerschicht eine Gegenelektrode vorgesehen ist.
  41. Flächengebilde nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lochblockerschicht vorgesehen ist und dass die Gegenelektrode opak oder transparent vollflächig oder opak partiell vorgesehen ist.
  42. Flächengebilde nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass zwei voneinander abgewandte Lochblockerschichten vorgesehen ist und dass an einer der beiden Lochblockerschichten eine Gegenelektrode vorgesehen ist.
  43. Flächengebilde nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass zwei voneinander abgewandte Lochblockerschichten vorgesehen sind, und dass an beiden Lochblockerschichten jeweils eine Gegenelektrode vorgesehen ist, von welchen mindestens eine lichtdurchlässig ist.
  44. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 24 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die selbsttragende Gitterelektrode mit einer Haut aus einem Elektronenblockermaterial versehen ist, welche die Kavitätsfenster der selbsttragenden Gitterelektrode überspannt, dass die Haut aus dem Elektronenblockermaterial mindestens einseitig mit einer Halbleitermaterialschicht versehen ist, dass auf der mindestens einen Halbleitermaterialschicht eine Lochblockerschicht vorgesehen ist, und dass auf der mindestens einen Lochblockerschicht eine Gegenelektrode vorgesehen ist.
  45. Flächengebilde nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halbleitermaterialschicht vorgesehen, auf der eine Lochblockerschicht vorgesehen ist, und dass die Gegenelektrode opak oder transparent vollflächig oder partiell vorgesehen ist.
  46. Flächengebilde nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass zwei voneinander abgewandte Halbleitermaterialschichten vorgesehen sind, dass an beiden Halbleitermaterialschichten jeweils eine Lochblockerschicht vorgesehen ist, und dass an mindestens einer Lochblockerschicht eine Gegenelektrode vorgesehen ist.
  47. Flächengebilde nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gegenelektrode vorgesehen ist.
  48. Flächengebilde nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Gegenelektroden vorgesehen sind, von welchen mindestens eine lichtdurchlässig ist.
  49. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 24 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die selbsttragende Gitterelektrode mit einer Haut aus einem Lochblockermaterial versehen ist, welche die Kavitätsfenster der selbsttragenden Gitterelektrode überspannt, dass die Haut aus dem Lochblockermaterial mindestens einseitig mit einer Halbleitermaterialschicht versehen ist, dass auf der mindestens einen Halbleitermaterialschicht eine Elektronenblockerschicht vorgesehen ist, und dass auf der mindestens einen Elektronenblockerschicht eine Gegenelektrode vorgesehen ist.
  50. Flächengebilde nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halbleitermaterialschicht vorgesehen, auf der eine Elektronenblockerschicht vorgesehen ist, und dass die Gegenelektrode opak oder transparent vollflächig oder partiell vorgesehen ist.
  51. Flächengebilde nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass zwei voneinander abgewandte Halbleitermaterialschichten vorgesehen sind, dass an beiden Halbleitermaterialschichten jeweils eine Elektronenblockerschicht vorgesehen ist, und dass an mindestens einer Elektronenblockerschicht eine Gegenelektrode vorgesehen ist.
  52. Flächengebilde nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gegenelektrode vorgesehen ist.
  53. Flächengebilde nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Gegenelektroden vorgesehen sind, von welchen mindestens eine lichtdurchlässig ist.
  54. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 24 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die selbsttragende Gitterelektrode und eine Gegenelektrode eine Multi-Junction Zelle mit mindestens zwei aufeinander vorgesehenen fotovoltaisch aktiven Schichtengebilden aufweist.
  55. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 24 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die selbsttragende Gitterelektrode und zwei voneinander abgewandte Gegenelektroden zwei Multi-Junction Zellen mit jeweils mindestens zwei aufeinander vorgesehenen fotovoltaisch aktiven Schichtengebilden aufweist.
  56. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 24 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die selbsttragende Gitterelektrode und zwei voneinander abgewandte Gegenelektroden vorgesehen sind, wobei zwischen der selbsttragenden Gitterelektrode und der einen Gegenelektrode eine Multi-Junction Zelle mit jeweils mindestens zwei aufeinander vorgesehenen fotovoltaisch aktiven Schichtengebilden ausgebildet ist, und zwischen der selbsttragenden Gitterelektrode und der anderen Gegenelektrode eine Single-Junction Zelle ausgebildet ist.
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