KR20080095288A - 나노구조의 층을 가진 광기전 장치 - Google Patents

나노구조의 층을 가진 광기전 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20080095288A
KR20080095288A KR1020087022460A KR20087022460A KR20080095288A KR 20080095288 A KR20080095288 A KR 20080095288A KR 1020087022460 A KR1020087022460 A KR 1020087022460A KR 20087022460 A KR20087022460 A KR 20087022460A KR 20080095288 A KR20080095288 A KR 20080095288A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
photovoltaic device
photoactive layer
nanoparticles
photoactive
Prior art date
Application number
KR1020087022460A
Other languages
English (en)
Inventor
다모더 레디
Original Assignee
솔렉슨트 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 솔렉슨트 코포레이션 filed Critical 솔렉슨트 코포레이션
Publication of KR20080095288A publication Critical patent/KR20080095288A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0296—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • H10K30/57—Photovoltaic [PV] devices comprising multiple junctions, e.g. tandem PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0304—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H01L31/0322—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIBIIICVI chalcopyrite compounds, e.g. Cu In Se2, Cu Ga Se2, Cu In Ga Se2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H01L31/0324—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIVBVI or AIIBIVCVI chalcogenide compounds, e.g. Pb Sn Te
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03923—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including AIBIIICVI compound materials, e.g. CIS, CIGS
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03925—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate including AIIBVI compound materials, e.g. CdTe, CdS
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0687—Multiple junction or tandem solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0725—Multiple junction or tandem solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/075—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
    • H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/182—Special manufacturing methods for polycrystalline Si, e.g. Si ribbon, poly Si ingots, thin films of polycrystalline Si
    • H01L31/1824—Special manufacturing methods for microcrystalline Si, uc-Si
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1828—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, CdTe
    • H01L31/1836—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, CdTe comprising a growth substrate not being an AIIBVI compound
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
    • H01L31/1852—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP comprising a growth substrate not being an AIIIBV compound
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H10K30/35—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains comprising inorganic nanostructures, e.g. CdSe nanoparticles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/20—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
    • H10K30/211—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions comprising multiple junctions, e.g. double heterojunctions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/40—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a p-i-n structure, e.g. having a perovskite absorber between p-type and n-type charge transport layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/545—Microcrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 광기전 장치 또는 태양 전지를 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 태양 전지의 효율을 증가시키는, IR 및/또는 UV 흡수성 나노구조의 층을 가진 광기전 장치를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 나노구조의 물질은, 주로 가시 영역에서 흡수성을 가진 결정질 실리콘(단결정 또는 다결정질) 태양 전지 및 박막(비정질 실리콘, 다결정질 실리콘, CdTe, CIGS 및 III-V 물질) 태양 전지 중 하나 이상과 일체화된다. 몇몇 실시예에서, 나노입자 물질은 다양한 크기의 양자 도트, 로드 또는 멀티포드로 이루어진다.
광기전 장치, 나노입자, 태양 전지, 양자 도트, 펜타센, 폴리머 전구체

Description

나노구조의 층을 가진 광기전 장치{PHOTOVOLTAIC DEVICE WITH NANOSTRUCTURED LAYERS}
관련 출원
본 특허출원은 2006년 2월 13일에 출원된 발명의 명칭 "IR 및 UV 흡수 나노입자층과 일체화된 태양 전지"의 미국특허 가출원 번호 제60/772,548호 및 2006년 5월 2일에 출원된 발명의 명칭 "나노복합체 태양 전지(nanocomposite solar cell)"의 미국특허 가출원 번호 60/796,820호를 우선권으로 주장하며, 이들 특허문헌은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
기술분야
일반적으로, 본 발명은 광기전체 또는 태양 전지의 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 나노구조의 층을 가진 광기전 장치에 관한 것이다.
오일 가격의 상승은 비용 효율적인 재생 가능한 에너지 개발의 중요성을 부각시켰다. 태양 에너지를 활용하는 비용 효율적인 태양 전지를 개발하기 위해 세계적으로 많은 노력이 경주되고 있다. 현재의 태양 에너지 기술은 대별하여 결정질 실리콘 및 박막 기술로 나누어질 수 있다. 태양 전지의 90% 이상이 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘 등의 실리콘으로 만들어진다.
역사적으로, 결정질 실리콘(c-Si)은 상대적으로 열등한 광 흡수제이고 상당히 두꺼운 재료(수백 ㎛)를 필요로 하지만, 대부분의 태양 전지에서 광흡수 반도체로서 사용되어 왔다. 그럼에도 불구하고, 결정질 실리콘은 양호한 효율(이론적 최고치의 1/2 내지 2/3인 12∼20%)을 가진 안정된 태양 전지를 생성하며 마이크로전자 산업의 지식 기반으로부터 개발된 공정 기술을 이용하기 때문에 편리한 것으로 입증되었다.
두 가지 형태의 결정질 실리콘이 산업용으로 이용된다. 그 첫 번째는 고순도 단결정 불(boule)로부터 웨이퍼(대략, 직경 150mm, 두께 350마이크론)를 슬라이싱함으로써 제조되는 단결정질이다. 두 번째는 먼저 캐스팅된 실리콘의 블록을 절단하여 봉(bar)으로 만든 다음 웨이퍼로 슬라이싱하여 만들어지는 다결정질 실리콘이다. 결정질 실리콘 전지 제조에서의 주된 추세는 다결정질 기술로 기울고 있다.
단결정질 및 다결정질 Si에 있어서, 반도체 p-n 접합은 붕소가 도핑된 (p-형) Si 웨이퍼의 상면에 인(n-형 도펀트)을 확산시킴으로써 형성된다. 전지의 전방 및 후방에 스크린-인쇄된 컨택트가 적용되고, 전지에서의 전기적(저항) 손실을 최소화하면서 Si 물질의 광 노출을 최대화할 수 있도록 전방 컨택트 패턴이 특수하게 설계된다.
실리콘 태양 전지는 매우 고가이다. 제조 방법은 이미 개발되어 있어서 상당 수준의 비용 절감은 용이하지 않다. 실리콘은 도 1에 나타낸 바와 같이 주로 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수하기 때문에 태양 전지에서 사용하기에 이상적 물질은 아니다. 상당한 양의 태양 방사선이 도 2에 나타낸 바와 같은 IR 광자로 이루어진다. 이들 IR 광자는 실리콘 태양 전지에 의해 획득되지 않으므로 태양 전지의 변환 효율이 제한된다.
제2 세대 태양 전지 기술은 박막에 기초한다. 주된 박막 기술 두 가지는 도 3에 도시된 바와 같은 비정질 실리콘 및 구리인듐갈륨 디셀레나이드(CIGS)이다.
비정질 실리콘(a-Si)은 1980년대에 "유일한" 박막 PV 물질로 간주되었다. 그러나 1980년대 말과 1990년대 초에 이르러, 비정질 실리콘은 낮은 효율 및 불안정성 때문에 많은 관측자에 의해 도외시되었다. 그럼에도 불구하고, 비정질 실리콘 기술은 다중접합 구조(multijunction configuration) 등의 문제들에 대해 매우 정교한 해법을 개발하는 데 있어서 상당한 진전을 이루었다. 오늘날, 상업적인 다중접합 a-Si 모듈은 7%∼9%의 효율 범위에 있을 수 있다. United Solar 및 Kaneka는 25 MW 설비를 건설했으며, 여러 회사들이 일본 및 독일에서 제조 플랜트를 건설할 계획을 발표했다.
a-Si 기술의 핵심적 장애 요소는 낮은 효율(약 10% 안정권), 광-유도 효율 저하(다중 접합과 같은 더욱 복잡한 전지 설계를 필요로 함), 및 공정 비용(제조 방법이 진공 기반이며 상당히 느림)이다. 이러한 문제는 모두 비용 효과적 a-Si 모듈 제조의 잠재력에 대해 중요한 문제들이다.
비정질 실리콘 태양 전지는 또한 IR 흡수가 불량하고, 태양 스펙트럼의 IR 광자로부터 에너지를 획득하지 못한다. 마이크로결정질 실리콘은 더 긴 파장에까지 흡수 영역이 확장되지만, IR 영역에서는 마찬가지로 흡수가 불량하다. 비정질 실리콘 태양 전지에서 IR 획득을 증가시키기 위해 다양한 반사기 디자인(reflector design)이 개발되었다. 이들 반사기는 비정질 실리콘의 IR 흡수를 1,000 nm 이상으로 연장시킬 수 없기 때문에 비용을 상당히 부가시키면서도 제공하는 헤택은 제한되어 있다. 비정질 및 마이크로결정질 실리콘 태양 전지에 비용 효율적으로 일체화시킬 수 있는 IR 흡수층이 개발될 수 있다면, 현저한 효율 향상이 달성될 수 있을 것이다.
구리인듐갈륨 디셀레나이드(CIGS) 흡수제로 만들어진 박막 태양 전지는 10∼12%의 높은 변환 효율을 달성하는 데 유망성을 나타낸다. CIGS 태양 전지의 기록적인 고효율(19.2% NREL)은 카드뮴 텔루라이드(CdTe) 또는 비정질 실리콘(a-Si)과 같은 다른 박막 기술에 의해 달성된 것에 비해 훨씬 더 높다.
이러한 기록 경신의 소면적(small area) 장치는 자본 집약적이고 매우 비용이 드는 진공 증발 기술을 이용하여 제조되었다. 대면적 기판 상에 균일한 조성의 CIGS 막을 제조하는 것은 매우 도전적인 일이다. 이러한 제약은 또한 공정 수율에 영향을 주는데, 일반적으로 그 수율은 매우 낮다. 이러한 재약 때문에, 제조 기술을 구현하는 것은 박막 태양 전지 및 모듈의 대규모, 저비용인 상업적 생산용으로는 성공적이지 않았으며, 오늘날의 결정질 실리콘 태양 모듈과는 경쟁이 되지 못한다.
비용이 많이 드는 진공 장치를 사용하는 물리적 증착 기술의 한계를 극복하기 위해, 여러 회사들이 CIGS 태양 전지의 제조를 위한 고처리량의 진공 공정(예: DayStar, Global Solar) 및 비-진공 공정(예: ISET, Nanosolar)을 개발했다. 잉크 기술을 이용하여, 비교적 낮은 비용의 장비로 매우 높은 활성의 물질 활용을 달성 할 수 있다. 조합된 효과는 박막 태양 장치를 위한 저비용 제조 공정이다. CIGS는 태양 전지의 중량을 감소시킬 수 있도록 하는 가요성 기판 상에 만들어질 수 있다. CIGS 태양 전지는 그 비용이 결정질 실리콘보다 낮아서 더 낮은 효율에서도 경쟁력을 가질 수 있을 것으로 예상된다. CIGS 태양 전지와 관련된 두 가지 주된 문제점은: (1) 더 높은 효율로의 뚜렷한 경로가 없다는 점, 및 (2) 높은 처리 온도로 인해 롤간의 고속 공정을 이용하기 어려우며, 따라서 비정질 실리콘 태양 전지에 의해서 달성될 수 있는 현저히 낮은 비용 구조를 달성할 수 없을 것이라는 점이다.
CIGS 태양 전지는 또한 불량한 IR 흡수를 가지며, 태양 스펙트럼의 IR 광자로부터 에너지를 흡수 또는 획득하지 못한다. CIGS 태양 전지에 비용 효과적으로 일체화될 수 있는 IR 흡수층을 개발할 수 있다면, 효율 향상을 달성할 수 있다.
현재 활용가능한 기술에는 중대한 문제점들이 있다. 예를 들면, 현재 ＞90%의 시장 점유율을 가지고 있는 결정질 실리콘 태양 전지는 매우 고가이다. c-실리콘 태양 전지에 의한 태양 에너지 비용은 1kwh당 25센트임에 비해 화석 연료의 경우에는 1kwh당 10센트 미만이다. 더 나아가, 태양 전지 패널을 설치하는 자본비가 매우 높아서 태양 전지의 채택률을 제한하고 있다. 결정질 태양 전지 기술은 이미 개발되어 있어서 가까운 장래에 성능이나 가격 경쟁력이 개선될 것으로 생각되지 않는다. 비정질 실리콘 박막 기술은 대량 제조에 순응하여 저가격 태양 전지의 제조가 가능하다. 그러나, 비정질 및 마이크로결정질 실리콘 태양 전지는 가시 영역에서만 흡수하며, IR 영역에서는 전혀 광자를 획득하지 못한다.
태양 에너지 변환 효율을 증가시키기 위해서, 그러한 IR 흡수 박막층과 실리콘층을 결합시키는 것에는 몇 가지 예가 종래 기술에 존재한다. 문헌에서 사용된 IR 흡수 박막층은 고비용의 진공 증착 공정을 통해 증착되었다. 문헌상의 예로는 다중접합 셀 및 직렬형 셀(tandem cell)이 포함된다. 문헌상의 예는 (1) 2개의 분리된 셀로 만들어진 4 터미널 장치 및 (2) 혼입되는 터널 접합에 의해 만들어진 2 터미널 장치를 포함한다. 문헌에 알려져 있는 이들 예는 모두 제조 비용이 매우 높아서 상업적 응용이 제약을 받는다.
미국 국립 재생에너지 연구소(National Renewable Energy Lab; NREL)는 고효율 달성을 주된 목표로 하는 고효율 직렬 태양 전지 프로그램을 2001년에 시작했다. SiGe, PbSe, PbS 및 III-V 물질과 같은 여러 가지 반도체 물질은 IR 영역에서 흡수하므로, IR 광자를 획득하는 데 사용될 수 있다. NREL의 연구원들은 상이한 파장 범위에서 흡수력을 가진 셀을 적층함으로써 광대역 다중접합 태양 전지를 제조할 수 있음을 입증했다. 직렬형 태양 전지는 상이한 밴드 갭을 가진 복수개의 물질을 하나의 셀에 직렬로 사용한다. 이러한 직렬형 셀이 상업적으로 이용될 수 있는 가격 경쟁력을 가지는 것은 어려워 보인다. 이러한 다중접합 직렬형 셀은 설계하기에 매우 복잡하고(전류 밸런싱(current balancing) 요건으로 인해), 매우 고가로 되기 쉽다. 그래서 이들 직렬형 셀은 비용이 중요한 구동 인자가 되지 않는 방위 산업, 우주 및 지상 응용 분야에 사용하는 것에 한정된다. 그러나, 그러한 설계가 상업 태양 전지 용도로 사용하기에 충분히 경제적일 수는 없다고 생각된다.
차세대 태양 전지 설계는 무게가 가볍고 비용이 낮으면서 실제로 높은 효율 을 얻는 것이 요구된다. 두 가지 잠재적 후보는 (1) 폴리머 태양 전지 및 (2) 나노입자 태양 전지이다. 폴리머 태양 전지는 보통 온도(＜150℃)에서 롤과 롤간의 처리로 인해 저비용이 될 잠재력을 가진다. 그러나, 폴리머는 다음과 같은 두 가지 주된 단점을 가진다: (1) 느린 전하 수송으로 인한 낮은 효율 및 (2) 특히 UV에 대한 낮은 안정성. 따라서, 폴리머 태양 전지는 차세대 태양 전지가 되는 데 요구되는 성능을 가질 수 있는 가능성이 별로 없다.
여러 개의 연구 그룹이 양자 도트(quantum dot) 기반 태양 전지에 대한 실험적 연구를 수행했다. 이제까지 보고된 최상의 효율은 5% 미만이었다. 이러한 나노입자 태양 전지의 낮은 효율에 대한 주된 이유는 (1) 나노입자 상의 표면 전하 및 (2) 폴리머 호스트(host)에서의 불량한 전하 수송으로 인한 전하 재조합(charge recombination)이었다. 표면 전하 효과를 갖지 않은 양자 도트를 제조하기 위해 새로운 합성 방법을 개발하는 것이 필요하다. 애스펙트비(aspect ratio)가 큰 전하 수송 양자 로드(rod)에 대한 폴리머 호스트의 충격을 감소하는 것이 제안되었다. 캘리포니아 버클리 대학의 연구진은 애스펙트비가 10;1 미만인 양자 로드를 이용함으로써 보다 양호한 효율을 얻을 수 있음을 밝혀냈다.
IR 흡수 나노입자는 토론토 대학 및 버팔로 대학에 의해 보고되었다. 토론토 대학의 Ted Sargent 팀은 직경이 4 nm인 황화납 반도체성 나노결정을 반도체 플라스틱에 분산함으로써 용액-처리에 기초한 적외선 광기전체를 제조했다(Nature Materials 2005, 4, 138-142). PbS의 4-nm 구체(sphere)는 여기된 전자 궤도의 반경보다 작다. 이러한 소위 양자 차폐(quantum confinement)의 효과는 양자 도트가 에너지를 흡수하기 시작하는 광 파장은 결정의 크기에 비례한다는 것이다. 이것은 나노결정의 크기를 변화시킴으로써, 플라스틱 태양 전지는 IR로부터 가시 스펙트럼까지 원하는 임의의 파장으로 바뀔 수 있음을 의미한다. 나노결정의 크기를 제어함으로써, 태양 전지는 980, 1200, 및 1355 nm의 파장에서 IR 광을 흡수하여 전류로 바꿀 수 있게 된다. IR 광기전체는 태양광 에너지의 절반이 파장 범위가 700 nm 내지 2㎛인 IR에서 일어나기 때문에 보다 큰 포텐셜을 가진다. Sargent의 첫번째 IR 시스템은 0.001%의 심연-반향(abysmal-sounding) 파워-변환 효율을 가진다.
인듐포스파이드(InP) 나노결정으로 이루어진 효율적인 IR 흡수 양자 도트 광기전체는 버팔로 대학(UB)에서 Paras Prasad 팀에 의해 개발되었다. InP 양자 도트는 다른 양자 도트에 비견되는 발광 효율을 나타냈지만, 그것들도 스펙트럼의 적색 영역의 더 긴 파장에서 광을 방출했다. 이것은, 적색 방출이 의미하는 것은 이들 양자 도트가 IR 영역에서 광자를 획득할 수 있다는 것이므로, 중요한 이점이다. 셀렌화카드뮴으로 이루어진 양자 도트는 대부분 더 낮은 가시 파장 영역에서 방출한다. 실리콘 태양 전지는 주로 녹색 영역에서 작용하며, 따라서 활용가능한 광 에너지의 일부만을 포획한다. 대조적으로, 셀렌화납 양자 도트는 적외선 영역에서 흡수할 수 있기 때문에, 현재의 실리콘 태양 전지보다 여러 배 더 많은 광을 에너지로 이용할 수 있도록 효율적으로 변환할 수 있는 광기전 전지를 개발할 수 있다. 이들의 연구는 2005년 8월 11일에 Applied Physics Letters에 온라인으로 발표된 논문 "양자 도트-폴리머 나노복합체를 이용한 적외 파장에서의 효율적 광전도성 장치"에 기재되어 있다.
따라서, 많은 과제가 잔존하며 추가적 개발에 대한 절실한 요구가 있다.
본 발명의 실시예는 일반적으로 광기전체 또는 태양 전지 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 IR 및/또는 UV 흡수성 나노구조의 층을 가진 광기전 장치를 제공하는 것이다.
일 태양에서 본 발명의 실시예는, 실질적으로 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 반도체 물질로 이루어진 제1 광활성층(photoactive layer), 및 실질적으로 태양 스펙트럼의 IR 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 나노구조의 물질로 이루어진 제2 광활성층을 포함하는 광기전 장치를 제공한다. 재조합층은 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 설치되며, 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에서 전하 수송을 촉진하도록 구성된다.
또 다른 태양에서 본 발명은, 제1 광활성층; 상기 제1 층 위에 배치되고, 상기 제1 층의 밴드 갭보다 큰 밴드 갭을 나타내는 물질로 이루어진 상부(top) 광활성층; 및 상기 제1 층 하부에 배치되고, 상기 제1 층의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 나타내는 물질로 이루어진 저부(bottom) 광활성층을 포함하는 광기전 장치를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 상기 상부 광활성층은 2 ev 이상의 밴드갭을 나타내며, 상기 저부 광활성층은 1.2 ev 이하의 밴드갭을 나타낸다.
또 다른 태양에서 본 발명의 실시예는, 실질적으로 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 반도체 물질로 이루어진 제1 광활성층 및 실질적으로 태양 스펙트럼의 UV 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 하나 이상의 나노입자로 이루어진 상부 광활성층을 포함하는 광기전 장치를 제공한다. 재조합층은 상기 제1 층과 상기 상부 층 사이에 배치되며 상기 제1 층과 상기 상부 층 사이에서 전하 수송을 촉진하도록 구성된다.
또 다른 태양에서 본 발명의 실시예는, 실질적으로 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 반도체 물질로 이루어진 제1 광활성층, 및 실질적으로 태양 스펙트럼의 UV 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 하나 이상의 나노입자로 이루어진, 상기 제1 층 위에 형성된 상부 광활성층을 포함하는 광기전 장치를 제공한다. 재조합층이 상기 제1 층과 상기 상부 층 사이에 배치되며, 상기 제1 층과 상기 상부 층 사이에서 전하 수송을 촉진하도록 구성된다. 실질적으로 태양 스펙트럼의 IR 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 나노구조의 물질로 이루어진 저부 광활성층은 상기 제1 광활성층 하부에 형성된다. 제2 재조합층이 상기 제1 층과 상기 저부 층 사이에 배치되며, 상기 제1 층과 상기 저부 층 사이에서 전하 수송을 촉진하도록 구성된다.
나노구조의 물질은 나노크기의 물질 또는 입자를 포함하는 임의의 적합한 물질이다. 이들 나노 크기의 물질 또는 입자는 전구체 또는 캐리어 화합물과 같은 또 다른 물질에 분산될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서 상기 나노구조의 물질은 정공 전도성(hole conducting) 또는 전자 전도성 폴리머 및 상기 폴리머에 분산된 보완적 나노입자를 포함하는 나노복합체 물질이다. 상기 나노복합체 물질은 폴리머에 분산된 하나 이상의 나노입자로 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 나노구조의 물질은 반도체성 도트, 로드 또는 멀티포드(multipod) 중 어느 하나 이상으로 이루어진다. 멀티포드는 바이 로드(bi rod), 트리 로드 구조물, 또는 다른 2차원 및 3차원 구조물을 포함할 수 있다. 적합한 나노입자 물질의 예는, 제한되지는 않지만, PbSe, Pbs, CdHgTe, Si 또는 SiGe 중 어느 하나 이상을 포함한다. 특별히 유리하게는, 상기 나노입자의 크기 및/또는 조성은 소정 범위의 방사선 흡수를 제공하도록 선택됨으로써 상기 장치의 흡수 효율을 증가시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 나노구조의 물질은 감광성 나노입자와 전도성 나노입자의 혼합물로 이루어진다. 감광성 및 전도성 나노입자 중 하나 또는 모두는 작용화될 수 있다. 전도성 나노입자의 예는, 제한되지는 않지만, 단일 벽 탄소 나노튜브(single wall carbon nanotube; SWCNT)), TiO2 나노튜브, 또는 ZnO 나노와이어를 포함한다. 감광성 나노입자의 예는, 제한되지는 않지만, CdSe, ZnSe, PbSe, InP, Si, Ge, SiGe, 또는 III-V족 물질 중 하나 이상을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 재조합층은 나노구조의 물질의 전하와 반대인 전하를 전도하는 물질로 이루어진 도핑된 층으로 이루어질 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 재조합층은 나노구조의 물질의 전도성 폴리머의 전하와 반대인 전하를 가진 도핑된 층을 포함한다. 이와는 달리, 재조합층은 나노구조의 물질에서의 나노입자의 전하와 반대인 전하를 전도하는 물질로 이루어진 도핑된 층이다. 재조합층은 도핑된 층에 결합된 금속층 및/또는 절연체층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 제1 광활성층은, 비정질 실리콘, 단결정질 실리콘, 다결정질 실리콘, 마이크로결정질 실리콘, 나노결정질 실리콘, CdTe, 구리인듐갈륨 디셀레나이드(CIGS), 또는 III-V족 반도체 물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제1 광활성층은 정공 전도성 또는 전자 전도성인 유기 물질로 이루어진다. 예를 들면, 상기 제1 광활성층은 P-I-N 반도체 또는 P-N 반도체로 이루어질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제1 광활성층은, P3HT, P3OT, MEH-PPV, PCBM, CuPe, PCTBI 또는 C60 중 어느 하나로 이루어진다.
일 실시예에서, 나노구조의 물질로 이루어진 상기 제2 층은 정공 전도성 폴리머에 분산된 하나 이상의 무기 나노입자를 포함하고, 상기 재조합층은 N+ 도핑 층; 및 상기 N+ 도핑 층에 커플링된 금속층으로 이루어진다.
본 발명의 전술한 태양 및 그 밖의 태양은 첨부하는 도면과 결부하여 이하의 상세한 설명을 고찰할 때 명백할 것이며, 도면에서 동일한 참조 부호는 전체에 걸쳐 동일한 부분을 의미한다.
도 1은 비정질 실리콘의 공지된 흡수 스펙트럼을 나타낸다.
도 2는 마이크로결정질 실리콘의 공지된 흡수 스펙트럼을 나타낸다.
도 3은 종래의 비정질 실리콘 태양 전지 설계를 나타낸다.
도 4는 코어-셸(core-shell) 양자 도트(예: PbSe, PbS 및 InP)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 상이한 컬러에서 흡수 및 방출하는 상이한 크기의 양자 도트(QD)를 나타낸다.
도 6은 tr-n-옥틸 포스핀 옥사이드(TOPO)와 같은 용매로 캡핑(capping)된 나 노입자를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 작용화된 나노입자를 나타낸다.
도 8은 비정질 또는 마이크로결정질 실리콘층과 일체화된 IR 획득 나노입자층을 구비한, 본 발명의 광기전 장치의 또 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 재조합층의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 10은 다결정질 또는 단결정 실리콘층과 일체화된 IR 획득 나노입자층을 구비한, 본 발명의 광기전 장치의 또 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 CdTe 층과 일체화된 IR 획득 나노입자층을 가진 광기전 장치를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 CIGS 층과 일체화된 IR 획득 나노입자층을 가진 광기전 장치를 나타낸다.
도 13은 비정질 또는 마이크로결정질 실리콘층과 일체화된 UV 흡수 또는 획득 나노입자를 구비한 본 발명의 광기전 장치의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 14는 다결정질 실리콘 또는 단결정 실리콘층과 일체화된 UV 획득 나노입자층을 구비한, 본 발명의 광기전 장치의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 15는 CdTe 층과 일체화된 UV 획득 나노입자층을 구비한 본 발명의 광기전 장치의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 16은 CIGS 층과 일체화된 UV 획득 나노입자층을 구비한 본 발명의 광기전 장치의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 다결정질 또는 단결정 실리콘층과 일체화 된 UV 및 IR 획득 나노입자층을 구비한 광기전 장치를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 실시예에 다른 CdTe 층과 일체화된 UV 및 IR 획득 나노입자층을 나타낸다.
도 20은 본 발명의 실시예에 다른 CIGS 층과 일체화된 UV 및 IR 획득 나노입자층을 나타낸다.
도 21은 III-V족 반도체층과 일체화된 UV 획득 나노입자층을 가진 본 발명의 광기전 장치의 또 다른 실시예를 나타낸다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 IR 획득 나노입자와 일체화된 4 접합 결정질 실리콘 태양 전지를 나타낸다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 UV 획득 나노입자와 일체화된 4 접합 결정질 실리콘 태양 전지를 나타낸다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 IR 획득 나노입자와 일체화된 4 접합 박막 태양 전지를 나타낸다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 UV 획득 나노입자와 일체화된 4 접합 박막 태양 전지를 나타낸다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 전구체에 분산된 감광성 나노입자의 광 획득층을 구비한 나노복합체 광기전 장치의 개략도이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머와 폴리머 전구체의 혼합물에 분산된 감광성 나노입자의 광 획득층을 구비한 나노복합체 광기전 장치의 개략도이다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 전구체에 분산된, 감광성 나노입자 로 감광성이 부여된 탄소 나노튜브(SWCNT)의 광 획득층을 구비한 나노복합체 광기전 장치의 개략도이다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 폴리머와 폴리머 전구체의 혼합물에 분산된, 감광성 나노입자로 감광성이 부여된 탄소 나노튜브(SWCNT)의 광 획득층을 구비한 나노복합체 광기전 장치를 나타낸다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머와 폴리머 전구체의 혼합물에 분산된, SWCNT와 같은 감광성 나노입자 및 전도성 나노입자의 광 획득층을 가진 나노복합체 광기전 장치를 나타낸다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머와 폴리머 전구체의 혼합물에 분산된, SWCNT와 같은 감광성 나노입자 및 전도성 나노입자의 광 획득층을 가진 나노복합체 광기전 장치를 나타낸다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 중합가능한 전구체를 함유하는 광 획득층을 구비한 광기전 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
본 발명의 실시예는 일반적으로 광기전체 또는 태양 전지 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 IR 및/또는 UV 흡수 나노구조의 층을 가진 광기전 장치를 제공한다. 광기전 장치 및 태양 전지(들)이라는 용어는 본 명세서 전체에 걸쳐 상호 교환적으로 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 IR 광자 흡수성 또는 획득성 및/또는 UV 광자 흡수성 또는 획득성 나노구조 물질을 일체화함으로써 태양 전지 효율을 비용 효과적으로 증가시 키는 방법에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 상기 나노구조의 물질은 주로 가시 영역에서 흡수가 이루어지는 결정질 실리콘(단결정 또는 다결정질) 태양 전지 및 박막(비정질 실리콘, 마이크로결정질 실리콘, CdTe, SIGS 및 III-V족 물질) 태양 전지 중 하나 이상과 일체화된다. 몇몇 실시예에서, 상기 나노구조의 물질은 실질적으로 가시 스펙트럼에서 방사선의 흡수를 나타내는 제1 물질층과 일체화된 하나 이상의 나노입자로 이루어진다. 몇몇 실시예에서, 상기 나노입자층은 다양한 크기의 양자 도트, 로드 또는 멀티포드로 이루어진다. 일 실시예에서, 나노입자의 크기는 도 5에 나타낸 바와 같이, 약 2 nm 내지 10 nm 범위, 보다 전형적으로는 약 2 nm 내지 6 nm 범위이다. 크기가 작은 나노입자는 스펙트럼의 청색 단부에서 흡수하고, 큰 나노입자는 스펙트럼의 적색 단부에서 흡수한다.
나노입자층은 다양한 발광 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 적합한 물질의 예는, 제한되지는 않지만, CdSe, PbSe, ZnSe, CdS, PbS, Si, Ge, SiGe, InP 또는 III-V족 반도체 중 하나 이상을 포함한다. PbS, PbSe 및 SiGe는 IR 흡수성 나노입자의 예이다. ZnSe는 UV 흡수성 나노입자의 예이다. 다양한 화학적 성질 및 입자 크기를 가진 IR 흡수성 및 UV 흡수성 나노입자는 해당 기술분야에 알려져 있는 방법에 따라 제조될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 나노구조의 층(들)은 나노입자를 전도성 폴리머 매트릭스에 분산시킴으로써 얻어진 폴리머 복합체로 이루어진다. 몇몇 실시예에서, 나노입자는 도 4에 도시된 바와 같은 코어-셸 형태를 가진다. 이 경우, 코어-셸의 코어(10)는 III-V족, II-IV족 반도체 등과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다. 셸(20)은 도 6에 도시된 바와 같이, 또 다른 반도체 물질 또는 용매, 예를 들면 TOPO로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 나노입자는 전도성 폴리머 매트릭스에 분산되는 것을 촉진하기 위해, 예를 들면 유기기에 의해 작용화된다. 도 7은 나노입자(여기서는 양자 도트 "QD"라고도 함)가 IV족, II-IV족, III-V족, II-VI족, IV-VI족 물질을 포함하는 실시예를 나타낸다. 이와는 달리, 나노입자(30)는 CdSe, PbSe, ZnSe, CdS, PbS, Si, SiGe 또는 Ge 중 하나 이상으로 이루어진다. 몇몇 실시예에서, 나노입자는 카르복실(-COOH), 아민(-NH2), 포스포네이트(-PO4), 술포네이트(-HSO3), 아미노에탄티올 등과 같은 작용기(40)에 의해 작용화된다.
나노입자층은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅 등과 같은 알려져 있는 용액 처리 방법에 의해 적층될 수 있다. 나노입자는 적용가능한 경우에는 진공 증착 기술에 의해서도 적층될 수 있다. IR 흡수성 나노입자에 대해 IR 영역에서의 흡수 및 UV 흡수성 나노입자의 경우 UV 영역에서의 흡수를 최대화하기 위해, 두께, 입자 크기, 발광 물질 형태, 폴리머 물질(사용되는 경우)의 형태 및 폴리머 복합체(폴리머 복합체가 사용되는 경우)에서의 나노입자 부하 레벨(loading level)을 조절할 수 있다.
다른 실시예에서, 나노구조의 물질은 감광성 나노입자 및 전도성 나노입자의 혼합물로 이루어진다. 감광성 및 전도성 나노입자 중 하나 또는 모두는 작용화될 수 있다. 전도성 물질의 예는, 제한되지는 않지만, 단일 벽 탄소 나노튜브(SWCNT), TiO2 나노튜브, 또는 ZnO 나노와이어를 포함한다. 감광성 나노입자의 예는, 제한되지는 않지만, CdSe, ZnSe, PbSe, InP, Si, Ge, SiGe, 또는 III-V족 물질 중 하나 이상을 포함한다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 효율적인 나노입자 기반 광기전 장치를 촉진하는 광기전 장치 아키텍처(photovoltaic device architecture)의 개발에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 감광성 나노입자(양자 도트, 로드, 바이포드, 트리포드, 멀티포드, 와이어 등)가 이동도(mobility)가 높은 전도성 폴리머의 전구체에 분산되어, 2개의 전도성 전극(이들 전극 중 적어도 하나는 투명함) 사이에 협지된, 방사선 또는 광 획득 박막층을 형성한다. 상기 전구체는, 용매가 제거된 후 전구체/나노입자의 박막이 형성될 때 나노입자를 등각으로(conformally) 코팅할 수 있도록 저분자량인 것이 바람직하다. 나노입자는 또한 전구체에 의한 나노입자의 등각 코팅을 용이하게 하도록 작용화될 수 있다. 전구체는 이어서 열적 수단 또는 UV 방사선의 이용에 의해 중합되어, 감광성 나노입자가 고이동도의 전도성 폴리머에 충분히 캡슐화되어 있고 나노입자가 광에 노출될 때 발생되는 정공 및 전자의 신속한 전하 전달을 용이하게 하는 박막이 얻어진다.
감광성 나노입자는 광에 노출되면 전자 정공 쌍(electron hole pairs)을 발생하는 다른 감광성 물질로 만들어질 수 있다. 나노입자는 셀렌화카드뮴, 셀렌화아연(ZnSe), 셀렌화납(PbSe), 인화인듐(InP), 황화납(PbS), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 실리콘-게르마늄(SiGe), III-V족 물질 등으로 만들어질 수 있다.
나노입자는 유기 또는 무기 작용기로 작용화될 수 있다. 그러한 실시예에서, 나노입자의 표면에 부착된 작용기는, 제한되지 않지만, -COOH(카르복실), -PO4(포스포네이트), -SO3H(술포네이트) 및 -NH2(아민) 중 하나 이상을 포함한다.
고이동도 전도성 폴리머의 예는, 제한되지는 않지만, 펜타센, P3HT, PEDOT 등을 포함한다. 이들 폴리머용 전구체는 하나 이상의 열적으로 중합가능한 작용기를 함유할 수 있다. 적합한 열적으로 중합가능한 작용기의 일례가 에폭시이다. 이와는 달리 전구체는 하나 이상의 UV 중합가능한 작용기를 함유할 수 있다. 적합한 UV 중합가능한 작용기의 일례가 아크릴계 작용기이다.
몇몇 실시예에서, 전구체를 중합하기 전에 초기 막 형성을 보조하기 위해 제2 전도성 폴리머 물질을 고이동도 폴리머의 전구체 및 감광성 나노입자와 혼합한다. 적합한 2차 폴리머 물질의 일례가 PVK이다. 전구체 및 2차 폴리머는, 중합 후에 상 분리가 일어나지 않는 한, 2차 폴리머에 대한 전구체의 비가 최대인 상태로 혼합되는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 펜타센은 PVK 막을 가소화하여 감광성 나노입자를 상기 막에 균일하게 분산시킬 수 있고 또한 전구체에 의한 나노입자의 등각 코팅을 가능하게 할 것으로 예상되는 전구체이다.
몇몇 실시예에서, 나노구조의 물질의 층은 감광성 나노입자와 전도성 나노입자의 혼합물로 이루어진다. 탄소 나노튜브, TiO2 나노튜브, ZnO 나노와이어와 같은 전도성 나노입자는, 광에 노출되면 나노입자에 의해 발생되는 전자 및 정공의 전하 분리를 더욱 증강시키기 위해 전구체 및 감광성 나노입자(선택적으로는 제2 전도성 폴리머와 함께) 혼합될 수 있다.
다른 실시예에서, 감광성 나노입자는 이산된(discrete) 입자이거나, 또는 탄 소 나노튜브(SWCNT), TiO2 나노튜브, ZnO 나노와이어와 같은 전도성 나노구조체에 부착된다.
감광성 나노입자는 분자상 자체 어셈블리(molecular self assembly)를 통해 탄소 나노튜브를 기재로 하는 전도성 나노구조체에 화학적으로 부착됨으로써 탄소 나노튜브 상에 이러한 나노입자의 단일층을 형성할 수 있다. 전도성 탄소 나노튜브는 해당 기술에 알려져 있는 방법으로 제조된다. 몇몇 실시예에서, 탄소 나노튜브는 바람직하게는 단일 벽 탄소 나노튜브(SWCNT)으로 이루어질 수 있다. 탄소 나노튜브는 적합한 용매 중에 용이하게 분산될 수 있도록 작용화될 수 있다. 작용화된 나노입자는 탄소 나노튜브 상의 적합한 작용기(예: 카르복실기 또는 기타)와 반응하여 분자상 자체 어셈블리 공정에 의해 조밀한 연속형 나노입자의 단일층을 적층시킨다. 나노입자 및 탄소 나노튜브 상의 작용기를 조절함으로써, 나노구조체의 표면과 나노입자 사이의 간격을 전하 재조합의 촉진에 있어서 표면 상태의 효과를 최소화하도록 조절할 수 있다. 이 간격은 전자가 나노입자로부터 고전도성 나노구조체로 이 갭을 관통하도록 유지된다. 몇몇 실시예에서, 이 간격은 수 Å이고, 바람직하게는 5Å 미만이다. 이와 같이 간편한 전자 수송은 전하 재조합을 배제할 것이며, 효율적인 태양 에너지 변환으로 유도할 효율적 전하 분리를 가져올 것이다. 일 실시예에서, 감광성 나노입자는 적합한 용매 중에서 반응시킴으로써 탄소 나노튜브에 부착된다. 전도성 탄소 나노튜브는 해당 기술에 알려져 있는 방법에 따라 기판(예: 금속박, ITO와 같은 전도성 산화물로 코팅된 유리) 상에 직접 성장 시킬 수 있다. 감광성 나노입자는 상기 기판 상에 성장된 탄소 나노튜브에 부착될 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 크기가 상이한 감광성 나노입자가 고이동도 폴리머의 전구체에 분산되어 2개의 전극(이들 전극 중 적어도 하나는 투명함) 사이에 협지된 단일층을 형성하는 광기전 장치 아키텍처가 제공된다. 나노입자와 전구체를 함유하는 층에, 선택적으로 제2 폴리머 및/또는 전도성 나노입자가 혼합된다.
또한, 본 발명의 실시예는, 고이동도 폴리머의 전구체에 분산되어 2개의 전극(이들 전극 중 적어도 하나는 투명함) 사이에 협지된 단일층을 형성하는 하나 이상의 크기를 가진 감광성 나노입자를 각각의 층이 포함하는 다층 구조체를 구비한 광기전 장치 아키텍처를 제공한다. 나노입자와 전구체를 함유하는 이들 층 각각에, 선택적으로 제2 폴리머 및/또는 전도성 나노입자가 혼합된다.
본 발명은 또한, 고이동도 폴리머(선택적으로 제2 폴리머와 혼합됨)의 전구체에 분산되어 2개의 전극 사이에 협지된 단일층을 형성하는 크기가 상이하고 상이한 물질로 된 감광성 나노입자와 탄소 나노튜브가 부착되어 있는 광기전 장치를 제공한다. 이들 전극 중 적어도 하나는 투명하다. 본 발명의 실시예는, 함께 적층되어 2개의 전극(이들 전극 중 적어도 하나는 투명함) 사이에 협지된 다중층을 형성한 단일 크기의 감광성 나노입자와 탄소 나노튜브가 부착되어 있는 광기전 장치를 포함한다. 이에 더하여, 본 발명은, 함께 적층되어 2개의 전극(이들 전극 중 적어도 하나는 투명함) 사이에 협지된 다중층을 형성하는 단일 크기의 단일 물질로 된 감광성 나노입자와 탄소 나노튜브가 부착되어 있는 광기전 장치를 제공한다. 또 다른 실시예에서, 함께 적층되어 2개의 전극(이들 전극 중 적어도 하나는 투명함) 사이에 협지된 다중층을 형성하는 여러 가지 크기의 단일 물질로 된 감광성 나노입자와 부착되어 있는 탄소 나노튜브를 포함하는 광기전 장치를 제공한다.
또 다른 태양에서, 본 발명의 실시예는 전극과 나노복합체 층 사이에 배치된 정공 수송 계면층(hole transporting interface layer)을 포함하는 광기전 장치를 제공한다. 몇몇 실시예는 전극과 나노복합체 층 사이에 전자 수송 계면층이 사용되는 광기전 장치를 포함한다.
도면을 참조하여 예시적 실시예들을 설명하기로 한다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 광기전 장치(800)의 일 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 광기전 장치는 유리, 금속 또는 플라스틱 기판(810) 상에 절연층(820) 및 금속층(830)을 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 적층함으로써 구성된다. IR 영역 800∼2,000 nm(밴드갭은 1.2 ev 미만)에서 흡수성을 가진 나노구조의 물질의 층(840)을 금속층(830) 상에 적층되어 있고, 이어서 투명한 전도층(예를 들면 ITO) 또는 터널-접합층(850)을 포함하는 재조합층이 적층되어 있다. 이들 층에 이어서, 나노구조의 층(840) 상부에 배치된 제1 광활성층(855)이 형성된다. 이 실시예에서, 제1 광활성층(855)은 n-형 비정질 실리콘(860), i-형 비정질 실리콘(870) 및 p-형 비정질 실리콘(880)을 포함하는 표준 비정질 실리콘층으로 이루어진다. 이와는 달리, 제1 광활성층(855)은 또한 n-형 마이크로결정질 실리콘, i-형 마이크로결정질 실리콘 및 p-형 마이크로결정질 실리콘을 포함하는 마이크로결정질 실리콘층으로 이루어질 수 있다. 제1 광활성층(855)은 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 형성될 수 있다. 이어서, ITO와 같은 투명한 전도층(TCO)(890)이 실리콘층의 상부에 적층된다. 광기전 장치는 햇빛(8100)이 TCO(890) 표면에 조사되도록 배향된다. 비정질 또는 마이크로결정질 실리콘층(855)의 두께는 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 IR 광자를 획득하여 IR 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
특별히 유리하게는, 재조합층 또는 터널 접합층(850)이 제1 광활성층 및 나노구조의 층 사이에 배치된다. 몇몇 실시예에서, 재조합층은 나노구조의 물질의 전하와 반대인 전하를 전도하는 물질로 이루어진 도핑된 층으로 이루어질 수 있다. 따라서 몇몇 실시예에서, 재조합층은 나노구조의 물질의 전도성 폴리머의 전하와 반대인 전하로 도핑된 층을 포함할 것이다. 이와는 달리, 재조합층은 나노구조의 물질의 나노입자의 전하와 반대인 전하는 전도하는 물질로 이루어진 도핑된 층이다. 재조합층은 도핑된 층에 커플링된 금속층 및/또는 절연체층을 추가로 포함할 수 있다.
도 9는 재조합층(850)을 보다 구체적으로 나타낸다. 재조합층(850)은 또한 이하의 실시예에서 터널 접합층으로 지칭되기도 한다. 나노구조의 층(840)은 정공 전도성 물질로 이루어지며, 정공 전도성 물질은 정공 전도성 나노입자 또는 정공 전도성 폴리머와 같은 정공 전도성 물질에 분산된 나노입자일 수 있다. 재조합층(850)은 금속 및/또는 절연체의 층 및 p 도핑된 물질의 층을 포함한다. 일반적으로, 재조합층은 나노구조의 층의 전하와 반대인 전하는 전도하는 물질로 이루어 진 도핑된 층이다. 따라서, 재조합층은 나노구조의 층(840)에 따라 나노입자 또는 전도성 폴리머의 전하와 반대인 전하는 전도하는 물질로 이루어진 도핑된 층(850B)이다. 몇몇 실시예에서, 재조합층은 도핑된 층(850B)에 커플링된 금속층(850A)을 추가로 포함한다. 이와는 달리, 재조합층은 도핑된 층(850B)에 커플링된 절연층(도시되지 않음)을 추가로 포함한다.
본 발명의 광기전 장치에 대한 적절한 상부 및 저부 셀 연결을 제공하기 위해, 도 9에 일반적으로 도시된 바와 같이 계면 또는 재조합층(850)이 제공된다. 일 실시예에서, 재조합층은 광기전 장치의 나노구조의 층에 반대인 도핑 형태를 구비한 고농도 도핑된(heavily doped) 비정질 실리콘으로 된 부가적 층 및/또는 제1 광활성층과 나노구조의 층 사이에 박막 금속층 또는 절연층을 가질 수 있어서, 상부 및 저부 태양 전지로 생각될 수 있다. 재조합층은 상기 층들 사이에 전하 수송을 촉진하도록 구성된다. 구체적으로, 재조합층은 에너지 밴드 형태가 저부 나노구조의 층(840)(저부 셀이라고도 칭함)으로부터의 정공과 제1 광활성 층(855)(상부 셀이라고도 칭함)으로부터의 전자 사이에 재조합 속도를 현저히 증강시키기에 유리하도록 구성된다.
다시 도 9를 참조하면, 상부 셀은 제1 광활성층(855)의 고농도 도핑된 N+ 컨택트층 상에 배치된 여분의 고농도 도핑된 P+ 층(850B)을 가지며, 이것은 본 실시예에서 N-I-N 반도체의 N+ 영역이다. 상기 P+ 및 N+ 층은 그의 계면에서 여분의 P+ 층(850B)과 터널 접합을 형성함으로써 실제로 저부 나노구조의 층(840)의 정공 전도성 성분의 일부가 된다. 제1 및 나노구조성 층(855, 840)은 각각 금속으로 된 얇은 터널막(850A)에 의해 물리적으로 분리된다. 몇몇 실시예에서, 상기 금속막(850A)은 금(Au)으로 이루어지고, 바람직하게는 약 5∼15Å 범위의 두께를 가진다. 다른 실시예에서는, 상기 금속층이 나노구조의 층으로부터 직접적인 정공 터널링을 충분히 보장하면서도 계면에서 별다른 광학적 또는 전기적 손실을 초래하지 않는다면 다른 금속막을 사용할 수 있다. 이와는 달리, 금속 물질 대신에 절연성 물질을 사용할 수 있다. 본 발명은 여분의 N+ 층이 본 실시예의 P+ 층을 대체하고, 나노구조의 층은 상부 컨택트층이 전자 전도성이고 정공 전도성이 아니도록 설계되어 있는 경우에, 반대 형태인 전도도의 광기전 장치 실시예에서 효과적으로 사용될 수 있음을 알아야 한다.
도 9에는 또한 대응하는 밴드 다이어그램이 도시되어 있다. 본 발명의 재조합 계면을 이용함으로써, 나노구조형 또는 저부 셀로부터 나오는 정공이 금속 박막을 통해 상부 셀의 여분의 P+ 층으로 전달되도록 바람직한 에너지 조건이 형성되고, 이어서 상부 셀의 N+ 층의 전자에 의한 직접적인 터널링 및 재조합이 이루어짐으로써 상부 및 저부 셀을 위한 효율적인 저저항 및 최소 손실의 연결이 직렬로 제공된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 상부 및 저부 셀의 적절한 연결 문제에 대한 효율적 해법을 제공한다.
IR 흡수층을 구비한 광기전 장치의 또 다른 실시예
본 발명의 광기전 장치의 또 다른 실시예가 도 10에 도시되어 있다. 일반적으로, 이 실시예에서, 나노구조의 물질의 층은 다결정질 또는 단결정 실리콘층과 일체화된 IR 획득 나노입자층으로 이루어진다. 다결정질 또는 단결정 실리콘층은 실질적으로 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 방사선을 흡수하는 물질로 된 제1 광기전 층을 형성한다. 이 실시예에서, 다결정질 실리콘 광기전 장치는 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 따라, n-형 다결정질 웨이퍼(1040)로 출발하여 상기 웨이퍼의 일면 상에 p-형 도펀트(대안적으로 p-형 단결정 웨이퍼를 n-형 도펀트로 도핑할 수 있음)로 도핑하고, 이어서 투명한 전도체 또는 전도성 그리드(grid)(1050)를 적층하여 구성된다. 투명한 전도층(예: ITO) 또는 터널-접합층(1030)은 제1 TCO 층(1050)의 반대쪽에 다결정질 실리콘 웨이퍼 상에 적층된다. IR 영역 800∼2,000nm(밴드갭은 1,2 ev 미만)에서 흡수성을 가진 나노입자층(1020)이 상기 TCO 또는 터널 접합층(1030) 상에 적층된 다음 금속층(1010)이 적층된다. 다결정질 실리콘층의 두께 및 도펀트 농도는 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 IR 광자를 획득하여, IR 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
또 다른 실시예에서, 도 11에 도시된 바와 같이 제1 광활성층이 CdTe 물질로 이루어진 광기전 장치가 제공된다. 여기서 나노구조의 물질의 층은 IR 획득 나노입자층을 포함한다. 이 실시예에서, 광기전 장치는 유리, 금속 또는 플라스틱 기판(1110) 상에 절연층(1120) 및 금속층(1130)을 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 적층함으로써 구성된다. IR 영역 800∼2,000nm(밴드갭은 1,2 ev 미만)에서 흡수성을 가진 나노입자층(1140)이 상기 금속층(1130) 상에 적층된 다음, 재조합층을 포함하는 투명한 전도층(예: ITO) 또는 터널 접합층(1150)이 적층된다. 이 들 층에 이어서, 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 CdTe 층(1160)이 형성된다. 그런 다음, ITO와 같은 투명한 전도층 TCO(1170)이 실리콘층의 상부에 적층된다. 광기전 장치는 햇빛(1180)이 TCO(1170)의 표면에 조사되도록 배향된다. CdTe 층의 두께는 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 IR 광자를 획득하여, IR 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
도 12에 나타낸 또 다른 실시예에서, IR 흡수 나노입자층은 CIGS 층과 일체화된다. 이 실시예에서, 광기전 장치는 유리, 금속 또는 플라스틱 기판(1210) 상에 절연층(1220) 및 금속층(1230)을 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 적층함으로써 구성된다. IR 영역 800∼2,000nm(밴드갭은 1,2 ev 미만)에서 흡수성을 가진 나노입자층(1240)이 상기 금속층(1230) 상에 적층된 다음, 재조합층을 포함하는 투명한 전도층(예: ITO) 또는 터널 접합층(1250)이 적층된다. 이들 층에 이어서, 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 CIGS 층(1260)이 형성된다. 그런 다음, ITO와 같은 투명한 전도층 TCO(1270)이 실리콘층의 상부에 적층된다. 광기전 장치는 햇빛(1280)이 TCO(1270)의 표면에 조사되도록 배향된다. CIGS 층의 두께는 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 IR 광자를 획득하여, IR 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
UV 흡수층을 구비한 광기전 장치의 실시예
본 발명의 또 다른 태양에서, 제1 광활성층은 실질적으로 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 반도체 물질로 이루어지고, 상부 광활성층은 실질적으로 태양 스펙트럼의 UV 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 하나 이상의 나노입자로 이루어지는 광기전 장치가 제공된다. 재조합층은 상기 제1 층 및 상부층 사이에 배치되고, 제1 층 및 상부층 사이에서 전하 수송을 촉진하도록 구성된다. 도 13을 참조하면, UV 획득 나노입자층의 상부 광활성층은 비정질 또는 마이크로결정질 실리콘층으로 이루어진 제1 광활성층과 일체화되어 있는 것으로 나타나 있다. 이 실시예에서, 광기전 장치는 유리, 금속 또는 플라스틱 기판(1310) 상에 절연층(1320) 및 금속층(1330)을 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 적층함으로써 구성된다. 이들 층에 이어서, 이 실시예에서 제1 광활성층을 형성하고 n-형 비정질 실리콘(13400), i-형 비정질 실리콘(1350) 및 p-형 비정질 실리콘(1360)을 포함하는 표준 비정질 또는 마이크로결정질 실리콘층이 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 형성된다. 다음으로, 투명한 전도층 TCO 또는 터널-접합층(1370)(이 경우 재조합층)이 재조합층으로서 실리콘층의 상부에 적층된다. UV 영역(밴드갭은 2 ev 이상)에서 흡수성을 가진 나노입자층(1380)이 상기 TCO 또는 터널-접합층(1370) 상에 적층된 다음, ITO와 같은 투명한 전도층(1390)이 적층된다. 광기전 장치는 햇빛(13100)이 TCO(1390)의 표면에 조사되도록 배향된다. 비정질 실리콘층의 두께는 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 UV 광자를 획득하여, UV 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
도 14에 나타낸 또 다른 실시예에서, UV 획득 나노입자층은 다결정질 또는 단결정 실리콘층과 일체화되어 있다. 이 실시예에서, 다결정질 또는 단결정 실리콘 광기전 장치는 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해, n-형 다결정질 웨이퍼(1420)로 출발하여 상기 웨이퍼의 일면 상에 p-형 도펀트(대안적으로 p-형 단결정 웨이퍼는 n-형 도펀트로 도핑될 수 있음)로 도핑하고, 이어서 금속층(1410)을 형성한다. 투명한 전도층(예: ITO) 또는 터널-접합층(1430)(재조합층이라고도 함)을 상기 금속층(1410)의 반대측 상의 다결정질 실리콘 웨이퍼 상에 적층한다. UV 영역(밴드갭은 2 ev 이상)에서 흡수성을 가진 나노입자층(1440)이 상기 TCO 또는 터널-접합층(1430) 상에 적층된 다음, TCO 층(1450)이 적층된다. 다결정질 실리콘층의 두께 및 도펀트 농도는 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 UV 광자를 획득하여, UV 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
도 15에 나타낸 또 다른 실시예에서, UV 획득 나노입자층은 CdTe 층과 일체화되어 있다. 이 실시예에서, 광기전 장치는 유리, 금속 또는 플라스틱 기판(1510) 상에 절연층(1520) 및 금속층(1530)을 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 적층한 다음, CdTe 층(1540)을 적층함으로써 구성된다. 투명한 전도층(예: TCO) 또는 터널-접합층(1550)(이 경우 재조합층)이 상기 CdTe 층(1540) 상에 적층된 다음, UV 영역(밴드갭은 2 ev 이상)에서 흡수성을 가진 나노입자층(1560)에 이어서 상기 나노입자층의 상부에 TCO와 같은 투명한 전도층 TCO(1570)이 적층된다. 광기전 장치는 햇빛(1580)이 TCO(1570)의 표면에 조사되도록 배향된다. CdTe 층의 두께는 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 UV 광자를 획득하여, UV 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
도 16에 나타낸 또 다른 실시예에서, UV 획득 나노입자층은 CIGS 층과 일체화되어 있다. 이 실시예에서, 광기전 장치는 유리, 금속 또는 플라스틱 기판(1610) 상에 절연층(1620) 및 금속층(1630)을 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 적층한 다음, CIGS 층(1640)을 적층함으로써 구성된다. 투명한 전도층(예: TCO) 또는 터널-접합층(1650)(이 경우 재조합층)이 상기 CIGS 층(1640) 상에 적층된 다음, UV 영역(밴드갭은 2 ev 이상)에서 흡수성을 가진 나노입자층(1660)에 이어서 상기 나노입자층의 상부에 TCO와 같은 투명한 전도층 TCO(1670)이 적층된다. 광기전 장치는 햇빛(1680)이 TCO(1670)의 표면에 조사되도록 배향된다. CIGS 층의 두께는 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 UV 광자를 획득하여, UV 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
UV 및 IR 흡수층을 구비한 광기전 장치의 실시예
또 다른 태양에서, 본 발명의 실시예는, 실질적으로 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 반도체 물질로 이루어진 제1 광활성층, 및 실질적으로 태양 스펙트럼의 UV 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 나노구조의 물질로 이루어진, 상기 제1 층 위에 형성된 상부 광활성층을 포함하는 광기전 장치를 제공한다. 재조합층은 상기 제1 층 및 상부층 사이에 배치되고, 제1 층 및 상부층 사이에서 전하 수송을 촉진하도록 구성된다. 상기 제1 광활성층 하부에는, 실질적으로 태양 스펙트럼의 IR 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 나노구조의 물질로 이루어진 저부 광활성층이 형성된다. 제2 재조합층은 상기 제1 층과 상기 저부층 사이에 배치되며, 상기 제1 층과 상기 저부층 사이에서 전하 수송을 촉진하도록 구성된다.
도 17을 참조하면, UV 획득 나노입자층의 상부층 및 IR 획득 나노입자층의 저부층이 도시되어 있으며, 상기 두층 사이에 제1 광활성층이 배치되어 있다. 이 실시예에서, 제1 광활성층은 비정질 또는 마이크로결정질 실리콘층을 포함한다. 이 실시예에서, 광기전 장치는 유리, 금속 또는 플라스틱 기판(1710) 상에 절연층(1720) 및 금속층(1730)을 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 적층함으로써 구성된다. IR 영역인 800∼2,000 nm(밴드갭은 1.2 ev 미만)에서 흡수성을 가진 나노입자층(1740)이 상기 금속층(1730) 상에 적층되고, 이어서 투명한 전도층(예: TCO) 또는 터널-접합층(1750)이 적층된다. 이들 층에 이어서 제1 광활성층이 적층되는데, 이 경우에 n-형 비정질 실리콘(1760), i-형 비정질 실리콘(1770) 및 p-형 비정질 실리콘(1780)을 포함하는 표준 비정질 또는 마이크로결정질 실리콘층이 해 당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 형성된다. 다음으로, 투명한 전도층 TCO(1790) 또는 터널-접합층(이 경우 재조합층)이 상기 실리콘층의 상부에 적층된다. UV 영역에서 흡수성을 가진 나노입자층(17100)은 TCO 또는 터널-접합층(90)에 적층되고, 이어서 ITO와 같은 투명한 전도층(17110)이 적층된다. 광기전 장치는 햇빛(17120)이 TCO(1790)의 표면에 조사되도록 배향된다. CIGS 층의 두께는 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시, UV 및 IR 광자를 획득하여, UV 및 IR 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
또 다른 실시예가 도시된 도 18은, 다결정질 또는 단결정 실리콘층과 일체화되는 UV 및 IR 획득 나노입자층을 나타낸다. 이 실시예에서, 다결정질 또는 단결정 실리콘 광기전 장치는 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해, n-형 다결정질 웨이퍼(1840)로 출발하여 상기 웨이퍼의 일면 상에 p-형 도펀트(대안적으로 p-형 단결정 웨이퍼는 n-형 도펀트로 도핑될 수 있음)로 도핑하고, 이어서 TCO 또는 터널-접합층(1830)을 적층하여 구성된다. 투명한 전도층(예: ITO) 또는 터널-접합층(1860)(재조합층이라고도 함)은 상기 제1 TCO 또는 터널-접합층(1830)의 반대측 상의 다결정질 실리콘 웨이퍼 상에 적층된다. UV 영역(밴드갭은 2 ev 이상)에서 흡수성을 가진 나노입자층(1860)이 상기 TCO 또는 터널-접합층(1830) 상에 적층된 다음, TCO 층(1870)이 적층된다. IR 영역(밴드갭은 1.2 ev 미만)에서 흡수성을 가진 나노입자층(1820)이 상기 TCO 또는 터널-접합층(1830) 상에 적층된 다음, 금속 전극층(1810)이 적층된다. 다결정질 실리콘층의 두께 및 도펀트 농도는 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시, UV 및 IR 광자를 획득하여, UV 및 IR 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
도 19는 UV 및 IR 획득 나노입자층이 CdTe 층과 일체화되어 있는 또 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 광기전 장치는 유리, 금속 또는 플라스틱 기판(1910) 상에 절연층(1920) 및 금속층(1930)을 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 적층한 다음, IR 영역(밴드갭은 1.2 ev 미만)에서 흡수성을 가진 나노입자층(1940)에 이어서 투명한 전도층인 TCO 층(1950) 또는 터널-접합층을 적층함으로써 구성된다. 다음으로, CdTe 층(1960)이 해당 기술에 잘 알려진 방법에 의해 TCO 또는 터널-접합층(또는 재조합층) 상에 적층된다. 투명한 전도층(예: TCO) 또는 터널-접합층(1970)이 상기 CdTe 층(1960) 상에 적층된 다음, UV 영역(밴드갭은 2 ev 이상)에서 흡수성을 가진 나노입자층(1980)에 이어서, ITO와 같은 투명한 전도층 TCO(1990)이 나노입자층의 상부에 적층된다. 광기전 장치는 햇빛(19100)이 TCO(1990) 표면에 조사되도록 배향된다. CdTe 층의 두께는 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시, UV 및 IR 광자를 획득하여, UV 및 IR 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
도 20은 UV 및 IR 획득 나노입자층이 CIGS 층과 일체화되어 있는 또 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 광기전 장치는 유리, 금속 또는 플라스틱 기판(2010) 상에 절연층(2020) 및 금속층(2030)을 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 적층한 다음, IR 영역(밴드갭은 1.2 ev 미만)에서 흡수성을 가진 나노입자층(2040)에 이어서 투명한 전도층인 TCO 층 또는 터널-접합층(또는 재조합층)(2050)을 적층함으로써 구성된다. 다음으로, CIGS 층(2060)이 해당 기술에 잘 알려진 방법에 의해 TCO 또는 터널-접합층(2050) 상에 적층된다. 투명한 전도층(예: TCO) 또는 터널-접합층(2070)이 상기 CIGS 층(2060) 상에 적층된 다음, UV 영역(밴드갭은 2 ev 이상)에서 흡수성을 가진 나노입자층(2080)에 이어서, ITO와 같은 투명한 전도층 TCO(2090)이 나노입자층의 상부에 적층된다. 광기전 장치는 햇빛(20100)이 TCO(2090) 표면에 조사되도록 배향된다. CIGS 층의 두께는 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시, UV 및 IR 광자를 획득하여, UV 및 IR 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 실질적으로 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 방사선을 흡수하는 제1 광활성층으로서 컴파운드 반도체 물질을 사용할 수 있다. 도 21은 III-V족 반도체층(예: GaAs)과 일체화된 UV 획득 나노입자층(예: InP 양자 도트)을 구비한 광기전 장치를 나타낸다. 이 실시예에서, 광기전 장치는 기판(2110) 상에 절연층(2120) 및 금속층(2130)을 해당 기술에 잘 알려진 방법에 의해 적층함 으로써 구성된다. 이들 층에 이어서, p-형 반도체(2140) 및 n-형 반도체(2150)로 구성된 III-V족 반도체층이 잘 알려진 방법에 의해 적층된다. 다음으로, 투명한 전도층 TCO(2160) 또는 터널-접합층이 상기 III-V족 층의 상부에 적층된다. UV 영역(밴드갭은 2 ev 이상)에서 흡수성을 가진 나노입자층(2170)이 TCO 또는 터널-접합층(재조합층이라고도 함)(2160) 상에 적층된 다음, 투명한 전도층(2180)이 적층된다. 광기전 장치는 햇빛(2190)이 TCO(2180) 표면에 조사되도록 배향된다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 UV 광자를 획득하여, UV 흡수 나노입자를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
4 접합 광기전 장치의 실시예
본 발명의 몇몇 실시예는 4 접합 광기전 장치를 제공한다. 도 22는 IR 획득 나노입자 광기전 장치를 나타내며, 결정질(단결정 또는 다결정) 광기전 장치가 일체화되어 4 접합 광기전 장치를 형성한다. 이 실시예에서, 결정질 실리콘 광기전 장치는 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해, n-형 다결정질 웨이퍼(2280)로 출발하여 상기 웨이퍼의 일면 상에 p-형 도펀트(대안적으로 p-형 단결정 웨이퍼는 n-형 도펀트로 도핑될 수 있음)로 도핑하고, 이어서 투명한 전도층(2270)을 형성한다. 결정질 실리콘 광기전 장치는 제1 TCO 층(2270)의 반대측의 실리콘 웨이퍼 상에 투명한 전도층(예: ITO) 또는 터널-접합층(제1 재조합층)(2290)을 적층함으로써 완성된다. IR 흡수성 나노입자를 함유하는 광기전 장치는 해당 기술에 공지된 표준 방법에 의해, 기판(유리, 금속 또는 플라스틱)(2210)으로 출발하여 유전 층(dielectric layer)(2220)을 적층하고, 이어서 금속층(2230)을 적층함으로써 구성된다. IR 영역(밴드갭은 1 ev 미만)에서 흡수성을 가진 나노입자층(2240)을 금속층(2230)에 적층한 다음, TCO 또는 터널-접합층(이 경우 제2 재조합층)(2250)을 적층한다. 도 22에 도시된 4 접합 직렬 셀은 결정질 실리콘 광기전 장치와 IR 흡수성 나노입자 광기전 장치를 조합함으로써 구성된다. 상기 두 셀을 함께 결합하기 위해 선택적으로 광학적 접착제층(2260)을 사용할 수 있다. 각각의 셀의 상대적 성능은 태양 스펙트럼의 가시 및 IR 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 IR 광자를 획득하여, IR 흡수 나노입자를 함유하는 광기전 장치를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
도 23은 UV 획득 나노입자 광기전 장치 및 결정질(단결정 또는 다결정) 실리콘 광기전 장치가 일체화되어 4 접합 광기전 장치가 형성된 또 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 결정질 실리콘 광기전 장치는 해당 기술에 잘 알려진 방법에 의해, n-형 결정질 실리콘 웨이퍼(2320)로 출발하여 상기 웨이퍼의 일면 상에 p-형 도펀트(대안적으로 p-형 실리콘 웨이퍼는 n-형 도펀트로 도핑될 수 있음)로 도핑하고, 이어서 금속층(2310)을 적층함으로써 구성된다. 결정질 실리콘 광기전 장치는 금속층(2310)의 반대측의 실리콘 웨이퍼 상에 투명한 전도층(예: ITO) 또는 터널-접합층(이 경우 제1 재조합층)(2330)을 적층함으로써 완성된다. UV 흡수성 나노입자를 함유하는 광기전 장치는 해당 기술에 공지된 표준 방법에 의해, 투명한 기판(유리, 또는 플라스틱)(2380)으로 출발하여 투명한 전도성 TCO 층(2370)을 적 층함으로써 구성된다. IR 영역(밴드갭은 2 ev 미만)에서 흡수성을 가진 나노입자층(2360)을 TCO 층(2370)에 적층한 다음, TCO 또는 터널-접합층(이 경우 제2 재조합층)(2350)을 적층한다. 도 23에 도시된 4 접합 직렬 셀은 결정질 실리콘 광기전 장치와 IR 흡수성 나노입자 광기전 장치를 조합함으로써 구성된다. 상기 두 셀을 함께 결합하기 위해 선택적으로 광학적 접착제층(2340)을 사용할 수 있다. 각각의 셀의 상대적 성능은 태양 스펙트럼의 가시 및 UV 영역에서의 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 UV 광자를 획득하여, UV 흡수 나노구조체를 함유하는 광기전 장치를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
도 24는 IR 획득 나노입자 광기전 장치와 박막(a-Si, u-Si, CdTe, CIGS, III-V) 광기전 장치가 일체화되어 4 접합 광기전 장치를 형성하는 또 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 박막 광기전 장치는 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해, 투명한 기판(24100)으로 출발하여 투명한 전도층(2490)을 적층한 다음, 활성 박막층(2480) 및 투명한 전도체 또는 터널 접합층(제1 재조합층)(2470)을 적층함으로써 구성된다. IR 흡수성 나노입자를 함유하는 광기전 장치는 해당 기술에 알려져 있는 표준 방법을 사용하여, 기판(유리, 금속, 플라스틱)(2410)으로 출발하여, 유전층(2420)을 적층한 다음, 금속층(2430)을 적층함으로써 구성된다. IR 영역(밴드갭은 1 ev 미만)에서 흡수성을 가진 나노입자층(2440)이 상기 금속층(2430) 상에 적층되고, 이어서 TCO 또는 터널 접합층(제2 재조합층)(2450)이 적층된다. 도 24에 도시된 4 접합 직렬 셀은 결정질 실리콘 광기전 장치와 IR 흡수성 나노입 자 광기전 장치를 조합함으로써 구성된다. 상기 두 셀을 함께 결합하기 위해 선택적으로 광학적 접착제층(2460)을 사용할 수 있다. 각각의 셀의 상대적 성능은 태양 스펙트럼의 가시 및 IR 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 IR 광자를 획득하여, IR 흡수 나노입자를 함유하는 광기전 장치를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 4 접합 광기전 장치의 부가적 실시예가 도 25에 도시되는데, 여기서 UV 획득 나노입자 광기전 장치 및 박막(a-Si, u-Si, CdTe, CIGS, III-V) 광기전 장치가 일체화되어 4 접합 광기전 장치를 형성한다. 이 실시예에서, 박막 광기전 장치는 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 투명한 기판(25100)으로 출발하여 투명한 전도층(2590)을 적층한 다음, 활성 박막층(2580) 및 투명한 전도체층 또는 터널 접합층(예컨대, 제1 재조합층)(2570)을 적층함으로써 구성된다. UV 흡수성 나노입자를 함유하는 광기전 장치는 해당 기술에 알려져 있는 표준 방법을 사용하여, 기판(유리, 금속, 플라스틱)(2510)으로 출발하여, 유전층(2520)을 적층한 다음, 금속층(2530)을 적층함으로써 구성된다. UV 영역(밴드갭은 1 ev 미만)에서 흡수성을 가진 나노입자층(2540)이 상기 금속층(2530) 상에 적층되고, 이어서 TCO 또는 터널 접합층(예컨대, 제2 재조합층)(2550)이 적층된다. 도 25에 도시된 4 접합 직렬 셀은 결정질 실리콘 광기전 장치와 UV 흡수성 나노입자 광기전 장치를 조합함으로써 구성된다. 상기 두 셀을 함께 결합하기 위해 선택적으로 광학적 접착제층(2560)을 사용할 수 있다. 각각의 셀의 상대적 성능은 태 양 스펙트럼의 가시 및 UV 영역에서 흡수를 최대화하도록 조절될 수 있다. 본 실시예에 기재된 광기전 장치는 태양 스펙트럼으로부터 가시 및 UV 광자를 획득하여, UV 흡수 나노입자를 함유하는 광기전 장치를 일체화하지 않는 광기전 장치 설계에 비해 더 높은 변환 효율을 나타낼 것이다.
작용화된 나노입자를 구비한 광기전 장치의 실시예
또 다른 태양에서, 본 발명의 실시예는, 실질적으로 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 반도체 물질로 이루어진 제1 광활성층, 및 실질적으로 태양 스펙트럼의 UV 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 나노구조의 물질로 이루어진 하나 이상의 광활성층을 포함하고, 하나 이상의 상기 나노구조의 물질은 작용화된 나노입자를 포함하는 광기전 장치를 제공한다. 도 26은 본 발명에 따른 나노복합체 광기전 장치의 일 실시예를 나타낸다. 이 광기전 장치는 ITO와 같은 투명한 전도체(2620)로 코팅된 유리 기판(2610) 상에 펜타센과 같은 고이동도 폴리머의 전구체 및 감광성 나노입자를 함유하는 나노복합체의 박층(2620)을 코팅한 다음 캐소드 금속층(2660)을 적층함으로써 형성된다. 감광성 나노입자는 IV족, II-IV족, II-VI족, IV-VI족, III-V족 물질로 만들어질 수 있다. 감광성 나노입자의 예는, 제한되지는 않지만, Si, Ge, CdSe, PbSe, ZnSe, CdTe, CdS, 또는 PbS 중 어느 하나 이상을 포함한다. 나노입자 크기는 소정 범위의 밴드갭을 얻기 위해, 예를 들면 약 2 nm 내지 10 nm 범위에서 변동될 수 있다. 이러한 나노입자는 해당 기술에 알려져 있는 방법에 의해 제조될 수 있다. 나노입자는 해당 기술에 알려져 있는 방법에 의해 작용화될 수 있다. 적합한 작용기의 예로는, 제한되지는 않지 만, 카르복실(-COOH), 아민(-NH2), 포스포네이트(-PO4), 술포네이트(-HSO3), 아미노에탄티올 등이 포함된다. 펜타센과 같은 고이동도 폴리머의 전구체에 분산된 감광성 나노입자로 된 나노복합체층(2640)은 스핀 코팅 또는 다른 잘 알려져 있는 용액 처리 기술에 의해 ITO 코팅된 유리 기판 상에 적층될 수 있다. 이 층은 하나의 단일층 또는 여러 개의 단일층일 수 있다. 나노복합체층(2640)에 있는 전구체는 펜타센 전구체의 중합을 개시하도록 하는 적절한 온도로 필름을 가열함으로써 중합된다. UV 중합가능한 전구체가 사용되는 경우, 상기 중합은 도 26의 ITO측(2620)으로부터 필름을 UV에 노출시킴으로써 달성될 수 있다. 광기전 장치의 실시예는 도 32에 도시된 방법에 따라 제조될 수 있다. 이러한 장치에서, 나노입자가 햇빛을 흡수하면 전자 정공 쌍이 발생되고, 발생되는 전자는 펜타센과 같은 고이동도 폴리머에 의해 캐소드로 신속히 수송되어 포집된다. 나노입자에 의해 발생된 전자-정공 쌍으로부터 이와 같이 전자가 신속히 제거됨으로써, 나노입자 기반 광기전 장치 장치에서 일반적으로 관찰되는 전자-정공 재조합의 가능성이 배제된다.
도 26에 도시된 실시예에 따르면, ITO(2620)와 나노복합체층(2640) 사이에는 정공 주입/수송 계면층 또는 버퍼층(2630)이 설치될 수 있다. 이와는 달리, 재조합층이라고도 지칭되는 전자 주입/수송 계면층(2650)이 금속층(2660)과 나노복합체층(2640) 사이에 설치될 수 있다.
도 27은 나노복합체 광기전 장치의 또 다른 실시예를 나타낸다. 이 광기전 장치는 ITO와 같은 투명한 전도체(2720)로 코팅된 유리 기판(2710) 상에 감광성 나 노입자, PVK 또는 P3HT와 같은 고이동도 폴리머 및 펜타센과 같은 고이동도 폴리머의 전구체(2740)를 포함하는 나노복합체층(2740)을 코팅한 다음, 캐소드 금속층(2760)을 적층함으로써 제조된다. 감광성 나노입자는 IV족, II-IV족, II-VI족, IV-VI족, III-V족 물질을 포함한다. 감광성 나노입자의 예는, 제한되지는 않지만, Si, Ge, CdSe, PbSe, ZnSe, CdTe, CdS, 또는 PbS 중 어느 하나 이상을 포함한다. 나노입자 크기는 소정 범위의 밴드갭을 얻기 위해(예를 들면 약 2 nm 내지 10 nm 범위에서) 변동될 수 있다. 이러한 나노입자는 해당 기술에 알려져 있는 방법에 의해 제조될 수 있다. 나노입자는 해당 기술에 알려져 있는 방법에 의해 작용화될 수 있다. 작용기로는, 제한되지는 않지만, 카르복실(-COOH), 아민(-NH2), 포스포네이트(-PO4), 술포네이트(-HSO3), 아미노에탄티올 등이 포함된다. PVK 또는 P3HT와 같은 고이동도 폴리머 및 펜타센과 같은 고이동도 폴리머의 전구체에 분산된 감광성 나노입자로 된 나노복합체층(2740)은 스핀 코팅 또는 다른 잘 알려져 있는 용액 처리 기술에 의해 ITO 코팅된 유리 기판 상에 적층될 수 있다. 나노복합체층(2740)은 하나의 단일층 또는 여러 개의 단일층일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 나노복합체층(2740)에 있는 전구체는 펜타센 전구체의 중합을 개시하도록 하는 적절한 온도로 필름을 가열함으로써 중합된다. UV 중합가능한 전구체가 사용되는 경우, 상기 중합은 ITO측(2720)으로부터 필름을 UV에 노출시킴으로써 달성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광기전 장치는 도 32에 도시된 방법에 따라 제조된다. 이 실시예에 따라 구성된 광기전 장치는 높은 효율을 가질 것으로 예상된다. 이러한 장치에서, 나노입자가 햇빛을 흡수하면 전자 정공 쌍이 발생되고, 발생되는 전자는 펜타센과 같은 고이동도 폴리머에 의해 캐소드로 신속히 수송되어 포집된다. 나노입자에 의해 발생된 전자-정공 쌍으로부터 이와 같이 전자가 신속히 제거됨으로써, 나노입자 기반 광기전 장치 장치에서 일반적으로 관찰되는 전자-정공 재조합의 가능성이 배제된다.
또한, 몇몇 실시예에서 정공 주입/수송 계면층 또는 버퍼층(2730)을 ITO(2720)와 나노복합체층(2740) 사이에 사용할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 정공 주입/수송 계면층(2750)을 금속층(2760)과 나노복합체층(2740) 사이에 사용할 수 있다.
작용화된 나노입자 및 전도성 나노입자/나노구조체를 구비한 광기전 장치의 실시예
몇몇 실시예에서, 나노구조의 물질은 감광성 나노입자 및 전도성 나노입자의 혼합물로 이루어진다. 상기 감광성 및 전도성 나노입자 중 하나 또는 모두를 작용화할 수 있다. 전도성 나노입자의 예는 단일 벽 탄소 나노튜브(SWCNT), TiO2 나노튜브 또는 ZnO 나노와이어 중 어느 하나 이상으로 이루어진다. 감광성 나노입자의 예는 CdSe, ZnSe, PbSe, InP, Si, Ge, SiGe 또는 III-V족 물질 중 어느 하나 이상으로 이루어진다.
도 28은 나노복합체 광기전 장치의 일 실시예를 나타낸다. 이 광기전 장치는 펜타센과 같은 고이동도 폴리머의 전구체에 분산된 전도성 나노구조체에 부착된 감광성 나노입자를 함유하는 나노복합체(2840)의 박층을 ITO와 같은 투명한 전도체(2820)로 코팅된 유리 기판(2810) 상에 코팅한 다음, 캐소드 금속층(2860)을 적층함으로써 구성할 수 있다. 감광성 나노입자는 IV족, II-IV족, II-VI족, IV-VI족, III-V족 물질로부터 만들어질 수 있다. 감광성 나노입자의 예는 Si, Ge, CdSe, PbSe, ZnSe, CdTe, CdS, 또는 PbS를 포함한다. 나노입자 크기는 소정 범위의 밴드갭을 얻기 위해 변동될 수 있다(예를 들면 약 2∼10 nm). 이러한 나노입자는 해당 기술에 알려져 있는 방법에 의해 제조될 수 있다. 나노입자는 해당 기술에 알려져 있는 방법에 따라 작용화될 수 있다. 작용기는, 카르복실(-COOH), 아민(-NH2), 포스포네이트(-PO4), 술포네이트(-HSO3), 아미노에탄티올 등을 포함할 수 있다. 전도성 나노구조체는 탄소 나노튜브(SWCNT), TiO2 나노튜브 또는 ZnO 나노와이어로부터 만들어질 수 있다. 전도성 나노구조체는 전도성 나노구조체의 표면에 대한 감광성 나노입자의 부착을 용이하게 하도록 작용화될 수 있다. 감광성 나노입자의 나노복합체층(2840)은 전도성 나노구조체에 부착되고 펜타센과 같은 고이동도 폴리머의 전구체에 분산된다. 이 층(2840)은 스핀 코팅 또는 다른 잘 알려져 있는 용액 처리 기술에 의해 ITO 코팅된 유리 기판 상에 적층된다. 이 층은 하나의 단일층 또는 여러 개의 단일층일 수 있다. 나노복합체층(2840)에 있는 전구체는 전구체의 중합을 개시하도록 하는 적절한 온도로 필름을 가열함으로써 중합된다. UV 중합가능한 전구체가 사용되는 경우, 상기 중합은 ITO측(2820)으로부터 필름을 UV에 노출시킴으로써 달성될 수 있다. 광기전 장치를 형성하기 위해 도 32에 도시된 방법을 수행할 수 있다. 이 광기전 장치에서, 나노입자가 햇빛을 흡수하면 전자 정공 쌍이 발생되고, 발생되는 전자는 전도성 나노구조체 및 펜타센과 같은 고이동도 폴리머에 의해 캐소드로 신속히 수송되어 포집된다. 나노입자에 의해 발생된 전자-정공 쌍으로부터 이와 같이 전자가 신속히 제거됨으로써, 나노입자 기반 광기전 장치 장치에서 일반적으로 관찰되는 전자-정공 재조합의 가능성이 배제된다. 또한, 정공 주입/수송 계면층 또는 버퍼층(2830)을 ITO(2820)와 나노복합체층(2840) 사이에 사용할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 정공 주입/수송 계면층(2850)을 금속층(2860)과 나노복합체층(2840) 사이에 사용할 수 있다.
나노복합체 광기전 장치의 또 다른 실시예를 도 29에 나타낸다. 이 광기전 장치는 PVK 또는 P3HT와 같은 고이동도 폴리머 및 펜타센과 같은 고이동도 폴리머의 전구체(2940)에 분산된 전도성 나노구조체에 부착된 감광성 나노입자를 함유하는 나노복합체층(2940)을 ITO와 같은 투명한 전도체(2920)로 코팅된 유리 기판(2910) 상에 코팅한 다음, 캐소드 금속층(2960)을 적층함으로써 구성할 수 있다. 감광성 나노입자는 IV족, II-IV족, II-VI족, IV-VI족, III-V족 물질을 포함할 수 있다. 감광성 나노입자의 예는, 제한되지는 않지만, Si, Ge, CdSe, PbSe, ZnSe, CdTe, CdS, 또는 PbS를 포함한다. 나노입자 크기는 소정 범위의 밴드갭을 얻기 위해 변동될 수 있다(예를 들면 약 2∼10 nm). 이러한 나노입자는 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 의해 제조될 수 있다. 나노입자는 해당 기술에 잘 알려져 있는 방법에 따라 작용화될 수 있다. 작용기는, 카르복실(-COOH), 아민(-NH2), 포스 포네이트(-PO4), 술포네이트(-HSO3), 아미노에탄티올 등을 포함할 수 있다. 전도성 나노구조체는 탄소 나노튜브(SWCNT), TiO2 나노튜브 또는 ZnO 나노와이어로부터 만들어질 수 있다.
전도성 나노구조체는 전도성 나노구조체의 표면에 대한 감광성 나노입자의 부착을 용이하게 하도록 작용화될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 감광성 나노입자의 나노복합체층(2940)은 전도성 나노구조체에 부착되고 PVK 또는 P3HT와 같은 고이동도 폴리머에 분산된다. 펜타센과 같은 고이동도 폴리머의 전구체는 스핀 코팅 또는 다른 잘 알려져 있는 용액 처리 기술에 의해 ITO 코팅된 유리 기판 상에 적층될 수 있다. 이 층은 하나의 단일층 또는 여러 개의 단일층일 수 있다. 나노복합체층(2940)에 있는 전구체는 전구체의 중합을 개시하도록 하는 적절한 온도로 필름을 가열함으로써 중합된다. UV 중합가능한 전구체가 사용되는 경우, 상기 중합은 ITO측(2920)으로부터 필름을 UV에 노출시킴으로써 달성될 수 있다. 이 광기전 장치는 도 32에 도시된 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 이 실시예에 따라 구성된 광기전 장치는 높은 효율을 가질 것으로 예상된다. 이 광기전 장치에서, 나노입자가 햇빛을 흡수하면 전자 정공 쌍이 발생되고, 발생되는 전자는 전도성 나노구조체 및 펜타센과 같은 고이동도 폴리머에 의해 캐소드로 신속히 수송되어 포집된다. 나노입자에 의해 발생된 전자-정공 쌍으로부터 이와 같이 전자가 신속히 제거됨으로써, 나노입자 기반 광기전 장치 장치에서 일반적으로 관찰되는 전자-정공 재조합의 가능성이 배제된다.
또 다른 실시예에서, 정공 주입/수송 계면층 또는 버퍼층(2930)을 ITO(2920)와 나노복합체층(2940) 사이에 사용할 수 있다. 이와는 달리, 정공 주입/수송 계면층(2950)을 금속층(2960)과 나노복합체층(2940) 사이에 사용할 수 있다.
나노복합체 광기전 장치의 또 다른 실시예를 도 30에 나타낸다. 이 광기전 장치는 펜타센과 같은 고이동도 폴리머의 전구체에 분산된 감광성 나노입자 및 전도성 나노구조체를 함유하는 나노복합체의 박층(3040)을 ITO와 같은 투명한 전도체(3020)로 코팅된 유리 기판(3010) 상에 코팅한 다음, 캐소드 금속층(3060)을 적층함으로써 구성할 수 있다. 감광성 나노입자는 IV족, II-IV족, II-VI족, IV-VI족, III-V족 물질로부터 만들어질 수 있다. 감광성 나노입자의 예는 Si, Ge, CdSe, PbSe, ZnSe, CdTe, CdS, 또는 PbS를 포함한다. 나노입자 크기는 소정 범위의 밴드갭을 얻기 위해 변동될 수 있다(예를 들면 약 2∼10 nm). 이러한 나노입자는 해당 기술에 알려져 있는 방법에 따라 제조될 수 있다. 나노입자는 해당 기술에 알려져 있는 방법에 따라 작용화될 수 있다. 작용기는, 카르복실(-COOH), 아민(-NH2), 포스포네이트(-PO4), 술포네이트(-HSO3), 아미노에탄티올 등을 포함할 수 있다. 전도성 나노구조체는 탄소 나노튜브(SWCNT), TiO2 나노튜브 또는 ZnO 나노와이어로부터 만들어질 수 있다. 전도성 나노구조체는 고이동도 폴리머의 전구체에서 용이하게 분산되도록 작용화될 수 있다. 감광성 나노입자 및 펜타센과 같은 고이동도 폴리머의 전구체에 분산된 전도성 나노구조체로 된 나노복합체층(3040)은 스핀 코팅 또는 다른 잘 알려져 있는 용액 처리 기술에 의해 ITO 코팅된 유리 기판 상에 적층될 수 있다. 이 층은 하나의 단일층 또는 여러 개의 단일층일 수 있다. 나노복합체층(3040)에 있는 전구체는 전구체의 중합을 개시하도록 하는 적절한 온도로 필름을 가열함으로써 중합된다. UV 중합가능한 전구체가 사용되는 경우, 상기 중합은 ITO측(3020)으로부터 필름을 UV에 노출시킴으로써 달성될 수 있다. 이 실시예에 따라 구성된 광기전 장치는 높은 효율을 가질 것으로 예상된다. 이 광기전 장치에서, 나노입자가 햇빛을 흡수하면 전자 정공 쌍이 발생되고, 발생되는 전자는 전도성 나노구조체 및 펜타센과 같은 고이동도 폴리머에 의해 캐소드로 신속히 수송되어 포집된다. 나노입자에 의해 발생된 전자-정공 쌍으로부터 이와 같이 전자가 신속히 제거됨으로써, 나노입자 기반 광기전 장치 장치에서 일반적으로 관찰되는 전자-정공 재조합의 가능성이 배제된다. 몇몇 실시예에서, 정공 주입/수송 계면층 또는 버퍼층(3030)을 ITO(3020)와 나노복합체층(3040) 사이에 사용할 수 있다. 이와는 달리, 정공 주입/수송 계면층(3050)을 금속층(3060)과 나노복합체층(3040) 사이에 사용할 수 있다.
도 31은 나노복합체 광기전 장치의 또 다른 실시예를 나타낸다. 이 광기전 장치는 PVK 또는 P3HT와 같은 고이동도 폴리머 및 펜타센과 같은 고이동도 폴리머의 전구체에 분산된 감광성 나노입자 및 전도성 나노구조체를 포함하는 나노복합체층(3140)을, ITO와 같은 투명한 전도체(3120)로 코팅된 유리 기판(3110) 상에 코팅한 다음, 캐소드 금속층(3160)을 적층함으로써 구성할 수 있다. 감광성 나노입자는 IV족, II-IV족, II-VI족, IV-VI족, III-V족 물질로부터 만들어질 수 있다. 감광성 나노입자의 예는 Si, Ge, CdSe, PbSe, ZnSe, CdTe, CdS, 또는 PbS를 포함한 다. 나노입자 크기는 소정 범위의 밴드갭을 얻기 위해 변동될 수 있다(예를 들면 약 2∼10 nm). 이러한 나노입자는 해당 기술에 알려져 있는 방법에 따라 제조될 수 있다. 나노입자는 해당 기술에 알려져 있는 방법에 따라 작용화될 수 있다. 작용기는, 카르복실(-COOH), 아민(-NH2), 포스포네이트(-PO4), 술포네이트(-HSO3), 아미노에탄티올 등을 포함할 수 있다. 전도성 나노구조체는 탄소 나노튜브(SWCNT), TiO2 나노튜브 또는 ZnO 나노와이어로부터 만들어질 수 있다. 전도성 나노구조체는 고이동도 폴리머의 전구체에서 용이하게 분산되도록 작용화될 수 있다. PVK 또는 P3HT와 같은 고이동도 폴리머 및 펜타센과 같은 고이동도 폴리머의 전구체에 분산된 감광성 나노입자 및 전도성 나노구조체로 된 나노복합체층(3140)은 스핀 코팅 또는 다른 잘 알려져 있는 용액 처리 기술에 의해 ITO 코팅된 유리 기판 상에 적층될 수 있다. 이 층은 하나의 단일층 또는 여러 개의 단일층일 수 있다. 나노복합체층(3140)에 있는 전구체는 펜타센 전구체의 중합을 개시하도록 하는 적절한 온도로 필름을 가열함으로써 중합된다. UV 중합가능한 전구체가 사용되는 경우, 상기 중합은 ITO측으로부터 필름을 UV에 노출시킴으로써 달성될 수 있다. 도 31에 도시된 광기전 장치는 도 32에 도시된 방법 단계를 이용하여 제조될 수 있다. 이 실시예에 따라 구성된 광기전 장치는 높은 효율을 가질 것으로 예상된다. 이 광기전 장치에서, 나노입자가 햇빛을 흡수하면 전자 정공 쌍이 발생되고, 발생되는 전자는 전도성 나노구조체 및 펜타센과 같은 고이동도 폴리머에 의해 캐소드로 신속히 수송되어 포집된다. 나노입자에 의해 발생된 전자-정공 쌍으로부 터 이와 같이 전자가 신속히 제거됨으로써, 나노입자 기반 광기전 장치 장치에서 일반적으로 관찰되는 전자-정공 재조합의 가능성이 배제된다.
도 31에 도시된 실시예의 형태에서, 정공 주입/수송 계면층 또는 버퍼층(3130)을 ITO(3120)와 나노복합체층(3140) 사이에 사용할 수 있다. 이와는 달리, 정공 주입/수송 계면층(3150)을 금속층(3160)과 나노복합체층(3140) 사이에 사용할 수 있다.
이상과 같은 실시예들은 본 발명을 적용하는 몇 가지 예이다. 당업자라면 누구라도 다른 전도성 물질, 예를 들면 산화아연, 산화주석, 산화인듐주석, 산화인듄아연을 상기 실시예에서 사용할 수 있음을 이해할 것이다. 당업자라면 누구라도 상기 감광성 나노입자는 도트, 로드, 바이포드, 멀티보드, 와이어 등과 같은 다양한 형태를 가질 수 있음을 이해할 것이다. 당업자라면 누구라도 상기 실시예에 기재된 탄소 나노튜브, TiO2 나노튜브 및 ZnO 나노튜브 대신에 다른 전도성 나노튜브 물질을 사용할 수 있음을 이해할 것이다. 당업자라면 누구라도 상기 펜타센 전구체 대신에 다른 열 경화성 또는 방사선 경화성 전구체를 사용할 수 있음을 이해할 것이다. 당업자라면 누구라도 PVK, P3HT 및 PEDOT 대신에 다른 전도성 폴리머를 사용할 수 있음을 이해할 것이다. 당업자라면 누구라도 상기 실시예에 기재된 전도성 폴리머 PVK, P3HT 및 PEDOT 대신에 전도성 및 비전도성 폴리머의 혼합물을 사용할 수 있음을 이해할 것이다.
도 32는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 광기전 장치를 제조하는 데 이용할 수 있는 방법의 일 실시예를 나타낸다. 구체적으로, 단계 3210에서 기판은 ITO로 코팅된다. 단계 3220에서 ITO 코팅된 기판 상부에 선택적으로 버퍼층이 적층될 수 있다. 다음으로, 단계 3240에서 상기 장치는 용액 코팅 과정을 거친다. 선택적으로, 단계 3230에서 상기 용액은 감광성 나노입자, 폴리머 전구체 및 폴리머를 함유할 수 있다. 단계 3250에서 버퍼층은 선택적으로 용액 코팅 이후에 적층될 수 있다. 다음으로, 단계 3260에서 금속이 적층되고, 최종적으로 단계 3270에서 전구체가 중합된다. 중합은 열적 또는 UV 노출에 의해 일어날 수 있다.
이상과 같은 특정한 실시예 및 본 발명의 가장 바람직한 형태의 설명은 단지 예시와 설명을 목적으로 제시되었다. 그러한 설명은 총망라된 것이거나 개시된 구체적 형태에 본 발명을 한정하려는 것이 아니다. 본 발명의 구체적 특징은 단지 편의상 몇몇 도면에는 제시되고 다른 도면에는 제시되지 않으며, 어느 하나의 특징은 본 발명에 따른 다른 특징과 조합될 수 있다. 기재된 공정의 단계들은 순서를 바꾸거나 조합할 수 있고, 다른 단계들을 포함할 수 있다. 상기 실시예는 본 발명의 원리 및 그의 실제적 응용을 가장 잘 설명함으로써 당업자로 하여금 본 발명 및 구상하는 특별한 용도에 적합하도록 다양하게 변형된 다양한 실시예를 가장 잘 활용할 수 있게 하기 위해 선택되고 기재되었다. 본 발명의 추가적 변경은 본 개시 내용을 감안하여 당업자에게 명백할 것이며, 그러한 변경은 첨부된 청구의 범위 및 그의 등가물에 포함된다 할 것이다. 본 명세서에 인용된 출판물은 그 전체가 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (37)

  1. 실질적으로 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 반도체 물질로 이루어진 제1 광활성층;
    실질적으로 태양 스펙트럼의 IR 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 나노구조의 물질로 이루어진 제2 광활성층; 및
    상기 제1 광활성층과 상기 제2 광활성층 사이에 배치되며, 상기 제1 광활성층과 상기 제2 광활성층 사이에서 전하 수송을 촉진하는 재조합층(recombination layer)
    을 포함하는 광기전 장치(photovoltaic device).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나노구조의 물질은 정공 전도성(hole conducting) 또는 전자 전도성 폴리머 및 상보성 나노입자(complementary nanoparticle)를 포함하는 나노복합체(nanocomposite) 물질인 광기전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 재조합층은 상기 전도성 폴리머의 전하와 반대인 전하를 전도하는 물질로 이루어진 도핑된 층인 광기전 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 재조합층은 상기 나노입자의 전하와 반대인 전하를 전도하는 물질로 이루어진 도핑된 층인 광기전 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 재조합층이 도핑된 층에 커플링된 금속층을 추가로 포함하는 광기전 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 재조합층이 도핑된 층에 커플링된 절연층을 추가로 포함하는 광기전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 나노구조의 물질이 반도체성 도트(dot), 로드(rod) 또는 멀티포드(multipod) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 광기전 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 나노복합체가 폴리머에 분산된 하나 이상의 나노입자로 이루어진 광기전 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 하나 이상의 나노입자가 PbSe, Pbs, CdHgTe, Si 또는 SiGe 중 어느 하나 이상으로 이루어진 광기전 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 나노입자가 PbSe, Pbs, CdHgTe, Si 또는 SiGe 중 어느 하나 이상으로 이루어진 광기전 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 폴리머가 P3HT, 펜타센 또는 MEH-PPV 중 어느 하나 이상으로 이루어진 광기전 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 나노구조의 물질이 감광성 나노입자와 전도성 나노입자의 혼합물로 이루어진 광기전 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 감광성 나노입자 및 상기 전도성 나노입자 중 어느 하나 또는 모두가 작용화된(functionalized), 광기전 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전도성 나노입자가, 단일 벽 탄소 나노튜브(single wall carbon nanotube; SWCNT)), TiO2 나노튜브, 또는 ZnO 나노와이어 중 하나 이상으로 이루어진, 광기전 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 감광성 나노입자가, CdSe, ZnSe, PbSe, InP, Si, Ge, SiGe, 또는 III-V족 물질 중 하나 이상으로 이루어진, 광기전 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 층이 정공 전도성 폴리머에 분산된 하나 이상의 무기 나노입자를 포함하고, 상기 재조합층은,
    N+ 도핑 층; 및
    상기 N+ 도핑 층에 커플링된 금속층
    을 추가로 포함하는, 광기전 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광활성층이, 비정질 실리콘, 단결정질 실리콘, 다결정질 실리콘, 마이크로결정질 실리콘, 나노결정질 실리콘, CdTe, 구리인듐갈륨 디셀레나이 드(CIGS), 또는 III-V족 반도체 물질 중 어느 하나로 이루어진 광기전 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광활성층이 정공 전도성 또는 전자 전도성인 유기 물질로 이루어진 광기전 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광활성층이, P3HT, P3OT, MEH-PPV, PCBM, CuPe, PCTBI 또는 C60 중 어느 하나로 이루어진 광기전 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광활성층이, P-I-N 반도체 또는 P-N 반도체를 포함하는 광기전 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광활성층이 다층(multiple layers)으로 이루어지고, 그 각각의 층은 가시 스펙트럼의 특정 범위를 흡수하도록 구성되어 있는 광기전 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 다층 중 하나 이상의 사이에 배치된 하나 이상의 재조합층을 추가로 포 함하고, 상기 재조합층은 상기 다층을 가로질러 전하 수송을 촉진하는 광기전 장치.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광활성층이 다층으로 이루어지고, 그 각각의 층은 IR 스펙트럼의 특정 범위를 흡수하는 광기전 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 다층 중 하나 이상의 사이에 배치된 하나 이상의 재조합층을 추가로 포함하고, 상기 재조합층은 상기 다층을 가로질러 전하 수송을 촉진하는 광기전 장치.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광활성층 상부에 배치된 상부 광활성층을 추가로 포함하고, 상기 상부 광활성층은 실질적으로 태양 스펙트럼의 UV 범위에서 방사선의 흡수를 나타내는 물질을 포함하는 광기전 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제1 광활성층과 상기 상부 광활성층 사이에 배치되어 상기 상부 광활성층과 상기 제1 광활성층 사이에서 전하 수송을 촉진하는 제2 재조합층을 추가로 포 함하는 광기전 장치.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 상부 광활성층이 하나 이상의 나노입자로 이루어진 광기전 장치.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 상부 광활성층이 폴리머 매트릭스에 분산된 하나 이상의 나노입자로 이루어진 광기전 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 하나 이상의 나노입자가 ZnSe 또는 CdZnTe 중 하나 이상으로 이루어진 광기전 장치.
  30. 제1 광활성층;
    상기 제1 광활성층 위에 배치되고, 상기 제1 광활성층의 밴드 갭보다 큰 밴드 갭을 나타내는 물질로 이루어진 상부 광활성층; 및
    상기 제1 광활성층 하부에 배치되고, 상기 제1 광활성층의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 나타내는 물질로 이루어진 저부 광활성층
    을 포함하는 광기전 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 상부 광활성층이 2 ev 이상의 밴드갭을 나타내는 광기전 장치.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 저부 광활성층이 1.2 ev 이하의 밴드갭을 나타내는 광기전 장치.
  33. 실질적으로 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 반도체 물질로 이루어진 제1 광활성층;
    실질적으로 태양 스펙트럼의 UV 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 하나 이상의 나노입자로 이루어진 상부 광활성층; 및
    상기 제1 광활성층과 상기 상부 광활성층 사이에 배치되며, 상기 제1 광활성층과 상기 상부 광활성층 사이에서 전하 수송을 촉진하는 재조합층
    을 포함하는 광기전 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 재조합층이 P+ 도핑 층을 포함하는 광기전 장치.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 제1 광활성층이 P-I-N 반도체를 포함하는 광기전 장치.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 하나 이상의 나노입자가 폴리머 매트릭스에 분산되어 있는 광기전 장치.
  37. 실질적으로 태양 스펙트럼의 가시 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 반도체 물질로 이루어진 제1 광활성층;
    실질적으로 태양 스펙트럼의 UV 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 하나 이상의 나노입자로 이루어진 상부 광활성층;
    상기 제1 광활성층과 상기 상부 광활성층 사이에 배치되며, 상기 제1 광활성층과 상기 상부 광활성층 사이에서 전하 수송을 촉진하는 재조합층;
    실질적으로 태양 스펙트럼의 IR 영역에서 방사선의 흡수를 나타내는 나노구조의 물질로 이루어진 저부 광활성층; 및
    상기 제1 광활성층과 상기 저부 광활성층 사이에 배치되며, 상기 제1 광활성층과 상기 저부 광활성층 사이에서 전하 수송을 촉진하는 제2 재조합층
    을 포함하는 광기전 장치.
KR1020087022460A 2006-02-13 2007-02-12 나노구조의 층을 가진 광기전 장치 KR20080095288A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US77254806P 2006-02-13 2006-02-13
US60/772,548 2006-02-13
US79682006P 2006-05-02 2006-05-02
US60/796,820 2006-05-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080095288A true KR20080095288A (ko) 2008-10-28

Family

ID=38372164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087022460A KR20080095288A (ko) 2006-02-13 2007-02-12 나노구조의 층을 가진 광기전 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20080230120A1 (ko)
EP (1) EP1996342A4 (ko)
JP (1) JP2009527108A (ko)
KR (1) KR20080095288A (ko)
AU (1) AU2007214967A1 (ko)
CA (1) CA2641490A1 (ko)
TW (1) TW200810136A (ko)
WO (1) WO2007095386A2 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011046264A1 (ko) * 2009-10-12 2011-04-21 이화여자대학교 산학협력단 화합물 반도체 태양 전지 및 그 제조 방법
KR20130004920A (ko) * 2010-03-09 2013-01-14 유로피안 나노 인베스트 아베 고효율 나노구조 광전지 소자 제조
KR101448041B1 (ko) * 2013-04-22 2014-10-10 한국기계연구원 배리어층이 형성된 유기 박막 태양전지 및 이의 제조방법
KR101520784B1 (ko) * 2013-12-09 2015-05-15 한국생산기술연구원 실리콘 나노입자에 의한 양자점 효과를 결합시킨 유기 태양전지

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8718437B2 (en) 2006-03-07 2014-05-06 Qd Vision, Inc. Compositions, optical component, system including an optical component, devices, and other products
US9874674B2 (en) 2006-03-07 2018-01-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Compositions, optical component, system including an optical component, devices, and other products
US8849087B2 (en) 2006-03-07 2014-09-30 Qd Vision, Inc. Compositions, optical component, system including an optical component, devices, and other products
SI2022108T1 (sl) * 2006-05-01 2009-10-31 Univ Wake Forest Organske optoelektronske naprave in uporabe le-teh
WO2007130972A2 (en) 2006-05-01 2007-11-15 Wake Forest University Fiber photovoltaic devices and applications thereof
US20080149178A1 (en) * 2006-06-27 2008-06-26 Marisol Reyes-Reyes Composite organic materials and applications thereof
EP2050151B1 (en) 2006-08-07 2011-10-12 Wake Forest University Method of producing composite organic materials
WO2008042859A2 (en) * 2006-09-29 2008-04-10 University Of Florida Research Foundation, Inc. Method and apparatus for infrared detection and display
US7785657B2 (en) * 2006-12-11 2010-08-31 Evident Technologies, Inc. Nanostructured layers, method of making nanostructured layers, and application thereof
WO2009002551A1 (en) * 2007-06-26 2008-12-31 Qd Vision, Inc. Photovoltaic devices including quantum dot down-conversion materials useful for solar cells and materials including quantum dots
JP2009260209A (ja) * 2007-09-20 2009-11-05 Kyocera Corp 積層型光電変換装置及び光電変換モジュール
US20090159121A1 (en) * 2007-10-09 2009-06-25 Nanomas Technologies, Inc. Conductive nanoparticle inks and pastes and applications using the same
US8664513B2 (en) * 2007-10-12 2014-03-04 OmniPV, Inc. Solar modules with enhanced efficiencies via use of spectral concentrators
CN101911331B (zh) * 2007-11-01 2013-05-29 维克森林大学 横向有机光电器件及其应用
SG186643A1 (en) * 2007-12-13 2013-01-30 Technion Res & Dev Foundation Photovoltaic cells comprising group iv-vi semiconductor core-shell nanocrystals
US20110048534A1 (en) * 2008-01-24 2011-03-03 University Of Toledo Nanodipole Photovoltaic Devices, Methods of Making and Methods of Use Thereof
US8324414B2 (en) * 2009-12-23 2012-12-04 Battelle Energy Alliance, Llc Methods of forming single source precursors, methods of forming polymeric single source precursors, and single source precursors and intermediate products formed by such methods
US8003070B2 (en) * 2008-03-13 2011-08-23 Battelle Energy Alliance, Llc Methods for forming particles from single source precursors
US8951446B2 (en) 2008-03-13 2015-02-10 Battelle Energy Alliance, Llc Hybrid particles and associated methods
US9371226B2 (en) 2011-02-02 2016-06-21 Battelle Energy Alliance, Llc Methods for forming particles
WO2009137053A1 (en) 2008-05-06 2009-11-12 Qd Vision, Inc. Optical components, systems including an optical component, and devices
EP2297762B1 (en) 2008-05-06 2017-03-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Solid state lighting devices including quantum confined semiconductor nanoparticles
US9207385B2 (en) 2008-05-06 2015-12-08 Qd Vision, Inc. Lighting systems and devices including same
US8093488B2 (en) 2008-08-28 2012-01-10 Seagate Technology Llc Hybrid photovoltaic cell using amorphous silicon germanium absorbers with wide bandgap dopant layers and an up-converter
TWI369789B (en) * 2008-10-24 2012-08-01 Iner Aec Executive Yuan Coating for solar cell and method for making the same
DE102009007908A1 (de) * 2009-02-06 2010-08-12 Zylum Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co. Patente Ii Kg Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Photovoltaik-Systems und Dünnschicht-Photovoltaik-System
US10297707B1 (en) * 2009-02-23 2019-05-21 Tatiana Globus Thin film photovoltaic cell system and method of manufacture
US20100276071A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Solarmer Energy, Inc. Tandem solar cell
TWI419341B (zh) * 2009-05-18 2013-12-11 Ind Tech Res Inst 量子點薄膜太陽能電池
TWI420540B (zh) 2009-09-14 2013-12-21 Ind Tech Res Inst 藉由光能或熱能成形之導電材料、導電材料之製備方法以及導電組合物
US9349970B2 (en) 2009-09-29 2016-05-24 Research Triangle Institute Quantum dot-fullerene junction based photodetectors
US9054262B2 (en) 2009-09-29 2015-06-09 Research Triangle Institute Integrated optical upconversion devices and related methods
JP2013506302A (ja) 2009-09-29 2013-02-21 リサーチ トライアングル インスティテュート， インターナショナル 量子ドット−フラーレン接合光電子素子
WO2011046664A2 (en) * 2009-10-15 2011-04-21 Applied Materials, Inc. A barrier layer disposed between a substrate and a transparent conductive oxide layer for thin film silicon solar cells
US8208252B2 (en) * 2009-11-05 2012-06-26 Alcatel-Lucent Usa Inc. Infrared energy powered cooling apparatus and computer chassis comprising same
US20110108102A1 (en) * 2009-11-06 2011-05-12 Honeywell International Inc. Solar cell with enhanced efficiency
US20110155233A1 (en) * 2009-12-29 2011-06-30 Honeywell International Inc. Hybrid solar cells
WO2011149960A2 (en) 2010-05-24 2011-12-01 University Of Florida Research Foundation Inc. Method and apparatus for providing a charge blocking layer on an infrared up-conversion device
US8975509B2 (en) * 2010-06-07 2015-03-10 The Governing Council Of The University Of Toronto Photovoltaic devices with multiple junctions separated by a graded recombination layer
US8926761B2 (en) * 2010-08-06 2015-01-06 First Solar, Inc. Photovoltaic module cleaner
EP2601688B1 (en) * 2010-08-07 2020-01-22 Tpk Holding Co., Ltd Device components with surface-embedded additives and related manufacturing methods
TWI487128B (zh) * 2010-08-20 2015-06-01 Iner Aec Executive Yuan 一種新穎的堆疊式奈米晶矽薄膜太陽電池結構
KR20120018604A (ko) * 2010-08-23 2012-03-05 삼성전자주식회사 태양 전지
CN102097592B (zh) * 2010-11-22 2012-11-21 中山爱科数字科技股份有限公司 一种叠层复合型太阳能电池
JP2012129278A (ja) * 2010-12-14 2012-07-05 Konica Minolta Holdings Inc 有機光電変換素子、その製造方法及び太陽電池
JP2014511041A (ja) * 2011-04-05 2014-05-01 ユニバーシティー オブ フロリダ リサーチ ファウンデーション，インコーポレイテッド 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
JP6502093B2 (ja) 2011-06-30 2019-04-17 ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファンデーション インコーポレーティッド 利得を伴って赤外線放射を検出する方法および装置
EP2770540A4 (en) * 2011-10-17 2015-05-20 Nat Inst Of Advanced Ind Scien METHOD FOR LINKING SEMICONDUCTOR ELEMENTS AND LINK STRUCTURE
DE102012201457A1 (de) * 2012-02-01 2013-08-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement
US9947816B2 (en) * 2012-04-03 2018-04-17 California Institute Of Technology Semiconductor structures for fuel generation
CA2787584A1 (en) 2012-08-22 2014-02-22 Hy-Power Nano Inc. Method for continuous preparation of indium-tin coprecipitates and indium-tin-oxide nanopowders with substantially homogeneous indium/tin composition, controllable shape and particle size
KR101541357B1 (ko) 2013-05-13 2015-08-06 한국과학기술연구원 저가 용액공정 기반의 창호용 박막 태양전지 및 이의 제조방법
JP5955305B2 (ja) * 2012-12-26 2016-07-20 富士フイルム株式会社 半導体膜、半導体膜の製造方法、太陽電池、発光ダイオード、薄膜トランジスタ、および、電子デバイス
CN103346176A (zh) * 2013-06-18 2013-10-09 天津理工大学 基于不同粒径PbS量子点的叠层太阳能电池及制备方法
JP2015128105A (ja) * 2013-12-27 2015-07-09 ソニー株式会社 半導体ナノ粒子分散体、光電変換素子および撮像装置
US9741882B2 (en) 2014-08-25 2017-08-22 IntriEnergy Inc. Tandem junction photovoltaic cell
CN107636431A (zh) 2015-06-11 2018-01-26 佛罗里达大学研究基金会有限公司 单分散ir 吸收纳米颗粒以及相关方法和装置
WO2017037693A1 (en) * 2015-09-01 2017-03-09 Technion Research & Development Foundation Limited Heterojunction photovoltaic device
CN105428538B (zh) * 2015-12-17 2018-02-27 南开大学 一种具有纳米颗粒密堆积结构的有机太阳电池
KR101789930B1 (ko) * 2016-07-07 2017-10-26 경북대학교 산학협력단 광감성 유기 커패시턴스 소자
CN112349801B (zh) * 2020-10-16 2023-12-01 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 叠层电池的中间串联层及生产方法、叠层电池

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19518668A1 (de) * 1995-05-22 1996-11-28 Bosch Gmbh Robert Elektrolumineszierendes Schichtsystem
EP0864182B1 (en) * 1995-11-28 2003-08-13 International Business Machines Corporation Organic/inorganic alloys used to improve organic electroluminescent devices
US5720827A (en) * 1996-07-19 1998-02-24 University Of Florida Design for the fabrication of high efficiency solar cells
US5958573A (en) * 1997-02-10 1999-09-28 Quantum Energy Technologies Electroluminescent device having a structured particle electron conductor
US6121541A (en) * 1997-07-28 2000-09-19 Bp Solarex Monolithic multi-junction solar cells with amorphous silicon and CIS and their alloys
US6005707A (en) * 1997-11-21 1999-12-21 Lucent Technologies Inc. Optical devices comprising polymer-dispersed crystalline materials
JP4024009B2 (ja) * 2000-04-21 2007-12-19 Ｔｄｋ株式会社 有機ｅｌ素子
US6657378B2 (en) * 2001-09-06 2003-12-02 The Trustees Of Princeton University Organic photovoltaic devices
FR2827854B1 (fr) * 2001-07-25 2003-09-19 Saint Gobain Rech Substrat revetu d'un film composite, procede de fabrication et applications
GB0118258D0 (en) * 2001-07-26 2001-09-19 Cambridge Display Tech Ltd Electrode compositions
KR100477746B1 (ko) * 2002-06-22 2005-03-18 삼성에스디아이 주식회사 다층 구조의 애노드를 채용한 유기 전계 발광 소자
WO2004009884A1 (en) * 2002-07-19 2004-01-29 University Of Florida Transparent electrodes from single wall carbon nanotubes
US20040031519A1 (en) * 2002-08-13 2004-02-19 Agfa-Gevaert Nano-porous metal oxide semiconductor spectrally sensitized with metal oxide chalcogenide nano-particles
US20050126628A1 (en) * 2002-09-05 2005-06-16 Nanosys, Inc. Nanostructure and nanocomposite based compositions and photovoltaic devices
EP1540741B1 (en) * 2002-09-05 2014-10-29 Nanosys, Inc. Nanostructure and nanocomposite based compositions and photovoltaic devices
US20040067324A1 (en) * 2002-09-13 2004-04-08 Lazarev Pavel I Organic photosensitive optoelectronic device
US6833201B2 (en) * 2003-01-31 2004-12-21 Clemson University Nanostructured-doped compound for use in an EL element
US7675057B2 (en) * 2003-03-19 2010-03-09 Technische Universitaet Dresden Photoactive component with organic layers
US7605327B2 (en) * 2003-05-21 2009-10-20 Nanosolar, Inc. Photovoltaic devices fabricated from nanostructured template
US20050000565A1 (en) * 2003-05-22 2005-01-06 Tingying Zeng Self-assembly methods for the fabrication of McFarland-Tang photovoltaic devices
DE10326547A1 (de) * 2003-06-12 2005-01-05 Siemens Ag Tandemsolarzelle mit einer gemeinsamen organischen Elektrode
US6995371B2 (en) * 2003-06-12 2006-02-07 Sirica Corporation Steady-state non-equilibrium distribution of free carriers and photon energy up-conversion using same
EP1676328A2 (en) * 2003-09-23 2006-07-05 Evergreen Solar Inc. Organic solar cells including group iv nanocrystals and method of manufacture
US7605534B2 (en) * 2003-12-02 2009-10-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element having metal oxide and light-emitting device using the same
EP1709690A4 (en) * 2004-01-20 2009-03-11 Cyrium Technologies Inc SOLAR CELL WITH EPITAXIAL GROWTH QUANTUM DOT MATERIAL
US7604843B1 (en) * 2005-03-16 2009-10-20 Nanosolar, Inc. Metallic dispersion
US8586967B2 (en) * 2004-04-13 2013-11-19 The Trustees Of Princeton University High efficiency organic photovoltaic cells employing hybridized mixed-planar heterojunctions
US20050253502A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Matsushita Electric Works, Ltd. Optically enhanced nanomaterials
US7329709B2 (en) * 2004-06-02 2008-02-12 Konarka Technologies, Inc. Photoactive materials and related compounds, devices, and methods
WO2006023206A2 (en) * 2004-07-23 2006-03-02 University Of Florida Research Foundation, Inc. One-pot synthesis of high-quality metal chalcogenide nanocrystals without precursor injection
GB0422913D0 (en) * 2004-10-15 2004-11-17 Elam T Ltd Electroluminescent devices
WO2006073562A2 (en) * 2004-11-17 2006-07-13 Nanosys, Inc. Photoactive devices and components with enhanced efficiency
EP1917557A4 (en) * 2005-08-24 2015-07-22 Trustees Boston College APPARATUS AND METHODS FOR SOLAR ENERGY CONVERSION IMPLEMENTING COMPOSITE METAL STRUCTURES OF NANOMETRIC SCALE
AU2007217091A1 (en) * 2006-02-16 2007-08-30 Solexant Corp. Nanoparticle sensitized nanostructured solar cells
CA2642678A1 (en) * 2006-02-17 2007-08-30 Solexant Corporation Nanostructured electroluminescent device and display
US20080066802A1 (en) * 2006-03-23 2008-03-20 Solexant Corp. Photovoltaic device containing nanoparticle sensitized carbon nanotubes

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011046264A1 (ko) * 2009-10-12 2011-04-21 이화여자대학교 산학협력단 화합물 반도체 태양 전지 및 그 제조 방법
KR101103770B1 (ko) * 2009-10-12 2012-01-06 이화여자대학교 산학협력단 화합물 반도체 태양 전지 및 그 제조 방법
KR20130004920A (ko) * 2010-03-09 2013-01-14 유로피안 나노 인베스트 아베 고효율 나노구조 광전지 소자 제조
KR101448041B1 (ko) * 2013-04-22 2014-10-10 한국기계연구원 배리어층이 형성된 유기 박막 태양전지 및 이의 제조방법
KR101520784B1 (ko) * 2013-12-09 2015-05-15 한국생산기술연구원 실리콘 나노입자에 의한 양자점 효과를 결합시킨 유기 태양전지

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007095386A3 (en) 2008-04-24
EP1996342A2 (en) 2008-12-03
CA2641490A1 (en) 2007-08-23
JP2009527108A (ja) 2009-07-23
EP1996342A4 (en) 2010-12-29
AU2007214967A1 (en) 2007-08-23
US20080230120A1 (en) 2008-09-25
WO2007095386A2 (en) 2007-08-23
TW200810136A (en) 2008-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20080095288A (ko) 나노구조의 층을 가진 광기전 장치
US20080142075A1 (en) Nanophotovoltaic Device with Improved Quantum Efficiency
US10741708B2 (en) Vertically stacked photovoltaic and thermal solar cell
US20080066802A1 (en) Photovoltaic device containing nanoparticle sensitized carbon nanotubes
US20080110494A1 (en) Nanoparticle sensitized nanostructured solar cells
US20100276731A1 (en) Inorganic Nanocrystal Bulk Heterojunctions
Sun et al. Compound semiconductor nanowire solar cells
CN101411001A (zh) 纳米颗粒敏化的纳米结构的太阳能电池
KR20090117881A (ko) 광전지 및 광전지를 제조하는 방법
TW201314931A (zh) 電荷耦合之光伏打裝置
Raval et al. Historic Developments, Current Technologies and Potential of Nanotechnology to Develop Next Generation Solar Cells with Improved Efficiency.
Goodnick et al. Solar cells
Anwar et al. Quantum Dot Solar Cells
Zhang et al. Development and prospect of nanoarchitectured solar cells
CN101421051A (zh) 具有纳米结构层的光伏装置
Sahoo et al. Nanoscience and Nanotechnologies for Photovoltaics
Asim et al. Perspective of Nanomaterials in Solar Cell
Wang et al. Three-Dimensional Photovoltaic Devices Based on Vertically Aligned Nanowire Array
Nivetha et al. Oxide and Metallic Materials for Photovoltaic Applications: A Review

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid