JP2018082194A - 赤外線(ir)光電池を薄膜光電池上に集積する方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来より広いスペクトルから太陽エネルギーを有利に収集・蓄積することができる太陽電池パネル、太陽電池パネルを製造する方法、及び太陽電池パネルを使用して太陽エネルギーを収集・蓄積する方法を提供する。【解決手段】太陽電池パネルは、第1の波長感度をもつ第1光電池40及び第2の波長感度をもつ第2光電池50から構成され、これらの波長の関係は、第2波長の少なくとも1つは第1波長範囲に存在せず、かつ、第1波長の少なくとも1つは第2波長範囲に存在しない。第2波長の少なくとも1つは、1μmより長くすることができる。【選択図】図2A
Description
関連出願に対する相互参照
本出願は、2011年4月5日に提出された米国仮特許出願第61/472,071号明細書の利益を主張する。この仮出願の開示は、参照により本出願に図、表、図面を含めて全面的に包含されている。
本出願は、2011年4月5日に提出された米国仮特許出願第61/472,071号明細書の利益を主張する。この仮出願の開示は、参照により本出願に図、表、図面を含めて全面的に包含されている。
光電池は、今日、世界のエネルギー不足の解決に役立つ重要な再生可能エネルギー源と考えられている。種々の光電池技術が開発されてきたが、セレン化銅インジウム・ガリウム(CIGS)及びCdTeなどの薄膜光電池がそれらの大面積製造に対する適合性のために注目されている。これらの薄膜光電池技術は、可視波長において90%を超える外部量子効率からもたらされる約20%のエネルギー変換効率を報告しているが、これらの薄膜光電池は、1μmを超える波長における放射に対して感度をもたない。
主題発明の実施形態は、新しい有利な太陽電池パネルならびにこれらの太陽電池パネルの製造方法及びこれらの太陽電池パネルの使用方法に関する。これらの太陽電池パネル及びそれらの使用方法は、従来の光電池より広い光子のスペクトルから太陽エネルギーを有利に収集・蓄積することができる。
本発明の他の1つの実施形態では、太陽電池パネルは、以下を含むことができる:第1光電池(この第1光電池は、第1の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第1の1つ以上の波長は第1波長範囲にある)及び第2光電池(この第2光電池は、第2の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第2の1つ以上の波長は第2波長範囲にある)。ただし、これらの波長の関係は、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは第1波長範囲に存在せず、かつ、第1の1つ以上の波長の少なくとも1つは第2波長範囲に存在しないようになっている。また、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは、1μmより長くすることができる。別の実施形態では、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは、少なくとも700nmとすることができる。
本発明のもう1つの実施形態では、太陽電池パネルの製造方法は以下のステップを含み得る:第1光電池を形成すること(この第1光電池は、第1の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第1の1つ以上の波長は第1波長範囲にある)及び第2光電池を形成すること(この第2光電池は、第2の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第2の1つ以上の波長は第2波長範囲にある)。そして、これらの波長の関係は、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは第1波長範囲に存在せず、かつ、第1の1つ以上の波長の少なくとも1つは第2波長範囲に存在しないようになっている。第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは、1μmより長くすることができる。この方法は、更に第1光電池と第2光電池を組み合わせることを含み得る。別の実施形態では、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは、少なくとも700nmとすることができる。
更に別の実施形態では、太陽エネルギーを収集・蓄積する方法は、太陽光が太陽電池パネルに入射するように太陽電池パネルを配置することを含むことができる。この太陽電池パネルは、以下を含む:第1光電池(この第1光電池は、第1の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第1の1つ以上の波長は第1波長範囲にある)及び第2光電池(この第2光電池は、第2の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第2の1つ以上の波長は第2波長範囲にある)。ただし、これらの波長の関係は、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは第1波長範囲に存在せず、かつ、第1の1つ以上の波長の少なくとも1つは第2波長範囲に存在しないようになっている。また、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは1μmより長くすることができる。更に別の実施形態では、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは、少なくとも700nmとすることができる。
用語「の上に」または「の上方に」を本出願において使用して層、領域、パターン、または構造を指す場合、それは、層、領域、パターン、または構造が他の層または構造の直上に存在し得るか、または介在する層、領域、パターン、または構造も存在し得ることを意味する。用語「の下に」または「の下方に」を本出願において使用して層、領域、パターン、または構造を指す場合、それは、層、領域、パターン、または構造が他の層または構造の直下に存在し得るか、または介在する層、領域、パターン、または構造も存在し得ることを意味する。用語「の直上に」を本出願において使用して層、領域、パターン、または構造を指す場合、それは、層、領域、パターン、または構造が他の層または構造の直上に存在し、介在する層、領域、パターンまたは構造が存在しないことを意味する。
この出願において用語「約」が数値に関連して使用された場合、それは、その値が当該値の95%〜105%の範囲に存在すること、即ち、当該値が言及値の+/−5%の範囲にあることを意味する。例えば、「約1 kg」は、0.95 kgから1.05 kgを意味する。
用語「感度がある」がこの出願において一定の種類の光に対してまたは所与の値または所与の範囲内の波長をもつ光子に対して感度をもつ光電池の記述に関して使用された場合、それは、当該光電池が感度対象の光を吸収し、キャリアを生成できることを意味する。用語「感度がない」または「無反応である」がこの出願において一定の種類の光に対してまたは所与の値または所与の範囲内の波長をもつ光子に対して感度をもたないかまたは無反応の光電池の記述に関して使用された場合、それは、当該光電池がそれが感度をもたない光を吸収できず、かつ、当該光の吸収からキャリアを生成できないことを意味する。
当然のことであるが、「透明」により、物体が透明であるとされたその対象の光の少なくとも一部分が吸収または反射されずに当該物体を通過できることを意味する。
主題発明の実施形態は、新しい有利な太陽電池パネルならびにその太陽電池パネルの製造方法及びその太陽電池パネルの使用方法に関する。これらの太陽電池パネル及びそれらの使用方法は、在来の光電池より広いスペクトルの光子から太陽エネルギーを有利に収集・蓄積することができる。
1つの実施形態では、太陽電池パネルは、以下を含むことができる:第1光電池(この第1光電池は、第1の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第1の1つ以上の波長は第1波長範囲にある)及び第2光電池(この第2光電池は、第2の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第2の1つ以上の波長は第2波長範囲にある)。そして、これらの波長の関係は、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは第1波長範囲に存在せず、かつ、第1の1つ以上の波長の少なくとも1つは第2波長範囲に存在しないようになっている。第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは、1μmより長くすることができる。別の実施形態では、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは、少なくとも700nmとすることができる。
本発明のもう1つの実施形態では、太陽電池パネルの製造方法は以下のステップを含み得る:第1光電池を形成すること(この第1光電池は、第1の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第1の1つ以上の波長は第1波長範囲にある)及び第2光電池を形成すること(この第2光電池は、第2の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第2の1つ以上の波長は第2波長範囲にある)。そして、これらの波長の関係は、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは第1波長範囲に存在せず、かつ、第1の1つ以上の波長の少なくとも1つは第2波長範囲に存在しないようになっている。第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは、1μmより長くすることができる。この方法は、更に第1光電池と第2光電池を組み合わせることを含み得る。別の実施形態では、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは、少なくとも700nmとすることができる。
更に別の実施形態では、太陽エネルギーを収集・蓄積する方法は、太陽光が太陽電池パネルに入射するように太陽電池パネルを配置することを含むことができる。この太陽電池パネルは、以下を含む:第1光電池(この第1光電池は、第1の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第1の1つ以上の波長は第1波長範囲にある)及び第2光電池(この第2光電池は、第2の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第2の1つ以上の波長は第2波長範囲にある)。そして、これらの波長の関係は、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは第1波長範囲に存在せず、かつ、第1の1つ以上の波長の少なくとも1つは第2波長範囲に存在しないようになっている。第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは1μmより長くすることができる。更に別の実施形態では、第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは、少なくとも700nmとすることができる。
本主題発明の実施形態は、IR光電池を在来の薄膜光電池のような光電池上に集積することにより太陽スペクトラム中の可視範囲から赤外線に至る範囲から光子を収穫する新しい太陽電池パネル構造を提供するための方法及び装置に関係する。太陽スペクトルは350nmから2500nmにわたるが、在来の薄膜光電池は、1μmを超える赤外線感度をもっていない。即ち、関連技術の光電池は、1μmより長い波長をもつ光子に対して感度をもたず、かかる光子からエネルギーを収集及び/または蓄積することができない。この技術で知られているように、スペクトルの可視範囲は、両端を含む380nm〜750nmである。
図1Aを参照する。本主題発明の1つの実施形態による太陽電池パネルは、高いエネルギー変換効率(PCE)をもたらすことができる。図1Aは、入射光の分光放射照度(W/m2nm)対波長(nm)を示している。約400nm〜約850nmの範囲の波長をもつ光に対する感度をもつ無機光電池(例えば、CdTeを含む)の場合、約400nm〜約850nmの範囲のすべての光子がキャリアに変換された場合、Jscは29.1 mA/cm2となり、また、Vocが0.85 Vかつ曲線因子(FF)が80%であるとき、PCEは20%となる。PbS量子ドットを含み、約700nm〜約2000nmの範囲の波長をもつ光に対して感度をもつIR光電池の場合、約700nm〜約2000nmの範囲のすべての光子がキャリアに変換された場合、Jscは44.0 mA/cm2となり、また、Vocが0.5 VかつFFが80%であるとき、PCEは17.6%となる。PbS量子ドットを含み、約850nm〜約2000nmの範囲の波長をもつ光に対して感度をもつIR光電池の場合、約850nm〜約2000nmの範囲のすべての光子がキャリアに変換された場合、Jscは33.4 mA/cm2となり、また、Vocが0.5 VかつFFが80%であるとき、PCEは13.4%となる。
溶解加工ナノ結晶(例えば、PbSまたはPbSeナノ結晶)を使用する赤外光検知器が米国特許出願第13/272,995号明細書(2011年10月13日提出)において記述されている。この特許出願は、米国仮特許出願第61/416,630号明細書(2010年11月23日提出)の優先権を主張しているが、これらの特許出願と仮特許出願の両方とも、参照により本特許出願に全面的に含まれている。かかるIR光検知器は、大面積製造と適合することが示されている。主題発明の1つの実施形態では、IR光電池は、米国仮特許出願第61/416,630号明細書の優先権を主張している米国特許出願第13/272,995号明細書において記述されている赤外光検知器のそれと同様な構造及び/または米国仮特許出願第61/416,630号明細書において記述されている赤外光検知器のそれと同様な構造をもつことができる。PbSe量子ドットの吸光度を示している図1Bも参照すると、PbSe量子ドットは赤外線感受性をもっていることが分かる。
IR光電池を光電池(在来の薄膜光電池のような)上に集積した場合、高効率光起電性パネルを実現することができる。主題発明の実施形態は、IR光電池を光電池(在来の薄膜光電池のような)上に集積することにより太陽スペクトルの大部分を収穫する新しい光起電性パネルに関する。一部の実施形態では、光起電性パネルは、すべての太陽スペクトルを収穫することができる。
図2Aを参照する。主題発明の1つの実施形態では、太陽電池パネル10は、光電池40及びIR光電池50を含むことができる。光電池40は、例えば、薄膜光電池とすることができ、テルル化カドミウム(CdTe)、セレン化銅インジウム・ガリウム(CIGS)、アモルファス・シリコン(a−Si)、及び/またはポリシリコン(ポリSi)を含むことができるが、実施形態はこれらには限られない。多くの実施形態において、光電池40は、1μmより長い波長をもつ光子に対する感度をもたない。例えば、光電池40は、可視範囲の光子に対して感度をもつことができる。1つの実施形態では、光電池40は、約400nmから約850nmの波長をもつ光子に感度をもつことができる。
IR光電池50は、1μmより長い波長をもつ光子に感度をもつ。1つの実施形態では、IR光電池50は、2500nmまでの波長をもつ光子に感度をもつ。別の実施形態では、IR光電池50は、約2000nmまでの波長をもつ光子に感度をもつ。更に別の実施形態では、IR光電池50は、2000nmまでの波長をもつ光子に感度をもつ。更に、別の実施形態では、IR光電池50は、約850から約2000nmまでの波長をもつ光子に感度をもつ。
当然のことであるが、この明細書及び添付請求項において、光電池40またはIR光電池50が所与の値の波長、所与の範囲内の波長または少なくとも一定の値の波長をもつ光子に感度をもつと記述された場合、これは、特に明示的に言及しない限り、光電池40またはIR光電池50が所与と異なる値、所与範囲外、または一定の値未満の波長の光子に感度をもつことを排除しない。即ち、この明細書及び添付請求項においては、光電池40またはIR光電池50が所与の値の波長、所与の範囲内の波長または少なくとも一定の値の波長をもつ光子に感度をもつと記述された場合、光電池40またはIR光電池50が一定の値または一定の範囲内の波長をもつ光子に対してのみ感度をもつ旨、または光電池40またはIR光電池50が所与の値、所与の範囲内であるか、または一定の値より長い波長をもつ光子に対して感度をもたない旨、特に明示的に言及しない限り、光電池40またはIR光電池50は、少なくともこれらの光子に対して感度をもつのであり、かつ、所与の値と異なるか、所与の範囲外であるか、または一定の値より短い波長をもつ光子に対しては感度をもつかもしれないし、もたないかもしれない。
種々の実施形態において、IR光電池50は、少なくとも次の値(すべての値はμm単位)のどの波長をもつ光子に対しても感度をもつことができる:0.20, 0.21, 0.22, 0.23, 0.24, 0.25, 0.26, 0.27, 0.28, 0.29, 0.30, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35, 0.36, 0.37, 0.38, 0.39, 0.40, 0.41, 0.42, 0.43, 0.44, 0.45, 0.46, 0.47, 0.48, 0.49, 0.50, 0.51, 0.52, 0.53, 0.54, 0.55, 0.56, 0.57, 0.58, 0.59, 0.60, 0.61, 0.62, 0.63, 0.64, 0.65, 0.66, 0.67, 0.68, 0.69, 0.70, 0.71, 0.72, 0.73, 0.74, 0.75, 0.76, 0.77, 0.78, 0.79, 0.80, 0.81, 0.82, 0.83, 0.84, 0.85, 0.86, 0.87, 0.88, 0.89, 0.90, 0.91, 0.92, 0.93, 0.94, 0.95, 0.96, 0.97, 0.98, 0.99, 1.00, 1.01, 1.02, 1.03, 1.04, 1.05, 1.06, 1.07, 1.08, 1.09, 1.10, 1.11, 1.12, 1.13, l.14, 1.15, 1.16, 1.17,1.18, 1.19, 1.20, 1.21, 1.22, 1.23, 1.24, 1.25, 1.26, 1.27, 1.28, 1.29, 1.30, 1.31, 1.32, 1.33, 1.34, 1.35, 1.36, 1.37, 1.38, 1.39, 1.40, 1.41, 1.42, 1.43, 1.44, 1.45, 1.46, 1.47, 1.48, 1.49, 1.50, 1.51, 1.52, 1.53, 1.54, 1.55, 1.56, 1.57, 1.58, 1.59, 1.60, 1.61, 1.62, 1.63, 1.64, 1.65, 1.66, 1.67, 1.68, 1.69, 1.70, 1.71, 1.72, 1.73, 1.74, 1.75, 1.76, 1.77, 1.78, 1.79, 1.80, 1.81, 1.82, 1.83, 1.84, 1.85, 1.86, 1.87, 1.88, 1.89, 1.90, 1.91, 1.92, 1.93, 1.94, 1.95, 1.96, 1.97, 1.98, または1.99(即ち、IR光電池50は、以下の波長をもつ光子に対して感度をもつことができる:少なくとも0.20μm、少なくとも0.21μm、...、少なくとも1.99μm)。更に別の実施形態では、IR光電池50は、少なくとも次の値(すべての値はμm単位)のどれでもよい波長をもつ光子に対してのみ感度をもつことができるが、当該値より短い波長をもつ光子に対しては感度をもたない: 0.20, 0.21, 0.22, 0.23, 0.24, 0.25, 0.26, 0.27, 0.28, 0.29, 0.30, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35, 0.36, 0.37, 0.38, 0.39, 0.40, 0.41, 0.42, 0.43, 0.44, 0.45, 0.46, 0.47, 0.48, 0.49, 0.50, 0.51, 0.52, 0.53, 0.54, 0.55, 0.56, 0.57, 0.58, 0.59, 0.60, 0.61, 0.62, 0.63, 0.64, 0.65, 0.66, 0.67, 0.68, 0.69, 0.70, 0.71, 0.72, 0.73, 0.74, 0.75, 0.76, 0.77, 0.78, 0.79, 0.80, 0.81, 0.82, 0.83, 0.84, 0.85, 0.86, 0.87, 0.88, 0.89, 0.90, 0.91, 0.92, 0.93, 0.94, 0.95, 0.96, 0.97, 098, 0.99, 1.00, 1.01, 1.02, 1.03, 1.04, 1.05, 1.06, 1.07, 1.08, 1.09, 1.10, 1.11, 1.12, 1.13, 1.14, 1.15, 1.16, 1.17, 1.18, 1.19, 1.20, 1.21, 1.22, 1.23, 1.24, 1.25, 1.26, 1.27, 1.28, 1.29, 1.30, 1.31, 1.32, 1.33, 1.34, 1.35, 1.36, 1.37, 1.38, 1.39, 1.40, 1.41, 1.42, 1.43, 1.44, 1.45, 1.46, 1.47, 1.48, 1.49, 1.50, 1.51, 1.52, 1.53, 1.54, 1.55, 1.56, 1.57, 1.58 ,1.59, 1.60, 1.61, 1.62, 1.63, 1.64, 1.65, 1.66, 1.67, 1.68, 1.69, 1.70, 1.71, 1.72, 1.73, 1.74, 1.75, 1.76, 1.77, 1.78, 1.79, 1.80, 1.81, 1.82, 1.83, 1.84, 1.85, 1.86, 1.87, 1.88, 1.89, 1.90, 1.91, 1.92, 1.93, 1.94, 1.95, 1.96, 1.97, 1.98,または1.99(即ち、IR光電池50は、以下の波長をもつ光子のみに対して感度をもつことができる:少なくとも0.20μm、少なくとも0.21μm、...、少なくとも1.99μm。ただし、それぞれ、0.20μm、0.21μm、...、1.99μm未満の波長をもつ光子には感度をもたない)。ある好ましい実施形態では、IR光電池50は、1ミクロンより長い波長をもつ光子に対して感度をもつ。別の好ましい実施形態では、IR光電池50は、少なくとも0.70ミクロンの波長をもつ光子に対して感度をもつ。更に別の好ましい実施形態では、IR光電池50は、少なくとも0.85ミクロンの波長をもつ光子に対して感度をもつ。
ある実施形態では、IR光電池50は、量子ドットを含むIR感知層を含むことができる。この量子ドットは、例えば、PbSまたはPbSe量子ドットとすることができるが、実施形態はこれらに限られない。
多くの実施形態において、太陽電池パネル10は、光電池40及び/またはIR光電池50の片側または両側の上に電極30を含むことができる。1つの実施形態では、光電池40とIR光電池50の両方とも透明な陽極及び透明な陰極を含んでいる。各電極層30は、この技術で周知の透明電極、例えば、インジウム・スズ酸化物(ITO)、カーボン・ナノチューブ(CNT)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、銀ナノワイヤ、及び/またはマグネシウム:銀/Alq3(Mg:Ag/Alq3)スタック層を含む層とすることができる。各電極層30は、本出願に明示記載したもの以外の透明導電性酸化物(TCO)を含むTCOを含むことができる。特定の実施形態では、1つ以上の透明電極層をMg:Ag/Alq3スタック層とし、そのMg:Ag層の比率を10:1(Mg:Ag)とすることができる。Mg:Ag層は30nm未満の厚さをもつことができ、また、Alq3は0nm〜200nmの厚さをもつことができる。各電極層30は、少なくとも可視領域のスペクトルの光の一部分に対し透明とすることができる。各電極層30は、赤外領域のスペクトルの光の少なくとも一部分または好ましくはすべてに対して透明とすることができる。ある実施形態では、各電極層30は、可視領域のスペクトルの少なくとも一部分及び好ましくはすべてに対して、及び赤外領域の光の少なくともとも一部分及び好ましくはすべてに対して透明とすることができる。1つの実施形態では、太陽電池パネル10は、光電池40とIR光電池50の間にガラス基板60を含むことができる。例えば、IR光電池50をガラス基板60上に製造し、次にそのガラス基板60をやはりガラス基板60を含み得る光電池40上に結合することができる。
図2Bを参照する。別の実施形態では、太陽電池パネル10は、光電池40中に存在する光がアルゴン・ガスを通過してからIR光電池50に入るように光電池40とIR光電池50の間にアルゴン・ガスを配置する構造を使用することができる。ある特定の実施形態は、アルゴン・ガスを収容するチャンバ70を使用する。光電池40とIR光電池50は、両方とも、全面的または部分的にチャンバ70内に配置することができ、かつ/またはチャンバ70の一部を形成することができる。例えば、光電池40及びIR光電池50は、任意選択的に、それぞれ、ガラス基板60を含むこともでき、また、光電池40のガラス基板60は、チャンバ70の頂部または底部としての役割を果たすことができ、そのとき、IR光電池50のガラス基板60もチャンバ70の頂部または底部の役割を果たす。主題発明の特定の実施形態による太陽電池パネル10は、入射太陽光20が光電池40とIR光電池50の両方に入射し、かつ、太陽光20の少なくとも一部が光電池40により吸収され、また、太陽光20の少なくとも一部がIR光電池50により吸収されるように構成することができる。かかる構成を図2A及び2Bに示す。この場合、太陽光20は光電池40に入射し、かつ、(オプションの)ガラス基板60(図2A)またはアルゴン・ガス(図2B)を通過した後にIR光電池50に入射する。
電極層30は、図2A及び2Bで透明として表示されているが、実施形態はそれのみに限られない。即ち、各電極層30は、少なくとも可視光線の一部及び/または少なくともIR光の一部に対して透明とすることができるが、少なくとも可視光線の一部及び/または少なくともIR光の一部に対して不透明とすることもできる。
1つの実施形態では、光電池40の頂部電極30は陽極または陰極とすることができ、かつ、少なくとも可視光線の一部及び少なくともIR光の一部に対して透明である。光電池40の底側電極30は陽極または陰極とすることができ、かつ、少なくともIR光の一部に対して透明であり、また、少なくとも可視光線の一部に対して透明とすることができる。IR光電池50の頂部電極30は陽極または陰極とすることができ、かつ、少なくともIR光の一部に対して透明であり、また、少なくとも可視光線の一部に対して透明とすることができる。IR光電池50の底側電極30は陽極または陰極とすることができ、かつ、少なくともIR光の一部に対して透明とすることができ、また、少なくとも可視光線の一部に対して透明とすることができる。
ある実施形態では、太陽電池パネル10は、光がIR光電池50の底側電極30に入射するように「逆さま」モードで動作させることができる。特定の実施形態では、IR光電池50の底側電極30は陽極または陰極とすることができ、少なくとも可視光の一部及び少なくともIR光の一部に対して透明である。IR光電池50の頂部電極30は陽極または陰極とすることができ、少なくとも可視の一部に対して透明であり、かつ、少なくともIR光の一部に対して透明とすることができる。光電池40の底側電極30は陽極または陰極とすることができ、少なくとも可視光の一部に対して透明であり、少なくともIR光の一部に対して透明とすることができる。光電池40の頂部電極30は陽極または陰極とすることができ、少なくともIR光の一部に対して透明とすることができ、また、少なくとも可視光の一部に対して透明とすることができる。
多くの実施形態において、太陽電池パネル10は、光が光電池40の入力表面に入射するように構成できる。この光は光電池40を通過して第1光電池40の出力表面から出てIR光電池50の入力表面に入射し、IR光電池50に入る。別の実施形態では、太陽電池パネル10は、光が光電池50の入力表面に入射するように構成できる。この光は光電池50を通過してIR光電池50の出力表面から出て光電池40の入力表面に入射し、光電池40に入る。
主題発明の1つの実施形態では、太陽エネルギーを収集・蓄積する方法は、太陽光が太陽電池パネルに入るように太陽電池パネルを配置することを含み得る。この場合、この太陽電池パネルは、以下を含む:光電池(この光電池は、可視範囲の波長をもつ光子に対する感度をもつ)及び赤外線光電池(この赤外線光電池は、1μmより長い波長をもつ光子に対する感度をもつ)。この太陽電池パネルについて、図2A及び2Bに関連してこの出願において記述することができる。多くの実施形態において、光電池は、1μmより長い波長をもつ光子に対して感度をもたない。例えば、光電池は、可視範囲の光子に対して感度をもつことができる。1つの実施形態では、光電池は、約400nmから約850nmの波長をもつ光子に対して感度をもつことができる。
多くの実施形態において、光電池40の入力表面に入射する光は、光電池40を通過して第1光電池40の出力表面から出ることができ、次にIR光電池50の入力表面に入射してIR光電池50に入ることができる。別の実施形態では、IR電池50の入力表面に入射する光は、IR光電池50を通過してIR光電池50の出力表面から出ることができ、次に光電池40の入力表面に入射して光電池40に入ることができる。
太陽電池パネルのIR電池は、少なくとも、例えば、1μmより長い波長をもつ光子に対して感度をもつことができる。1つの実施形態では、IR光電池は、2500nm以下の波長をもつ光子に対して感度をもつ。別の実施形態では、IR光電池は、約2000nm以下の波長をもつ光子に対して感度をもつ。更に、別のIR光電池は、2000nm以下の波長をもつ光子に対して感度をもつ。更に別の実施形態では、IR光電池は、約850nm〜約2000nmの範囲の波長をもつ光子に対して感度をもつ。
ある実施形態では、IR光電池は、量子ドットを含むIR感知層を含み得る。この量子ドットは、例えば、PbSまたはPbSe量子ドットとすることができるが、実施形態はそれらのみには限られない。
主題発明の太陽電池パネルは、入射太陽光が光電池とIR光電池両方に入射し、太陽光の少なくとも一部が光電池により吸収され、かつ、太陽光の少なくとも一部がIR光電池により吸収されるように、構成することができる。
主題発明は、太陽電池パネルを形成する方法にも関する。一つの実施形態では、太陽電池パネルを製造する方法は、以下のステップを包含できる:光電池を形成するステップ(この場合、この光電池は、可視範囲の波長をもつ光子に感度をもつ)、赤外線光電池を形成するステップ(この場合、赤外線光電池は、1μmより長い波長をもつ光子に対して感度をもつ)、及び光電池と赤外線電池を結合するステップ。
光電池及びIR光電池について、図2A及び2Bを参照してこの出願において記述することができる。多くの実施形態において、光電池は、1μmより長い波長をもつ光子に対して感度をもたない。例えば、光電池は、可視範囲の光子に対して感度を持ち得るが、1μmより長い波長をもつ光子に対しては感度をもたない。1つの実施形態では、光電池は、約400nm〜約850nmの波長をもつ光子に対して感度を持ち得るが、約400nm未満または約850nmを超える波長をもつ光子に対しては感度を持ち得ない。
太陽電池パネルのIR電池は、少なくとも、例えば1μmより長い波長をもつ光子に対しても感度をもつことができる。1つの実施形態では、IR光電池は、2500nm以下の波長をもつ光子に対して感度をもつ。別の実施形態では、IR光電池は、約2000nm以下の波長をもつ光子に対して感度をもつ。別の実施形態では、IR光電池は、2000nm以下の波長をもつ光子に対して感度をもつ。更に別の実施形態では、IR光電池は、約850nmから約2000nmの範囲の波長をもつ光子に対して感度をもつ。
ある実施形態では、IR光電池は、量子ドットを含むIR感知層を含むことができる。量子ドットは、例えば、PbSまたはPbSe量子ドットとすることができるが、実施形態はそれらのみには限られない。
主題発明による太陽電池パネルを形成する方法は、入射太陽光が光電池とIR光電池両方に入射するように(即ち、太陽光の少なくとも一部が光電池により吸収され、また、太陽光の少なくとも一部がIR光電池により吸収されるように)太陽電池パネルを構成することにより、実行することができる。
多くの実施形態において、太陽電池パネルを形成する方法は、光電池40の入射表面に入射する光が光電池40を通過して第1光電池の出力表面から出ることができ、次にIR光電池50の入力表面に入射してIR光電池50に入ることができる結果を得るように、実行することができる。別の実施形態では、太陽電池パネルを形成する方法は、IR光電池50の入射表面に入射する光がIR光電池50を通過してIR光電池の出力表面から出ることができ、次に光電池40の入力表面に入射して光電池40に入ることができる結果を得るように、実行することができる。
1つの実施形態では、太陽電池パネルを形成する方法は、IR光電池をガラス基板上に製造するステップ及び次にこのガラス基板を光電池と結合するステップを含むことができる。この方法は、更に、光電池をガラス基板上に形成し、この光電池のガラス基板にIR電池のガラス基板を結合するステップも含むことができる。
更に別の実施形態では、IR光電池を光学的に透明なプラスチック・フィルム上に被覆し、次にこの光学的に透明なプラスチック・フィルムを光電池上に積層することもできる。
更に別の実施形態では、太陽電池パネルを形成する方法は、光電池から出てくる光がガスを通過してからIR光電池に入るようにアルゴン・ガスのようなガスを光電池とIR光電池の間に配置する構造を使用して太陽電池パネルを形成するステップを含むことができる。このガスは、例えば、アルゴン・ガスとすることができるが、実施形態はそれのみには限られない。特定の実施形態は、ガス(例えばアルゴン・ガス)を収容するチャンバを形成するステップを含むことができる。光電池40及びIR光電池50は、両方とも、部分的または全面的にチャンバ70内に配置することができ、かつ/またはチャンバ70の一部を形成することができる。ある実施形態では、IR光電池をガラス基板上に製造し、光電池を別のガラス基板上に製造し、更にチャンバの壁を形成し、続いてIR光電池及び光電池をチャンバ壁に接触させて図2Bに示すようにガラス基板がチャンバの頂部と底部を形成する方法が可能である。
IR光検知器の製造は、米国仮特許出願第61/416,630号明細書(2010年11月23日提出)の優先権を主張する上記で参照した米国特許出願第13/272,995号明細書(2011年10月13日提出)において記述され、及び/または米国仮特許出願第61/416,630号明細書(2010年11月23日提出)において記述されているが、ここでも再び詳しく、それについて述べることとする。
米国仮特許出願第61/416,630号明細書(2010年11月23日提出)の優先権を主張する米国特許出願第13/272,995号明細書(2011年10月13日提出)及び/または米国仮特許出願第61/416,630号明細書(2010年11月23日提出)は、センサー用及びアップコンバージョン装置用の高検出能赤外光検知器について記述している。暗電流が支配的雑音要因である場合、検出能は、次の式(1)により表すことができる。
D* = R/(2qJd)1/2 (1)
ここでRは応答度、Jdは暗電流密度、qは素電荷(1.6 x 10−19C)である。最適検出能をもつ光検知器を実現するためには、非常に低い暗電流濃度が必要である。本発明の実施形態による光検知器は、深い最高被占分子軌道(HOMO)をもつ正孔遮断層(HBL)及び高い最低空分子軌道(LUMO)をもつ電子遮断層(EBL)を含んでいる。ここで、EBLは、IR光検知層の陽極接面上に位置し、また、HBLは、陰極接面上に位置している。これらの層の厚さは、約20nm〜約500nmであり、電極間の全般的な間隔は5μm未満である。本発明の実施形態によるIR光検知器は、5V未満の印加電圧における高い検出能を可能にする。
D* = R/(2qJd)1/2 (1)
ここでRは応答度、Jdは暗電流密度、qは素電荷(1.6 x 10−19C)である。最適検出能をもつ光検知器を実現するためには、非常に低い暗電流濃度が必要である。本発明の実施形態による光検知器は、深い最高被占分子軌道(HOMO)をもつ正孔遮断層(HBL)及び高い最低空分子軌道(LUMO)をもつ電子遮断層(EBL)を含んでいる。ここで、EBLは、IR光検知層の陽極接面上に位置し、また、HBLは、陰極接面上に位置している。これらの層の厚さは、約20nm〜約500nmであり、電極間の全般的な間隔は5μm未満である。本発明の実施形態によるIR光検知器は、5V未満の印加電圧における高い検出能を可能にする。
IR光検知層は、有機物または有機金属を含む材料または無機材料とすることができる。この材料は、近IR(700〜1400nm)を超えて、例えば、1800nm、2000nm、2500nmまたはそれ以上の波長に広がるIRの大部分を吸収することができる。有機または有機金属を含む材料の典型的な例は、以下を含む:ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸−3,4,9,10−二無水物(PCTDA)、スズ(II)フタロシアニン(SnPc)、SnPc:C60、アルミニウム塩化フタロシアニン(AlPcCl)、AlPcCl:C60、チタニル・フタロシアニン(TiOPc)、及びTiOPc:C60。光検知層として使用される無機材料は、以下を含む:PbSe量子ドット(QD)、PbS QD、PbSe薄膜、PbS薄膜、InAs、InGaAs、Si、Ge、及びGaAs。
HBLは、以下を含むがそれらに限られない有機または有機金属含有材料とすることができる:2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)、p-ビス(トリフェニルシリル)ベンゼン(UGH2)、4,7−ジフェニル−l,10−フェナントロリン(BPhen)、トリス−(8−ヒドロキシ・キノリン)アルミニウム(Alq3)、3,5’−N,N’−ジカルバゾールベンゼン(mCP),C60、及びトリス[3−(3−ピリジル)−メシチル]ボラン(3TPYMB)。別案として、HBLは、ZnOまたはTiO2の薄膜またはナノ粒子を含むがそれらに限られない無機材料とすることもできる。
EBLは、例えば以下を含むがそれらに限られない有機材料とすることができる:ポリ(9,9ジオクチル−フルオレン−co−N(4ブチルフェニル)ジフェニルアミン)(TFB)、1,1−ビス[(ジ−4−トリアミノ酸)フェニル]シクロヘキサン(TAPC)、N,N’−ジフェニル−N,N’(2−ナフチル)−(1,1’−フェニル)−4,4’−ジアミン(NPB)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(m−トリル)ベンジジン(TPD)、ポリ−N,N’−ビス−4−ブチルフェニル−N,N’−ビス−フェニルベンジジン(ポリTPD)、またはポリスチレン−N,N−ジフェニル−N,N−ビス(4−n−ブチルフェニル)−(1,10−ビフェニル)−4,4−ジアミン−ペルフルオロシクロブタン(PS−TPD−PFCB)。
光検知器は、遮断層即ちEBLとしてのポリTPD、HBLとしてのZnOナノ粒子なしのもの、及び、それぞれ、EBL及びHBLとしてのポリTPD及びZnOナノ粒子ありのものが作成された。この場合のIR光感知層は、PbSeナノ結晶を含んでいた。この光検知器の暗電流−電圧(J−V)プロットは、EBL及びHBLをもつ光検知器の場合、遮断層なしの光検知器から3桁を超える大きさで低減した。両方の遮断層をもつ光検知器は、IR及び950nm未満の可視波長にかけて1011ジョーンズを超える検出能を示す。
無機ナノ粒子光検知器も遮断層なしのもの、及びEBL層及びHBL層ありのものが構築された。この光検知器は、種々のHBL(BCP、C60、またはZnO)、EBL(TFBまたはポリTPD)を含み、また、PbSe量子ドットはIR光感知層を含んでいた。低減の大きさは異なっているが、光検知器を含むPbSe上にEBL及びHBLを配置することにより、低い印加電圧において暗電流の相当な低減がもたらされる。
この出願において参照または引用されたすべての特許、特許出願、仮出願及び公示は、それらがこの明細書の明示教示に矛盾しない範囲において、すべての図面及び表を含めて参照により全面的に含まれる。
当然のことながら、本出願において記述された例示及び実施形態は、もっぱら説明のためであり、また、それを考慮した種々の改造または変更が当業者に示唆されるであろうが、それらはこの出願の精神及び範囲の中に含まれる。
Claims (62)
- 太陽電池パネルを製造する方法であって:
透明な基板上に第1光電池を形成するステップ(この第1光電池は、第1の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第1の1つ以上の波長は第1波長範囲にある);及び
前記第1光電池と前記第2光電池との間に配置される前記透明な基板に、前記第1光電池と前記第2光電池とが結合されるように、前記透明な基板上に第2光電池を形成するステップ(この第2光電池は、第2の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第2の1つ以上の波長は第2波長範囲にある)を含み、
ただし、
前記第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは前記第1波長範囲に存在せず、
前記第1の1つ以上の波長の少なくとも1つは前記第2波長範囲に存在せず、かつ、
前記第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは、少なくとも0.7μmであることを特徴とする太陽電池パネルを製造する方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記第1光電池の入力表面に入射する光が前記第1光電池を通過して前記第1光電池の出力表面から出て、次に前記第2光電池の入力表面に入射して前記第2光電池に入ることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、
前記第2光電池を光学的に透明なプラスチック・フィルムに被覆するステップ;及び
光学的に透明な前記プラスチック・フィルムを前記第1光電池上に積層するステップを更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記第1光電池が薄膜光電池であることと、前記第2光電池の形成が前記第2光電池を前記第1光電池上に直接形成することであることとを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第2光電池の形成が量子ドットを含む赤外線感知材料層を形成することを含むことを特徴とする方法。
- 請求項5に記載の方法において、前記量子ドットがPbS量子ドットまたはPbSe量子ドットであることを特徴とする方法。
- 請求項2に記載の方法において、前記第2光電池の形成が量子ドットを含む赤外線感知材料層を形成することを含むことを特徴とする方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記量子ドットがPbS量子ドットまたはPbSe量子ドットであることを特徴とする方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記第2光電池の形成が量子ドットを含む赤外線感知材料層を形成することを含むことを特徴とする方法。
- 請求項9に記載の方法において、前記量子ドットがPbS量子ドットまたはPbSe量子ドットであることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第2光電池が約850nm〜約2000nmの波長をもつ光子に対して感度をもつことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第1光電池が1μmより長い波長をもつ光子に対して感度をもたないことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第1光電池が1μmより長い波長をもつ光子に対して感度をもたないことを特徴とする方法。
- 請求項2に記載の方法において、前記第1光電池が1μmより長い波長をもつ光子に対して感度をもたないことを特徴とする方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記第1光電池が1μmより長い波長をもつ光子に対して感度をもたないことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第2光電池の入力表面に入射する光が前記第2光電池を通過して前記第2光電池の出力表面から出て、次に前記第1光電池の入力表面に入射して前記第1光電池に入ることを特徴とする方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記第1光電池がCIGS、CdTe,a−Si、及びポリSiからなるグループから選択された少なくとも1つの材料を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第1光電池がCIGS、CdTe,a−Si、及びポリSiからなるグループから選択された少なくとも1つの材料を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第2光電池の形成が透明な陽極及び透明な陰極を形成することを含むことを特徴とする方法。
- 請求項19に記載の方法において、前記透明陽極がインジウム・スズ酸化物(ITO)、カーボン・ナノチューブ(CNT)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、銀ナノワイヤ、及びマグネシウム:銀/Alq3スタック層からなるグループから選択される少なくとも1つの材料を含むことと、前記透明陰極がITO、CNT、IZO、銀ナノワイヤ、及びマグネシウム:銀/Alq3スタック層からなるグループから選択される少なくとも1つの材料を含むこととを特徴とする方法。
- 請求項20に記載の方法において、前記透明陽極または前記透明陰極の少なくとも一方がマグネシウム:銀/Alq3スタック層を含むことと、前記マグネシウム:銀/Alq3スタック層のマグネシウム:銀層が30nm未満の厚さをもつことと、前記マグネシウム:銀層が10:1(マグネシウム:銀)の組成比をもつこととを特徴とする方法。
- 請求項20に記載の方法において、前記透明陽極または前記透明陰極の少なくとも一方がマグネシウム:銀/Alq3スタック層を含むことと、前記マグネシウム:銀/Alq3スタック層のAlq3層が0nm〜約200nmの厚さをもつこととを特徴とする方法。
- 請求項19に記載の方法において、前記透明陽極が可視光の少なくとも一部分及び赤外光の少なくとも一部分に透明であることと、前記透明陰極が可視光の少なくとも一部分及び赤外光の少なくとも一部分に透明であることとを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第1光電池の形成が透明な陽極及び透明な陰極を形成することを含むことを特徴とする方法。
- 請求項24に記載の方法において、前記透明陽極がインジウム・スズ酸化物(ITO)、カーボン・ナノチューブ(CNT)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、銀ナノワイヤ、及びマグネシウム:銀/Alq3スタック層からなるグループから選択される少なくとも1つの材料を含むことと、前記透明陰極がITO、CNT、IZO、銀ナノワイヤ、及びマグネシウム:銀/Alq3スタック層からなるグループから選択される少なくとも1つの材料を含むこととを特徴とする方法。
- 請求項25に記載の方法において、前記透明陽極または前記透明陰極の少なくとも一方がマグネシウム:銀/Alq3スタック層を含むことと、前記マグネシウム:銀/Alq3スタック層のマグネシウム:銀層が30nm未満の厚さをもつことと、前記マグネシウム:銀層が10:1(マグネシウム:銀)の組成比をもつこととを特徴とする方法。
- 請求項25に記載の方法において、前記透明陽極または前記透明陰極の少なくとも一方がマグネシウム:銀/Alq3スタック層を含むことと、前記マグネシウム:銀/Alq3スタック層のAlq3層が0nm〜約200nmの厚さをもつこととを特徴とする方法。
- 請求項24に記載の方法において、前記透明陽極が可視光の少なくとも一部分及び赤外光の少なくとも一部分に透明であることと、前記透明陰極が可視光の少なくとも一部分及び赤外光の少なくとも一部分に透明であることとを特徴とする方法。
- 太陽エネルギーを収集・蓄積する方法であって:
太陽光が太陽電池パネルに入射するように前記太陽電池パネルを配置するステップを含み、前記太陽電池パネルは、
透明な基板上に形成された第1光電池(この第1光電池は、第1の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第1の1つ以上の波長は第1波長範囲にある);及び
前記透明な基板が前記第1光電池と前記第2光電池との間に配置されるように、前記透明な基板上に形成された第2光電池(この第2光電池は、第2の1つ以上の波長をもつ光子に対する感度をもち、そして、これらの第2の1つ以上の波長は第2波長範囲にある)を含み、
前記第2光電池は約850nm〜約2000nmの波長をもつ光子に対して感度をもち、
前記第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは前記第1波長範囲に存在せず、前記第1の1つ以上の波長の少なくとも1つは前記第2波長範囲に存在せず、かつ、前記第2の1つ以上の波長の少なくとも1つは、少なくとも0.7μmであることを特徴とする太陽エネルギーを収集・蓄積する方法。 - 請求項29に記載の方法において、前記第1光電池の入力表面に入射する光が前記第1光電池を通過して前記第1光電池の出力表面から出て、次に前記第2光電池の入力表面に入射して前記第2光電池に入ることを特徴とする方法。
- 請求項29に記載の方法において、前記第2光電池が量子ドットを含む赤外線感知材料層を含むことを特徴とする方法。
- 請求項31に記載の方法において、前記量子ドットがPbS量子ドットまたはPbSe量子ドットであることを特徴とする方法。
- 請求項30に記載の方法において、前記第2光電池が量子ドットを含む赤外線感知材料層を含むことを特徴とする方法。
- 請求項33に記載の方法において、前記量子ドットがPbS量子ドットまたはPbSe量子ドットであることを特徴とする方法。
- 請求項29に記載の方法において、前記第2光電池の入力表面に入射する光が前記第2光電池を通過して前記第2光電池の出力表面から出て、次に前記第1光電池の入力表面に入射して前記第1光電池に入ることを特徴とする方法。
- 請求項29に記載の方法において、前記第1光電池が薄膜光電池であることを特徴とする方法。
- 請求項29に記載の方法において、前記第1光電池が1μmより長い波長をもつ光子に対して感度をもたないことを特徴とする方法。
- 請求項30に記載の方法において、前記第1光電池が1μmより長い波長をもつ光子に対して感度をもたないことを特徴とする方法。
- 請求項36に記載の方法において、前記第1光電池が1μmより長い波長をもつ光子に対して感度をもたないことを特徴とする方法。
- 請求項36に記載の方法において、前記第1光電池がCIGS、CdTe,a−Si、及びポリSiからなるグループから選択された少なくとも1つの材料を含むことを特徴とする方法。
- 請求項29に記載の方法において、前記第1光電池がCIGS、CdTe,a−Si、及びポリSiからなるグループから選択された少なくとも1つの材料を含むことを特徴とする方法。
- 請求項29に記載の方法において、前記第2光電池が透明な陽極及び透明な陰極を含むことを特徴とする方法。
- 請求項42に記載の方法において、前記透明陽極がインジウム・スズ酸化物(ITO)、カーボン・ナノチューブ(CNT)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、銀ナノワイヤ、及びマグネシウム:銀/Alq3スタック層からなるグループから選択される少なくとも1つの材料を含むことと、前記透明陰極がITO、CNT、IZO、銀ナノワイヤ、及びマグネシウム:銀/Alq3スタック層からなるグループから選択される少なくとも1つの材料を含むこととを特徴とする方法。
- 請求項43に記載の方法において、前記透明陽極または前記透明陰極の少なくとも一方がマグネシウム:銀/Alq3スタック層を含むことと、前記マグネシウム:銀/Alq3スタック層のマグネシウム:銀層が30nm未満の厚さをもつことと、前記マグネシウム:銀層が10:1(マグネシウム:銀)の組成比をもつこととを特徴とする方法。
- 請求項43に記載の方法において、前記透明陽極または前記透明陰極の少なくとも一方がマグネシウム:銀/Alq3スタック層を含むことと、前記マグネシウム:銀/Alq3スタック層のAlq3層が0nm〜約200nmの厚さをもつこととを特徴とする方法。
- 請求項42に記載の方法において、前記透明陽極が可視光の少なくとも一部分及び赤外光の少なくとも一部分に透明であることと、前記透明陰極が可視光の少なくとも一部分及び赤外光の少なくとも一部分に透明であることとを特徴とする方法。
- 請求項29に記載の方法において、前記第1光電池が透明な陽極及び透明な陰極を含むことを特徴とする方法。
- 請求項47に記載の方法において、前記透明陽極がインジウム・スズ酸化物(ITO)、カーボン・ナノチューブ(CNT)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、銀ナノワイヤ、及びマグネシウム:銀/Alq3スタック層からなるグループから選択される少なくとも1つの材料を含むことと、前記透明陰極がITO、CNT、IZO、銀ナノワイヤ、及びマグネシウム:銀/Alq3スタック層からなるグループから選択される少なくとも1つの材料を含むこととを特徴とする方法。
- 請求項48に記載の方法において、前記透明陽極または前記透明陰極の少なくとも一方がマグネシウム:銀/Alq3スタック層を含むことと、前記マグネシウム:銀/Alq3スタック層のマグネシウム:銀層が30nm未満の厚さをもつことと、前記マグネシウム:銀層が10:1(マグネシウム:銀)の組成比をもつこととを特徴とする方法。
- 請求項48に記載の方法において、前記透明陽極または前記透明陰極の少なくとも一方がマグネシウム:銀/Alq3スタック層を含むことと、前記マグネシウム:銀/Alq3スタック層のAlq3層が0nm〜約200nmの厚さをもつこととを特徴とする方法。
- 請求項47に記載の方法において、前記透明陽極が可視光の少なくとも一部分及び赤外光の少なくとも一部分に透明であることと、前記透明陰極が可視光の少なくとも一部分及び赤外光の少なくとも一部分に透明であることとを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第2の1つ以上の波長の少なくとも1つが1μmより長いことを特徴とする方法。
- 請求項52に記載の方法において、前記第2の1つ以上の波長の少なくとも1つが0.7μm〜1μmの範囲にあることを特徴とする方法。
- 請求項29に記載の方法において、前記第2の1つ以上の波長の少なくとも1つが1μmより長いことを特徴とする方法。
- 請求項54に記載の方法において、前記第2の1つ以上の波長の少なくとも1つが0.7μm〜1μmの範囲にあることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第2の1つ以上の波長の少なくとも1つが0.85μmより長いことを特徴とする方法。
- 請求項56に記載の方法において、前記第2の1つ以上の波長の少なくとも1つが0.7μm〜0.85μmの範囲にあることを特徴とする方法。
- 請求項29に記載の方法において、前記第2の1つ以上の波長の少なくとも1つが0.85μmより長いことを特徴とする方法。
- 請求項58に記載の方法において、前記第2の1つ以上の波長の少なくとも1つが0.7μm〜0.85μmの範囲にあることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記透明な基板がガラスを具えることを特徴とする方法。
- 請求項60に記載の方法において、前記透明な基板がガラス基板であることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記透明な基板上に第2光電池を形成するステップが、前記透明な基板上への前記第2光電池のコーティングを具えることを特徴とする方法。
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