JP6917876B2 - 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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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 (27)
- 太陽電池用の集積化積層構造体であって、前記集積化積層構造体は、
−全体的に平坦かつ平らな要素として構成された第1の担体要素と、
−その中に少なくとも1つの凹部のある表面レリーフパターンが形成される、平坦かつ平らな要素として構成された第2の担体要素であって、前記凹部のある表面レリーフパターンは、前記第1の担体要素と平坦な接合領域を確立し、それにより平坦な接触面を有するように構成されたいくつかの表面レリーフ形態と、前記表面レリーフ形態と互い違いになっているいくつかの関連する凹部とを含み、前記第1の担体要素および前記第2の担体要素は、それぞれ、その中への光透過を可能にする光透過性材料のみからなる、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の担体要素を互いに接合することによる、前記集積化積層構造体の形成の際に、前記第2の担体要素の全ての表面レリーフ形態は、前記第1の担体要素と平坦な接合領域を確立し、それにより、前記少なくとも1つの凹部のある表面レリーフパターンが確立された集積化積層構造体内に埋め込まれ、それにより、いくつかの関連の光学機能性空洞を含む少なくとも1つの埋め込みレリーフパターンが、全体的に平坦かつ平らな第1の担体要素と、前記第2の担体要素の平坦な表面領域との間の平坦な界面に形成されており、
前記埋め込みレリーフパターンは、前記太陽電池の所定の方向においてそこに入射する外部光を結合させる表面レリーフ形態および関連する空洞を有し、前記太陽電池から到着した前記太陽電池の方向へ内部反射された光を後方結合するように構成されている、集積化積層構造体。 - 前記積層構造体内に形成された空洞は、前記第1の担体要素の材料および前記第2の担体要素の材料のうちの1つとは異なる屈折率を有する固体を含む、請求項1に記載の集積化積層構造体。
- 形成された空洞は、前記第1の担体要素の材料および前記第2の担体要素の材料のうちの1つとは異なる屈折率を有する気体を含む、請求項1に記載の集積化積層構造体。
- 前記気体は空気である、請求項3に記載の集積化積層構造体。
- 形成された空洞は、前記第1の担体要素の材料および前記第2の担体要素の材料のうちの1つ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1〜5のいずれか一項に記載の集積化積層構造体。
- 前記フィルムは、前記第1の担体要素よりも薄くかつ屈曲可能である、請求項6に記載の集積化積層構造体。
- 埋め込みレリーフパターンは、前記構造体に入った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°の全範囲を画定しており、前記埋め込みレリーフパターンは、太陽電池の所定の方向において前記入射光を視準機能に結合させるように構成されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の集積化積層構造体。
- 反結合および/または光が前記パターンまたは形態に到着した方向に戻るように光を再方向づけすることによって内部光捕捉のために構成された埋め込みレリーフパターンまたはレリーフ形態、および反射機能を用いない内部光結合および/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レリーフ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1〜8のいず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形成されていてもよい、多層パターン、
をさらに含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の集積化積層構造体。 - 前記埋め込み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、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つの機能である、請求項1〜10に記載の集積化積層構造体。
- 前記第1の担体要素または前記第2の担体要素は、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種の材料を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の集積化積層構造体。
- 前記機能性表層は、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1〜12のいずれか一項に記載の集積化積層構造体。
- 前記第1の担体要素の両側に配置された少なくとも2つの機能性表層を含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載の集積化積層構造体。
- ミクロン未満の大きさの埋め込みレリーフパターン内にいくつかの表面レリーフ形態を含む、請求項1〜14のいず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1〜15のいずれか一項に記載の集積化積層構造体。
- 光透過性材料を含みかつ少なくとも1つの表面レリーフパターンを設けられた少なくとも2つの要素であって、前記少なくとも2つの要素は、積層構造体を形成するように互いに積層されており、それにより、前記少なくとも2つの要素のうちの1つの少なくとも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、いくつかの関連の光学機能性空洞が前記少なくとも2つの要素の界面に形成されている、要素、
を含む、請求項1〜16のいず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1〜17のいず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。
- 前記太陽電池構造体内に含まれる集積化積層構造体の第1の担体要素または第2の担体要素は、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を含む、請求項18に記載の太陽電池構造体。
- 前記太陽電池構造体内に含まれる集積化積層構造体の埋め込みレリーフパターンは、前記太陽電池構造体の効率を上げるために、前記太陽電池構造体の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19に記載の太陽電池構造体。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の集積化積層構造体および太陽電池構造体を含むシステムであって、前記太陽電池構造体は、光起電力電池構造体であり、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。
- 太陽電池用の集積化積層構造体を組み立てるための方法であって、前記構造体は、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ており、前記方法は、
−全体的に平坦かつ平らな要素として構成された第1の担体要素を準備することと、
−その中に少なくとも1つの凹部のある表面レリーフパターンが形成される、平坦かつ平らな要素として第2の担体要素を準備することであって、前記凹部のある表面レリーフパターンは、前記第1の担体要素と平坦な接合領域を確立し、それにより平坦な接触面を有するように構成されたいくつかの表面レリーフ形態と、前記表面レリーフ形態と互い違いになっているいくつかの関連する凹部とを含み、前記第1の担体要素および前記第2の担体要素は、それぞれ、その中への光透過を可能にする光透過性材料のみからなることと、
−ロールツーロール法により、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、前記第2の担体要素の全ての表面レリーフ形態は、前記第1の担体要素と平坦な接合領域を確立し、それにより、前記少なくとも1つの凹部のある表面レリーフパターンが確立された集積化積層構造体内に埋め込まれ、それにより、いくつかの関連の光学機能性空洞を含む少なくとも1つの埋め込みレリーフパターンが、全体的に平坦かつ平らな第1の担体要素と、前記第2の担体要素の平坦な表面領域との間の平坦な界面に形成されており、前記埋め込みレリーフパターンは、前記太陽電池の所定の方向においてそこに入射する外部光を結合させる表面レリーフ形態および関連する空洞を有し、前記太陽電池から到着した前記太陽電池の方向へ内部反射された光を後方結合するように構成されていることと、
を含む、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を作製することをさらに含む、請求項22に記載の方法。
- 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つの技術を用いて表面レリーフ形態を作製することをさらに含む、請求項22〜23のいずれか一項に記載の方法。
- 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、接着剤および/または硬化を適用することをさらに含む、請求項22〜24のいず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硬化材料を含む、請求項22〜25のいずれか一項に記載の方法。
- ある機能性表層を前記第1の担体要素の片側に配置することと、
前記少なくとも1つの機能性表層が前記第1の担体要素と前記第2の担体要素との間に配置されるように、別の機能性表層を前記第1の担体要素の別の側に配置することと、
を含む、請求項22〜26のいずれか一項に記載の方法。
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