KR20100090245A - 광전지 디바이스 - Google Patents

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KR20100090245A
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Abstract

적어도 하나의 활성 층, 및 적어도 일 측 상에 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하고 광전지 디바이스의 적어도 하나의 활성 층의 표면 수용 측에 광학적으로 접촉하는 투명한 덮개 판을 포함하는 광전지 디바이스에 있어서, 광학 릴리프 구조들은 n이 4 이상인 적어도 3개의 n-다각형 표면들에 의해 연결되는 단일 정점(apex) 및 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.

Description

광전지 디바이스{PHOTOVOLTAIC DEVICE}
본 발명은 적어도 하나의 활성 층, 및 적어도 일 측 상에 광학 구조들의 어레이를 포함하고 표면의 반사 손실들을 감소시키기 위해 활성 층(들)의 수광 표면에 광학적으로 접촉하는 하나의 덮개 판을 포함하는 광전지 디바이스에 관한 것이다. 판 또는 시트는 광전지 디바이스의 스펙트럼 응답을 개선하기 위해 판 내측에 또는 이와 접촉한 발광 분자들과 조합해서 사용될 수도 있다.
광전지 디바이스들은 일반적으로 광 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 사용된다. 이들 디바이스들은 광에 노출되었을 때 전하 캐리어들을 생성하는 광 흡수 물질로 구성되는 활성 층을 포함한다. 광전지 디바이스들에서 현재 일반적인 활성 층은 실리콘이다. 그러나, 예를 들면 갈륨 비소(GaAs), 카드뮴 텔루라이드(CdTe) 또는 구리 인듐 갈륨 디셀레나이드(CIGS)같은 다양한 물질들에 접할 수 있다. 활성 층에서 생성되는 전하들은 전기를 전도할 도전성 접촉들로 분리된다. 활성 층의 얇고 부서지기 쉬운 특성에 기인하여, 일반적으로 활성 층은 예를 들면, 유리로 만들어진 투명한 덮개 판에 의해 외부 영향들로부터 보호된다. 활성 층 및 덮개 판 둘 모두는 광전지 디바이스에 입사되는 광의 일부를 반사시킨다는 것이 이 기술에서 공지되어 있다. 특히 활성 층의 큰 굴절률은 큰 반사 손실을 야기하며 이는 - 실리콘의 경우 - 입사광의 최대 22%까지에 이를 수 있다. 반사된 광은 전기 에너지로 변환될 수 없기 때문에 이들 반사 손실들은 광전지 디바이스의 효율에 큰 감소를 야기한다.
광전지 디바이스의 효율을 감소시키는 또 다른 영향은 예를 들면, 자외(UV) 또는 청색 광과 같은 일반적으로 단 파장들에 대해 활성 층의 낮은 양자 효율이다. 이 낮은 응답은 물질의 밴드-갭에 의해 야기된다. 밴드 갭이란 가전자 대역(valence band)의 상부와 전도 대역의 하부 간에 에너지 차를 말하는 것으로, 전자들이 하나의 대역으로부터 또 다른 대역으로 도약할 수 있다. 밴드-갭에 기인하여, 활성 층은 광 에너지가 가장 효율적으로 전기 에너지로 변환되는 최적 파장을 갖는다. 최적 파장보다 크거나 낮은 파장을 가진 광은 덜 효율적으로 전기 에너지로 변환된다. 단파장 범위에서 광전지 디바이스의 스펙트럼 응답을 감소시킬 수 있는 두 번째 영향은 덮개 판에 의한 광의 흡수이다. 덮개 판이 일반적으로 가시광에 투명할지라도 이것은 흔히 UV 범위를 흡수한다. 결국 이 광은 광전지 디바이스의 활성 층에 도달할 수 없어 전기 에너지로 변환될 수 없다.
이들 반사 손실들을 감소시키기 위해서, 반사 방지 코팅이 광 흡수 물질 또는 소위 활성 층 상부에 도포될 수 있다. 반사 방지 코팅은 활성 층의 굴절률과 덮개 판 사이의 굴절률을 가진 투명 물질로 된 단일의 1/4-파 층으로 구성된다. 이것이 이론적으로는 중심 파장에서 제로의 반사율을 나타내고 중심 주위의 넓은 대역의 파장들에 대해 감소된 반사율을 나타낼지라도, 이들 층들의 가공 비용 및 재료 비용은 비교적 높다. 또한, 코팅들을 생성하는 처리 기술들(예를 들면, 화학 기상 증착)은 포괄적이며 시간 소비적이다. 또한, 반사 방지 코팅은 이것이 도포되는 표면에만 작용한다. 그러므로 활성 층 및 덮개 판의 표면들 어느 하나에 하나의 단일의 반사 방지 코팅을 사용함으로써 활성 층 및 덮개 판의 반사들 모두를 감소시키는 것은 가능하지 않다.
반사 손실들을 감소시키는 또 다른 방법은 활성 층의 표면을 구조화하는 것이다. 이것은 물질 자체를 직접 구조화하거나 이 물질이 피착되는 기판의 표면을 구조화함으로써 행해질 수 있다. 활성 층을 일반적으로 피라미드 또는 V-형상의 구조들로 구조화함으로써, 패널에 진입할 큰 기회를 광에 제공하는 표면에서 다수의 반사에 의해 활성 층에서 반사 손실의 감소가 얻어진다. 이 효과는 활성 층의 표면에서 반사 손실들을 감소시키며 따라서 이를 반사 방지 효과라고도 한다. 두 번째로, 구조들은 어떤 경우들에 있어서는 활성 층에 의해 흡수되지 않고 기판의 표면에 의해 반사되는 광을 부분적으로 트랩(trap)할 수도 있다. 결국 활성 층에 의한 광 흡수 기회가 증가된다. 활성 층을 구조화하는 것이 광전지 셀의 효율을 현저하게 개선할 수 있을지라도, 제조 방법들은 매우 복잡하고 극히 비싸다. 요망되는 효과를 실현하기 위해 흔히 습식 화학 에칭, 기계식 에칭 또는 반응성 이온 에칭같은 공정들이 사용된다. 또한, 활성 층의 구조화는 덮개 판의 반사 손실들을 감소시키지 못한다.
앞 단락에 기술된 바와 동일한 개념을 유리판, 즉 덮개 판의 광 투과율을 개선하기 위해 사용할 수 있음이 이 기술에 공지되어 있다. 여기에서, 유리판의 반사 손실들을 감소시키고 이에 따라 이의 투과율을 증가시키기 위해서 유리판에 V-형상(G.A. Landis, 21st IEEE photovoltaic specialist conference, 1304-1307 (1990)) 또는 WO 03/046617에 개시된 바와 같은 피라미드 구조들이 적용된다. 구조들은 예를 들면, 주조 또는 프레싱을 통해 유리판에 적용될 수 있다. 그러나, 판을 광전지 디바이스의 덮개 판으로서 사용할 때, 디바이스의 최대 효율은 6%만큼 증가될 수 있을 뿐이며, 이는 모델 연구에 따르면(U. Blieske et all, 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, 188-191 (2003)), 반사 손실들의 대략 30%의 감소이다. 실제로는 결과들은 훨씬 덜하며 단지 3%만이 얻어질 수 있다. 구조들이 활성 층의 반사 손실들의 일부를 감소시킬지라도, 이는 덮개 판의 반사 손실을 압도적으로 감소시킨다. 그러므로 반사 손실들의 총 감소 및 및 광전지 디바이스의 효율 증가는 낮다.
그러므로, 본 발명의 목적은 광전지 디바이스의 효율을 개선하고 반사 손실들, 특히 활성 층의 반사 손실들이 더욱 감소되는 광전지 디바이스를 제공하는 것이다.
이 목적은 적어도 하나의 활성 층, 및 적어도 일 측 상에 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하고 광전지 디바이스의 적어도 하나의 활성 층의 표면 수용 측에 광학적으로 접촉한 투명한 덮개 판을 포함하는 광전지 디바이스에 있어서, 광학 릴리프 구조들은 n이 4 이상인 적어도 3개의 n-다각형 표면들에 의해 연결되는 단일 정점(apex) 및 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스에 의해 달성된다.
정점은 개개의 기하학적 광학 릴리프 구조의 상측 부분으로서 규정된다. 정점은 베이스에 대조하여 개개의 기하학적 광학 릴리프 구조의 단일의 가장 멀리있는 지점이다. 정점은 베이스에 수직한 직선으로 측정하여, 베이스까지의 거리가 가장 긴 지점이다.
투명한 덮개 판이 하나의 개개의 기하학적 광학 릴리프 구조만을 포함할 수도 있지만 투명 덮개 판은 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하는 것이 바람직하다. 어레이는 컬렉션(collection) 또는 그룹의 요소들로서 이해되어야 하는데, 이 경우 개개의 광학 릴리프 구조들은 서로 이웃하여 놓여지거나 하나의 기판 상에 행들 및 열들로 배열된다. 바람직하게 어레이는 적어도 4개의 기하학적 광학 릴리프 구조들을 포함한다.
놀랍게도 광학 릴리프 구조들을 포함하는 덮개 판은 이 덮개 판이 활성 층의 수광 측과 광학적으로 접촉하여 배치되었을 때, 광전지 디바이스의 활성 층의 수광 표면의 반사 손실들을 감소시킴이 보여질 수도 있을 것이다. 이 요건이 이행되지 않는다면, 판을 통해 활성 층으로의 투과는 비-구조화된 표면에 비해 같거나 낮게 되도록 감소된다.
바람직하게, 광학 릴리프 구조의 베이스는 m개의 변을 가진 다각형 형상을 포함하며 광학 구조는 총 적어도 m + 1 표면들을 포함한다.
본 발명에 따른 광학 릴리프 구조에 대한 이들 주어진 요건들은 V-형상 또는 임의의 피라미드 구조들의 경우엔 이행되지 않는다. 본 발명에 따른 개개의 기하학적 광학 릴리프 구조의 예가 도 3에 주어졌다. 이 예는 결코 본 발명을 제한시키려는 것이 아니다. 여기에서 기하학적 광학 릴리프 구조는 6각형 베이스를 단일 정점에 직접 연결하는 3개의 정사각 표면들을 명백히 포함하며 구조는 총 9개의 표면들을 포함한다. 이 구조는 종래 기술로부터 공지된 임의의 V-형상 구조 또는 임의의 피라미드와는 다르다. 반복되는 V-형상 구조는 규정에 의하여 나란한 표면들만을 포함한다. 피라미드 구조는 규정에 의하여 정점에 n-다각형 베이스를 연결하는 n개의 삼각형들을 포함한다. 도 3에 기술된 구조는 이들 요건들의 어느 것도 만족시키지 않는다.
본 발명에 따른 기하학적 광학 릴리프 구조는 2가지 주 기능들을 갖는다:
1. n개의 변을 가진 다각형 베이스를 통해 구조에 진입하는 광은 이의 원래의 방향으로 구조의 표면들에 의해 적어도 부분적으로 반사된다.
2. 구조의 표면들을 통해 구조에 진입하는 광은 적어도 부분적으로 투과된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 단일 기하학적 광학 구조는 이 구조에 포함되는 모든 표면들에 대해 수렴해야 한다. 바람직하게 베이스와 임의의 표면 사이의 각도는 90°이하가 되어야한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 투명 덮개 판은 서로 인접하는 인접 구조들을 갖는 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함한다. 구조들은 모든 구조들의 오리엔테이션(orientation)이 서로에 관하여, 동일하거나, 번갈아 있거나 무작위로 있게 배치될 수 있다.
평탄한 표면에 대한 반사 손실들은 입사각 φ에 좌우됨에 알려져 있다. 평탄면의 경우 반사 손실들은 광원, 즉 태양이 표면에 수직할 때(φ=0°) 작다. 반사 손실들은 입사각 φ이 90°일 때, 즉 광원이 광전지 디바이스의 표면에 평행할 때 최대로 증가한다. 경향은 다를지라도, 유사한 효과가 종래 기술로부터 공지된 피라미드 구조들의 어레이에 대해서 관찰된다. 그러나, 두 경우들에서 반사 손실들은 적어도 큰 정도로 θ 각도에 무관하다. 지향성 각도라고도 하는 θ 각도는 디바이스에 관하여 광원, 즉 태양의 북, 동, 남, 서 위치를 결정하는 각도이다. 놀랍게도 본 발명에 따른 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이에 있어서 반사 손실들의 감소는 현저하게 θ 각도에 좌우된다. 이러한 의존성에 기인하여 태양의 궤적에 관한 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이의 오리엔테이션은 광전지 디바이스의 성능에 현저히 영향을 미친다. 따라서, 본 발명에 따른 광전지 디바이스의 바람직한 실시예에서, 어레이는 θ에 대한 최적의 성능이 최대 광 세기에서 달성되도록 위치된다.
다각형 베이스의 에지들이 원의 원주선 상에 놓인 원에 의해 광학 구조의 n-다각형 베이스를 기술할 때, 원의 직경(D)은 바람직하게는 30 mm 미만, 보다 바람직하게는 10 mm 미만 및 가장 바람직하게는 3 mm 미만이다.
구조들의 높이는 베이스의 직경(D)에 따르며 바람직하게는 0.1*D와 2*D 사이이다.
본 발명에 따른 광전지 디바이스의 바람직한 실시예에서 광학 릴리프 구조들의 어레이의 표면들은 코팅으로 덮인다. 코팅은 흐림-방지(anti-fogging) 코팅, 오염-방지(anti-fouling) 코팅, 스크래치-방지 코팅 등일 수 있다.
본 발명에 따른 광전지 디바이스의 바람직한 실시예에서, 코팅은 광학 릴리프 구조들과는 다른 굴절률을 가지며 코팅의 형상은 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이에 상보적이며 코팅을 구비한 광전지 디바이스는 고른 비-릴리프 구조들을 갖는다. 예를 들면, 고 굴절률 물질로 광학 릴리프 구조들을 만들고 이를 코팅 후에 릴리프 구조가 없게 저 굴절률 물질로 피복하는 것이 가능하다. 즉, 고 굴절률 광학 릴리프 구조들은 저 굴절률 물질로 "채워진다(filled)".
광학 릴리프 구조들을 포함하는 덮개 판은 임의의 투명한 물질로 만들어질 수 있다. 투명 물질은 400 nm 내지 1200 nm 범위 내에서 0.2 mm-1 미만의 선형 흡수를 갖는 물질로서 이해되어야 한다. 바람직하게 광학 릴리프 구조들은 중합 물질로 만들어진다. 중합 물질들에 대한 예들은 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리아크릴아미드, 또는 이들의 임의의 조합이다. 중합체는 바람직하게는 UV 흡수제들 및/또는 힌더드 아민 광 안정제들(hindered amine light stabilizers)에 의해 안정화된다.
또 다른 바람직한 실시예에서 광학 릴리프 구조들은 유리, 예를 들면 실리케이트 유리(silicate glass) 또는 석영 유리로 만들어진다.
판의 두께는 바람직하게는 30 mm 미만, 보다 바람직하게는 10 mm미만, 가장 바람직하게는 3 mm 미만이다.
본 발명에 따른 광학 릴리프 구조들을 포함하는 덮개 판은 이 기술에 공지된 공정들로서, 예를 들면 사출 성형(injection molding), 써모 캘린더링(thermo calendaring), 레이저 구조화, 포토-리소그래픽(photo-lithographic) 방법들, 분말 프레싱, 주조(casting), 그라인딩(grinding) 또는 핫 프레싱에 의해 얻어질 수 있다.
광전지 디바이스의 활성 층의, 특히 낮은 파장들의 낮은 스펙트럼 응답 효과를 극복하기 위해서, 활성 층 상에 또는 이 위에 발광 안료들이 도포될 수 있다. 발광 안료들은 층에 의해 효율적으로 사용되지 않는 파장들을 더 효율적으로 사용되는 파장들로 변환함으로써 디바이스의 스펙트럼 응답을 개선한다. 안료의 발광 분자들은 단 파장들을 흡수하며 광을 더 긴 파장의 광을 재-방출한다.
그러므로, 본 발명은 발광 안료가 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하는 투명 덮개 판에 있는 앞서 기술된 광전지 디바이스에 관계된다.
그러나, 발광 안료의 발광 분자들에 의해 방출된 광의 일부는 이것이 활성 층으로부터 멀리 지향되기 때문에, 또는 층의 고 굴절률에 기인하여 이 층에 의하 반사되기 때문에 종래 기술의 광전지 디바이스들의 활성 층에 의해 사용될 수 없다. 결국 발광 안료들은 실제로는 종래 기술의 광전지 디바이스들의 효율을 대략 2%만큼 증가시킬 뿐이다(H.J. Hovel et all, Solar energy materials, 2, 19-29 (1979).
본 발명에 따른 광전지 디바이스를 이 기술에 공지된 발광 안료들과 조합하였을 때, 놀랍게도 광전지 디바이스의 스펙트럼 응답이 발광 안료의 발광 분자들을 단순히 추가한 바로부터 예상되었을 것을 넘어 개선되는 상승 효과가 일어난다.
그러나, 발광 분자들이 투명 덮개 판에 첨가될 때 판은 400 nm와 1200 nm 사이의 파장 범위의 적어도 일부 내에서 불투명하게 될 수도 있음에 유의해야 한다.
본 발명에 따른 광학 릴리프 구조들을 포함하는 투명 덮개 판에 발광 분자들을 첨가할 때, 광전지 디바이스의 스펙트럼 응답은 비-구조화된 표면에 비해 개선된다(도 2 참조). 광학 구조들을 포함하는 투명 덮개 판은 발광 광의 반사 손실들을 감소시키고 활성 층으로부터 떨어져 방출된 발광 광을 활성 층으로 재지향시킴으로써 광전지 디바이스의 활성 층의 수광 표면에서 발광 광에 의해 방출되는 광의 흡수를 증가시킨다. 발광 분자들은 바람직하게는 판 내측에 분포되는데, 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하는 투명 덮개 판과 광전지 디바이스의 활성 층의 수광 표면 사이에 별도의 층에 있을 수도 있다. 광학 릴리프 구조들 및/또는 발광 분자들을 포함하는 층을 포함하는 투명 덮개 판과 광전지 디바이스의 활성 층의 수광 표면 사이에 광학 접촉이 요구된다.
또한, 본 발명에 따른 광학 구조들의 어레이는 발광 안료의 요구되는 농도 및 층 두께를 감소시킬 수 있다. 발광 안료에 의해 또 다른 파장으로 변환된 광의 량은 안료에 의해 흡수된 광의 량에 관계되며, 이는 Lamber-Beer 법칙에 따라 층 두께 및 안료 농도에 관계된다:
흡수 = ε * [C] * l (1)
ε = 몰 흡광 계수(molar extinction coefficient) [L mol-1 cm-1]
[C] = 안료의 농도 [mol L-1]
l = 층 두께 [cm].
입사광의 대부분이 흡수되고, 이에 따라 발광 분자들이 최적으로 사용됨을 보장하기 위해서, ε, l 또는 [C]이 커야한다. ε은 안료의 본질적 속성이고 변경될 수 없기 때문에, [C]는 제한되고 발광 안료들이 중합체들과 같은 매트릭스 물질들에 제한된 용해도를 갖고 있기 때문에, 두꺼운 층(l)을 갖는 것이 필요하다. 요구되는 두꺼운 층 및 발광 안료들의 고 비용들에 기인하여 이것은 비교적 고가이다.
본 발명에 따른 광학 구조들의 어레이와 조합하여 발광 분자들의 상승효과는 출력의 증가로 제한되지 않는다. 광학 구조들의 어레이는 발광 안료를 함유하는 층을 통하는 입사광의 경로 길이를 증가시킨다. 결국, 발광 분자들의 낮은 농도 및 더 얇은 층들이 효율 감소없이 사용될 수 있다.
사용될 수 있는 발광 분자들은 예를 들면, 형광성(fluorescent) 또는 인광성(phosphorescent)일 수 있고 상기 분자들은 하향-변환 발광 및 상향-변환 발광 둘 모두일 수 있다. 바람직한 분자들은 형광성이며 예를 들면, 임의의 페레린, 쿠마린, 로다민, 나프탈이미드, 벤조옥산센, 아크리딘, 아우라민, 벤잔트론, 시아닌, 스틸벤, 루브렌, 레시페린 또는 이들의 유도체들일 수 있다.
발광 분자들을 함유하는 발광 안료는 바람직하게는 유기 안료이다. 그러나, 발광 안료는 무기 안료일 수도 있다. 바람직하게, 발광 안료는 투명 덮개 판을 구축하는 중합체를 안정화시키기 위한 UV 흡수제로서 작용한다.
발광 안료는 몇가지 발광 안료들의 혼합물을 포함한다. 발광 안료의 농도는 바람직하게 m2 덮개 판 표면 당 및 mm 덮개 판 두께 당 0.001 그램 안료와 50 그램 안료 사이이다.
광학 접촉이 달성되는지의 여부는 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하는 투명 판 및 광전지 디바이스를 연결하는 매질 또는 매질들의 굴절률(n)에 의존한다. 구성요소들 사이에 매질이 존재하지 않는다면 광학 접촉은 규정에 의해 달성된다. 이외 모든 다른 경우들에서 광학 접촉은 구성요소들 사이에 매질 또는 매질들의 굴절률이 평균으로 적어도 1.2일 때 달성된다. 더 바람직하게 매질 또는 매질들의 굴절률은 평균으로 적어도 1.3이며 가장 바람직하게 매질의 굴절률은 적어도 1.4이다. 매질의 굴절률을 결정하기 위해서 Abbe 굴절계가 사용되어야 한다.
예를 들면, 광학 구조들의 어레이를 포함하는 투명 덮개 판이 n = 1.5인 폴리메틸메타크릴레이트로 만들어지고, 광전지 디바이스의 활성 층이 실리콘 n = 3.8로 만들어지며 이들 2개의 구성요소들 사이에 매질이 n = 1인 공기인 경우, 광학 접촉이 달성된다.
광학 구조들의 어레이를 포함하는 투명 덮개 판이 n = 1.5인 폴리메틸메타크릴레이트로 만들어지고, 광전지 디바이스의 활성 층이 실리콘 n = 3.8로 만들어지며 매질이 n = 1.5의 굴절률을 가진 접착제인 경우, 광학 접촉이 달성된다.
광학 접촉이 달성되는지의 여부는 투명 덮개 판 및/또는 발광 분자들을 포함하는 층과 광전지 디바이스의 활성 층의 표면 수용면 사이에 거리와 무관하다.
본 발명에 따른 광전지 디바이스는 비-구조화된 표면에 비해서 광전지 디바이스의 활성 층의 반사 손실들을 30%만큼 또는 60% 이상만큼보다 더 감소시킬 수 있다.
본 발명은 적어도 하나의 활성 층, 및 적어도 일 측 상에 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하고 광전지 디바이스의 적어도 하나의 활성 층의 표면 수용측에 광학적으로 접촉하는 투명한 덮개 판을 포함하는 광전지 디바이스에 있어서, 광학 릴리프 구조들은 n이 4 이상인 적어도 3개의 n-다각형 표면들에 의해 연결되는 단일 정점(apex) 및 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스에 관한 것이다. 본 발명에 비추어 본 발명에 따른 기하학적 광학 릴리프 구조들이 어레이를 적어도 일 측 상에 포함하는 판은 이것이 광전지 디바이스와 조합하여 이를 사용할 목적으로 제조된다면 본 발명의 범위 내에 속한다.
본 발명은 다음 도면들에 의해 더 상세히 예시된다.
도 1a 및 도 1b는 구조화된 판에 의해 활성 층의 반사 손실들의 감소를 나타낸 개략도들.
도 2a 및 도 2b는 광학 구조들 및 발광 분자들을 포함하는 판에 의한 스펙트럼 응답의 증가를 나타낸 개략도들.
도 3은 개개의 릴리프 구조의 사시도로서 a) n = 4이고, b), c) n = ∞이다.
도 4는 개개의 광학 릴리프 구조의 a) 평면도, b) 측면도 0°, c) 측면도 60°를 도시한 도면.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 서로 인접하는 인접 구조들을 갖는 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이의 부분을 나타낸 개략도들.
도 6은 비-구조화된 덮개 판을 가진 광전지 디바이스의 반사 손실들을 측정하기 위한 실험적 셋업(Experimental setup)을 도시한 도면.
도 7은 평탄 유리 전방 표면을 포함하는 비정질 실리콘(a-Si) 태양 전지의 표면으로부터의 반사 손실들 및 본 발명에 따른 광학 구조들의 어레이를 가진 전방 덮개를 포함하는 비정질 실리콘 태양 전지의 반사 손실들을 나타낸 도면.
도 8은 반사 방지 코팅 및 평탄 유리 전방 표면을 갖는 단결정 실리콘(m-Si) 태양 전지의 표면으로부터의 반사 손실들, 반사 방지 코팅 및 본 발명에 따른 광학 구조들의 어레이를 갖는 전방 덮개를 가지는 단결정 실리콘 태양 전지의 반사 손실들을 나타낸 도면.
도 9는 평탄 유리 전방 표면을 갖는 다결정 실리콘(p-Si) 태양 전지의 표면으로부터의 반사 손실들 및 본 발명에 따른 광학 구조들의 어레이를 갖는 전방 덮개를 포함하는 다결정 실리콘 태양 전지의 반사 손실들을 나타낸 도면.
본 발명의 범위를 제한하진 않지만 이를 설명하기 위해서, 몇가지 예들이 다음에 주어진다.
비교 예 1
실리콘 층에 광학적으로 접촉하는 비-구조화된 덮개 유리로 구성된 광전지 디바이스의 반사 손실들이 시뮬레이트(simulate)된 레이트레이스 연구(raytrace study)가 수행되었다. 실험적 셋업이 도 6에 도시되었다.
시뮬레이트된 광전지 디바이스는 실리콘의 광학 속성들(λ= 500nm에서 n = 4.295, 흡수 계수 889/mm)을 갖는 박 층으로 구성되었다. 이 층은 유리의 광학 속성들(λ = 500nm에서 n = 1.5, 흡수 계수 0/mm)을 갖는 3.5mm 두께의 층에 직접 접촉된다.
태양광은 시뮬레이트된 광전지 디바이스 위에 시준된 광원을 배치함으로써 시뮬레이트된다. 광원은 총 세기 1000W 및 500nm의 파장을 갖는 총 1000 rays를 방출하였다.
반사 손실들은 입사광의 세기 및 박 층에 의해 흡수된 광량을 실리콘의 광학 속성들과 비교함으로써 결정된다. 반사된 광의 량은 입사광과 흡수된 광 사이의 차이로부터 계산된다. 이하 표에서, 각도 θ에 대해 평균화한 반사 손실들은 입사각(φ)의 함수로서 주어진다. φ이 0일 때, 광원은 시뮬레이트된 광전지 디바이스에 수직하다. 낮은 각도들 하에서의 반사 손실들은 실제로 이것이 고 세기 및/또는 직접적 태양광을 수반하는 상황들에 상응하기 때문에 특히 중요하다. 높은 각도들은 덜 중요하며 낮은 세기의 상황들에 대응하고/대응하거나 태양광을 분산시키고 광전지 디바이스의 효율에 덜 기여한다.
모든 각도들 하에서 현저한 량의 광이 반사됨이 관찰될 수 있다. 그러므로 실리콘 층으로 구성되고 유리 덮개 판에 광학적으로 접촉하는 광전지 디바이스의 효율이 이들 층으로부터 반사 손실들에 의해 현저하게 감소되는 것으로 단정된다.
비교 예 2:
이 기술에 공지된 피라미드 구조들의 어레이로 구조화되고 실리콘층과 광학적으로 접촉하는 덮개 유리를 포함하는, 광전지 디바이스의 반사 손실들의 레이트레이스 연구가 수행되었다.
시뮬레이트된 광전지 디바이스는 실리콘의 광학 속성들(λ= 500nm에서 n = 4.295, 흡수 계수 889/mm)을 갖는 박 층으로 구성되었다. 이 층은 유리의 광학 속성들(λ = 500nm에서 n = 1.5, 흡수 계수 0/mm)을 갖는 3.5mm 두께의 층에 직접 접촉되고, 이 층의 표면은 실리콘의 광학 속성들을 가진 박 층과 대향하여 있고, 20 x 20 피라미드 구조들의 어레이로 텍스처(texture)된다. 피라미드 구조들은 3 x 3 mm 정사각 베이스 및 45°의 반각을 가졌다.
태양광은 비교 예 1에서 기술된 바와 동일한 셋업에 의해 시뮬레이트된다.
이들 결과들을 비교 예 1로부터의 결과들과 비교하였을 때 덮개 유리를 하나의 어레이의 피라미드 구조들로 구조화는 것은 광전지 디바이스의 반사 손실들을 감소시키는 것이 관찰될 수 있다.
예 1
본 발명에 따른 광전지 디바이스의 반사 손실들이 시뮬레이트된 레이트레이스 연구가 수행되었다.
시뮬레이트된 광전지 디바이스는 실리콘의 광학 속성들(λ= 500nm에서 n = 4.295, 흡수 계수 889/mm)을 가지는 박 층으로 구성되었다. 이 층은 유리의 광학 속성들(λ = 500nm에서 n = 1.5, 흡수 계수 0/mm)을 가자는 3.5mm 두께의 층에 직접 접촉되고 이 층의 표면은 실리콘의 광학 속성들을 갖는 박 층과 대향하여 있고 20 x 20 광학 릴리프 구조의 어레이로 텍스처되었고 개개의 광학 릴리프 구조들은 도 2에 도시된 형상을 나타내었다.
태양광은 비교 예 1에서 기술된 바와 동일한 셋업에 의해 시뮬레이트되었다.
이들 결과들을 비교 예 1 및 2로부터의 결과들과 비교하였을 때 0°내지 15°의 낮은 각도들 하에서 반사 손실들은 비-구조화된 유리 덮개 판에 비해 최대 19.6%까지 감소되고 종래 기술로부터 공지된 피라미드들의 어레이로 구조화된 덮개 판에 비해서 최대 7.2%까지 감소됨이 관찰될 수 있다. 또한, 50°내지 90°사이의 높은 각도들 하에서 반사 손실들은 비-구조화되고 피라미드 구조화된 유리 덮개 판에 비해 감소된다.
실리콘 층으로 구성되고 본 발명에 따른 구조를 가지는 유리 덮개 판과 광학적으로 접촉하는 광전지 디바이스의 효율은 비-구조화된 유리 덮개 판 및 이 기술에 공지된 피라미드 구조의 덮개 판에 비해 현저히 증가되는 것으로 결론지어진다. 반사 손실들의 감소, 및 결국 광전지 디바이스의 효율 증가는 0°내지 15°와 50°내지 90°사이에서 특히 크다.
비교 예 1 및 2의 결과들과 예 1의 결과들은 다음 표에 주어진다.
[표]
Figure pct00001

비교 예 3:
광전지 디바이스에 의해 흡수되고 광전지 디바이스의 상부의 별도의 층의 발광 분자들에 의해 방출되는 광량을 조사하기 위해 레이트레이스 연구가 수행되었다.
시뮬레이트된 광전지 디바이스는 실리콘의 광학 속성들(λ= 500nm에서 n = 4.295, 흡수 계수 889/mm)을 갖는 박 층으로 구성되었다. 이 층은 유리의 광학 속성들(λ = 500nm에서 n = 1.5, 흡수 계수 0/mm)을 가지는 3.5mm 두께의 층에 직접 접촉된다.
광전지 디바이스 위에 추가로 1.25mm 두께의 층이 위치되었다. 이 층은 유리의 광학 속성들(λ = 500nm에서 n = 1.5, 흡수 계수 0/mm)을 가지는 3.5mm 두께의 층에 직접 접촉되고 동일한 광학 속성들을 갖는다. 이 층(20)에 구형 광원들이 무작위로 분포되었다. 광원들은 총 1000W 세기를 가진 총 1000 rays를 방출한다.
방출된 광의 547W가 실리콘 층에 의해 흡수되었으며 460W가 실리콘 층에 의해 반사되거나 실리콘 층으로부터 멀리 방출됨이 관찰되었다.
예 2
광전지 디바이스에 의해 흡수되고 광전지 디바이스 위의 별도의 층의 발광 분자들에 의해 방출되는 광의 량을 조사하기 위해 레이트레이스 연구가 수행되었다. 이 층은 본 발명에 따라 구조화되었다.
시뮬레이트된 광전지 디바이스는 실리콘의 광학 속성들(λ= 500nm에서 n = 4.295, 흡수 계수 889/mm)을 가지는 박 층으로 구성되었다. 이 층은 유리의 광학 속성들(λ = 500nm에서 n = 1.5, 흡수 계수 0/mm)을 가지는 3.5mm 두께의 층에 직접 접촉된다.
광전지 디바이스 위에 추가로 1.25mm 두께의 층이 위치되었다. 이 층은 유리의 광학 속성들(λ = 500nm에서 n = 1.5, 흡수 계수 0/mm)을 가지는 3.5mm 두께의 층에 직접 접촉되고 동일한 광학 속성들을 갖는다. 광전지 디바이스에 대향하는 이 층의 표면은 본 발명에 따른 20 x 20 어레이의 구조들로 구조화되었다. 이 층(20)에 구형 광원들이 무작위로 분포되었다. 광원들은 총 1000W 세기를 갖는 총 1000 rays를 방출한다.
방출된 광의 653W가 실리콘 층에 의해 흡수되었고 360W가 실리콘 층에 의해 반사되거나 실리콘 층으로부터 멀리 방출되었음이 관찰되었다. 이 결과를 비교 예 3으로부터의 결과들과 비교하였을 때, 본 발명에 따른 구조들의 어레이로 발광 분자들을 포함하는 층을 구조화함으로써, 발광 분자들의 효과의 효율이 20%까지 증가될 수 있는 것으로 결론지어질 수 있다.
예 3
종래 기술로부터 공지된 바와 같은 평탄 유리 전방 표면을 포함하는 비정질 실리콘(a-Si) 태양 전지의 표면으로부터의 반사 손실들이 MCP-3100 외부 샘플실을 구비한 UV-3100 UV-VIS-NIR 스펙트로미터(Shimadzu)에 의해 결정되었다. 태양 전지는 입사 샘플 빔에 관하여 8도의 각도 하에서 외부 샘플실의 적분구(integrating sphere)의 후방에 실장되었다. 반사 손실들은 본 발명에 따른 광학 구조들의 어레이를 갖는 전방 덮개(도 5c와 같은 어레이에 적층된 도 3a에 도시된 바와 같은)를 포함하는 비정질 실리콘 태양 전지에 비교되었다. 두 태양 전지들의 반사 손실들은 도 7에 주어졌다. 본 발명에 따른 광학 구조들의 어레이를 갖는 전방 덮개를 포함하는 태양 전지는 반사 손실들이 현저하게 덜한 것으로 결론지어질 수 있다. 500nm 내지 700nm에서 반사 손실들은 20.8% 내지 2.0%로 감소되었다.
예 4
종래 기술로부터 공지된 바와 같은 반사 방지 코팅 및 평탄 유리 전방 표면을 갖는 단결정 실리콘(m-Si) 태양 전지의 표면으로부터의 반사 손실들은 MCP-3100 외부 샘플실을 구비한 UV-3100 UV-VIS-NIR 스펙트로미터(Shimadzu)에 의해 결정되었다. 태양 전지는 입사 샘플 빔에 관하여 8도의 각도 하에서 외부 샘플실의 적분구의 후방에 실장되었다. 반사 손실들은 반사 방지 코팅 및 본 발명에 따른 광학 구조들의 어레이를 갖는 전방 덮개(도 5c와 같은 어레이에 적층된 도 3a에 도시된 바와 같은)를 포함하는 단결정 실리콘 태양 전지에 비교되었다. 두 태양 전지들의 반사 손실들은 도 8에 주어졌다. 본 발명에 따른 광학 구조들의 어레이를 갖는 전방 덮개를 포함하는 태양 전지는 반사 손실들이 현저하게 덜한 것으로 결론지어질 수 있다. 700nm 내지 800nm 사이에서 반사 손실들은 11.9% 내지 2.3%로 감소되었다.
예 5
종래 기술로부터 공지된 바와 같은 평탄 유리 전방 표면을 갖는 다결정 실리콘(p-Si) 태양 전지의 표면으로부터의 반사 손실들은 MCP-3100 외부 샘플실을 구비한 UV-3100 UV-VIS-NIR 스펙트로미터(Shimadzu)에 의해 결정되었다. 태양 전지는 입사 샘플 빔에 관하여 8도의 각도 하에서 외부 샘플실의 적분구의 후방에 실장되었다. 반사 손실들은 본 발명에 따른 광학 구조들의 어레이를 갖는 전방 덮개(도 5c와 같은 어레이에 적층된 도 3a에 도시된 바와 같은)를 포함하는 다결정 실리콘 태양 전지에 비교되었다. 두 태양 전지들의 반사 손실들은 도 9에 주어졌다. 본 발명에 따른 광학 구조들의 어레이를 갖는 전방 덮개를 포함하는 태양 전지는 반사 손실들이 현저하게 덜한 것으로 결론지어질 수 있다. 700nm 내지 800nm 사이에서 반사 손실들은 20.0% 내지 7.2%로 감소되었다.
예 6
평탄 전방 덮개를 갖는 비정질 실리콘(a-Si) 태양 전지 및 본 발명에 따른 구조화된 전방 덮개(도 5c와 같은 어레이에 적층된 도 3a에 도시된 바와 같은)를 갖는 비정질 실리콘 태양 전지의 단락 회로 전류(Isc) 및 개방 회로 전압(Voc)이 솔라 시뮬레이터를 사용하여 측정되었다. 결과들은 본 발명에 따라 구조화된 전방 덮개를 갖는 a-Si 태양 전지에 대해 Isc 및 Voc가 현저하게 더 높았음을 보인다.
평탄 전방 덮개를 갖는 a-Si:
Isc = 9.54 mA
Voc = 11.49 V
본 발명에 따른 구조화된 전방 덮개를 갖는 a-Si:
Isc = 11.32 mA
Voc = 11.62 V
예 7
반사 방지 코팅 및 평탄 전방 덮개를 갖는 단결정 실리콘(m-Si) 태양 전지와 반사 방지 코팅 및 본 발명에 따른 구조화된 전방 덮개(도 5c와 같은 어레이에 적층된 도 3a에 도시된 바와 같은)를 갖는 단결정 태양 전지의 단락 회로 전류(Isc) 및 개방 회로 전압(Voc)이 솔라 시뮬레이터를 사용하여 측정되었다. 결과들은 본 발명에 따라 구조화된 전방 덮개를 갖는 m-Si 태양 전지에 대해 Isc 및 Voc가 현저하게 더 높았음을 보인다.
평탄 전방 덮개를 갖는 m-Si:
Isc = 1.670A
Voc = 0.570V
본 발명에 따른 구조화된 전방 덮개를 갖는 m-Si:
Isc = 1.840A
Voc = 0.574V
예 8
평탄 전방 덮개를 갖는 다결정 실리콘(p-Si) 태양 전지 및 본 발명에 따라 구조화된 전방 덮개(도 5c와 같은 어레이에 적층된 도 3a에 도시된 바와 같은)를 갖는 다결정 실리콘(p-Si) 태양 전지의 단락 회로 전류(Isc) 및 개방 회로 전압(Voc)이 솔라 시뮬레이터를 사용하여 측정되었다. 결과들은 본 발명에 따라 구조화된 전방 덮개를 갖는 p-Si 태양 전지에 대해 Isc 및 Voc가 현저하게 더 높았음을 보인다.
평탄 전방 덮개를 갖는 p-Si:
Isc = 1.480A
Voc = 0.552V
본 발명에 따른 구조화된 전방 덮개를 갖는 p-Si:
Isc = 1.540A
Voc = 0.558V
도 1a는 도 1b에 도시된 바와 같은 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하는 덮개 판에 의한 활성 층의 반사 손실들의 감소와 비교하여, 종래 기술의 평탄한 투명한 덮개 판을 갖는 활성 층의 반사 손실들을 개략적으로 나타낸 도면이다. 광학 릴리프 구조들은 광전지 디바이스의 활성 층의 수광 표면의 반사 손실들을 감소시킨다. 활성 층으로부터 반사된 광은 베이스를 통해 광학 릴리프 구조에 진입하고 광학 릴리프 구조의 표면들에 의해 그의 원래의 방향으로, 즉 활성 층으로 적어도 부분적으로 반사된다.
도 2는 종래 기술의 평탄한 투명한 덮개 판 및 추가의 발광 안료 층을 갖는 활성 층을 갖는 광전지 디바이스의 스펙트럼 응답의 개략도이다. 도 2b에 도시된 바와 같은 발광 분자들과 조합하여 광학 구조들을 포함하는 덮개 판은 비-구조화된 표면에 비해 광전지 디바이스의 스펙트럼 응답을 개선한다. 광학 구조들 및 발광 분자들을 포함하는 덮개 판은 방출된 광의 반사 손실들을 감소시키고 방출된 광을 활성 층으로부터 멀리 재지향시킴으로써 광전지 디바이스의 활성 층의 수광 표면에서 발광 분자들에 의해 방출된 광의 흡수를 증가시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 개개의 광학 릴리프 구조의 사시도이다. 도 3a는 6각형 베이스를 단일 정점에 직접 연결하는 3개의 정사각 표면들(n = 4)을 포함하는 광학 릴리프 구조를 도시한 것으로 구조는 총 9개의 표면들을 포함한다. 도 3b 및 도 3c는 부분적으로 라운드된 표면들에 대한 예들을 도시한 것이다. 라운드된, 만곡된 또는 부분적으로 만곡된 표면은 n이 무한대인 n-다각형 표면이다.
도 4는 도 3의 개개의 광학 릴리프 구조의 a) 평면도, b) 측면도 0° 및 c) 측면도 60°를 도시한다.
도 5는 서로 인접하는 인접 구조들을 갖는 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이의 일부의 개략적 평면도이다. 도 5는 모든 구조들의 오리엔테이션이 서로에 관하여 동일하도록 놓여진 기하학적 광학 릴리프 구조들을 도시한 것이다. 도 5b는 구조들의 오리엔테이션이 서로에 관하여 번갈아 있도록 놓여진 기하학적 광학 릴리프 구조들을 도시한 것이다. 도 5c는 모든 구조들의 오리엔테이션이 서로에 관하여 랜덤(random)하도록 놓여진 기하학적 광학 릴리프 구조들을 도시한 것이다.
도 6은 비-구조화된 덮개 판을 갖는 광전지 디바이스의 반사 손실들을 측정하기 위한 실험적 셋업을 도시한 도면이다. 시뮬레이트된 광전지 디바이스는 실리콘의 광학 속성들을 가진 박 층으로 구성되었다. 이 층은 유리의 광학 속성들을 가진 층과 직접 접촉한다. 태양광은 시준된 광원을 시뮬레이트된 광전지 디바이스 위에 배치함으로써 시뮬레이트되었다. 반사 손실들은 입사광의 세기 및 실리콘의 광학 속성들을 갖는 박 층에 의해 흡수된 광량을 비교함으로써 결정된다. 반사된 광의 량은 입사광과 흡수된 광 사이의 차이로부터 계산된다. 도면은 각도 θ 및 입사각(φ)을 도시한다. 각도 θ에 대해 평균화된 반사 손실들은 입사각(φ)의 함수로서 주어진다. φ가 0일 때, 광원은 시뮬레이트된 광전지 디바이스에 수직한다.

Claims (18)

  1. 적어도 하나의 활성 층, 및 적어도 일 측 상에 기하학적 광학 릴리프 구조들(geometrical optical relief structures)의 어레이를 포함하고 광전지 디바이스(photovoltaic device)의 상기 적어도 하나의 활성 층의 표면 수용 측과 광학적으로 접촉하는 투명한 덮개 판을 포함하는 상기 광전지 디바이스에 있어서,
    상기 광학 릴리프 구조들은 적어도 3개의 n-다각형 표면들에 의해 연결되는 단일 정점(apex) 및 베이스를 포함하고, 여기서 n은 4 이상인 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 릴리프 구조의 베이스는 m개의 변을 가진 다각형 형상이고 상기 광학 구조는 적어도 m + 1 표면들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 투명한 덮개 판은 서로 인접하는 인접 구조들을 갖는 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명한 덮개 판은 서로에 관하여 동일한 오리엔테이션(orientation), 교번하는 오리엔테이션 또는 랜덤 오리엔테이션을 갖는 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 릴리프 구조들의 어레이의 표면들은 코팅으로 덮인 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 코팅은 상기 광학 릴리프 구조들과 상이한 굴절률을 갖고 상기 코팅의 형상은 상기 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이에 상보적이고 상기 코팅을 갖는 상기 광전지 디바이스는 고른 비-릴리프 구조들(non-relief structures)을 갖는 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 일 측 상에 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하는 상기 투명 덮개 판은 유리로 만들어진 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 일 측 상에 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하는 상기 투명 덮개 판은 중합 물질(polymeric material)로 만들어진 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 중합체는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate)인 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 중합체는 폴리카보네이트(polycarbonate)인 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체는 UV 흡수제들 및/또는 힌더드 아민 광 안정제들(hindered amine light stabilizers)에 의해 안정화되는 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    발광 안료는 상기 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하는 상기 투명 덮개 판에 존재하는 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    발광 안료는 상기 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하는 상기 투명 덮개 판과 상기 광전지 디바이스의 활성 층의 수광 표면 사이의 층에 존재하는 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 발광 안료는 몇 가지 발광 안료들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 안료의 농도는 m2 덮개 판 표면 당 및 mm 덮개 판 두께 당 0.001 그램 안료와 50 그램 안료 사이인 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 안료는 유기 안료인 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  17. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 안료는 무기 안료인 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 안료는 적어도 일 측 상에 기하학적 광학 릴리프 구조들의 어레이를 포함하는 상기 투명 덮개 판이 중합 물질로 만들어진 경우 상기 중합체를 안정화하기 위해 UV 흡수제로서 작용하는 것을 특징으로 하는, 광전지 디바이스.
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