專利名稱：使用半導(dǎo)體納米晶體的太陽(yáng)能電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及使用具有向下轉(zhuǎn)換特性的材料制備的太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能電池模塊，并且更具體地說(shuō)，涉及太陽(yáng)能電池以及太陽(yáng)能電池模塊，其能夠增加入射到太陽(yáng)能電池上的光子的數(shù)量或者入射光的吸收率，從而增大產(chǎn)生的電流量并因此提高其光電轉(zhuǎn)換效率。
背景技術(shù)：
最近，由于例如石油價(jià)格的高度上揚(yáng)、環(huán)境問(wèn)題、礦物能源的耗盡、核能產(chǎn)生過(guò)程中產(chǎn)生的廢料處理、以及新能源工廠建設(shè)項(xiàng)目的阻力等問(wèn)題，對(duì)新的可再生能源的興趣開(kāi)始升溫。在新的可再生能源中，對(duì)作為無(wú)污染能源的太陽(yáng)能電池的研究和開(kāi)發(fā)正在積極進(jìn)行。太陽(yáng)能電池是利用光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。太陽(yáng)能電池具有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如沒(méi)有污染，具有無(wú)限的能源，并且具有半永久的壽命，并且有望作為最終解決人類的能源問(wèn)題以及無(wú)數(shù)的環(huán)境問(wèn)題的能源。根據(jù)構(gòu)成太陽(yáng)能電池的材料，太陽(yáng)能電池可分為硅太陽(yáng)能電池、薄膜太陽(yáng)能電池、 染料敏化太陽(yáng)能電池、有機(jī)化合物太陽(yáng)能電池等等。在這些多種類型的太陽(yáng)能電池中，因?yàn)榫w硅太陽(yáng)能電池構(gòu)成了全球太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中的大部分，并且具有比其它太陽(yáng)能電池高的效率，所以在持續(xù)開(kāi)發(fā)用于降低晶體硅太陽(yáng)能電池的單位生產(chǎn)成本的技術(shù)，并且晶體硅太陽(yáng)能電池被認(rèn)為是最普及的太陽(yáng)能電池。通常，當(dāng)商業(yè)化時(shí)，將太陽(yáng)能電池制備成具有模塊結(jié)構(gòu)，其中將執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換功能的太陽(yáng)能電池與保護(hù)部件、填充物、以及加固部件封裝。因此，為了優(yōu)化太陽(yáng)能電池的光電效率，需要對(duì)太陽(yáng)能電池模塊結(jié)構(gòu)的研究和開(kāi)發(fā)以獲得高的效率。本發(fā)明的實(shí)施方式提出了一種改進(jìn)太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能電池模塊以提高太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能電池模塊的光電轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種太陽(yáng)能電池及其太陽(yáng)能電池模塊，該太陽(yáng)能電池模塊適用于各種太陽(yáng)能電池，同時(shí)利用使用太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池模塊的制備工藝，以增加光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用能量下轉(zhuǎn)換材料制備的太陽(yáng)能電池及其太陽(yáng)能電池模塊，所述能量下轉(zhuǎn)換材料對(duì)入射到太陽(yáng)能電池上的光進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以增加光的吸收率，或者光的光子數(shù)，從而增加太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的目的并不限于上述的目的，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，上面沒(méi)有提及的其它目的也可以從下面的內(nèi)容中變得清楚。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，提供了一種太陽(yáng)能電池模塊，該太陽(yáng)能電池模塊包括太陽(yáng)能電池，并且包括插入層，該插入層包含半導(dǎo)體納米晶體，所述半導(dǎo)體納米晶體具有用于將入射光轉(zhuǎn)換為能量低于所述入射光的能量的發(fā)射光的向下轉(zhuǎn)換特性，從而增加入射光的光子的數(shù)量或者入射光的吸收率的量，因此增加太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。更具體地說(shuō)，所述太陽(yáng)能電池模塊可以包括多個(gè)太陽(yáng)能電池，各個(gè)太陽(yáng)能電池包括至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換層；設(shè)置在所述多個(gè)太陽(yáng)能電池的上表面上的至少一個(gè)透明部件；以及用于密封所述多個(gè)太陽(yáng)能電池的填充層，其中，從所述至少一個(gè)透明部件和所述填充層中選擇的至少一層包含半導(dǎo)體納米晶體。所述太陽(yáng)能電池模塊可以進(jìn)一步包括設(shè)置在所述多個(gè)太陽(yáng)能電池的下表面上的背板。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例實(shí)施方式，提供了一種太陽(yáng)能電池模塊，該太陽(yáng)能電池模塊包括多個(gè)太陽(yáng)能電池，各個(gè)太陽(yáng)能電池包括至少一個(gè)半導(dǎo)體層、 以及設(shè)置在所述太陽(yáng)能電池的光入射到的表面上的至少一個(gè)層，例如至少一個(gè)防反射膜； 設(shè)置在這些太陽(yáng)能電池的上表面上的至少一個(gè)透明部件；以及用于密封這些太陽(yáng)能電池的填充層。在這個(gè)示例中，從所述至少一個(gè)透明部件、所述至少一個(gè)透明部件和所述填充層中選擇的至少一層包含按比入射光的能量低的能量發(fā)光的半導(dǎo)體納米晶體。也就是說(shuō)，從所述防反射膜的多層中選擇的任何一層、從多個(gè)透明部件中選擇的任何一個(gè)透明部件、或者所述填充層中可以包含散布的半導(dǎo)體納米晶體。替代從上述層中的至少一層中的一層，從上述層中選擇的多層都可以包含半導(dǎo)體納米晶體。多個(gè)防反射膜中最上層防反射膜可以包含半導(dǎo)體納米晶體。也就是說(shuō)，多個(gè)防反射膜可以形成在太陽(yáng)能電池的正面上。在這種情況下，所述多個(gè)防反射膜中的任何一個(gè)都可以包含半導(dǎo)體納米晶體，并且優(yōu)選但不是必須的，靠近所述太陽(yáng)能電池模塊的光入射表面的最上層防反射膜包含半導(dǎo)體納米晶體。所述至少一個(gè)透明部件可以包括透明樹(shù)脂膜。所述至少一個(gè)透明部件可以包括剛性透明基板和透明樹(shù)脂膜，所述透明樹(shù)脂膜可以包含半導(dǎo)體納米晶體。所述剛性透明基板可以是玻璃基板或者透明的聚合塑料基板。如果所述至少一個(gè)透明部件包括所述剛性透明基板和所述透明樹(shù)脂膜，則所述透明樹(shù)脂膜可以形成在所述剛性透明基板的正面和背面中的至少一個(gè)上。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例實(shí)施方式，提供了一種太陽(yáng)能電池， 該太陽(yáng)能電池包括至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換層、和設(shè)置在所述至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換層上的光入射表面上的至少一個(gè)層，例如至少一個(gè)防反射膜，其中，所述至少一個(gè)防反射膜包含半導(dǎo)體納米晶體。所述至少一個(gè)防反射膜可以包括兩層或者更多層，所述兩層或者更多層的最上層可以包含半導(dǎo)體納米晶體。所述至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換層可以包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板、以及設(shè)置在所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板上的摻雜有第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的射極層，并且，所述太陽(yáng)能電池可以進(jìn)一步包括連接到所述射極層的第一電極、和連接到所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板的第二電極。所述至少一個(gè)防反射膜可以包括第一防反射膜，其包括至少一個(gè)層并且形成在所述射極層的上表面，使得所述第一電極通過(guò)所述第一防反射膜而連接到所述射極層；以及第二防反射膜，其形成在所述第一防反射膜的正面，并且包含半導(dǎo)體納米晶體。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例實(shí)施方式，提供了一種太陽(yáng)能電池模塊，該太陽(yáng)能電池模塊包括太陽(yáng)能電池層，其中，多個(gè)具有至少一個(gè)半導(dǎo)體層的太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接；設(shè)置在所述太陽(yáng)能電池層的下表面的背板；設(shè)置在所述太陽(yáng)能電池層的上表面的透明部件；以及用于密封所述太陽(yáng)能電池層中的所述多個(gè)太陽(yáng)能電池的填充層，其中，從所述填充層和所述透明部件中選擇的至少一層包含半導(dǎo)體納米晶體，該半導(dǎo)體納米晶體將入射光轉(zhuǎn)換為能量比所述入射光的能量低的光，然后發(fā)射轉(zhuǎn)換得到的具有較低能量的光。


結(jié)合附圖，根據(jù)以下詳細(xì)說(shuō)明，可以更清楚地理解本發(fā)明的上述以及其它的目的、 特征以及其它的優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1到5是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的使用半導(dǎo)體納米晶體的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖；以及圖6到9是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的使用多個(gè)太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池模塊的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。
具體實(shí)施例方式參照在下文中結(jié)合

的實(shí)施方式，本發(fā)明的實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)和特征以及實(shí)現(xiàn)它們的方式將變得顯而易見(jiàn)。圖1到5是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的使用半導(dǎo)體納米晶體的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。首先，如圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)如下所述。 即，圖1的太陽(yáng)能電池包括設(shè)置在硅半導(dǎo)體基板100的正面(或者光入射表面)上的、摻雜有與硅半導(dǎo)體基板100的半導(dǎo)體雜質(zhì)不同類型的半導(dǎo)體雜質(zhì)的射極層102 ；形成在射極層102的正面上的防反射膜106 ；通過(guò)選擇性構(gòu)圖而形成在射極層102上的前電極104 ；以及形成在硅半導(dǎo)體基板100的背面(或者與光入射表面相反的表面)上的背面電極108。 這樣的太陽(yáng)能電池是光電轉(zhuǎn)換部件，其吸收光，例如陽(yáng)光，并將光轉(zhuǎn)換為電能。根據(jù)該實(shí)施方式，硅半導(dǎo)體基板100可以是ρ型的硅半導(dǎo)體基板，射極層102可以是n型的半導(dǎo)體層。雖然圖1示出了特定的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)，但是這里可以使用的太陽(yáng)能電池并不限于上述結(jié)構(gòu)，可以使用各種的結(jié)構(gòu)和類型來(lái)制備，例如晶體型或者薄膜型。將在下文中結(jié)合圖2到5進(jìn)行說(shuō)明的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)使用上述的太陽(yáng)能電池， 并且如果有必要，則省略對(duì)它的詳細(xì)描述。圖1的太陽(yáng)能電池還包括形成在太陽(yáng)能電池的上表面(或者正面)上的填充層 110。用于按比入射光的能量低的能量發(fā)光的半導(dǎo)體納米晶體115散布在填充層110中。按照相對(duì)于填充層110的重量的重量而言，散布在填充層110中的半導(dǎo)體納米晶體115的量可以大約為到10%。
圖1中的其中散布有半導(dǎo)體納米晶體115的填充層110可以由作為太陽(yáng)能電池的填充材料的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)制備的。通過(guò)將其中半導(dǎo)體納米晶體115與EVA 材料混合并散布在其中的溶液涂覆到太陽(yáng)能電池，將填充層110層疊在太陽(yáng)能電池上。這里，填充層110的層疊溫度可以大約為300°C至400°C。在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池中，如圖2所示，包含半導(dǎo)體納米晶體215的單獨(dú)的膜形成在太陽(yáng)能電池的填充層210上。即，根據(jù)該實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池具有這樣的結(jié)構(gòu)其中散布有半導(dǎo)體納米晶體215的單獨(dú)的透明樹(shù)脂層220形成在填充層210上。根據(jù)該實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池包括硅基板200，形成在硅基板上的射極層202，形成在射極層202的正面上的防反射膜206和正面電極204，以及背面電極208。而且，由EVA 制備的填充層210、以及其中在透明樹(shù)脂膜材料中散布有半導(dǎo)體納米晶體215的透明樹(shù)脂膜220分別形成在太陽(yáng)能電池上。當(dāng)將對(duì)應(yīng)的散布溶液涂覆到太陽(yáng)能電池時(shí)，在低于EVA的熔點(diǎn)的溫度下處理散布溶液，以阻止或者減輕由EVA制成并且形成在透明樹(shù)脂膜220的下面(這是不同于圖1的實(shí)施方式的布置)的填充層210熔化。因此，優(yōu)選但不是必須的，在大約150°C的溫度下處理散布溶液。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊的結(jié)構(gòu)。參考圖3，根據(jù)該實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池包括硅基板300，形成在硅基板300上的射極層302，形成在射極層302的正面上的防反射膜306和正面電極304，背面電極308，以及形成在太陽(yáng)能電池上的另一個(gè)防反射膜320。S卩，可以將至少一個(gè)防反射膜添加到太陽(yáng)能電池模塊的入射光(如陽(yáng)光)照射在其上的正面。所述至少一個(gè)防反射膜中的至少一個(gè)可以包含半導(dǎo)體納米晶體。優(yōu)選但不是必須的，當(dāng)存在多個(gè)防反射膜(例如防反射膜306和另一個(gè)防反射膜320)時(shí)，最上面的防反射膜320可以包含半導(dǎo)體納米晶體315。因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)使得防反射膜320可以用于防止或者減少短波長(zhǎng)的光的散射、并且防止或者減少入射光的反射，從而有助于光的吸收，所以優(yōu)選但不必須的，最上面的防反射膜320包含半導(dǎo)體納米晶體315。半導(dǎo)體納米晶體315在防反射膜320中的散布是通過(guò)低溫溶解處理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以穩(wěn)定材料的特性，并且優(yōu)選但不必須的，這種處理在大約300°C至400°C的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選但不是必須的，多個(gè)防反射膜306和320以這樣的方式形成隨著防反射膜 306和320與入射光入射到其上的表面之間的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，防反射膜306和320的折射率也由此增加。優(yōu)選但不是必須的，包含半導(dǎo)體納米晶體315的最上面的防反射膜320的折射率為大約1.5至2.0。為了形成包括包含半導(dǎo)體納米晶體315的防反射膜320的太陽(yáng)能電池，在包含半導(dǎo)體納米晶體315的最上面的防反射膜320上形成由乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)制成的填充層310。圖4和5示出了根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方式的使用半導(dǎo)體納米晶體的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)。參考圖4和5，多個(gè)透明部件形成在太陽(yáng)能電池上。圖4和5的太陽(yáng)能電池分別包括硅基板400和500，形成在硅基板400和500上的射極層402和502，形成在射極層402和502的正面上的防反射膜406和506以及正面電極404和504，以及背面電極408和508。透明部件形成在各個(gè)太陽(yáng)能電池上。在圖4的示例中，剛性透明基板420 (即玻璃基板)以及柔性透明樹(shù)脂膜430形成在填充層410上，填充層410形成在太陽(yáng)能電池上。透明樹(shù)脂膜430包含具有向下轉(zhuǎn)換功能的半導(dǎo)體納米晶體415。包含半導(dǎo)體納米晶體415的透明樹(shù)脂膜430可以形成為多層，具有向下轉(zhuǎn)換功能的半導(dǎo)體納米晶體415可以散布在透明樹(shù)脂膜430的多層中的最上層內(nèi)。包含半導(dǎo)體納米晶體415的透明樹(shù)脂膜430可以選擇性地形成在剛性透明基板 420的一個(gè)表面上，即剛性透明基板420的光入射到其上的正面，或者剛性透明基板420的背面。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，因?yàn)榘雽?dǎo)體納米晶體415難以散布在剛性透明基板420中，所以將其中散布有半導(dǎo)體納米晶體415的溶液涂覆于柔性透明樹(shù)脂膜430。在圖5的示例中，填充層510形成在太陽(yáng)能電池上，用作透明部件的剛性透明基板 530形成在填充層510上，透明樹(shù)脂膜540和520分別形成在剛性透明基板530的上表面 (或者正面)和下表面(或者背面)上。雖然該實(shí)施方式示出了透明樹(shù)脂膜540和520都包含半導(dǎo)體納米晶體515，但是可以是形成在剛性透明基板530的上表面上的透明樹(shù)脂膜540和形成在剛性透明基板530的下表面上的透明樹(shù)脂膜520中的任何一個(gè)包含半導(dǎo)體納米晶體515。圖6到8是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的使用多個(gè)太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池模塊的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。首先，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，多個(gè)太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接，形成填充層來(lái)密封所述多個(gè)太陽(yáng)能電池。填充層可以形成在包括多個(gè)太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池層的上表面(或者正面)和下表面(或者背面)上，并且透明部件可以形成在上填充層的上表面(正面)或者下表面(背面)上。在下填充層的下表面上可以設(shè)置背板，在上填充層的上表面上可以設(shè)置透明樹(shù)脂膜或者玻璃基板，或者既設(shè)置透明樹(shù)脂膜又設(shè)置玻璃基板。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，從上述透明樹(shù)脂膜、填充層和玻璃基板中選擇的至少一層可以包含半導(dǎo)體納米晶體，該半導(dǎo)體納米晶體發(fā)射具有比入射光的能量低的能量的光。 因此，可以提高或者最大化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊的結(jié)構(gòu)，其中，按與圖1的實(shí)施方式相似的方式，填充層610包含半導(dǎo)體納米晶體615。當(dāng)形成太陽(yáng)能電池模塊時(shí)，填充層610分別形成或者設(shè)置在可以串聯(lián)連接的多個(gè)太陽(yáng)能電池640的正面和背面，并且通過(guò)加熱和加壓將其與透明部件(例如背板630和玻璃基板)層疊在一起。通過(guò)這樣的層疊，上填充層610和下填充層610熔化并固化在一起， 從而完全密封多個(gè)太陽(yáng)能電池640。在該示例中，優(yōu)選但不是必須的，只有上填充層610包含半導(dǎo)體納米晶體615。在該示例中，根據(jù)需要或者需求，透明樹(shù)脂膜或者玻璃基板可以形成或者設(shè)置在上填充層610的上表面。圖7是根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊的結(jié)構(gòu)，其中，按與圖2 的實(shí)施方式中相同的方式，包含半導(dǎo)體納米晶體715的單獨(dú)的透明樹(shù)脂膜720形成或者設(shè)置在上填充層710的上表面。雖然包含半導(dǎo)體納米晶體715的透明樹(shù)脂膜720可以按與圖2中的實(shí)施方式相同的方式形成或者設(shè)置在上填充層710的正面或者背面，但是該實(shí)施方式示出了透明樹(shù)脂膜720形成在上填充層710的正面。在圖7的結(jié)構(gòu)中，根據(jù)需要或者需求，可以對(duì)多個(gè)太陽(yáng)能電池740的太陽(yáng)能電池層的上表面增加玻璃基板。多個(gè)太陽(yáng)能電池 740可以串聯(lián)連接。圖8是根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊的結(jié)構(gòu)，其中，按與圖4 或5的實(shí)施方式相同的方式，包含半導(dǎo)體納米晶體815的透明樹(shù)脂層820形成或者設(shè)置在玻璃基板850上。雖然包含半導(dǎo)體納米晶體815的透明樹(shù)脂膜820可以按與圖4或5的實(shí)施方式相同的方式形成或者設(shè)置在玻璃基板850的正面或者背面，該實(shí)施方式示出了透明樹(shù)脂膜820形成在玻璃基板850的正面。多個(gè)太陽(yáng)能電池840可以串聯(lián)連接。圖9是根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊的結(jié)構(gòu)，其中，按與圖2 中的實(shí)施方式相同的方式，包含半導(dǎo)體納米晶體915的防反射膜960形成或者設(shè)置在多個(gè)太陽(yáng)能電池940的太陽(yáng)能電池層的正面。包含半導(dǎo)體納米晶體915的防反射膜960可以形成為單層或者多層。在圖9的結(jié)構(gòu)中，根據(jù)需要或者需求，可以對(duì)太陽(yáng)能電池層的正面(上表面)增加玻璃基板。參考圖6到9，背板630、730、830和930是選擇性的部件，因此在本發(fā)明中可以根據(jù)需要或者需求將其排除，即，在太陽(yáng)能電池模塊中，玻璃基板可以形成在多個(gè)太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池層的上表面和下表面上，而沒(méi)有背板。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池和其模塊是使用能量向下轉(zhuǎn)換材料制造的，這種材料對(duì)入射到太陽(yáng)能電池或者太陽(yáng)能電池模塊上的光進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以增加光的吸收率的量或者光子的數(shù)量，從而增加整個(gè)太陽(yáng)能電池或者太陽(yáng)能電池模塊的光電轉(zhuǎn)換效率。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，可以散布在層中的半導(dǎo)體納米晶體的直徑和/或大小沒(méi)有特別的限定。而且，可以散布在層中的半導(dǎo)體納米晶體的直徑和/或大小可以相同或者不同。優(yōu)選但不是必須的，半導(dǎo)體納米晶體的直徑和/或大小可以是納米大小的。半導(dǎo)體納米晶體的直徑可以在大約Inm到IOOnm的范圍內(nèi)。因此，半導(dǎo)體納米晶體可以是粒子、部分、塊、或者碎片。半導(dǎo)體納米晶體可以是轉(zhuǎn)換光的波長(zhǎng)的材料的納米晶體。即，半導(dǎo)體納米晶體可以是向下轉(zhuǎn)換材料的納米晶體，所述向下轉(zhuǎn)換材料將入射光轉(zhuǎn)換為具有比入射光的能級(jí)低的能級(jí)的光，然后發(fā)出轉(zhuǎn)換得到的光。優(yōu)選但不是必須的，半導(dǎo)體納米晶體可以將具有高能量的短波長(zhǎng)的光(即，波長(zhǎng)為大約300nm到500nm的光)轉(zhuǎn)換為具有較低能量的長(zhǎng)波長(zhǎng)的發(fā)射光(即，波長(zhǎng)為大約 600nm到IlOOnm的發(fā)射光)。另外或者另選地，半導(dǎo)體納米晶體可以將入射光的高能量的短波長(zhǎng)成分(即，波長(zhǎng)為大約300nm到500nm的成分)轉(zhuǎn)換為具有較低能量的長(zhǎng)波長(zhǎng)成分 (艮口，波長(zhǎng)為大約600nm到IlOOnm的成分)。例如，根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施方式的半導(dǎo)體納米晶體將紫外線或者藍(lán)光(波長(zhǎng)大約為350nm到500nm)轉(zhuǎn)換為紅光(波長(zhǎng)大約為600nm到630nm)，并發(fā)出紅光。因此，當(dāng)光線(例如日光)入射到太陽(yáng)能電池或者太陽(yáng)能電池模塊上時(shí)，光的能量首先被轉(zhuǎn)換成較低的能量，即，通過(guò)指定的層中包含或者散布的半導(dǎo)體納米晶體，將光的短波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)波長(zhǎng)，然后將具有較低能量的光提供給太陽(yáng)能電池。因此，與傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池或者太陽(yáng)能電池模塊相比，根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能電池或者太陽(yáng)能電池模塊在500nm到1200nm的波長(zhǎng)下光透射率增加90%或者更多，最終增加光電轉(zhuǎn)換效率。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池或者太陽(yáng)能電池模塊的特征在于，由半導(dǎo)體納米晶體發(fā)出的光的光子的數(shù)量大于入射到半導(dǎo)體納米晶體上的入射光的光子的數(shù)量， 所以太陽(yáng)能電池或者太陽(yáng)能電池模塊增加了光的吸收，并增加了太陽(yáng)能電池或者太陽(yáng)能電池模塊產(chǎn)生的電流量，從而提高了光電轉(zhuǎn)換效率。可以按照恰當(dāng)或者預(yù)定的速率，將半導(dǎo)體納米晶體散布在要包含半導(dǎo)體納米晶體的層中。優(yōu)選但不是必須的，相對(duì)于其中要包含半導(dǎo)體納米晶體的層的重量，半導(dǎo)體納米晶體的量按重量可以是大約到10%。當(dāng)層中的半導(dǎo)體納米晶體的量增加時(shí)，可能遮擋入射到太陽(yáng)能電池或者其模塊上的光。因此，可以測(cè)量該層中包含的半導(dǎo)體納米晶體的量，從而在層中包含足夠量的半導(dǎo)體納米晶體，而不會(huì)過(guò)度地起到遮擋的作用。這樣測(cè)量到的在層中包含的半導(dǎo)體納米晶體的量可以是預(yù)定的，相對(duì)于其中要包含半導(dǎo)體納米晶體的層的重量，按重量是大約到 90%，并且，優(yōu)選但不是必須的，相對(duì)于其中要包含半導(dǎo)體納米晶體的層的重量，按重量是大約到10%。半導(dǎo)體納米晶體可以是從包括IV族元素、IIA-VIB族化合物、IIIA-VB族化合物、 IIIB-VB族化合物或者其組合的組中選擇的至少一種晶體。具體地說(shuō)，半導(dǎo)體納米晶體可以是 Si、Ge、MgS、ZnS、MgSe、Zr^e、AlP、GaP、AlAs、GaAs、CdS、CdSe、InP、InAs、GaSb、AlSb、 aiTe、CdTe和hSb的晶體，或者是包括這些元素或者化合物的混合晶體。優(yōu)選但不必須的， 半導(dǎo)體納米晶體是 AlP、GaP、Si、ZnSe、AlAs、GaAs、CdS、InP, ZnTe,AlSb, CdTe 和 CdSe 的晶體，更為優(yōu)選但不是必須的，是CdSe, GaAs, CdS、InP, ZnTe和CdTe的晶體，它們是自接帶隙半導(dǎo)體，因?yàn)樗鼈兙哂懈甙l(fā)光效率。半導(dǎo)體納米晶體可以散布在其中要包含半導(dǎo)體納米晶體的層中，由此用以制備太陽(yáng)能電池或者其模塊。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，半導(dǎo)體納米晶體不限于特定的形式，而是可以具有散布在層中的納米粒子的形式，優(yōu)選但不是必須的，具有核-殼結(jié)構(gòu)。在該示例中， 半導(dǎo)體納米晶體的核和殼可以由從上述材料(元素或者化合物)中選擇的相同材料或者不同材料制備。具有上述核-殼結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米晶體可以如下地形成用由具有高帶隙的半導(dǎo)體材料(例如SiS (帶隙3. SeV))制成的殼，包覆包含Cdk (帶隙:1.74eV)的核粒子的表面。雖然該示例示出了半導(dǎo)體納米晶體的核和殼使用不同的材料制備，但是核與殼也可以使用相同的材料制備。具有這樣的核-殼結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米晶體可以提高從核粒子產(chǎn)生的電子的遮蔽效應(yīng)。具有核-殼結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米晶體可以通過(guò)已知的薄膜淀積處理的散布方法來(lái)制造。例如，具有Cdk核-ZnS殼結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米晶體可以如下制造將其中羥乙基鋅和三甲基甲硅烷硫化物與TOP混合的前體(precursor)溶液放入其中散布有CcKe核粒子 TOPO溶液，并且將其加熱到大約140°C的溫度。如果半導(dǎo)體納米晶體是由S或者％制備的，那么納米晶體的結(jié)構(gòu)很容易被活性成分破壞，例如在要包含半導(dǎo)體納米晶體的層中包含的其它未反應(yīng)的單體，或者水汽。因此， 為了防止或者減少這樣的問(wèn)題，可以實(shí)施使用金屬氧化物(例如硅石)或者有機(jī)化合物的表面改進(jìn)。
而且，為了改善其中要包含半導(dǎo)體納米晶體的層的可散布性，可以例如使用長(zhǎng)鏈的烷基、磷酸鹽或者樹(shù)脂，來(lái)改進(jìn)或者涂覆半導(dǎo)體納米晶體的粒子的表面。而且，透明樹(shù)脂膜可以由可以保持半導(dǎo)體納米晶體的散布的已知材料來(lái)制備，可以是有機(jī)樹(shù)脂膜或者是氟化物樹(shù)脂膜。有機(jī)樹(shù)脂膜可以由透明樹(shù)脂(聚合物)制備，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羥乙基纖維素、或者羧甲基纖維素、或者它們的組合。而且，可以由單體、低聚物，或者聚氯乙烯樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨基甲酸乙酯樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、馬來(lái)樹(shù)脂或者聚酰胺樹(shù)脂的聚合物，或者它們的組合來(lái)制備有機(jī)樹(shù)脂膜。這些透明樹(shù)脂是可以熱固化的。而且，可以獨(dú)立使用這些樹(shù)脂中的一種，或者可以混合使用這些樹(shù)脂中的多種?？梢酝ㄟ^(guò)旋轉(zhuǎn)涂布的方法，或者噴涂的方法，將半導(dǎo)體納米晶體散布到從至少個(gè)透明部件、至少一個(gè)防反射層以及填充層中選擇的至少一層內(nèi)。然而，將半導(dǎo)體納米晶體散布到至少一個(gè)選擇層的方法并不限于上述方法，而是可以使用任何已知的納米粒子散布方法。更具體地說(shuō)，半導(dǎo)體納米晶體的粒子或者制備的具有核-殼結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米晶體可以與其中要包含半導(dǎo)體納米晶體的層的材料混合，可以向混合物加入合適的溶劑，通過(guò)超聲散布方法的研磨方法攪動(dòng)混合物，從而制備散布溶液。隨后，將制備的散布溶液涂覆于太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行干燥，從而形成其中包含半導(dǎo)體納米晶體的層。為了將散布溶液涂覆于太陽(yáng)能電池基板，可以使用已知的溶液注入方法、噴涂方法，或者使用滾刀(roller cutter)、平刀(land cutter)或者旋涂機(jī)的方法。根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施方式，可以通過(guò)構(gòu)圖將其中包含半導(dǎo)體納米晶體的層形成在太陽(yáng)能電池上。在這個(gè)示例中，可以通過(guò)光刻或者使用上述制備的散布溶液的各種印刷方法，來(lái)形成圖案。雖然為了例示的目的而公開(kāi)了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，在不超出由所附權(quán)利要求書揭示的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種改進(jìn)、添加和替代都是可能的。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，上述各個(gè)部件的材料可以容易地使用其它已知材料來(lái)替代。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，上述部件中的一些可以省略而不引起太陽(yáng)能電池或者其模塊的退化，或者可以加入其它的部件，來(lái)改善太陽(yáng)能電池或者其模塊的性能。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，根據(jù)處理環(huán)境和設(shè)備，可以改變上述方法的過(guò)程。因此，本發(fā)明的范圍和精神是通過(guò)所附權(quán)利要求書和其等價(jià)物來(lái)確定的，而不是僅僅通過(guò)上述的實(shí)施方式來(lái)確定。本申請(qǐng)要求2009年12月15日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng) No. 10-2009-0124747的優(yōu)先權(quán)和利益，在此通過(guò)引用并入其全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池模塊，該太陽(yáng)能電池模塊包括多個(gè)太陽(yáng)能電池，各個(gè)太陽(yáng)能電池包括至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換層； 設(shè)置在所述多個(gè)太陽(yáng)能電池的上表面上的至少一個(gè)透明部件；以及用于密封所述多個(gè)太陽(yáng)能電池的填充層，其中，從所述至少一個(gè)透明部件和所述填充層中選擇的至少一層包含半導(dǎo)體納米晶體。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊，該太陽(yáng)能電池模塊還包括設(shè)置在所述多個(gè)太陽(yáng)能電池的下表面上的背板。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，所述至少一個(gè)透明部件包括透明樹(shù)脂膜。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，所述至少一個(gè)透明部件包括剛性透明基板和透明樹(shù)脂膜，并且，所述透明樹(shù)脂膜包含所述半導(dǎo)體納米晶體。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，所述剛性透明基板是玻璃基板。
6.如權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，所述透明樹(shù)脂膜形成在所述剛性透明基板的正面和背面中的至少一個(gè)上。
7.如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，所述透明樹(shù)脂膜是有機(jī)樹(shù)脂膜或者氟化物樹(shù)脂膜。
8.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，所述半導(dǎo)體納米晶體將波長(zhǎng)為大約 300nm至500nm的入射光轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)為大約600nm至IlOOnm的發(fā)射光。
9.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，所述半導(dǎo)體納米晶體的直徑在大約Inm 至IOOnm的范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，所述半導(dǎo)體納米晶體發(fā)射的光的光子的數(shù)量大于入射到所述半導(dǎo)體納米晶體上的光的光子的數(shù)量。
11.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，所述半導(dǎo)體納米晶體具有核-殼結(jié)構(gòu)， 并且所述半導(dǎo)體納米晶體的核和殼的材料相同或者不同。
12.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，相對(duì)于其中包含了所述半導(dǎo)體納米晶體的所述至少一層的重量，所述半導(dǎo)體納米晶體的量在重量上為大約至10%
13.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，所述半導(dǎo)體納米晶體是從包括IV族元素、IIA-VIB族化合物、11IA-VB族化合物、以及IIIB-VB族化合物的組中選擇的至少一種的晶體。
14.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，所述填充層由乙烯-醋酸乙烯共聚物制成。
15.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中，所述多個(gè)太陽(yáng)能電池是從包括薄膜硅太陽(yáng)能電池、晶體硅太陽(yáng)能電池、化合物太陽(yáng)能電池、染料敏化太陽(yáng)能電池、以及有機(jī)太陽(yáng)能電池的組中選擇的一種。
16.一種太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池包括 至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換層；以及設(shè)置在所述光電轉(zhuǎn)換層的光入射表面上的至少一層， 其中，所述至少一層包含半導(dǎo)體納米晶體。
17.如權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述至少一層是包括兩層或者更多層的至少一個(gè)防反射膜，并且，所述兩層或者更多層中的最上層包含所述半導(dǎo)體納米晶體。
18.如權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換層包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板；以及射極層，該射極層摻雜有第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，并且設(shè)置在所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板上，并且，所述太陽(yáng)能電池還包括連接到所述射極層的第一電極；以及連接到所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體基板的第二電極。
19.如權(quán)利要求18所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述至少一層是至少一個(gè)防反射膜，并且所述至少一個(gè)防反射膜包括第一防反射膜，其包括至少一層，并且形成在所述射極層的上表面，使得所述第一電極通過(guò)所述第一防反射膜而連接到所述射極層；以及第二防反射膜，其形成在所述第一防反射膜的正面，并且包含所述半導(dǎo)體納米晶體。
20.如權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)能電池，其中，所述半導(dǎo)體納米晶體是從包括IV族元素、 IIA-VIB族化合物、IIIA-VB族化合物、IIIB-VB族化合物或其組合的組中選擇的至少一種的晶體。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用半導(dǎo)體納米晶體的太陽(yáng)能電池模塊。該太陽(yáng)能電池模塊包括其中散布有納米晶體的層，所述納米晶體的材料具有對(duì)入射光能量的向下轉(zhuǎn)換功能，該太陽(yáng)能電池模塊包括多個(gè)包括至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)化層的太陽(yáng)能電池；設(shè)置在所述多個(gè)太陽(yáng)能電池的上表面上的至少一個(gè)透明部件；以及用于密封所述多個(gè)太陽(yáng)能電池的填允層，其中，從所述至少一個(gè)透明部件和所述填充層中選擇的至少一層包含所述半導(dǎo)體納米晶體。
文檔編號(hào)H01L31/055GK102163636SQ20101062504
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者樸鉉定, 鄭智元 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社