JP2021073512A - 太陽電池に使用される埋め込み空洞を有する積層構造体および関連する製造方法 - Google Patents
太陽電池に使用される埋め込み空洞を有する積層構造体および関連する製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
− その中への光透過を可能にする実質的に光透過性材料を好ましくは含む、プラスチックまたはガラス板などの第1の担体要素と、
− いくつかの表面レリーフ形態を含み、かつそこへの光入射に対して少なくとも1つの所定の光学機能を有する少なくとも1つの表面レリーフパターンが設けられたプラスチックまたはガラス板などの第2の担体要素であって、その中への光透過を可能にする実質的に光透過性材料を好ましくは含む第2の担体要素と、
を含み、
少なくとも1つの表面レリーフパターンが組み立てられた積層構造体内に埋め込まれ、かついくつかの関連の光学機能性空洞が前記第1および第2の担体要素の界面に形成されるように、第1および第2の担体要素は互いに積層されている。
− その中への光透過を可能にする実質的に光透過性材料を好ましくは含むプラスチックまたはガラス板などの第1の担体要素を入手すること、
− いくつかの表面レリーフ形態を含み、かつ入射光に対して少なくとも1つの所定の光学機能を有する少なくとも1つの表面レリーフパターンが設けられたプラスチックまたはガラス板などの第2の担体要素であって、その中への光透過を可能にする実質的に光透過性材料を好ましくは含む第2の担体要素を入手すること、および
− 少なくとも1つの表面レリーフパターンが組み立てられた積層構造体内に埋め込まれるように、第1および第2の担体要素を互いに積層すること、
を含む。
Claims (25)
- 太陽光技術の文脈における用途に適する集積化積層構造体であって、前記集積化積層構造体は、
−その中への光透過を可能にする光透過性材料を含む第1の担体要素と、
−その中への光透過を可能にする光透過性材料を含み、かつ、いくつかの表面レリーフ形態を含む少なくとも1つの表面レリーフパターンを設けられた第2の担体要素であって、各表面レリーフ形態は、入射光の取り込みおよび/または内部反射光の捕捉に対する少なくとも1つの所定の光学機能を有する、第2の担体要素と、
を含み、
前記第1の担体要素および前記第2の担体要素は、前記集積化積層構造体を形成するべく互いに積層され、それにより、前記少なくとも1つの表面レリーフパターンが前記積層構造体内に埋め込まれており、いくつかの関連の光学機能性空洞が、前記第1の担体要素および前記第2の担体要素の界面に形成されており、前記空洞は充填材料で充填されており、
前記光学機能は、光結合機能、光方向づけ機能、および光視準機能からなる群から選択される少なくとも1つの機能であり、前記光学機能は、前記形態の寸法、材料、位置および位置合わせならびに前記空洞の充填材料によって得られかつ構成されている、集積化積層構造体。 - 前記充填材料は、前記第2の担体要素の材料および/または前記第1の担体要素の材料とは異なる流体または固体を含み、前記充填材料は、前記第1の担体要素および前記第2の担体要素のどちらかまたは両方に対して異なる屈折率を有する、請求項1に記載の集積化積層構造体。
- 前記充填材料は、前記第2の担体要素の材料および/または前記第1の担体要素の材料の屈折率とは異なる屈折率を有する空気または他の気体状媒体を含む、請求項1または2に記載の集積化積層構造体。
- 前記充填材料は、周囲の材料の屈折率とは異なる屈折率を有する液体またはゲルを含む、請求項1〜3の何れか一項に記載の集積化積層構造体。
- 前記第2の担体要素はフィルムである、請求項1〜4の何れか一項に記載の集積化積層構造体。
- 光学機能性フィルムをさらに含む、請求項1〜5の何れか一項に記載の集積化積層構造体。
- 埋め込み表面レリーフパターンは、前記構造体に入った日光であり入射光を結合するように構成されており、結合された入射光の入射角は、少なくとも130度の範囲全体を画定し、前記埋め込み表面レリーフパターンは、太陽電池の所定の方向に視準機能を用いて前記入射光を結合するように構成されている、請求項1〜6の何れか一項に記載の集積化積層構造体。
- 埋め込みレリーフパターンまたは形態において光を到達した方向に戻すように後方結合および/または再方向づけすることによる内部光捕捉のために構成されたパターンまたは形態、および、反射機能を用いるかまたは反射機能を用いない、内部光の結合および/または再方向づけのために構成された埋め込みレリーフパターンまたは形態からなる群から選択される少なくとも1つの要素を含む、請求項1〜7の何れか一項に記載の集積化積層構造体。
- 共通の機能または少なくとも一緒に設計された複数の機能を有する表面レリーフ形態の少なくとも部分的に埋め込まれた多層パターンであって、前記多層パターンは、前記積層構造体内で互いに積層された1つ以上の要素によって確立される、多層パターン、をさらに含む、請求項1〜8の何れか一項に記載の集積化積層構造体。
- 埋め込み表面レリーフパターンの光学機能は、光方向づけ機能、光捕捉機能、反射機能、透過機能、半透過機能、結合機能、光取り込み機能、光取り出し機能、偏光機能、回折機能、屈折機能、防眩機能、不透明機能、反射防止機能、視準機能、前視準機能、レンズ機能、収束機能、発散機能、波長修正機能、散乱機能、着色機能、媒体分配機能、および拡散機能からなる群から選択される少なくとも1つの機能をさらに含む、請求項1〜9の何れか一項に記載の集積化積層構造体。
- 前記第1の担体要素、前記第2の担体要素またはさらなる担体要素は、プラスチック、エラストマー、ポリマー、ガラス、半導体、シリコン、接着剤、樹脂、およびセラミック材料からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含む、請求項1〜10の何れか一項に記載の集積化積層構造体。
- 表面レリーフパターンとして構成された機能性のコーティングおよび/または表面構造体を含む、請求項1〜11の何れか一項に記載の集積化積層構造体。
- 前記コーティングおよび/または前記表面構造体は、反射防止機能、疎水機能、親水機能、および自己洗浄機能からなる群から選択される少なくとも1つの機能を有する、請求項12に記載の集積化積層構造体。
- ミクロン以下の大きさの埋め込み表面レリーフパターン内にいくつかの形態を含む、請求項1〜13の何れか一項に記載の集積化積層構造体。
- 前記表面レリーフパターンは、溝、突起部、隆起部、凹部、バイナリー形態、傾斜形態、長方形形態、正方形形態、三角形形態、回折格子ピクセル形態、台形形態、二等辺台形形態、およびレンズ形態からなる群から選択される少なくとも1つの形態を含む、請求項1〜14の何れか一項に記載の集積化積層構造体。
- その集積された固定部分として、請求項1〜15の何れか一項に記載の集積化積層構造体を含む太陽電池構造体。
- その表面積を増加させる表面レリーフパターンを設けられた半導体材料含有要素を含む、請求項16に記載の太陽電池構造体。
- 前記表面レリーフパターンは、前記太陽電池の効率を上げるために、材料内への光吸収を高めかつ/またはそこからの反射を減少させるように構成されている、請求項17に記載の太陽電池構造体。
- 太陽光技術の文脈における用途に適する集積化積層構造体であって、前記集積化積層構造体は、そのうちの少なくとも1つが光透過性材料を含む少なくとも2つの要素を含み、前記要素は互いに積層され、それにより、どちらかの要素の少なくとも1つの表面レリーフパターンが前記積層構造体内に埋め込まれており、前記少なくとも1つの表面レリーフパターンはいくつかの表面レリーフ形態を含み、各表面レリーフ形態は、入射光の取り込みおよび/または内部反射光の捕捉に対する少なくとも1つの所定の光学機能を有し、かつ、光結合機能、光方向づけ機能、および光視準機能からなる群から選択される少なくとも1つの機能であり、前記光学機能は、前記形態の寸法、材料、位置および位置合わせによって得られかつ構成されている、集積化積層構造体。
- 太陽電池構造体、および請求項1〜15の何れか一項に記載の集積化積層構造体を含むシステムであって、前記集積化積層構造体は、前記太陽電池構造体上に配置され、かつ前記太陽電池構造体に固定されている、システム。
- 太陽電池を組み込んでいるかまたは少なくとも太陽電池上に配置されることになる構造体などの、太陽光技術の文脈における光学的用途のための集積化構造体を組み立てるための方法であって、前記方法は、
−その中への光透過を可能にする実質的に光透過性材料を含む、プラスチックまたはガラス板などの第1の担体要素を得ることと、
−その中への光透過を可能にする光透過性材料を含み、かつ、いくつかの表面レリーフ形態を含む少なくとも1つの表面レリーフパターンを設けられた第2の担体要素を得ることであって、各表面レリーフ形態は、入射光の取り込みおよび/または内部反射光の捕捉に対する少なくとも1つの所定の光学機能を有することと、
−前記第1の担体要素および前記第2の担体要素を互いに積層することであって、それにより、前記少なくとも1つの表面レリーフパターンが確立された積層構造体内に埋め込まれ、いくつかの空洞が、前記第1の担体要素および前記第2の担体要素の界面に形成されることと、
を含み、
前記光学機能は、光結合機能、光方向づけ機能、および光視準機能からなる群から選択される少なくとも1つの機能であり、前記光学機能は、前記形態の寸法、材料、位置および位置合わせならびに前記空洞の充填材料によって得られかつ構成されている、方法。 - 表面レリーフ製造用マスターを製造する間に、表面レリーフ形態のパターンを有するプレマスターが確立され、前記パターンは、前記パターン内の除去可能な材料の内包によって前記マスターを生成してそのいくつかの形態を充填し、それにより、前記マスター内でのそれらの導入を防ぐように調節される、請求項21に記載の方法。
- 表面レリーフ形態が、エンボス加工、転写、リソグラフィー、成形、ミクロ成形、および鋳造からなる群から選択される少なくとも1つの技術を用いて作製される、請求項21または22に記載の方法。
- 接着剤および/または硬化が、前記表面レリーフパターンの積層化および/または形成の間に適用される、請求項21〜23の何れか一項に記載の方法。
- 前記第2の担体要素は、前記少なくとも1つの表面レリーフパターンの母材となるのに適する硬化性ラッカーなどの硬化材料を含むか、または設けられている、請求項21〜24の何れか一項に記載の方法。
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