阅读说明：本技术 涂料电路 (Paint circuit ) 是由 凯蒂·卡斯麦 海登·柯克·维斯塔尔 于 2018-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供使用多层传导性涂料形成涂装电路的方法和设备。一方面,涂装电路包括衬底和涂覆到衬底上的一个或多个涂料层,其中一个或多个涂料层每个形成涂装电路的电气部件。一个或多个涂料层中的给定涂料层包括传导性涂料配方,该传导性涂料配方具有由包括在传导性涂料配方中的传导性材料的浓度和给定涂料层的厚度限定的电阻,并且包括在传导性涂料配方中的较低浓度的传导性材料提供比较高浓度的传导性材料更高的电阻。(The present invention provides a method and apparatus for forming a coated circuit using multiple layers of conductive paint. In one aspect, a painted circuit includes a substrate and one or more paint layers applied to the substrate, where the one or more paint layers each form an electrical component of the painted circuit. A given coating layer of the one or more coating layers includes a conductive coating formulation having an electrical resistance defined by a concentration of a conductive material included in the conductive coating formulation and a thickness of the given coating layer, and a lower concentration of the conductive material included in the conductive coating formulation provides a higher electrical resistance than a higher concentration of the conductive material.)

涂料电路

背景技术

传统太阳能电池使用具有高度规则晶体结构的衬底，例如晶体硅。较新的技术包括薄膜无定形太阳能电池以产生具有高度规则和可预测化学结构的个别材料的离散层。商业太阳能电池制造通常需要高度专业化的装备，这将制造的太阳能电池限制在能够获得复杂制造装备和/或专业化装运和安装能力的地理位置。

本说明书涉及可使用多层传导性涂料形成并且例如可用于形成太阳能涂料电路以将阳光转化为电能的涂料电路。

总的来说，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以体现在包括衬底和涂覆到衬底上的一个或多个涂料层的涂装电路中，其中一个或多个涂料层每个形成涂装电路的电气部件。一个或多个涂料层中的第一涂料层包括传导性涂料配方，该传导性涂料配方具有由包括在传导性涂料配方中的传导性材料的浓度和给定涂料层的厚度限定的电阻，并且包括在传导性涂料配方中的较低浓度的传导性材料提供比较高浓度的传导性材料更高的电阻。该方面的其他实施例包括相应的系统、装置和被配置为执行编码在计算机存储设备上的方法的动作的计算机程序。

这些和其他实施例中的每一个都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。在一些实施方式中，涂装电路具有传导性涂料的一个或多个涂料层，包括涂覆到衬底上的蓄电池阳极涂料层、涂覆到少于所有蓄电池阳极涂料层上的离子桥涂料层、涂覆到离子桥层上的蓄电池阴极涂料层、涂覆到少于所有蓄电池阴极涂料层上的太阳能电池阳极涂料层、涂覆到太阳能电池阳极涂料层上的光敏化层、涂覆到光敏化涂料层的太阳能电池阴极涂料层、形成在蓄电池阳极涂料层与太阳能电池阴极涂料层之间的二极管涂料电路、以及涂覆到太阳能电池阴极涂料层的透明保护层。二极管涂料电路与光敏化涂料层、太阳能电池阳极涂料层、蓄电池阴极涂料层和离子桥涂料层中的每一个物理分离，并且包括电子传导涂料层和空穴传导涂料层。

在一些实施方式中，涂装电路包括涂覆到少于所有蓄电池阴极层并与太阳能电池阳极涂料层电接触的晶体管层、形成在晶体管涂料层与透明保护层之间的发光电路，以及形成在蓄电池阳极涂料层与发光电路之间的导体涂料层，其中导体涂料层与离子桥涂料层、蓄电池阴极涂料层和晶体管涂料层中的每一个物理分离。发光电路与光敏化涂料层物理分离，并且包括电子传导涂料层、空穴传导涂料层以及在电子传导涂料层与空穴传导涂料层之间的磷光或电致发光涂料层。

在一些实施方式中，晶体管涂料层包括具有电介质材料的组合物，该电介质材料的击穿电压对应于晶体管涂料层的开关电压。

在一些实施方式中，磷光涂料层包括在丙烯酸材料中具有一种或多种发光材料的水性组合物。

在一些实施方式中，涂装电路具有传导性涂料的一个或多个涂料层，包括涂覆到衬底上的阳极涂料层、涂覆到少于所有阳极涂料层上的离子桥涂料层、涂覆到离子桥涂料层上的光敏化/蓄电池阴极涂料层、涂覆到少于所有光敏化/蓄电池阴极涂料层上的太阳能电池阴极涂料层以及涂覆到太阳能电池阴极涂料层上的透明保护层。

在一些实施方式中，阳极涂料层包括水性组合物，该水性组合物具有一定水重量比的阴离子快离子导体和盐。盐的水重量比是水:盐:阴离子快离子导体60:10:1。

在一些实施方式中，阳极涂料层包括电子受体，其中该盐的水:盐:电子受体:阴离子快离子导体的重量比为60:10:10:1。例如，阳极涂料层可以包括水:二氧化钛:碘化钾:阴离子聚丙烯酰胺的重量比为60:10:10:1的阴离子聚丙烯酰胺。

在一些实施方式中，光敏化/蓄电池阴极涂料层包括水性组合物，该水性组合物具有一定水重量比的阳离子快离子导体，其中阳离子快离子导体的水重量比为60:1。

在一些实施方式中，光敏化/蓄电池阴极涂料层包括水:阳离子聚丙烯酰胺重量比为60:1的阳离子聚丙烯酰胺。光敏化/蓄电池阴极涂料层可以是水性组合物，包括水:阳离子快离子导体:染料的重量比为6:1:1的阳离子快离子导体和染料。例如，光敏化/蓄电池阴极涂料层包括水:阳离子聚丙烯酰胺:铜酞菁重量比为6:1:1的阳离子聚丙烯酰胺和铜酞菁。

在一些实施方式中，离子桥涂料层包括水性组合物，该水性组合物具有一定水重量比的离子材料和离子传导聚合物。

在一些实施方式中，涂装电路具有两个或更多接触件，每个接触件包括附接到蓄电池阳极涂料层或蓄电池阴极涂料层并且相应地与蓄电池阳极涂料层或蓄电池阴极涂料层电接触的金属箔。

在一些实施方式中，传导性涂料的一个或多个涂料层包括涂覆到衬底的太阳能电池阳极涂料层、涂覆到少于所有太阳能电池阳极涂料层的光敏化涂料层、形成在太阳能电池阳极涂料层顶部的输出调节器电路、涂覆到光敏化涂料层和晶体管涂料层的太阳能电池阴极涂料层、以及涂覆到太阳能电池阴极涂料层的透明保护涂料层。输出调节器电路包括电阻器涂料层和晶体管涂料层，其中电阻器涂料层被涂覆到太阳能电池阳极涂料层并邻近光敏化层涂覆，并且晶体管涂料层被涂覆到电阻器涂料层。

在一些实施方式中，电阻器涂料层包括水性组合物，该水性组合物具有丙烯酸材料和悬浮在丙烯酸材料中的炭黑，其中丙烯酸材料中炭黑的重量比部分决定电阻器涂料层的电阻。

在一些实施方式中，晶体管涂料层包括具有电介质材料的组合物，该电介质材料的击穿电压对应于晶体管涂料层的开关电压。

在一些实施方式中，太阳能电池阴极涂料层包括水性组合物，该水性组合物具有一定水重量比的阳离子快离子导体，其中阳离子快离子导体的水重量比为60:1。

在一些实施方式中，光敏化涂料层包括水性组合物，该水性组合物具有水:阴离子快离子导体:染料的重量比为6:1:1的阴离子快离子导体和染料。

一般而言，本说明书中描述的主题的另一个方面可以实现在包括用于制造涂装电路的过程的方法中，该过程包括提供衬底和在衬底的表面上涂覆一个或多个涂料层，一个或多个涂料层每个形成涂料电路元件的电气部件。一个或多个涂料层中的第一涂料层包括传导性涂料配方，该传导性涂料配方具有由包括在传导性涂料配方中的传导性材料的浓度和给定涂料层的厚度限定的电阻，并且其中包括在传导性涂料配方中的较低浓度的传导性材料提供比较高浓度的传导性材料更高的电阻。该方面的其他实施例包括相应的系统、装置和被配置为执行编码在计算机存储设备上的方法的动作的计算机程序。

这些和其他实施例中的每一个都可以可选地包括以下特征中的一个或多个。在一些实施方式中，用于制造涂装电路的过程包括将蓄电池阳极涂料涂覆到衬底上以产生与衬底直接接触的蓄电池阳极涂料层，将离子桥涂料涂覆到少于所有的蓄电池阳极涂料层上以产生与蓄电池阳极涂料层直接接触的离子桥涂料层，将蓄电池阴极涂料涂覆到离子桥涂料层上以产生与离子桥涂料层直接接触的蓄电池阴极涂料层，将太阳能电池阳极涂料涂覆到少于所有的蓄电池阴极涂料层上以产生与蓄电池阴极涂料层直接接触的太阳能电池阳极涂料层，将光敏化涂料涂覆到太阳能电池阳极涂料层以产生与太阳能电池阳极涂料层直接接触的光敏化涂料层，将太阳能电池阴极涂料涂覆到光敏化涂料层以产生与光敏化涂料层直接接触的太阳能电池阴极涂料层，在蓄电池阳极涂料层与太阳能电池阴极层之间形成二极管涂料电路，以及将透明保护涂料涂覆到太阳能电池阴极涂料层，以产生与太阳能电池阴极涂料层直接接触的透明保护涂料层。形成二极管涂料电路包括向少于所有的蓄电池阳极涂料层涂覆电子传导涂料，以产生与蓄电池阳极涂料层直接接触的电子传导涂料层，以及向电子传导涂料层涂覆空穴传导涂料，以产生与电子传导涂料层直接接触的空穴传导涂料层，其中二极管涂料电路被形成并与光敏化涂料层、太阳能电池阳极涂料层、蓄电池阴极涂料层和离子桥涂料层中的每一个物理分离。

在一些实施方式中，用于制造涂装电路的过程包括将晶体管涂料涂覆到少于所有的蓄电池阴极层，以产生与蓄电池阴极层直接接触并与太阳能电池阳极涂料层电接触的晶体管涂料层，在晶体管涂料层与透明保护涂料层之间形成发光电路，以及将导体涂料涂覆到少于所有的蓄电池阳极涂料层上，以产生与蓄电池阳极涂料层和发光电路直接接触的导体涂料层，并且该导体涂料层与离子桥涂料层、蓄电池阴极涂料层和晶体管涂料层中的每一个物理分离。形成发光电路包括向少于所有的晶体管涂料层涂覆电子传导涂料以产生与晶体管涂料层直接接触的电子传导涂料层，向电子传导涂料层涂覆磷光涂料以产生与电子传导涂料层直接接触的磷光涂料层，将空穴传导涂料涂覆到磷光涂料层上，以产生与磷光涂料层直接接触的空穴传导涂料层，其中形成发光电路并且发光电路与光敏化涂料层物理分离。

在一些实施方式中，电介质材料与涂料粘合剂组合以产生混合物并产生晶体管涂料。

在一些实施方式中，磷光材料与水组合以产生混合物，聚合物主体材料溶解在混合物中产生磷光涂料。

在一些实施方式中，制造涂装电路的过程包括将阳极涂料涂覆到衬底上以产生与衬底直接接触的阳极涂料层，将离子桥涂料涂覆到少于所有的阳极涂料层上以产生与阳极涂料层直接接触的离子桥涂料层，将光敏化/蓄电池阴极涂料涂覆到离子桥涂料层上以产生与离子桥涂料层直接接触的光敏化/蓄电池阴极涂料层，将太阳能电池阴极涂料涂覆到少于所有光敏化/蓄电池阴极涂料层上以产生与光敏化/蓄电池阴极涂料层直接接触的太阳能电池阴极涂料层，以及将透明保护层漆涂覆到太阳能电池阴极涂料层上以产生与太阳能电池阴极涂料层直接接触的透明保护涂料层。

在一些实施方式中，阳离子快离子导体溶解在水中，产生空穴传输涂料。

在一些实施方式中，盐溶解在水中以产生盐溶液，电子受体与盐溶液组合以产生混合物，阴离子快离子导体溶解在混合物中以产生电子传输涂料。

在一些实施方式中，染料与水组合以产生混合物，阴离子快离子导体溶解在混合物中产生光敏化涂料。

在一些实施方式中，离子材料与水组合以产生混合物，离子传导性材料溶解在混合物中产生离子桥涂料。

在一些实施方式中，制造涂装电路的过程包括将电子传输涂料涂覆到衬底上以产生与衬底直接接触的电子传输涂料层，将电致发光涂料涂覆到电子传输涂料层上以产生与电子传输涂料层直接接触的电致发光涂料层，以及将空穴传输涂料涂覆到电致发光涂料层上以产生与电致发光涂料层直接接触的空穴传输涂料层。

在一些实施方式中，电致发光材料与水组合以产生混合物，聚合物主体材料溶解在混合物中产生电致发光涂料。

在一些实施方式中，用于制造涂装电路的过程包括将阳极涂料涂覆到衬底上以产生与衬底直接接触的阳极涂料层，将光敏化涂料涂覆到少于所有的太阳能电池阳极涂料层上以产生与太阳能电池阳极涂料层直接接触的光敏化涂料层，在太阳能电池阳极涂料层的顶部形成输出调节器电路，将太阳能电池阴极涂料涂覆到光敏化涂料层和晶体管涂料层，以产生与光敏化涂料层和晶体管涂料层直接接触的太阳能电池阴极涂料层，并将透明保护涂料涂覆到太阳能电池阴极涂料层，以产生与太阳能电池阴极涂料层直接接触的透明保护涂料层。形成输出调节器电路包括向少于所有的太阳能电池阳极涂料层涂覆电阻器涂料，以产生与太阳能电池阳极涂料层直接接触并与光敏化涂料层相邻和电接触的电阻器涂料层，以及向电阻器涂料层涂覆晶体管涂料，以产生与电阻器涂料层直接接触的层或晶体管涂料。

在一些实施方式中，传导性材料与水组合以产生混合物，丙烯酸材料溶解在混合物中以产生电阻器/导体涂料。

在一些实施方式中，用于制造涂装电路的过程包括将电子传输涂料涂覆到衬底上以产生与衬底直接接触的电子传输涂料层，将光敏化涂料涂覆到电子传输涂料层上以产生与电子传输涂料层直接接触的光敏化涂料层，以及将空穴传输涂料涂覆到光敏化涂料层上以产生与光敏化涂料层直接接触的与光敏化涂料层直接接触的空穴传输涂料层。

可以实现本说明书中描述的主题的特定实施例，以实现以下优点中的一个或多个。与传统的商业太阳能电池制造不同，太阳能涂料电路可以由个人在任何地点(例如，即使在无法获得电力或常规方案所需的其他资源的偏远地区)用很少的工具(例如，手动混合器和涂料刷)来制造。本文所讨论的太阳能涂料电路是使用基本廉价材料的组合来形成电子电路的，这降低了制造复杂性并降低了制造商和最终用户的成本。总的来说，与传统太阳能电池中使用的材料相比，太阳能涂料电路中使用的许多材料危险性较小，制造和装运成本也较低。与传统电路制造相比，此处描述的涂料电路具有降低的前期资本支出要求，因此可以在现场制造，从而在无法建立传统电路制造设施的国家降低进出口税或关税。此外，常见漆工厂中的现有基础设施可以很容易地转化成生产太阳能涂料电路，而传统的太阳能电池制造需要高度专业化的装备。电活性材料与其漆衬底之间的关系使得可以使用相对简单的数学分析来选择漆的电性质。此外，控制漆粘度和/或涂覆层数的能力使得通过改变粘度和/或涂覆的涂料层数可以容易地改变电特性。这种灵活性在更常规的高精度电路制造方法中通常是不可获得的。

本说明书中描述的主题的一个或多个实施例的细节在附图和以下描述中阐述。从说明书、附图和权利要求书中，主题的其他特征、方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1A和1B是示例太阳能涂料电路的框图。

图2是另一个示例太阳能涂料电路的框图。

图3是另一个示例太阳能涂料电路的框图。

图4是生产电阻器/导体涂料的示例过程的流程图。

图5是生产离子桥涂料的另一个示例过程的流程图。

图6是用于生产电致发光和/或磷光涂料的另一示例过程的流程图。

图7是用于生产电子传输涂料的另一个示例过程的流程图。

图8是用于生产光敏化涂料的另一个示例过程的流程图。

图9是用于生产空穴传输涂料的另一个示例过程的流程图。

图10是用于生产光敏化/蓄电池阴极涂料的另一示例过程的流程图。

图11是用于涂装涂料电路的示例过程的流程图。

图12是用于涂装涂料电路的另一示例过程的流程图。

图13是用于涂装涂料电路的另一示例过程的流程图。

图14是用于涂装涂料电路的另一示例过程的流程图。

图15是用于涂装涂料电路的另一示例过程的流程图。

图16是用于涂装涂料电路的另一示例过程的流程图。

不同附图中相似的附图标记和名称表示相似的元件。

具体实施方式

概述

以下描述了用于生产太阳能涂料和太阳能涂料电路的设备、系统和方法。涂料电路(例如，太阳能涂料电路)是通过将传导性涂料(例如，太阳能涂料)逐层涂覆到衬底表面而产生的。衬底可以是例如一块木头、砖、石膏、石头、金属表面或可以涂覆漆的另一表面。可以用涂料刷或其他形式的简单涂抹工具手工将太阳能涂料层涂涂覆到衬底上。

尽管术语“太阳能涂料电路”和“太阳能涂料”是在描述主题的特定实施例的上下文中使用的，但这并不意味着是限制性的。可以实施不集成太阳能的其他涂料电路(例如，蓄电池、发光二极管、天线或其他电路元件)，以及不直接参与形成太阳能集成电路的涂料层。

在一些实施方式中，可以通过在衬底上涂覆单个涂料层来创建涂装电路。例如，简单的电阻电路可以通过在衬底上涂覆单个涂料层来形成。如下文更详细讨论的，涂覆到衬底上的涂料层可以是传导性涂料配方，其电阻由传导性涂料配方中包括的传导性材料的浓度和涂料层的厚度限定。在一些实施方式中，当涂料配方中包括较低浓度的传导性材料时，涂料配方的电阻将高于涂料配方中包含较高浓度的传导性材料时的电阻。

在一些实施方式中，通过模板(例如，掩模、型板和/或丝网印刷工具)涂覆涂料层，使得漆在模板的一部分中被涂覆到衬底上，但防止在模板的第二不同部分中涂覆到衬底上。

在一些实施方式中，将多个涂料层涂覆到衬底上以形成涂装电路。例如，在将第一涂料层涂覆到衬底的该部分之后，可以将其他层涂覆到衬底的其他部分(例如，邻近第一层)和/或涂覆到衬底的已经涂装的部分(例如，涂覆在第一涂料层上)。每个涂料层形成涂装电路的电气部件(例如，电子传输层、空穴传输层等)。

涂料层可以包括传导性涂料配方，其中涂料层的电阻由并入在传导性涂料配方中的传导性材料(例如炭黑)的浓度和给定涂料层的厚度来限定。传导性涂料配方中传导性材料浓度较低的涂料层将比传导性材料浓度较高的涂料层具有更高的电阻。调节涂料层的粘度可以改变涂覆到衬底上的涂料层的厚度，这反过来将影响涂料层的电阻。例如，具有较高粘度的涂料配方将导致比具有较低粘度的涂料配方更厚的涂料层，并且较厚的涂料层通常在垂直于该层平面的方向上比类似配方的较薄层具有更高的电阻。

如下文更详细描述的，可以使用太阳能涂料制造各种类型的电路和设备。下面描述了几个示例电路，但是可以使用下面描述的技术来形成其他电路。下面描述的太阳能涂料电路的示例包括太阳能蓄电池，其中太阳能电池给蓄电池充电。太阳能涂料电路的另一个示例是太阳能供电路灯，其包括太阳能电池、蓄电池和发光电路。太阳能涂料电路的另一个示例是太阳能电池，其包括输出调节器，以将太阳能电池调节到太阳能电池的最大功率点，太阳能电池可以用作蜂窝电话充电电路的一部分。如下文更详细描述的，各种电路元件，例如电阻器、电容器、二极管和晶体管，可以使用这里描述的太阳能涂料制造。

尽管以下描述的示例电路以框图形式被描绘为每个相应涂料层的单层，但是特定涂料层的多次涂覆(例如，多层)可以用于实现期望的电和/或功能性质。此外，尽管下面描绘的示例描述了集成和/或涂装在一个涂料电路上的单个子电路(例如，单个太阳能电池、单个太阳能蓄电池)，但是可以并入和/或涂装多个子电路以形成更大的涂料电路(例如，多个太阳能电池)来实现期望的设备性能。

示例太阳能涂料电路

图1A是示例太阳能涂料电路100的框图。太阳能涂料电路100包括太阳能蓄电池102、太阳能电池104、透明保护层124和二极管涂料电路118。太阳能蓄电池102由蓄电池阳极涂料层106、离子桥涂料层108和蓄电池阴极涂料层110形成。蓄电池阳极涂料层106可以使用涂覆到衬底111(例如，由木、金属、石膏、石头、砖或另一种可涂装材料组成的表面)上的涂装层来产生。蓄电池阳极涂料层106形成太阳能蓄电池102的阳极。蓄电池阳极涂料层106可以由包括阴离子快导体和电子受体的水性涂料组合物形成。蓄电池阳极涂料层106的配方将在下面进一步详细讨论。

在一些实施方式中，不是使用涂料层来形成蓄电池阳极涂料层106，而是传导性衬底111(例如，金属表面)可以用作蓄电池阳极。在一些实施方式中，不是使用涂料层来形成蓄电池阳极涂料层106，而是将传导性网和/或箔(例如，金属丝网)附接到衬底111上，并且可以用作蓄电池阳极。

离子桥涂料层108被涂覆到蓄电池阳极涂料层106的一部分。离子桥涂料层108形成太阳能蓄电池102的离子桥，作为离子在蓄电池阳极涂料层106与蓄电池阴极涂料层110之间移动的路径。离子桥涂料层108可以由包括离子传导性聚合物和离子材料的水性涂料组合物形成。离子桥涂料层108的配方将在下面进一步详细讨论。在一些实施方式中，离子桥涂料层108以这样的方式涂覆，使得少于所有的蓄电池阳极涂料层106被离子桥涂料层108覆盖。例如，如图1A所示，离子桥涂料层108没有覆盖整个蓄电池阳极涂料层106。

将蓄电池阴极涂料层110涂覆到离子桥涂料层108上。蓄电池阴极涂料层110形成太阳能蓄电池102的阴极。蓄电池阴极涂料层110可以由包括阳离子快离子导体的水性涂料组合物形成。蓄电池阴极涂料层110的配方将在下面进一步详细讨论。如图所示，蓄电池阴极涂料层110的顶表面与太阳能电池104物理和电接触，这将在下面更详细地描述。

太阳能电池104包括太阳能电池阳极涂料层112、光敏化涂料层114和太阳能电池阴极层116。太阳能电池104是将光能(例如阳光)转化成电的电气设备。光子(例如，阳光)被光敏化涂料层114吸收，并且发生电子和空穴的电荷生成。然后，产生的电荷被分离，相应地地，电子向阴极移动，空穴向阳极移动，从而产生电能。

太阳能电池阳极涂料层112被涂覆到蓄电池阴极涂料层110的至少一部分上。太阳能电池阳极涂料层112形成太阳能电池104的阳极。在一些实施方式中，太阳能电池阳极涂料层112以这样的方式涂覆，使得少于整个蓄电池阴极涂料层110被太阳能电池阳极涂料层112覆盖。光敏化涂料层114被涂覆到太阳能电池阳极涂料层112。

光敏化涂料层114在太阳能电池104中形成其中可以吸收光子并且发生电荷生成的层。光敏化涂料层114可以由包括染料和阴离子快离子导体的涂料组合物形成。光敏化涂料层114的配方将在下面进一步详细讨论。

太阳能电池阴极涂料层116被涂覆到光敏化涂料层114上。太阳能电池阴极涂料层116形成太阳能电池104的阴极。太阳能电池阴极涂料层116可以是透明或半透明的，以允许光到达下面的光敏化涂料层114。在一些实施方式中，不是太阳能电池阴极涂料层116而是传导性网(例如金属丝网)被用作太阳能电池104的阴极层。

二极管涂料电路118形成在蓄电池阳极涂料层106与太阳能电池阴极涂料层116之间。二极管涂料电路118形成二极管，其中在正常操作下，电流仅允许在单个方向上流动，例如，从太阳能电池104到太阳能蓄电池102的正向。在正常操作下，二极管涂料电路118防止电从太阳能蓄电池102“向后”流到太阳能电池104。二极管涂料电路118包括涂覆到蓄电池阳极涂料层106的一部分的p型二极管涂料层120和涂覆到p型二极管涂料层120的n型二极管涂料层122。p型二极管涂料层120和n型二极管涂料层122形成二极管涂料电路118的p-n结。n型二极管涂料层122的顶表面与太阳能电池阴极涂料层116物理和电接触，例如太阳能电池阴极涂料层被涂覆到n型二极管涂料层122。二极管涂料电路118与离子桥涂料层108、蓄电池阴极涂料层110、太阳能电池阳极涂料层112和光敏化涂料层114物理分离。二极管涂料电路118和离子桥涂料层108、蓄电池阴极涂料层110、太阳能电池阳极涂料层112和光敏化涂料层114之间的物理分离可以是气隙和/或填充有电绝缘材料(例如树脂)。p型二极管涂料层120和n型二极管涂料层122的配方将在下面进一步详细讨论。

在一个示例中，通过在传导性衬底(例如铝箔)的顶部涂覆三层p型二极管涂料以形成p型二极管涂料层120，然后在p型二极管涂料层120的顶部涂覆两层n型二极管涂料以形成n型二极管涂料层122，来形成独立的二极管涂料电路118。包括保护涂层(例如，涂在透明塑料膜上的氧化铟锡层)的顶部接触件与n型二极管涂料层122电接触和物理接触。

在一些实施方式中，p型二极管涂料层120和n型二极管涂料层122的相应厚度超过相应的阈值厚度，使得这两层形成p-n结。例如，如果p型二极管涂料层120的厚度和/或n型二极管涂料层122的厚度低于相应的阈值，则不形成p-n结(例如，二极管118不起到p-n结的作用)。在一些实施方式中，阈值厚度部分由形成n型二极管涂料层122和/或p型二极管涂料层120的材料以及形成的p-n结的工作电压来确定。一般来说，阈值厚度部分取决于层的量子隧穿极限，其中高于阈值厚度，量子隧穿变得非常不可能。例如，在垂直于衬底111的方向上，阈值厚度大约为几纳米的涂料层。

在一些实施方式中，与二极管118接触的涂料层(例如，蓄电池阳极涂料层106和太阳能电池阴极涂料层116)的相应厚度低于相应的阈值厚度，使得在与二极管118接触的涂料层之间不形成p-n结。例如，p-n结没有形成在p型二极管涂料层122与蓄电池阳极涂料层106之间，并且p-n结没有部分形成在n型二极管涂料层122与太阳能电池阴极涂料层116之间，因为蓄电池阳极涂料层106和太阳能电池阴极涂料层116低于用于形成p-n结的相应阈值厚度。

透明保护涂料层124被涂覆到太阳能电池阴极涂料层116。透明保护涂料层124可以是透明保护涂层，也可以是电绝缘的(例如，层压材料、聚氨酯涂饰剂、虫胶)。在一些实施方式中，透明保护涂料层124封装太阳能电路100的部分或全部暴露表面。透明保护涂料层124在太阳能电路100的部分或全部上形成保护层，以保护太阳能电路100的涂料层免受环境影响(例如，紫外线辐射、天气、水/湿度)。在一些实施方式中，透明保护涂料层124是半透明的，和/或仅对某些波长范围透明(例如，对可见波长透明)。在一些实施方式中，部分取决于应用和/或环境因素(例如，暴露于天气的程度)，透明保护层216被省略。当省略透明保护层216时，太阳能电池阴极涂料层116可以用作传导性保护层(例如氧化铟锡)。

太阳能电池104用于在光敏化涂料层114中吸收来自周围环境的光子(例如，太阳光线)，使得在光敏化涂料层114内形成电子-空穴对，并且在太阳能电池阳极涂料层112与太阳能电池阴极涂料层116之间发生电荷分离。然后，分离的电荷通过在离子桥108上产生电荷不平衡来对太阳能蓄电池102充电(例如涓流充电)，并且使用二极管涂料电路118作为阻塞二极管，其中二极管涂料电路118允许太阳能电池104对太阳能蓄电池102充电，而当太阳能蓄电池102的放电电压高于太阳能电池104上的电压时(例如在黑暗中)不允许太阳能蓄电池102放电。

太阳能电路100可以与其他电路元件组合以产生太阳能供电灯(例如，太阳能供电路灯)。图1B是示例太阳能涂料电路150的框图。太阳能电路150包括太阳能蓄电池102、太阳能电池104和发光电路152。太阳能电池104可用于从太阳光发电，以对太阳能蓄电池102充电(例如涓流充电)，然后太阳能蓄电池102可用于给发光电路152供电。被供电的发光电路152可以发射特定波长范围内的光(例如可见光)。

发光电路152通过用作晶体管的晶体管涂料层154电连接到蓄电池阴极涂料层110。在一些实施方式中，晶体管涂料层154被涂覆到少于整个蓄电池阴极涂料层110。例如，如图1B所示，晶体管涂料层154被涂覆到蓄电池阴极涂料层110未被太阳能电池阳极涂料层112覆盖的部分。如图所示，晶体管涂料层154与太阳能电池阳极涂料层112物理接触。也就是说，晶体管涂料层154和太阳能电池阳极涂料层112都被涂覆到相邻层中的蓄电池阴极涂料层110上(例如，并排涂装)。

发光电路152形成在晶体管涂料层154与透明保护层124之间。发光电路152与光敏化涂料层114物理分离(例如，气隙或绝缘材料在光敏化涂料层与发光电路152之间)。发光电路152可以包括电子传导涂料层(例如，阳极)、空穴传导涂料层(例如，阴极)，以及在电子传导涂料层与空穴传导涂料层之间的发光涂料层和/或电致发光涂料层(例如，发光聚合物)。

电子传导涂料层、空穴传导涂料层和发光涂料层形成发光二极管，其中电子通过电子传导涂料层被提供到发光电路152中，空穴通过空穴传导涂料层被提供到发光电路152中。相应地来自电子传导涂料层和空穴传导涂料层的电子和空穴在发光层中重组，并产生特定波长的光子。在一些实施方式中，发光涂料层是磷光涂料层。发光涂料层可以是荧光涂料层。

发光电路152的发光涂料层可以通过透明空穴传导涂料层和透明保护层124竖直发光，和/或通过发光电路152的发光涂料层的一个或多个边缘侧向发光。

在蓄电池阳极涂料层106与发光电路152之间形成导体涂料层156(或彼此叠加的多个导体层)。导体涂料层156为蓄电池阳极涂料层106与发光电路152之间的电流流动形成传导性路径。导体涂料层156可以由包括丙烯酸材料和传导性材料(例如炭黑)的涂料组合物形成。传导性涂料的配方将在下面进一步详细讨论。导体涂料层156与离子桥涂料层108、蓄电池阴极涂料层110和晶体管涂料层154物理分离。

导体涂料层156充当蓄电池阳极涂料层106与发光电路152之间的电桥，使得太阳能蓄电池102向发光电路152提供电荷以操作发光电路152(例如发光)。晶体管涂料层154将发光电路152电连接到蓄电池阴极涂料层110，以完成电路158。晶体管涂料层154可以作为“开关”工作，其中当高电压侧的电压总和(例如，蓄电池阳极106处的电压)超过特定应用特定值时，晶体管涂料层可以被“关断”，或者可以通过在低电压侧(例如，蓄电池阴极110处的电压)涂覆附加的“基极”电压而被“接通”。

图2是另一示例太阳能涂料电路200的框图。输出调节太阳能电池200包括太阳能电池202和输出调节器电路204，太阳能电池202类似于参考图1A描述的太阳能电池104。太阳能电池202包括涂覆到衬底207(例如木、织物、石膏等)表面上的底部接触件205(例如金属丝网或箔)的太阳能电池阳极涂料层206。在一些实施方式中，太阳能电池阳极涂料层206直接涂覆到衬底207上。在一些实施方式中，并非太阳能电池阳极涂料层206，而是衬底207是传导性衬底(例如，金属箔或瓦)，光敏化层208是涂覆到衬底207的第一层。

光敏化涂料层208被涂覆到太阳能电池阳极涂料层206的一部分。光敏化涂料层208可以涂覆到少于整个太阳能电池阳极涂料层206上，使得太阳能电池阳极涂料层206的顶表面的一部分暴露出来。光敏化涂料层208在太阳能电池202中形成其中可以吸收光子并且发生电荷生成的层。

太阳能电池阴极涂料层210被涂覆到光敏化涂料层208上。太阳能电池阴极涂料层210形成太阳能电池202的阴极。太阳能电池阴极涂料层210可以是透明或半透明的，以允许光到达下面的光敏化涂料层208。在一些实施方式中，并非太阳能电池阴极涂料层210，而是传导性网(例如金属丝网)被用作太阳能电池202的阴极层。

输出调节器电路204形成在太阳能电池阳极涂料层206的暴露表面与太阳能电池阴极涂料层210之间。输出调节器电路204被形成为将太阳能电池202的输出调节到其最大功率点(MPP)。输出调节器电路204包括电阻器涂料层212和晶体管涂料层214。电阻器涂料层212被涂覆到太阳能电池阳极涂料层206，使得电阻层212与光敏化层物理和/或电接触(例如，电阻器涂料层212和光敏化涂料层208彼此相邻地涂覆)。电阻器涂料层212在输出调节器电路204中形成电阻器。

晶体管涂料层214被涂覆到电阻器涂料层。晶体管涂料层214与太阳能电池阴极涂料层210物理和电接触。晶体管涂料层214在输出调节器电路204中形成晶体管。在一些实施方式中，太阳能电池阴极涂料层210的一部分邻近晶体管涂料层214。太阳能电池阴极涂料层210可以涂覆到晶体管涂料层214的顶表面。

在一些实施方式中，顶部接触件215形成在太阳能电池阴极涂料层210的顶表面上。顶部接触件可以包括金属网(例如铜、锡、钢)或氧化铟锡。

透明保护层216被涂覆到顶部接触件215或太阳能电池阴极涂料层210。在一些实施方式中，透明保护层216封装输出调节太阳能电池200的部分或全部暴露表面。在一些实施方式中，顶部接触件(例如氧化铟锡层)是透明保护层。透明保护涂料层216在部分或全部输出调节太阳能电池200上形成电绝缘和保护层，以保护涂料层免受环境影响(例如，紫外线辐射、天气、水/湿度)。在一些实施方式中，透明保护涂料层216是半透明的，和/或仅对某些波长范围透明(例如，对可见波长透明)。在一些实施方式中，部分取决于应用和/或环境因素(例如，暴露于天气的程度)，透明保护层216被省略。

输出调节太阳能电池200被设计成将太阳能电池202的输出调节到其最大功率点(MPP)。这可以通过选择晶体管涂料层214的配方使得晶体管涂料层的击穿电压等于太阳能电池202MPP来实现。此外，电阻器涂料层212的配方被选择成使得太阳能电池202的输出电压在输出调节太阳能电池200的操作期间保持等于晶体管涂料层214的击穿电压。下面将更详细地描述相应层的特定配方。

在一些实施方式中，多个太阳能电池202与单个输出调节器电路204串联连接在一起，以控制多个太阳能电池202之间的输出。将多个太阳能电池202串联连接在一起可以增加产生的电量和可用于为另一电路(例如，发光电路、蜂窝电话设备等)供电或给太阳能蓄电池充电的电量。

图3是另一示例太阳能涂料电路的框图。图3所示的聚光太阳能电路300包括太阳能蓄电池302和太阳能电池304，类似于参考图1A描述的太阳能电路100，其中太阳能电池304可以吸收光子(例如阳光)以产生电能来给太阳能蓄电池302充电。聚光太阳能蓄电池300包括多功能涂料层，其中涂料层中每一个可以对太阳能蓄电池302和太阳能电池304执行功能(例如，是电路元件的部件)。例如，阳极涂料层306被涂覆到衬底的表面(例如，金属表面)。阳极涂料层306可以用作太阳能蓄电池302和太阳能电池304的电阳极。

离子桥涂料层308被涂覆到阳极涂料层306。在一些实施方式中，离子桥涂料层308被涂覆到少于所有的阳极涂料层306，使得阳极涂料层306的顶表面的一部分在涂覆离子桥涂料层308之后被暴露。在一些实施方式中，离子桥涂料层308可以完全覆盖阳极涂料层306的一侧。

光敏化/蓄电池阴极涂料层310被涂覆到离子桥涂料层308。光敏化/蓄电池阴极涂料层310可以具有多种功能，包括用作吸收光子和为太阳能电池304产生电子空穴对的光敏化层，以及用作太阳能蓄电池302的蓄电池阴极层。

太阳能电池阴极涂料层312被涂覆到光敏化/蓄电池阴极涂料层310。太阳能电池阴极涂料层312形成太阳能电池304的阴极。在一些实施方式中，太阳能电池阴极涂料层312被涂覆到少于整个光敏化/蓄电池阴极涂料层310，使得光敏化/蓄电池阴极涂料层310的顶表面的一部分被暴露。太阳能电池阴极涂料层312可以是半透明或透明的，以允许光到达光敏化/蓄电池阴极涂料层310。

透明保护层314被涂覆到太阳能电池阴极涂料层312。在一些实施方式中，透明保护层314封装输出调节太阳能电池300的暴露表面的一部分或全部，并且可以是电绝缘的。透明保护涂料层314在部分或全部聚光太阳能电路300上形成保护层，以保护涂料层免受环境影响(例如，紫外线辐射、天气、水/湿度)。在一些实施方式中，透明保护涂料层314是半透明的，和/或仅对某些波长范围透明(例如，对可见波长透明)。在一些实施方式中，部分取决于应用和/或环境因素(例如，暴露于天气的程度)，透明保护层314被省略。当省略透明保护层314时，太阳能电池阴极涂料层312可以用作传导性保护层(例如氧化铟锡)。

在一些实施方式中，多个太阳能电路电连接在一起以形成更大的电路系统。多个太阳能电路可以是相同或不同类型的，并且可以串联和/或并联连接在一起，这取决于较大系统的功能。例如，多个太阳能电池可以串联连接到一个或多个太阳能电池，使得多个太阳能电池可以用于给太阳能蓄电池充电，从而增加吞吐量。

在一些实施方式中，电接触件可以包括在本文讨论的太阳能电路中的任何电路中(例如，太阳能电路100、150、200、300)中。电接触件可以包括附接到阳极涂料层(例如，蓄电池阳极涂料层206、阳极涂料层306、蓄电池阳极涂料层106)的第一接触件(例如，金属箔、金属网、冷焊结合化合物、焊球、鳄鱼夹等)。第二接触件(例如，金属箔、金属网、冷焊结合化合物、焊球、鳄鱼夹等)可以附接到阴极涂料层(例如，蓄电池阴极涂料层110、太阳能电池阴极涂料层210、光敏化/蓄电池阴极涂料层310)。电接触件可用于将太阳能电路连接到外部设备(例如，移动电话、计算机或其他蓄电池操作的设备)。电接触件还可用于将太阳能电路连接到其他太阳能电路，例如，菊花链式连接一组太阳能电池涂装电路以增加为用户设备(例如，蜂窝电话或计算机)供电和/或充电或为太阳能蓄电池充电的吞吐量。

生产太阳能涂料配方的示例过程

太阳能电路和设备，包括这里参照图1-3描述的那些，包括多层太阳能涂料。太阳能涂料可以包括各种配方，这些配方被选择以赋予涂覆特定太阳能涂料的太阳能涂料层不同的电性质(例如，电阻性/传导性性)、反应性(例如，光反应性)、介电性(例如，电压击穿)和物理性质(例如，粘度)。在一些实施方式中，涂料配方是水性的，并且包括水、溶剂(例如乙醇)和/或乳化剂。

太阳能涂料的实施方式包括电阻器/导体涂料(例如，用于电阻器涂料层和导体涂料层)和晶体管涂料(例如，用于晶体管涂料层)。电阻器涂料可以是水性组合物，包括与一种或多种传导性材料混合的丙烯酸材料。合适的丙烯酸材料的示例包括聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMA)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。合适的传导性材料的示例包括铝、石墨、活性炭、无定形碳、钨、锌、炭黑、传导性纳米材料如纳米粒子(如氧化铜(II))和传导性聚合物(如聚苯胺、螺环-OMeTAD、聚亚苯基、聚(芴)、聚芘、聚薁(polyazulene)、聚萘、聚吡咯、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因(polyazepine)、聚噻吩、聚(3,4-烯二氧噻吩)、聚对亚苯基硫醚、聚乙炔、聚对亚苯基)

在一些实施方式中，部分基于包括传导性纳米材料的所得电阻器/导体涂料的透明度来选择传导性纳米材料(例如纳米粒子)。此外，抗絮凝剂(例如十二烷基十二硫化钠或碱盐如碳酸钠或碳酸钾)可以添加到包括传导纳米材料的电阻/导体涂料中，以防止絮凝，最小化分散的纳米粒子的表面能，并有助于纳米材料的分散和提高透明度。

图4是用于生产太阳能涂料的示例过程的流程图。参考图4，电阻器/导体涂料可以通过过程400来制备。在402中，合适的传导性材料与水组合以产生混合物。在404中，将合适的丙烯酸材料与混合物组合并轻轻搅拌，避免引入气泡，以产生电阻器/导体涂料。丙烯酸材料中传导性材料的重量比部分决定电阻器涂料层的电阻。对于电导率阈值以上的传导性材料的重量比，丙烯酸材料中传导性材料的重量比部分地决定了导体涂料层的电导率。

晶体管涂料可以是包括电介质材料和涂料粘合剂的组合物，其中电介质材料具有对应于晶体管涂料层的期望开关电压的击穿电压。击穿电压是导致绝缘材料的一部分变得传导性的最小电压。用于晶体管涂料层的合适电介质材料的示例包括低k电介质材料，例如二氧化硅，或掺杂有碳和/或氟的二氧化硅。丙烯酸或聚氨酯可用作晶体管涂料的涂料粘合剂材料。

根据图4的过程制备的导体涂料可以包括n型半导体材料作为传导性材料，例如用作电子传导二极管涂料层。n型半导体材料的示例包括碳基材料，例如石墨粉、活性炭，以及n型碳纳米材料，例如纳米粒子或纳米管。n型半导体材料可以掺杂n型掺杂剂，例如氮，以降低半导体材料的功函数，从而降低二极管的正向电压降。例如，可以使用直径为50-800微米的石墨粉。石墨的质量比会影响使用导体涂料制备的涂料层的传导性性。在一个具体的示例中，石墨粉、丙烯酸材料和水的比率可以是4:1:1。

根据图4的过程制备的导体涂料可以包括p型半导体材料作为传导性材料，例如用作空穴传导二极管涂料层。p型半导体材料的示例包括p型聚合物(例如聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS))、空穴传导纳米材料(例如铜(II)氧化物纳米粒子、铜(I)氧化物纳米粒子和镍(II)氧化物纳米粒子)。在一些示例中，可以将分散剂材料如苯磺酸添加到导体涂料的水相中，以促进p型半导体材料在水中的分散。

太阳能涂料的实施方式还可以包括离子桥涂料(例如，用于太阳能蓄电池中的离子桥涂料层)。合适的离子桥材料的示例包括混合在离子传导材料中的钾离子。合适的离子传导材料的示例包括聚合物电解质，例如聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚偏二氟乙烯(PVdF)。

图5是用于生产太阳能涂料的另一示例过程。参考图5，离子桥涂料可以通过过程500制备。在502中，合适的离子材料与水组合以产生混合物。在504中，将合适的离子传导材料与混合物组合并轻轻搅拌，避免引入气泡，以产生离子桥涂料。

太阳能涂料的实施方式也可以包括电致发光或电致磷光涂料(例如，用于磷光涂料层)。合适的电致发光材料的示例包括聚(对亚苯基乙烯)、聚芴、掺杂铜的硫化锌、砷化镓、氮化镓、铷多吡啶和铝镓铟磷化物。合适的电致磷光材料的示例包括聚合物主体，例如聚(N-乙烯基咔唑)，其具有有机金属络合物掺杂剂，例如Ir(mppy)3、铂和其他重金属络合物。

图6是用于生产太阳能涂料的另一示例过程的流程图。参考图6，电致发光/电致磷光涂料可以通过过程600制备。在602中，合适的电致发光或电致磷光材料与水组合以产生混合物。在可选步骤604中，将合适的聚合物主体与混合物组合并轻轻搅拌，避免引入气泡，以产生电致发光/电致磷光涂料。

太阳能涂料的实施方式还可以包括电子(阴离子)传输涂料(例如，用于阳极涂料层)、光敏化涂料(例如，用于光敏化涂料层)和空穴(阳离子)传输涂料(例如，用于阴极涂料层)。这些太阳能涂料包括快离子导体、电子受体、盐和染料中的一种或多种。

快离子导体可以是阴离子快离子导体(例如，用于电子传输涂料或光敏化涂料)或阳离子快离子导体(例如，用于空穴传输涂料)。合适的快离子导体的示例包括阴离子和阳离子聚丙烯酰胺、氧化钇稳定的氧化锆、β-氧化铝、三氟化镧、β-氟化铅、碘化银、碘化铜(I)、碘化银铷、碘化银汞、硫化银、氯化铅(II)、钛酸锶、锡酸锶、磷酸氢铀酰四水合物、氧化铈(IV)、磷酸氢锆、聚环氧乙烷中的高氯酸锂、聚电解质和离聚物。

可以部分基于电子受体相对于特定涂料层中使用的光敏剂的注射效率来选择特定涂料层的电子受体。合适的电子受体的示例包括二氧化钛(例如金红石或锐钛矿二氧化钛纳米粒子)、氧化锌、苯并噻二唑、苯并***、喹喔啉、邻苯二甲酰亚胺、二酮吡咯并吡咯、噻吩并吡嗪、噻唑、三嗪、氰基乙烯基、氰基和氟代苯基、碘、罗丹宁、萘酰胺和丙烯酸。

各种不同的染料可以用来形成电子太阳能涂料。用于形成电子太阳能涂料的染料的选择部分取决于特定应用的最佳吸收光谱(例如，热带与北极纬度，室内与室外使用)。此外，电子太阳能涂料可以包括一种或多种不同的染料，用于多峰吸收光谱功能。在一些实施方式中，染料具有高吸收性(例如，在500纳米范围内，其对应于深蓝绿色)，并且具有至少一个发色团(官能团，其是颜色/光活性响应的来源)，其在照明时经历从p到p*最高占据分子轨道(HOMO)的激发。合适染料的示例包括铜酞菁、锌酞菁、部花青、钌多吡啶、铁六氰基高铁酸盐、钌多吡啶络合物敏化剂(例如顺式二硫代氰基双(4，4’-二羧基-2，2’-联吡啶)钌(II))。

在电解池(指含水电解池或固态电解质介传导性荷转移的电解池)中，电子受体可以是其还原态本身可以被光敏剂(即染料或颜料)以能量有利的方式氧化并且不会导致或加速电解池的不可逆化学降解的任何氧化剂。可以使用锂盐、钾盐和碘盐。在一些实施方式中，电荷可以完全由盐介导(例如从ΔI2还原为2I-和从2I-氧化为ΔI2)，并且在没有水的情况下可以是流电有利的。合适的盐的示例包括碘化钾。

电子传输涂料是一种水性组合物，其包括一定水:盐:阴离子快离子导体重量比的阴离子快离子导体和盐。在一些实施方式中，电子传输涂料包括水:盐:阴离子快离子导体重量比为60:10:1的阴离子快离子导体和盐。在一些实施方式中，电子传输涂料是水性组合物，其包括水:电子受体:盐:阴离子快离子导体的重量比为60:10:10:1的阴离子快离子导体、电子受体和盐。电子传输涂料中盐和/或电子受体的特定质量比部分基于组合物中使用的特定盐和/或电子受体的摩尔质量。

在一些实施方式中，电子传输涂料是水性组合物，其包括阴离子快离子导体和传导性材料(例如石墨)，例如用于蓄电池阳极涂料层。

图7是用于生产太阳能涂料的另一示例过程的流程图。参考图7，可以通过过程400制备电子传输涂料。在702中，将合适的盐溶解在水中以产生盐溶液。在可选的704中，合适的电子受体与盐溶液组合以产生混合物。混合物可以被搅拌(例如，搅动)以去除团块。让混合物静置，使电子受体沉淀在容器底部。在所有气泡从混合物中消散后，在706中阴离子快离子导体与混合物组合并溶解以产生电子传输涂料。电子传输涂料是悬浮液的形式，电子受体粒子悬浮在涂料中。在一个示例中，电子传输涂料是水悬浮液，其包括水:二氧化钛:碘化钾:阴离子聚丙烯酰胺的重量比为60:10:10:1的二氧化钛、碘化钾和阴离子聚丙烯酰胺。对于小电池(例如，小于100cm²)，1毫升水足以覆盖8cm²的电池。

光敏化涂料是一种水性组合物，其包含水:阴离子快离子导体:染料的重量比为6:1:1的阴离子快离子导体和染料。

图8是用于生产太阳能涂料的另一示例的流程图。参考图8，光敏化涂料可以通过过程800来制备。在802中，合适的染料与水组合以产生混合物。在804中，合适的阴离子快离子导体与混合物组合并轻轻搅动，避免引入气泡，以产生光敏化涂料。光敏化涂料的稠度和颜色随着阴离子快离子导体的溶解而变化。光敏化涂料是悬浮液的形式，染料悬浮在涂料中。在一个示例中，光敏化涂料是不透明的深绿蓝色水悬浮液，其包括水:阴离子聚丙烯酰胺:铜酞菁的重量比为6:1:1的阴离子聚丙烯酰胺和铜酞菁。

空穴传输涂料是一种水性组合物，其包括水:阳离子快离子导体重量比为60:1的阳离子快离子导体。图9是生产太阳能涂料的另一示例过程的流程图。参考图9，空穴传输涂料可以通过过程900制备。在902中，将合适的阳离子快离子导体溶解在水中以产生空穴传输涂料。在一个实例中，空穴传输涂料是包括水:阳离子聚丙烯酰胺重量比为60:1的阳离子聚丙烯酰胺的水性组合物。

在一些实施方式中，空穴传输涂料配方可以包括阳离子快离子导体和染料(例如普鲁士蓝)，例如用于蓄电池阴极涂料层。

在一些实施方式中，可以配制太阳能涂料，使得涂覆太阳能涂料的涂料层具有多种功能。例如，如参考图3所讨论的，配制成涂覆光敏化/蓄电池阴极涂料层的光敏化/蓄电池阴极涂料包括阳离子快离子导体和染料中的一种或多种。

图10是生产太阳能涂料的另一个示例过程的流程图。参考图10，光敏化/蓄电池阴极涂料可以通过过程1000制备。在1002，合适的染料与水组合以产生混合物。在1004中，合适的阳离子快离子导体与混合物组合并轻轻搅动，避免引入气泡，以产生光敏化/蓄电池阴极涂料。光敏化涂料的稠度和颜色随着阳离子快离子导体的溶解而变化。光敏化涂料是悬浮液的形式，染料悬浮在涂料中。在一个示例中，光敏化涂料是不透明的深绿蓝色水悬浮液，其包括水:阳离子聚丙烯酰胺:铜酞菁的重量比为6:1:1的阳离子聚丙烯酰胺和铜酞菁。

生产太阳能涂料电路的示例过程

图11是用于涂装太阳能涂料电路的示例过程的流程图。通常，太阳能电路(例如，太阳能电路100、150、200、300)可以根据过程1100制造，如图11中的流程图所示。在1102，提供衬底。衬底可以包括金属、木、石膏、织物等。衬底还可以包括附接到基础结构材料上的金属丝网或箔片，以提供传导性性。在1104中，一个或多个涂料层被涂覆到衬底的表面，其中每个涂料层包括传导性涂料配方。在一些实施方式中，在涂覆后续层之前，允许每个涂覆的涂料层干燥。

传导性涂料配方具有部分由传导性涂料配方中包括的传导性材料的浓度限定的电阻。例如，包括在传导性涂料配方中的较低浓度的传导性材料(例如炭黑)提供了比具有较高浓度的相同传导性材料的传导性涂料配方更高的电阻。

在一些实施方式中，可以涂覆相同传导性涂料配方的多个涂层以形成期望厚度的层，其中期望厚度大于单个涂覆层的厚度。

图12是用于涂装涂料电路的另一示例过程的流程图。参考图12，可以根据过程1200制造涂料电路(例如，太阳能电池202或太阳能电池104)。在1202中，电子传输涂料被涂覆到衬底上，并允许干燥以产生与衬底直接接触的电子传输涂料层。衬底可以是传导性的或不传导性的。合适的电绝缘衬底包括木、石膏和塑料。传导性衬底可以包括相对于一个或多个涂料层具有相对低的功函数、低的财务成本、低的氧化敏感性和高物理强度的衬底。合适的传导性衬底包括铝网、铝箔以及锌、镁、镍、铜、银、金和铂。在一些实施方式中，随后可以涂覆一个或多个附加的电子传输涂料层。在1204中，光敏化涂料被涂覆到电子传输涂料层，并被允许干燥以产生与电子传输涂料层直接接触的光敏化涂料层。在一些实施方式中，随后可以涂覆一个或多个附加的光敏化涂料层。在1206中，空穴传输涂料被涂覆到光敏化涂料层，并被允许干燥以产生与光敏化涂料层直接接触的空穴传输涂料层。空穴传输层通常是透明的。在一些实施方式中，作为空穴传输层是透明的补充或替代，电子传输层是透明的。

图13是用于涂装涂料电路例如图1A中描绘的太阳能涂料电路100的另一示例过程的流程图1300。将蓄电池阳极涂料涂覆到衬底上，以产生与衬底直接接触(例如，物理和/或电接触)的蓄电池阳极涂料层(1302)。离子桥涂料被涂覆到少于所有的蓄电池阳极涂料层，以产生与蓄电池阳极涂料层直接接触的离子桥涂料层(1304)。然后将蓄电池阴极涂料涂覆到离子桥涂料层上，以产生与离子桥涂料层直接接触的蓄电池阴极涂料层(1306)。将太阳能电池阳极涂料涂覆到少于所有的蓄电池阴极涂料层上，以产生与蓄电池阴极涂料层直接接触的太阳能电池阳极涂料层(1308)。光敏化涂料被涂覆到太阳能电池阳极涂料层，以产生与太阳能电池阳极涂料层直接接触的光敏化涂料层(1310)。太阳能电池阴极涂料被涂覆到光敏化涂料层，以产生与光敏化涂料层直接接触的太阳能电池阴极涂料层(1312)。在蓄电池阳极涂料层与太阳能电池阴极层之间形成二极管涂料电路(1314)。通过向少于所有的蓄电池阳极涂料层涂覆电子传导涂料，以产生与蓄电池阳极涂料层直接接触的电子传导涂料层来形成二极管涂料电路。将空穴传导涂料层涂覆到电子传导涂料层上，以产生与电子传导涂料层直接接触的空穴传导涂料层。二极管涂料电路被形成并与光敏化涂料层、太阳能电池阳极涂料层、蓄电池阴极涂料层和离子桥涂料层物理分离。透明保护涂料被涂覆到太阳能电池阴极涂料层，以产生与太阳能电池阴极涂料层直接接触的透明保护涂料层(1316)。

图14是用于涂装涂料电路例如图1B中描绘的太阳能涂料电路150的另一示例过程的流程图1400。晶体管涂料被涂覆到少于所有的蓄电池阴极层，以产生与蓄电池阴极层直接接触并与太阳能电池阳极涂料层电接触的晶体管涂料层(1402)。在晶体管涂料层与透明保护涂料层之间形成发光电路(1404)。形成发光电路包括将电子传导涂料(例如阳极涂料)涂覆到少于所有的晶体管涂料层上，以产生与晶体管涂料层直接接触的电子传导涂料层。磷光涂料被涂覆到电子传导涂料层上，以产生与电子传导涂料层直接接触的磷光涂料层。空穴传导涂料(例如阴极涂料)被涂覆到磷光涂料层，以产生与磷光涂料层直接接触的空穴传导涂料层。发光电路被形成并与光敏化涂料层物理分离。导体涂料被涂覆到少于所有的蓄电池阳极涂料层，以产生与蓄电池阳极涂料层和发光电路直接接触的导体涂料层，并且与离子桥涂料层、蓄电池阴极涂料层和晶体管涂料层中的每一个物理分离(1406)。

图15是用于涂装涂料电路例如图2中描绘的太阳能涂料电路200的另一示例过程的流程图1500。阳极涂料被涂覆到衬底上，以产生与衬底直接接触的阳极涂料层(1502)。离子桥涂料被涂覆到少于所有阳极涂料层，以产生与阳极涂料层直接接触的离子桥涂料层(1504)。光敏化/蓄电池阴极涂料被涂覆到离子桥涂料层，以产生与离子桥涂料层直接接触的光敏化/蓄电池阴极涂料层(1506)。太阳能电池阴极涂料到少于所有光敏化/蓄电池阴极涂料层，以产生与光敏化/蓄电池阴极涂料层直接接触的太阳能电池阴极涂料层(1508)。透明保护层漆被涂覆到太阳能电池阴极涂料层，以产生与太阳能电池阴极涂料层直接接触的透明保护涂料层(1510)。

图16是用于涂装涂料电路例如图3中描绘的太阳能涂料电路300的另一示例过程的流程图1600。阳极涂料被涂覆到衬底上，以产生与衬底直接接触的阳极涂料层(1602)。光敏化涂料被涂覆到少于所有的太阳能电池阳极涂料层，以产生与太阳能电池阳极涂料层直接接触的光敏化涂料层(1604)。输出调节器电路形成在太阳能电池阳极涂料层的顶部(1606)。输出调节器电路由包括以下步骤的过程形成：将电阻器涂料涂覆到少于所有太阳能电池阳极涂料层以产生与太阳能电池阳极涂料层直接接触并与光敏化涂料层相邻和电接触的电阻器涂料层。晶体管涂料被涂覆到电阻器涂料层，以产生与电阻器涂料层直接接触的层或晶体管涂料。太阳能电池阴极涂料被涂覆到光敏化涂料层和晶体管涂料层，以产生与光敏化涂料层和晶体管涂料层直接接触的太阳能电池阴极涂料层(1608)。透明保护涂料被涂覆到太阳能电池阴极涂料层，以产生与太阳能电池阴极涂料层直接接触的透明保护涂料层(1610)。

在一些实施方式中，电容器电路元件可以通过在两个传导性涂料层(例如，阴极涂料层与阳极涂料层)之间涂覆电介质涂料层来形成，使得电容器的特定电容和击穿电压部分取决于电介质涂料层的电介质击穿和电介质涂料层厚度。

在一些实施方式中，可以使用钙钛矿基太阳能涂料。钙钛矿是铅基的，因此可用于制造高性能的太阳能涂料以用于适合使用铅基漆的环境。

虽然本说明书包含许多具体的实施细节，但这些不应被解释为对任何特征或所要求保护的范围的限制，而是对所描述的涂装电路和涂装电路元件的特定实施例的特征的描述。尽管这里描述的涂装电路和涂装电路元件示例具有特定的层结构，但是它们不应被理解为限制性的。例如，涂装电路和涂装电路元件被描述为以“自上而下”的方式操作，其中设备被逐层涂装，使得顶层是设备的顶部。虽然在附图中以特定顺序描述了过程，但是这不应理解为要求以所示的特定次序或相继顺序执行这些过程，或者要求执行所有所示的过程，以获得期望的结果。例如，涂装电路和涂装电路元件也可以以“自下而上”的方式涂装，其中设备的功能相对于它们的制造次序是向上的。此外，可以想象“倒装芯片”配置，其中两个衬底相应地涂上涂料层，然后组合。

其他复杂的涂装电路元件可以使用这里描述的技术和组成来创建。例如，涂装天线元件。此外，多个较小的子元件(例如，嵌入式涂装电路元件)的有源矩阵可以使用这里描述的技术和组成来创建。

因此，已经描述了主题的特定实施例。其他实施例在以下权利要求的范围内。在一些情况下，权利要求中列举的动作可以以不同的次序执行，并且仍然获得期望的结果。此外，附图中描绘的过程不一定需要所示的特定次序或相继顺序来获得期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理可能是有利的。