KR102582847B1 - 복수 개의 타입의 태양 전지를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시예에 따라서, 전자 장치는, 복수 개의 퀀텀 닷(quantum dot)을 포함하는 폴리머, 상기 폴리머의 하부에 배치되는 적어도 하나의 제 1 태양 전지, 상기 폴리머의 측부에 배치되는 적어도 하나의 제 2 태양 전지, 및 상기 제 1 태양 전지 또는 상기 제 2 태양 전지 중 적어도 하나로로부터의 전기적인 에너지를 이용하여 충전되는 배터리를 포함하며, 상기 제 1 태양 전지는 제 1 파장 대역에서 임계치 이상의 변환 효율을 가지며, 상기 제 2 태양 전지는 상기 제 1 파장 대역과 상이한 제 2 파장 대역에서 상기 임계치 이상의 변환 효율을 가지며, 상기 폴리머를 투과하는 광의 파장은 상기 제 1 파장 대역에 포함되고, 상기 복수 개의 퀀텀 닷 중 적어도 일부에 의하여 흡수되었다가 재방출되는 광의 파장은 상기 제 2 파장 대역에 포함될 수 있다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능하다.

Description

복수 개의 타입의 태양 전지를 포함하는 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE COMPRISING A PLURATLIY TYPES OF SOLAR CELLS}
다양한 실시예는 복수 개의 타입의 태양 전지를 포함하는 전자 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상대적으로 높은 효율을 가지는 파장 대역이 상이한 복수 개의 타입의 태양 전지를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
모바일 전자 장치 또는 웨어러블 전자 장치는 다양한 어플리케이션 프로그램을 실행할 수 있으며, 사용자의 편의를 위한 다양한 기능을 제공할 수 있다. 모바일 전자 장치 또는 웨어러블 전자 장치는, 다양한 기능을 제공하기 위한 다양한 하드웨어를 포함할 수 있다. 다양한 하드웨어를 구동하거나, 또는 높은 연산량을 요구하는 어플리케이션을 실행함에 따라서, 모바일 전자 장치 또는 웨어러블 전자 장치가 소모하는 전력의 크기가 급증할 수 있다.
모바일 전자 장치 또는 웨어러블 전자 장치는, 휴대 또는 착용의 편의를 위하여 소형으로 제작되므로, 비교적 작은 용량의 배터리를 포함한다. 상술한 바와 같이, 소모하는 전력의 크기가 급증하는 경우에, 내장 배터리가 빠른 속도로 방전될 수 있으며, 상시 충전을 위하여 태양 전지를 포함하는 전자 장치가 공개되고 있다.
일반적으로, 전자 장치는, 광이 주로 입사하는 영역에 배치된 태양 전지를 포함한다. 예를 들어, 전자 장치가 특정한 방향으로 위치한 경우에, 광이 상대적으로 많이 입사하는 부분에 태양 전지가 배치될 수 있다. 특정한 방향은, 전자 장치가 상대적으로 자주 배치되는 방향일 수 있다. 하지만, 전자 장치가 항상 특정한 방향으로 배치되는 것은 담보될 수 없다. 뿐만 아니라, 전자 장치가 특정한 방향으로 배치되었다 하더라도, 배치된 태양 전지로 입사되지 못하는 광은 광전 변환에서 누락될 수 있다.
다양한 실시예는 상술한 문제점 또는 다른 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 광의 경로를 변경할 수 있는 적어도 하나의 퀀텀 닷(quantum dot)을 포함하며, 퀀텀 닷에 의하여 방출되는 광 및 퀀텀 닷과 연관없이 입사되는 광 각각을 상대적으로 높은 효율로 광전 변환할 수 있는 복수 개의 타입의 태양 전지를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치는, 복수 개의 퀀텀 닷(quantum dot)을 포함하는 폴리머, 상기 폴리머의 하부에 배치되는 적어도 하나의 제 1 태양 전지, 상기 폴리머의 측부에 배치되는 적어도 하나의 제 2 태양 전지, 및 상기 제 1 태양 전지 또는 상기 제 2 태양 전지 중 적어도 하나로로부터의 전기적인 에너지를 이용하여 충전되는 배터리를 포함하며, 상기 제 1 태양 전지는 제 1 파장 대역에서 임계치 이상의 변환 효율을 가지며, 상기 제 2 태양 전지는 상기 제 1 파장 대역과 상이한 제 2 파장 대역에서 상기 임계치 이상의 변환 효율을 가지며, 상기 폴리머를 투과하는 광의 파장은 상기 제 1 파장 대역에 포함되고, 상기 복수 개의 퀀텀 닷 중 적어도 일부에 의하여 흡수되었다가 재방출되는 광의 파장은 상기 제 2 파장 대역에 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치는, 복수 개의 퀀텀 닷(quantum dot)을 포함하는 폴리머, 상기 폴리머를 투과하는 광을 수신하여 임계치 이상의 변환 효율로 제 1 전기적인 에너지로 변환하는 적어도 하나의 제 1 태양 전지, 상기 복수 개의 퀀텀 닷 중 적어도 일부에 의하여 흡수되었다가 재방출되는 광을 수신하여 상기 임계치 이상의 변환 효율로 제 2 전기적인 에너지로 변환하는 적어도 하나의 제 2 태양 전지, 및 상기 제 1 전기적인 에너지 또는 상기 제 2 전기적인 에너지 중 적어도 일부를 이용하여 충전되는 배터리를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치는, 복수 개의 퀀텀 닷(quantum dot)을 포함하는 폴리머, 상기 폴리머의 측부에 배치되는 적어도 하나의 태양 전지, 상기 폴리머의 하부에 배치되는 반사층, 및 상기 폴리머의 내부에 배치되는 적어도 하나의 프리즘, 또는 적어도 하나의 렌즈를 포함하며, 상기 적어도 하나의 프리즘, 또는 적어도 하나의 렌즈는, 상기 복수 개의 퀀텀 닷 중 적어도 일부에 의하여 흡수되었다가 재방출되는 광의 진행 방향을 상기 태양 전지의 방향으로 변경하고, 상기 태양 전지는, 상기 복수 개의 퀀텀 닷 중 적어도 일부에 의하여 흡수되었다가 재방출되는 광을 임계치 이상의 변환 효율로 변환할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 시계형 전자 장치는, 하우징, 상기 하우징에 형성된 개구를 통하여 적어도 일부가 외부로 노출되는 디스플레이, 상기 하우징에 연결되며, 사용자의 손목에 착용가능한 형태를 가지는 폴리머-상기 폴리머는 복수 개의 퀀텀 닷(quantum dot)을 포함함-, 상기 폴리머의 하부에 배치되는 적어도 하나의 제 1 태양 전지, 상기 폴리머의 측부에 배치되는 적어도 하나의 제 2 태양 전지, 및 상기 제 1 태양 전지 또는 상기 제 2 태양 전지 중 적어도 하나로로부터의 전기적인 에너지를 이용하여 충전되는 배터리를 포함하며, 상기 제 1 태양 전지는 제 1 파장 대역에서 임계치 이상의 변환 효율을 가지며, 상기 제 2 태양 전지는 상기 제 1 파장 대역과 상이한 제 2 파장 대역에서 상기 임계치 이상의 변환 효율을 가지며, 상기 폴리머를 투과하는 광의 파장은 상기 제 1 파장 대역에 포함되고, 상기 복수 개의 퀀텀 닷 중 적어도 일부에 의하여 흡수되었다가 재방출되는 광의 파장은 상기 제 2 파장 대역에 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 광의 경로를 변경할 수 있는 적어도 하나의 퀀텀 닷(quantum dot)을 포함하며, 퀀텀 닷에 의하여 방출되는 광 및 퀀텀 닷과 연관없이 입사되는 광 각각을 상대적으로 높은 효율로 광전 변환할 수 있는 복수 개의 타입의 태양 전지를 포함하는 전자 장치가 제공될 수 있다.
도 1a 내지 1c는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2a 내지 2c는 다양한 실시예에 따른 퀀텀 닷을 포함하는 LSC(luminescent solar concentrator) 및 태양 전지의 배치를 설명하기 위한 단면도들을 도시한다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 태양 전지들의 파장 별 광전변환 효율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 도면이다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 적층 구조의 폴리머를 도시한다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 퀀텀 닷을 포함하는 폴리머의 제작 과정을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 7a 및 7b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 단면을 도시한다.
도 8a 및 8b는 LSC 내에 포함되는 프리즘을 도시한다.
도 8c는 LSC에 포함되는 렌즈를 도시한다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 태양 전지 모듈러(modular)를 도시한다.
도 10a 내지 10d는 다양한 실시예에 따른 LSC 및 태양 전지의 배치를 설명하기 위한 단면도들을 도시한다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
도 1a는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(101)는, 제 1 태양 전지(111), 제 2 태양 전지(112), 레귤레이터(regulator)(120), 및 배터리(130)를 포함할 수 있다.
제 1 태양 전지(111)는, 입사되는 광을 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 예를 들어, 제 1 태양 전지(111)는 p형 반도체 및 n형 반도체로 구성되는 다이오드를 포함할 수 있다. 외부로부터 광자가 입사되면, 전자 및 홀이 발생하여 전기적인 에너지가 발생될 수 있다. 예를 들어, 제 1 태양 전지(111)는, 실리콘 타입의 태양 전지일 수 있다. 제 1 태양 전지(111)는 웨이퍼 기반(wafer based) 태양 전지로, 모노 크리스털린(mono crystalline) 태양 전지, 또는 멀티 크리스털린(multi crystalline) 태양 전지일 수 있다. 예를 들어, 제 1 태양 전지(111)는, 박막(thin film) 태양 전지로, 비결정질(amorphous) 태양 전지일 수 있다. 예를 들어, 제 1 태양 전지(111)는, 화합물 반도체(compound semiconductor solar cell)일 수 있다. 제 1 태양 전지(111)는, 그룹 II-III-VI 반도체를 포함하는 태양 전지(예: CIS(cupper-indium-selenide) 태양 전지, 또는 CIGS(cupper-indium-gallium-selenide) 태양 전지)가 될 수 있다. 제 1 태양 전지(111)는, 그룹 II-VI 반도체를 포함하는 태양 전지(예: CdTe 태양 전지, CdS 태양 전지, Cu2S 태양 전지)가 될 수 있다. 제 1 태양 전지(111)는, 그룹 III-V 반도체를 포함하는 태양 전지(예: GaAs 태양 전지, InP 태양 전지)가 될 수 있다. 제 1 태양 전지(111)는, 염료감응(dye-sensitized)형 태양 전지, 폴리머(polymer)형 태양 전지 등의 다양한 타입의 태양 전지일 수 있으며, 태양 전지의 타입에는 제한이 없다.
다양한 실시예에 따라서, 제 1 태양 전지(111)는, 전자 장치(101)의 제 1 부분에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 부분은 전자 장치(101)가 특정한 방향으로 배치된 경우에, 광이 상대적으로 많이 입사되는 부분일 수 있으며, 그 위치에는 제한이 없다.
다양한 실시예에 따라서, 제 2 태양 전지(112)는, 상술한 제 1 태양 전지(111)의 다양한 타입 중 적어도 하나의 타입의 태양 전지일 수 있다. 제 2 태양 전지(112)의 타입은 제 1 태양 전지(111)의 타입과 상이할 수 있다. 예를 들어, 제 1 태양 전지(111)가 연료감응형 태양 전지이며, 제 2 태양 전지(112)는 GaAs 태양 전지일 수 있다. 예를 들어, 제 1 태양 전지(111)는 광의 제 1 파장 대역에서 지정된 임계치 이상의 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있으며, 제 2 태양 전지(112)는 광의 제 2 파장 대역에서 지정된 임계치 이상의 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다. 제 1 파장 대역 및 제 2 파장 대역은 상이할 수 있다. 예를 들어, 제 1 파장 대역 및 제 2 파장 대역은 서로 겹치는 파장이 없을 수 있으며, 또는 제 1 파장 대역 및 제 2 파장 대역은 서로 일부 대역이 겹칠 수도 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제 1 태양 전지(111)에 대응하는 제 1 파장 대역에는 전자 장치(101)로 입사되는 가시 광선의 파장 대역이 포함될 수 있다. 제 2 태양 전지(112)에 대응하는 제 2 파장 대역에는 전자 장치(101)에 포함된 퀀텀 닷으로부터 방출되는 광의 파장이 포함될 수 있다. 전자 장치(101)로 입사되는 가시 광선은 퀀텀 닷으로 흡수되었다가, 재방출될 수 있다. 재방출된 광의 파장은 퀀텀 닷에 입사되기 이전의 광의 파장에 비하여 길 수 있다. 제 2 태양 전지(112)는 퀀텀 닷으로부터 재방출된 광의 파장에서 상대적으로 높은 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다. 이에 따라, 제 2 태양 전지(112)의 타입은 퀀텀 닷의 종류, 또는 크기 중 적어도 하나에 기반하여 선택될 수 있다. 퀀텀 닷의 주변에 전위가 형성되면, 전자기 준위가 가변되어 광 흡수 파장 쉬프트(shift) 현상이 발생되어, 광흡수 효율이 상승할 수 있다. 예를 들어, 광 흡수 파장이 520nm로부터 526nm로 쉬프트되면, 광 흡수 효율이 15% 증가할 수 있다. 이에 따라, LSC의 측부에 배치되는 태양 전지로 전달되는 광자의 개수가 증가할 수 있다. 더욱 상세하게, 퀀텀 닷 외부에 인가되는 전위에 따라, 퀀텀 닷의 에너지 준위에 변경이 생기면, 포토루미너센스(photoluminescence) 방출 스펙트럼이 변경되어 에너지 밴드가 확장될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제 2 태양 전지(112)는 전자 장치(101)의 제 1 부분과 상이한 제 2 부분에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 부분은 퀀텀 닷으로부터 방출되는 광이 주로 입사되는 위치일 수 있다. 제 1 부분의 위치 및 제 2 부분의 위치는, 퀀텀 닷의 분포, 또는 퀀텀 닷의 위치 중 적어도 하나에 따라 선택될 수도 있다.
상술한 바에 따라서, 제 1 태양 전지(111)는, 전자 장치(101)로 입사되어 퀀텀 닷과 연관없이 투과되는 광을 이용하여 광전 변환을 수행할 수 있다. 아울러, 제 2 태양 전지(112)는, 전자 장치(101) 내의 퀀텀 닷으로 흡수되었다가 재방출되는 광을 이용하여 광전 변환을 수행할 수 있다. 이에 따라, 제 2 태양 전지(112)는 퀀텀 닷으로부터 방출되는 광의 파장에서 상대적으로 높은 효율로 광전 변환을 수행할 수 있으므로, 전체 광전 변환 효율이 증대될 수 있다.
레귤레이터(120)는, 입력되는 전력의 전압을 지정된 전압으로 변환하여 출력할 수 있다. 레귤레이터(120)는, 리니어 방식, 또는 스위치 방식 등의 다양한 변환 방식에 기반하여 전압 변환을 수행할 수 있으며, 변환 방식에는 제한이 없다. 레귤레이터(120)는, DC/DC 컨버터(converter), 또는 차저(charger)로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 레귤레이터(120)는, 배터리(130)의 충전을 위하여 설정된 전압으로 변환을 수행할 수 있다. 레귤레이터(120)는, 입력되는 전력의 전압을 감소시키도록 변환을 수행할 수 있으며, 또는 입력되는 전력의 전압을 증가시키도록 변환을 수행할 수도 있다.
배터리(130)는, 레귤레이터(120)로부터 출력되는 전력을 이용하여 충전될 수 있다. 배터리(130)는, 레귤레이터(120), 또는 도시되지 않은 전자 장치(101)의 다양한 하드웨어의 동작에 요구되는 전력을 제공할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 배터리(130)는 PMIC(power management integrated chip)에 연결될 수도 있으며, PMIC는 배터리(130)로부터 출력되는 전력의 전압을 전자 장치(101)의 다양한 하드웨어의 동작에 요구되는 전압으로 변환하여 제공할 수도 있다.
도 1b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 1b에 따른 전자 장치(101)는, 도 1a와 대비하여 커패시터(140)를 더 포함할 수도 있다. 커패시터(140)는, 제 1 태양 전지(111)로부터 출력되는 전기적인 에너지, 및 제 2 태양 전지(112)로부터 출력되는 전기적인 에너지를 합산하여 저장할 수 있다. 커패시터(140)에서 합산된 전기적인 에너지는 레귤레이터(120)로 전달될 수 있다.
도 1c는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 1c에 따른 전자 장치(101)는, 도 1b와 대비하여 스위치(150)를 더 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는, 커패시터(140)에 인가되는 전압의 크기를 센싱할 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어 커패시터(140)에 인가되는 전압을 측정하는 센서(140)를 포함할 수 있다. 센서(140)는, 커패시터(140)의 전압 이외에도, 제 1 태양 전지(111), 또는 제 2 태양 전지(112) 중 적어도 하나의 출력단에서의 전압, 전류, 전력, 또는 임피던스 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 전자 장치(101)는, 센싱된 값이 지정된 조건을 만족하는 경우에, 스위치(150)를 온 상태로 제어함으로써 충전이 수행되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 센싱된 이 지정된 조건을 만족하는지 여부를 확인할 수 있는 제어 회로(예: 프로세서, MCU(micro computing unit), FGPA(field programmable gate array), 또는 논리 회로)를 포함할 수도 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어 커패시터(140)의 전압이 지정된 임계치 이상인지 여부에 따라 스위치(150)의 온/오프 상태를 제어할 수 있다. 전자 장치(101)는, 커패시터(140)의 전압이 지정된 임계치 이상인 경우에 스위치(150)를 온 상태로 제어할 수 있으며, 전압이 지정된 임계치 미만인 경우에 스위치(150)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 임계치는, 전압 단위로 설정되어 있으며, 이는 단순히 예시적인 것으로, 센서가 센싱하는 특성의 단위(예: 전류, 전력, 또는 임피던스의 단위)로 설정될 수도 있으며, 복수 개의 특성에 대하여서도 설정될 수도 있다. 다양한 실시예에서, 센서에 스위치(150)의 온/오프 상태를 제어할 수 있는 연산 회로가 포함될 수도 있으며, 이 경우 센서는 센서 허브로 명명될 수도 있다.
도 2a 내지 2c는 다양한 실시예에 따른 퀀텀 닷을 포함하는 LSC(luminescent solar concentrator) 및 태양 전지의 배치를 설명하기 위한 단면도들을 도시한다.
도 2a를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(101)는, 적어도 하나의 퀀텀 닷(211,212,213,214,215,216)이 포함된 LSC(210)를 포함할 수 있다. LSC(210)는, 예를 들어 강유전체인 폴리머(polymer)로 구현될 수 있으나, 빛을 전달할 수 있는 물질이라면 제한이 없다. 퀀텀 닷(211,212,213,214,215,216)은 지름이, 예를 들어 2 내지 10nm의 반도체 입자로 입사되는 광(222,225,228)을 흡수할 수 있다. 퀀텀 닷(212,213,214)은, 광(222,225,228)을 흡수한 이후에, 광(223,224,226,227,229)을 재방출할 수 있다. 전자 장치(101)로 입사되는 광(221,222,225,228)의 파장과 비교하여, 퀀텀 닷(212,213,214)으로부터 재방출되는 광(223,224,226,227,229)의 파장이 더 길 수 있다. 퀀텀 닷(212,213,214)으로부터 재방출되는 광(223,224,226,227,229)의 파장은, 예를 들어 퀀텀 닷(212,213,214)의 크기, 또는 물성 중 적어도 하나에 따라 결정될 수 있다.
제 1 태양 전지(203)는 LSC(210)의 하부에 배치될 수 있다. 제 2 태양 전지(201,202)는 LSC(210)의 측부에 배치될 수 있다. 전자 장치(101)로 입사되면서, 퀀텀 닷(211,212,213,214,215,216)과 연관되지 않고 LSC(210)를 투과하는 광(221)은 제 1 태양 전지(203)로 입사될 수 있다. 제 1 태양 전지(203)는, 입사되는 광(221)을 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 1 태양 전지(203)는, 입사되는 광(221)의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다. 제 2 태양 전지(201,202)는, 퀀텀 닷(212,213,214)으로부터 재방출되는 광(223,224,226,227,229)을 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 2 태양 전지(201,202)는, 퀀텀 닷(212,213,214)으로부터 재방출되는 광(223,224,226,227,229)의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다.
도 2b를 참조하면 , 다양한 실시예에 따른 전자 장치(101)는, 제 3 태양 전지들(231,233) 및 제 4 태양 전지(232)를 포함할 수 있다. 제 3 태양 전지들(231,233) 및 제 4 태양 전지(232)는 LSC(210)의 하부에 배치될 수 있다. 전자 장치(101)로 입사되면서, 퀀텀 닷(211,212,213,214,215,216)과 연관되지 않고 LSC(210)를 투과하는 광(241)은 제 3 태양 전지(231)로 입사될 수 있다. 제 3 태양 전지들(231,233)은, 입사되는 광(241)을 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 3 태양 전지들(231,233)은, 입사되는 광(241)의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다. 제 4 태양 전지(232)는, 퀀텀 닷(212)으로부터 재방출되는 광(244)를 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 4 태양 전지(232)는, 퀀텀 닷(212)으로부터 재방출되는 광(244)의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다. 아울러, 제 2 태양 전지(201,202)는, 퀀텀 닷(212)으로부터 재방출되는 광(243,245)를 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 2 태양 전지(201,202)는, 퀀텀 닷(212)으로부터 재방출되는 광(244)의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다. 예를 들어, 제 4 태양 전지(232) 및 제 2 태양 전지(201,202)는 동일한 타입일 수도 있다. 퀀텀 닷(212)으로부터 재방출되는 광(243,244,245)는 전방향(omni-direction)으로 방출될 수도 있으므로, LSC(210)의 하부에도 퀀텀 닷(212)으로부터 재방출되는 광(244)의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지(예: 제 4 태양 전지(232)가 배치될 수 있다. 제 3 태양 전지들(231,233) 및 제 4 태양 전지(232) 사이의 면적 비율은, 예를 들어 LSC(210)의 하면을 퀀텀 닷과의 연관없이 투과하는 광 및 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광 사이의 비율에 기반하여 선택될 수 있으나, 제한은 없다. 예를 들어, 제 3 태양 전지들(231,233) 및 제 4 태양 전지(232) 사이의 면적 비율은, LSC(210) 내의 퀀텀 닷(211,212,213,214,215,216)의 농도에 기반하여 선택될 수도 있다. 아울러, 제 4 태양 전지(232)의 위치는, 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광이 주로 진행되는 위치로 선택될 수 있으나, 제한은 없다.
도 2c 는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 단면을 도시한다.
도 2c를 참조하면, 전자 장치(101)는, 제 1 태양 전지(203), 제 5 태양 전지들(251,252) 및 제 6 태양 전지(261.262)를 포함할 수 있다. 제 1 태양 전지(203)는 LSC(210)의 하부에 배치될 수 있다. 제 5 태양 전지들(251,252) 및 제 6 태양 전지(261.262)는 LSC(210)의 측부에 배치될 수 있다. 전자 장치(101)로 입사되면서, 퀀텀 닷(211,212,213,214,215,216)과 연관되지 않고 LSC(210)를 투과하는 광(274)은 제 1 태양 전지(203)로 입사될 수 있으며, 퀀텀 닷(211,212,213,214,215,216)과 연관되지 않고 LSC(210)를 투과하는 광(271)은 제 5 태양 전지(251)로 입사될 수 있다. 제 5 태양 전지들(251,252)은, 입사되는 광(271)의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다. 예를 들어, 제 5 태양 전지들(251,252)은 제 1 태양 전지(203)와 동일한 타입을 가질 수 있다. 제 6 태양 전지(261,262)는, 퀀텀 닷(211)으로부터 재방출되는 광(273)를 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 6 태양 전지(261,262)는, 퀀텀 닷(211)으로부터 재방출되는 광(273)의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다. 제 5 태양 전지들(251,252) 및 제 6 태양 전지들(261,262) 사이의 면적 비율은, 예를 들어 LSC(210)의 하면을 퀀텀 닷과의 연관없이 투과하는 광 및 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광 사이의 비율에 기반하여 선택될 수 있으나, 제한은 없다. 예를 들어, 제 5 태양 전지들(251,252) 및 제 6 태양 전지(261,262) 사이의 면적 비율은, LSC(210) 내의 퀀텀 닷(211,212,213,214,215,216)의 농도에 기반하여 선택될 수도 있다. 아울러, 제 5 태양 전지들(251,252)의 위치는, 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광이 주로 진행되는 위치로 선택될 수 있으나, 제한은 없다. 한편, 도시되지는 않았지만, LSC(210)의 하부에도 상이한 타입의 태양 전지가 배치되고, LSC(210)의 측부에도 상이한 타입의 태양 전지가 배치되는 실시예 또한 가능하다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 태양 전지들의 파장 별 광전변환 효율을 나타내는 그래프이다. 그래프의 x축은 파장(wavelength)을 nm단위로 나타내며, 그래프의 y축은 광전 변환 효율을 %단위로 나타낸다. 제 1 그래프(301)는 Si 태양 전지의 파장 별 광전 효율을 나타내고, 제 2 그래프(302)는 GaAs 태양 전지의 파장 별 광전 효율을 나타내고, 제 3 그래프(303)는 염료감응형 태양전지(DSSC: dye-sensitized solar cell)의 파장 별 광전 효율을 나타내고, 제 4 그래프(304)는 a-Si 태양 전지의 파장 별 광전 효율을 나타내고, 제 5 그래프(305)는 mc-Si 태양전지의 파장 별 광전 효율을 나타낸다. 도 3에서 확인할 수 있듯이, 다양한 타입의 태양 전지는 각각 임계치(예: 60%)를 초과하는 파장 대역이 상이할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전자 장치(101)로 퀀텀 닷의 연관없이 투과되는 광의 파장 및 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광의 파장은 상이할 수 있다. 특히, 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광의 파장은 퀀텀 닷의 크기 또는 물성 중 적어도 하나에 따라 상이할 수도 있다. 이에 따라, 도 2a 내지 2c와 같은 다양한 형태로, 상이한 타입의 태양 전지가 배치될 수 있다.
도 4 는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전자 장치는 시계형 전자 장치의 헤드(410) 및 스트랩(420)을 포함할 수 있다. 스트랩(420)은, 폴리머(421), 제 1 태양 전지(422), 및 제 2 태양 전지(423,424)를 포함할 수 있다. 폴리머(221)는, 외부 광을 제 2 태양 전지(423,424)로 전달할 수 있는 소재로 구현될 수 있다. 폴리머(421)는 스트랩 중 상대적으로 넓은 면적을 차지하도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 집광 면적이 증가될 수 있다. 제 1 태양 전지(422)는 폴리머(421)의 하부에 배치될 수 있으며, 입사되는 광을 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 폴리머(421)에는 퀀텀 닷이 포함될 수도 있으며, 퀀텀 닷에 의하여 광 전달 효율이 높아질 수도 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 폴리머(421)는, 예를 들어 PVDF(polyvinylidene fluoride), 또는 이들의 유도체(derivative)를 포함할 수 있으며, 외부의 전기장 없이도 스스로 분극을 가지는 강유전체를 포함할 수 있으며, 상술한 바와 같이 LSC로 명명될 수 있다.
도 5 는 다양한 실시예에 따른 적층 구조의 폴리머를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 필름(510)은, 비교적 양호한 분산도를 가지는 퀀텀 닷(511 내지 517)을 포함할 수 있다. 아울러, 퀀텀 닷을 가지는 복수 개의 필름들(510 내지 550)이 적층될 수 있다.
도 6 은 다양한 실시예에 따른 퀀텀 닷을 포함하는 폴리머의 제작 과정을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
601 동작에서, 강유전 폴리머 및 퀀텀 닷 소재가 혼합될 수 있다. 예를 들어, P(VDF-TrFE)의 강유전 폴리머를 DMF solvent에 용해한 용액을, 퀀텀 닷의 형성을 위한 CdSe를 Toluene solvent에 용해한 용액과 혼합함으로써, 강유정 폴리머 및 퀀텀 닷 소재가 혼합될 수 있다. 혼합된 용액은 플레이트 상에 코팅되어 증발 및/또는 열처리될 수 있다. 아울러, 인가 전ㅇ납은 예를 들어 100V로부터 500V까지 변경하면서 인가함에 따라 폴링 작업을 수행할 수도 있다. 코팅이 진행된 이후, 602 동작에서, 퀀텀 닷 소재의 균일화 작업이 수행될 수 있다. 예를 들어, wettability 및 균일도를 향상시킬 수 있도록, 용매 조성 및 화학 포텐셜 조절에 의한 분산도 향상 작업이 수행될 수 있다. 예를 들어, 추가 용매(MEK)를 투입하는 방식이나, 또는 초음파 인가 방식(sonication)을 이용하여 분자 결합 에너지가 조정될 수 있으며, 퀀텀 닷의 분산도가 향상될 수 있다. 분산도 향상 작업이 수행되고, 605 동작에서 박막 코팅 및 후처리 작업이 수행될 수 있다. 예를 들어, 극성 제어 용액에 기반한 코팅이 수행되고, 이후에 열처리 등의 후처리 작업이 수행될 수 있다. 코팅 조건에 따라 필름의 물리적 특성이 결정될 수 있다. 생성되는 필름의 두께는, 예를 들 10 내지 100 μm일 수 있으나, 제한은 없다. 다양한 실시예에 따라서, 복수 개의 필름이 적층된 구조의 폴리머가 제작될 수도 있다. 예를 들어, 필름의 두께가 두꺼워질수록 퀀텀 닷의 편차가 증가할 수 있으며, 이에 따라 필름 내의 퀀텀 닷의 분산도가 양호한 수준이 유지될 수 있도록 복수 개의 필름이 적층된 구조의 폴리머가 제작될 수도 있다. 적층 구조의 폴리머는, 상대적으로 낮은 폴링(poling) 전압(예: 60V/μm)을 가질 수 있으므로, 폴링에도 유리할 수 있다.
도 7a 및 7b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 단면을 도시한다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 전자 장치(101)는, 적어도 하나의 퀀텀 닷(711,712,713,714,715,716)을 포함하는 LSC(710)를 포함할 수 있다. LSC(710)의 상부에는 밴드 패스 층(band pass layer)(702)가 배치될 수 있다. 밴드 패스 층(702)은 특정 파장 대역의 빛만 투과시키고, 그 이외의 파장 대역의 빛은 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 밴드 패스 층(702)의 특정 파장 대역은, 퀀텀 닷(711,712,713,714,715,716)으로부터 재방출되는 광이 포함되지 않는 대역으로 결정될 수 있다. 이에 따라, 퀀텀 닷(711,712,713,714,715,716)으로부터 재방출되는 광이 밴드 패스 층(702)에 의하여 반사됨으로써 LSC(710) 내부에서 진행될 수 있다.
밴드 패스 층(702)의 상부에는 난반사 층(irregular reflection layer)(701)이 배치될 수 있다. 난반사 층(701)은 난반사 층(701)의 난반사 면으로 입사하는 광을 LSC(710) 내부로 진입시킬 수 있다. 도 7a에서의 난반사 층(701)의 난반사 면은 볼록한 형태로 구현되었지만, 그 형태에는 제한이 없다.
LSC(710)의 하부에는 제 1 태양 전지(733)가 배치될 수 있다. LSC(710)의 측부에는 제 2 태양 전지(731,732)가 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 태양 전지(733)는 퀀텀 닷(711,712,713,714,715,716)과 연관되지 않고 LSC(710)를 투과한 광을 상대적으로 높은 광전 변환 효율로 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 2 태양 전지(731,732)는 퀀텀 닷(711,712,713,714,715,716)으로부터 재방출된 광을 상대적으로 높은 광전 변환 효율로 전기적인 에너지로 변환할 수 있다.
LSC(710)에는 적어도 하나의 프리즘 층(741,742,743,744)가 배치될 수 있다. 적어도 하나의 프리즘 층(741,742,743,744)은 퀀텀 닷(711,712,713,714,715,716)으로부터 재방출된 광의 진행 경로를, LSC(710)의 측부 방향으로 변경할 수 있다. 예를 들어, LSC(710)의 상대적으로 좌측 부분에 배치되는 프리즘 층(741,742)은 제 2 태양 전지(731) 방향으로 광이 진행되도록 배치될 수 있으며, LSC(710)의 상대적으로 우측 부분에 배치되는 프리즘 층(743,744)은 제 2 태양 전지(732) 방향으로 광이 진행되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 8a에서와 같이, 프리즘 층에 포함된 하나의 프리즘(801)은 광(802)의 경로를 실질적으로 LSC(710)의 상면 또는 하면과 평행한 방향으로 변경할 수 있으며, 이에 따라 제 2 태양 전지(731)로 입사되는 광량이 증가될 수 있다. 도 8b에서와 같이, 프리즘 층(811)에 의하여 광(812)이 실질적으로 LSC(710)의 상면 또는 하면과 평행한 방향으로 진행될 수 있다. 프리즘 층(811)은 폴리카보네이트(PC)나 폴리에스테르(PET) 등으로 구현될 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치(101)의 LSC(710)내에 도 8c와 같은 렌즈(831)가 포함될 수도 있다. 렌즈(831)는 입사되는 광은 파장별 광(832,833,834,835)으로 경로가 상이할 수 있다. 렌즈(831)를 통과한 광(832,833,834,835)은 집광됨에 따라서 LSC(710)의 측면으로 진행되는 광량이 증가될 수 있다. 렌즈(831)의 초점 거리는, 예를 들어 렌즈(831)로부터 LSC(710)의 측부에 배치되는 제 2 태양 전지까지의 거리에 따라 설정될 수도 있다.
도 7b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 단면을 도시한다. 도 7b에 따른 전자 장치는, 도 7a 대비하여, 제 1 태양 전지(733) 대신 반사층(reflection layer)(750)을 포함할 수 있다. 반사층(750)은 LSC(710)를 투과한 광, 또는 퀀텀 닷(711,712,713,714,715,716)으로부터 재방출된 광을 반사시켜 제 2 태양 전지(731,732)으로 전달할 수 있다.
한편, 도 7a 및 7b의 실시예에 따른 전자 장치(101)는, 도시된 구성 요소 중 적어도 하나를 포함하지 않도록 구현될 수도 있다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 태양 전지 모듈러(modular)를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 태양 전지 모듈러는 복수 개의 하베스터 유닛(901,902,903,904)이 결합한 형태로 구현될 수 있다. 복수 개의 하베스터 유닛(901,902,903,904) 각각은 LSC를 포함할 수 있으며, LSC의 하부에는 제 1 태양 전지가 배치될 수 있고, LSC의 측부에는 제 2 태양 전지가 배치될 수 있다. 복수 개의 하베스터 유닛(901,902,903,904) 각각은 자석 체결 등으로 결합될 수 있으며, 또는 기구적이거나 또는 전기적으로 결합될 수 있다.
도 10a 내지 10d는 다양한 실시예에 따른 LSC 및 태양 전지의 배치를 설명하기 위한 단면도들을 도시한다.
도 10a를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 측면의 형태가 원형인 LSC(1010)를 포함할 수 있다. LSC(1010)에는 복수 개의 퀀텀 닷이 포함될 수 있다. LSC(1010)의 제 1 면 상에는 제 1 태양 전지(1013)이 배치되며, 제 2 면 및 제 3 면 상에는 제 2 태양 전지들(1011,1012) 각각이 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, LSC(1010)로 입사되는 광은 그대로 투과될 수도 있거나, 또는 LSC(1010) 내에 배치된 퀀텀 닷에 의하여 흡수되었다가 다시 방출될 수도 있다. 제 1 태양 전지(1013)는, LSC(1010)를 투과하는 광을 수신하여, 이를 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 1 태양 전지(1013)는, 입사되는 광, 즉 LSC(1010)를 투과하는 광의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다. 제 2 태양 전지(1011,1012)는, 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 2 태양 전지(1011,1012)는, 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다.
도 10b를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 측면의 형태가 곡면을 가지기는 하나, 상면은 평면의 형태로 구현되는 LSC(1020)를 포함할 수도 있다. LSC(1020)의 제 1 면 상에는 제 1 태양 전지(1023)이 배치되며, 제 2 면 및 제 3 면 상에는 제 2 태양 전지들(1021,1022) 각각이 배치될 수 있다. 제 1 태양 전지(1023)는, LSC(1020)를 투과하는 광을 수신하여, 이를 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 1 태양 전지(1023)는, 입사되는 광, 즉 LSC(1020)를 투과하는 광의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다. 제 2 태양 전지(1021,1022)는, 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 2 태양 전지(1021,1022)는, 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다.
도 10c를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 측면이 삼각형의 형태인 LSC(1030)를 포함할 수도 있다. LSC(1030)의 제 1 면 및 제 2 면 상에는 제 1 태양 전지들(1033,1034) 각각이 배치되며, 제 3 면 및 제 4 면 상에는 제 2 태양 전지들(1031,1032) 각각이 배치될 수 있다. 제 1 태양 전지들(1033,1034)는, LSC(1030)를 투과하는 광을 수신하여, 이를 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 1 태양 전지 들(1033,1034)은, 입사되는 광, 즉 LSC(1030)를 투과하는 광의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다. 제 2 태양 전지(1031,1032)는, 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 2 태양 전지(1031,1032)는, 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다.
도 10d를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 측면의 형태가 오각형인 LSC(1040)를 포함할 수도 있다. LSC(1040)의 제 1 면 상에는 제 1 태양 전지(1043)이 배치되며, 제 2 면 및 제 3 면 상에는 제 2 태양 전지들(1041,1042) 각각이 배치될 수 있다. 제 1 태양 전지(1043)는, LSC(1040)를 투과하는 광을 수신하여, 이를 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 1 태양 전지(1043)는, 입사되는 광, 즉 LSC(1040)를 투과하는 광의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다. 제 2 태양 전지(1041,1042)는, 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광 전기적인 에너지로 변환할 수 있다. 제 2 태양 전지(1041,1042)는, 퀀텀 닷으로부터 재방출되는 광의 파장에서 상대적으로 높은 광전 변환 효율을 가지는 태양 전지일 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))를 포함할 수 있다. 상기 명령이 프로세서(예: 프로세서(120))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
일시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.

Claims (24)

  1. 전자 장치에 있어서,
    복수 개의 퀀텀 닷(quantum dot)을 포함하는 폴리머;
    상기 폴리머의 하부에 배치되는 제 1 태양 전지;
    상기 폴리머의 제1 측부에 배치되는 제 2 태양 전지;
    상기 폴리머의 제2 측부에 배치되는 제3 태양 전지;
    상기 폴리머 내에 배치되는 제1 프리즘 또는 제1 렌즈;
    상기 폴리머 내에 배치되는 제2 프리즘 또는 제2 렌즈; 및
    상기 제 1 태양 전지, 상기 제 2 태양 전지, 또는 제3 태양 전지 중 적어도 하나로부터의 전기적인 에너지를 이용하여 충전되는 배터리를 포함하며,
    상기 제 1 태양 전지는 제 1 파장 대역에서 제1 광전 변환 효율을 가지며, 상기 제1 광전 변환 효율은 지정된 임계값 이상이고, 상기 제 2 태양 전지는 상기 제 1 파장 대역과 상이한 제 2 파장 대역에서 제2 광전 변환 효율을 가지며, 상기 제2 광전 변환 효율은 상기 지정된 임계값 이상이고,
    상기 폴리머를 투과하는 제1 광의 제1 부분의 파장은 상기 제 1 파장 대역에 포함되고,
    상기 복수 개의 퀀텀 닷 중 적어도 일부에 의하여 흡수되었다가 재방출되는 제2 광의 제1 부분의 파장은 상기 제 2 파장 대역에 포함되고,
    상기 제1 프리즘 또는 상기 제1 렌즈는 상기 복수 개의 퀀텀 닷 중 적어도 일부에 의하여 흡수되었다가 재방출되는 상기 제2 광의 제1 진행 경로를 상기 제2 태양 전지로 변경하도록 설정되고, 상기 제1 진행 경로는 상기 폴리머의 상면 또는 하면과 평행하고,
    상기 제2 프리즘 또는 상기 제2 렌즈는 상기 복수 개의 퀀텀 닷 중 적어도 일부에 의하여 흡수되었다가 재방출되는 상기 제2 광의 제2 진행 경로를 상기 제3 태양 전지로 변경하도록 설정되고, 상기 제2 진행 경로는 상기 폴리머의 상면 또는 하면과 평행한 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 태양 전지 또는 상기 제 2 태양 전지 중 적어도 하나로부터의 상기 전기적인 에너지의 전압을 변환하여, 상기 배터리로 출력하도록 설정된 레귤레이터를 더 포함하는 전자 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 태양 전지 또는 상기 제 2 태양 전지 중 적어도 하나로부터의 상기 전기적인 에너지를 저장하고, 상기 저장된 전기적인 에너지를 상기 레귤레이터로 전달하는 커패시터를 더 포함하는 전자 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 커패시터 및 상기 레귤레이터를 선택적으로 연결하는 스위치를 더 포함하고,
    상기 스위치는,
    상기 커패시터에 인가되는 전압이 지정된 임계 전압 이상인 경우에는, 온 상태로 제어되며,
    상기 커패시터에 인가되는 전압이 상기 지정된 임계 전압 미만인 경우에는, 오프 상태로 제어되는 전자 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머는, 적어도 하나의 퀀텀 닷을 포함하는 복수 개의 필름이 적층된 구조를 가지는 전자 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머의 하부에 배치되는 제 4 태양 전지를 더 포함하며,
    상기 제 4 태양 전지는, 제 4 파장 대역에서 상기 지정된 임계값 이상의 제3 광전 변환 효율을 가지며,
    상기 복수 개의 퀀텀 닷 중 적어도 일부에 의하여 흡수되었다가 재방출되는 상기 제2 광의 제2 부분의 파장은 상기 제 4 파장 대역에 포함되는 전자 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 태양 전지는, 제 3 파장 대역에서 상기 지정된 임계값 이상의 제3 광전 변환 효율을 가지며,
    상기 폴리머를 투과하는 제1 광의 제2 부분의 파장은 상기 제 3 파장 대역에 포함되는 전자 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머의 상부에 배치되는 밴드 패스 층(band pass layer)을 더 포함하며,
    상기 밴드 패스 층은, 상기 복수 개의 퀀텀 닷 중 적어도 일부에 의하여 흡수되었다가 재방출되는 제2 광의 파장은 반사시키고, 상기 복수 개의 퀀텀 닷 중 적어도 일부에 의하여 흡수되었다가 재방출되는 제2 광의 파장과 상이한 파장의 광은 투과하는 전자 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머의 상부에 배치되는 난반사 층(irregular reflection layer)
    을 더 포함하며,
    상기 난반사 층의 난반사 면으로 입사되는 광은, 상기 폴리머 내부로 진행되는 전자 장치.

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