KR20120056288A - 광전지 장치용 표면 핵형성 유리 - Google Patents

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Abstract

본 발명에는 표면 핵형성 유리 세라믹, 보다 구체적으로 장치에서 슈퍼스트레이트로서 표면 핵형성 유리 세라믹을 포함한 광전지 장치가 기재되어 있다.

Description

광전지 장치용 표면 핵형성 유리{SURFACE NUCLEATED GLASSES FOR PHOTOVOLTAIC DEVICES}
본 출원은 2009년 8월 31일에 출원된 미국 가출원 61/238398 및 2010년 8월 27일에 출원된 미국 출원 12/868953에 대한 우선권의 이익을 주장한다.
본 발명은 표면 핵형성 유리 세라믹, 및 보다 구체적으로 예를 들면 광전지 장치에 유용한 표면 핵형성 유리 세라믹에 관한 것이다.
유리를 강화시키기 위한 표면 결정화 또는 표면 핵형성 방법은 1950년대 후반에 Corning Incorporated의 Stanley D. Stookey 에 의해서 발명되었다. 그 후에, 표면 결정층을 성장시킴으로써 유리를 강화시키는 아이디어가 전파되고, 학문 및 산업 단체에 의해서 연구되었다.
Corning Incorporated는 추가의 작업을 지속했다. 기재된 작업 목표는 투명성을 유지하면서, 표면 결정층 성장에 의해서 강화된 유리였다. 흥미롭게, TiO2를 함유한 일부 조성물은 착색된 유리 제품을 형성했다.
일반적으로, 리튬 알루미나 실리케이트와 같은 표면 결정화된 유리 세라믹을 제조할 때, 유리는 종래의 방법에 의해서 용융되고 형성된다. 그 다음에, 유리를 가열처리해서 표면 결정화를 촉진시켰다. 유리는, 열처리를 조절함으로써, 그 표면 아래에서 순수하게(pristine) 유지하지만, 전체의 유리 투명성은 결정 층의 두께에 의존한다. 또한, 유리 세라믹은 완전한 결정일 수 있다. 냉각 시에 유리 세라믹 표면에서 압축 응력이 발생하고, 따라서 일부 경우에 굽힘 강도가 700 MPa를 초과한 강한 유리 세라믹을 제조한다. 상기 방법에 관련된 일부 도전과제가 있다. 예를 들면, 높은 온도 열처리가 필요하고, 변형이 일상적이며, 투명성이 매우 곤란하고, 상기 방법 자체의 근본적인 이해가 여전히 완전하지 않다.
실리콘 박막 광전지와 같은 박막 광전지에 대해서, 광은 효과적으로 실리콘층에 결합한 후 층에 트랩핑되어 광흡수에 대해서 충분한 경로 길이를 제공한다. 실리콘의 두께보다 큰 광 경로 길이가 특히 바람직하다.
일반적으로 비정질 및 미세결정 실리콘을 포함한 일반적인 탄뎀 셀은 그 위에 적층된 투명한 전극을 갖는 기판, 비정질 실리콘의 상부 전지, 미세결정 실리콘의 하부 전지 및 이면 접촉 또는 상대 전극을 갖는다. 광은 일반적으로 적층 기판 측에서 입사되어 셀 구성에서 상기 기판이 슈퍼스트레이트가 되도록 한다.
비정질 실리콘은 700 nm 미만에서 스펙트럼의 가시 영역에서 주로 흡수하는 반면, 미세결정 실리콘은 약 1200 nm까지 걸친, 흡수의 점진적인 감소에 따라서 벌크 결정 실리콘과 유사하게 흡수한다. 물질의 양측 형태는 표면이 향상된 산란, 트랩핑, 및/또는 개선된 투과율을 갖는 이점을 제공한다.
산란, 트랩핑을 향상시키고, 및/또는 투과율을 개선시키기 위해서 텍스처된(textured) TCO를 개발했다. 텍스처된 TCO 방법에 관련된 단점은 다음 중 하나 이상을 포함한다: 1) 과잉 조도가 적층된 실리콘의 품질을 열화시키고 전기적 쇼트를 형성해서 태양 전지의 전체 성능을 열화시킨다; 2) 적층 또는 에칭 방법에 유용한 텍스처된 및 두꺼운 TCO 층에 관련된 투과율의 감소에 의해서 텍스처의 최적화를 제한한다; 및 3) 텍스처를 형성하기 위해서 플라즈마 처리 또는 습윤 에칭이 ZnO의 경우에 제조 원가를 증가시킨다.
산란, 트랩핑을 향상시키고, 및/또는 투과율을 개선시키기 위해서 텍스처된 유리 기판 또는 슈퍼스트레이트를 개발했다. 텍스처된 유리 기판 방법의 단점은 다음 중 하나 이상을 포함한다: 1) 졸-겔 화학 및 관련 처리를 필요로 해서 유리의 미세구와 상기 기판의 결합을 제공하고; 2) 실리카 미세구 및 졸겔 물질에 관련된 추가 비용; 및 필름 부착 및/또는 실리콘 필름에서 균열 형성의 문제.
상기 광전지 장치에서 산란, 트랩핑를 향상시키고, 및/또는 투과율을 개선시킬 수 있는 박막 광전지용 슈퍼스트레이트를 갖는 것이 바람직하다.
본원에 기재된 바와 같이 박막 광전지 장치용 슈퍼스트레이트는 상기 기재된 종래의 광 산란 또는 트랩핑 구조의 문제 중 하나 이상을 해결한다.
일 실시형태는 표면 핵형성 표면층을 포함하고, 제 1 면 및 상기 제 1 면에 대면한 제 2 면을 갖는 유리 세라믹 슈퍼스트레이트, 상기 유리 세라믹 기판에 인접한 도전성 막, 및 상기 도전성 막에 인접한 활성 광전지 매질을 포함한 광전지 장치이다.
본 발명의 추가의 특징 및 이점은 후술한 상세한 설명에 기재될 것이고, 일부는 상기 설명으로부터 당업자에게 명백하고, 또는 기재된 설명된 및 그 청구항, 또한 수반된 도면에서와 기재된 바와 같이 발명을 실시함으로써 인지될 것이다.
상기 일반적인 설명 및 하기 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시이고, 청구된 바와 같이 본 발명의 특성 및 특징을 이해하기 위한 고찰 또는 개요를 제공하는 것을 의도한다.
수반한 도면은 본 발명을 더욱 이해하기 위해서 제공되고, 본 명세서의 일부에 포함되고, 그 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 하나 이상의 실시형태를 설명하고, 그 설명과 함께 본 발명의 원리 및 조작을 설명한다.
본 발명에는 표면 핵형성 유리 세라믹, 보다 구체적으로 장치에서 슈퍼스트레이트로서 표면 핵형성 유리 세라믹을 포함한 광전지 장치가 기재되어 있다.
본 발명은 하기의 상세한 설명 단독으로 또는 수반한 도면과 함께 이해될 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 광전지 장치를 도시한다.
도 2는 일 실시형태에 따른 광전지 장치를 도시한다.
도 3a는 일 실시형태에 따라서, 유리 세라믹 슈퍼스트레이트 단면의 주사형 전자 현미경(SEM) 이미지이다.
도 3b는 일 실시형태에 따라서, 표면 핵형성 표면층 유리 세라믹 슈퍼스트레이트의 상부로부터 본 주사형 전자 현미경(SEM) 이미지이다.
도 4는 표 1로부터 예시의 유리 세라믹 1의 각도 산란(angular scattering)의 플롯이다.
도 5는 표 1로부터 예시의 유리 세라믹 1의 투과율 스펙트럼 플롯이다.
도 6은 표 1로부터 예시의 유리 세라믹 1의 반사율 스펙트럼 플롯이다.
도 7은 예시의 슈퍼스트레이트의 총투과율 및 확산 투과율 대 파장을 나타낸 투과율 스펙트럼 플롯이다.
도 8은 예시의 슈퍼스트레이트의 각도 산란의 플롯이다.
도 9는 예시의 슈퍼스트레이트의 총 적분산란 대 큰 각도 산란의 플롯이다.
도 10은 예시의 슈퍼스트레이트의 총 투과율 및 확산 투과율 대 파장을 나타낸 투과율 스펙트럼 플롯이다.
도 11은 예시의 슈퍼스트레이트의 각도 산란의 플롯이다.
도 12는 예시의 슈퍼스트레이트의 총적분 산란 대 큰 각도 산란의 플롯이다.
본 발명의 다양한 실시형태, 및 수반한 도면에서 도시한 실시예를 상세하기 기재한다.
본원에 사용된 바와 같이, "부피 산란"은 광이 이동한 물질의 굴절률의 불균일에 의해서 형성된 광의 경로에 대한 영향으로서 정의될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "표면 산란"은 광전지에서 층 사이의 계면 조도에 의해서 형성된 광 경로에 대한 영향으로서 정의될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "슈퍼스트레이트"는 광전지의 구성에 따라서 기판 또는 슈퍼스트레이트를 기재하기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들면, 기판이 광전지에 조립된 경우, 상기 기판이 광전지의 광입사측에 있으면 슈퍼스트레이트이다. 슈퍼스트레이트는 태양 스펙트럼의 적당한 파장을 투과시키면서, 충격 및 환경 열화로부터 광전지 물질에 대한 보호를 제공한다. 또한, 복합 광전지는 광전지 모듈에 배열될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "인접"은 매우 접근한 것으로 정의될 수 있다. 인접한 구조는 서로 물리적으로 접촉하거나 접촉하지 않을 수 있다. 인접한 구조는 그 사이에 적층된 다른 층 및/또는 구조를 가질 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "평면"은 실질적으로 지형적으로 평평한 표면을 갖는 것으로 정의될 수 있다.
도 1에서 도시된 일 실시형태는 표면 핵형성 표면층(12)을 포함하고, 제 1 면(14) 및 상기 제 1 면에 대면한 제 2 면(16)을 갖는 유리 세라믹 슈퍼스트레이트(10), 상기 유리 세라믹 기판에 인접한 도전성 막(18), 및 상기 도전성 막에 인접한 활성 광전지 매질(20)을 포함한 광전지 장치(100)이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 도전성 막은 제 1 면에 배치된다. 또 다른 실시형태에서, 상기 도전성 막은 제 2 면에 배치된다.
일 실시형태에서 활성 광전지 매질은 상기 도전성 막에 물리적으로 접촉한다.
일 실시형태에 따른 장치는 상기 도전성 막으로서 상기 활성 광전지 매질에 물리적으로 접촉하고 상기 활성 광전지 매질의 반대 면에 위치한 상대전극을 포함한다. 상기 활성 광전지 매질은 복합 층을 포함할 수 있다. 상기 활성 광전지 매질은 일부 실시형태에서 카드뮴 텔루라이드, 구리 인듐 갈륨 디셀레나이드, 비정질 실리콘, 결정 실리콘, 미세결정 실리콘 또는 이들의 조합을 포함한다.
일 실시형태에서, 표면 핵형성된 층은 30 마이크론 내지 150 마이크론의 평균 두께를 갖는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 일부 실시형태에 따라서 2개 이상의 표면 핵형성 표면층(12 및 22)을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시형태에 따른 장치에서 유리 세라믹 슈퍼스트레이트는 2개의 표면 핵형성 표면층, 즉 상기 제 1 면(14)에 위치한 하나의 층(12) 및 상기 제 2 면(16)에 위치한 또 다른 층(22)을 포함한다.
상기 유리 세라믹 슈퍼스트레이트는 일 실시형태에서 아연 도프된 리튬 알루미나 실리케이트를 포함한다.
광전지에 대해서 높은 물질 강도가 바람직하다. 표면 핵형성 유리 세라믹은 이온 교환에 의해서 형성된 강도와 거의 유사한 강도를 갖지만, 훨씬 저렴한 비용으로 제공한다. 필요에 따라서, 이들 유리 세라믹은 이온교환해서 강도를 개선할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 유리 세라믹 슈퍼스트레이트는 이온 교환된다.
일 실시형태에 따라서, 유리 세라믹은 알칼리 이온 중 하나 이상의 염을 포함한 염배쓰에서 이온 교환된다. 유리 세라믹을 이온교환해서 그 기계적 특성을 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 더 작은 알칼리 이온, 예를 들면 리튬 또는 소디움은 하나 이상의 큰 알칼리 이온, 예를 들면 소디움, 포타슘, 루비듐 또는 세슘을 함유한 용융된 염에서 이온교환될 수 있다. 이온교환이 변형점 훨씬 미만의 온도에서 충분한 시간 동안 실시되면, 확산 프로파일을 형성하는데, 큰 알칼리가 염배쓰로부터 유리 세라믹 표면으로 이동하고, 작은 이온이 유리 세라믹의 내부로부터 염배쓰로 이동된다. 시료가 제거된 경우, 표면에 압축을 가하고 손상에 대한 인성을 향상시킨다. 이러한 인성은 우박에 노출된 광전지 격자와 같이, 유리 세라믹이 열악한 환경 조건에 노출된 경우에 바람직하다. 유리 세라믹에서 큰 알칼리가 염배쓰에서 작은 알칼리와 교환될 수도 있다. 이는 변형점에 가까운 온도에서 실시되고, 유리가 제거되고 그 표면이 높은 온도로 빠르게 재가열되고 빠르게 냉각하면, 유리 세라믹의 표면은 열템퍼링에 의해서 상당한 압축 응력이 제공된 것을 나타낼 것이다. 이는 열악한 환경 조건에 대해서 보호를 제공한다. 임의의 1가 양이온이 유리 세라믹에서 알칼리와 교환되고, 예를 들면 구리, 은, 탈륨 등을 포함하고, 이들은 예를 들면 조명의 도입 색 또는 광 트랩핑용 향상된 굴절률의 층과 같은 최종 용도에 잠재적인 값의 특징을 제공하는 것이 당업자에게 명백하다.
일 실시형태에서, 슈퍼스트레이트는 평면이다. 제 1 면 및/또는 제 2 면은 일 실시형태에서 실질적으로 지형적으로 평평하다. 또 다른 실시형태에서, 양면은 실질적으로 지형적으로 평평하다.
일 실시형태에 따른 도전성 막은 투명하다. 도전성 막은 텍스처된 표면을 포함할 수 있다. 도전성 막은 투명하고 텍스처된 면을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이 표면 핵형성 표면층을 포함한 유리 세라믹 슈퍼스트레이트를 사용해서 광전지로 오는 광을 산란시키고 실리콘 표면으로부터 반사된 광을 후방산란할 수 있다. 이것은 광전지 효율을 향상시킬 수 있다.
일 실시형태에서, 표면 핵형성층은 리튬 알루미나-실리케이트 조성물을 포함한 유리 세라믹을 포함하고, 이는 냉각시에 유리 세라믹 표면에서 결정에 의해서 압축 응력이 발생하기 때문에 열처리 후 높은 강도를 갖는다. 일 실시형태에서, 상기 조성물은 불소, 염소, 아연, 또는 이들의 조합으로 도프된다. 상기 조성물은 일 실시형태에서 60 내지 70 SiO2, 10 내지 20 Al2O3, 및 5 내지 15 Li2O를 mol%로 포함한다. 상기 조성물은 0 초과 내지 20 % RO를 포함하고, R은 알칼리 토금속이다. 일 실시형태에서, R은 Ca, Mg, 또는 이들의 조합이다. 일 실시형태에서, 상기 조성물은 0 초과 내지 10 %의 M2O를 포함하고, 상기 M은 알칼리 금속이다. 일 실시형태에 따르면, M은 Na이다. mol%의 예시의 조성물은 표 1에 기재된다.
Figure pct00001
열처리의 온도 및 길이는 전체의 투명성을 제어할 수 있고, 상기 투명성은 성장된 결정 층의 두께에 따라서 다르며, 유리는 결정화된 표면 아래에 순수하게 유지한다. 유리 표면에서 성장한 결정의 크기 및 이러한 결정층의 두께는 입사광을 조절하고 산란시킬 수 있고, 실리콘 표면으로부터 반사된 광을 후방산란할 수 있다. 이는 상당히 광전지 효율을 개선시킬 것이다.
일 실시형태에 따라서 표면 핵형성 표면층(12)을 포함한 유리 세라믹 슈퍼스트레이트(10)의 단면 주사 전자 현미경(SEM) 이미지는 도 3a에 도시된다.
일 실시형태에 따라서 표면 핵형성 표면층(12)의 상부로부터 본 주사형 전자 현미경(SEM) 이미지는 도 3b에 도시된다.
도 3a 및 3b에서, 표 1로부터 예시의 유리 세라믹 1을 800℃에서 4시간 열처리한 후의 표면 핵형성 표면층을 도시한다.
표 1로부터 예시의 유리 세라믹 1의 각도 산란의 플롯은 도 4에서 도시된다. 라인(24, 26 및 28)은 450nm, 600nm, 및 800nm에서 각도 산란을 도시한다. 파장에 따라서 강도가 감소한 넓은 각도 산란 및 파장에 따라서 일정한 넓어진 작은 각도 피크는 시료에서 부피 산란 및 표면 산란의 조합을 제안한다. 표면은 2개의 주기성: 마이크론 치수로 매우 작은 하나의 주기성 및 10 마이크론 치수로 다른 하나의 더 큰 주기성을 갖는다.
도 5는 표 1로부터 예시의 유리 세라믹 1의 투과성 스펙트럼 플롯이다. 라인(30 및 32)은 총 투과율 및 확산 투과율을 각각 도시한다. 유리 세라믹은 400 nm 내지 1200nm의 파장 범위에서 80%를 초과한 양호한 총 투과율을 나타낸다.
도 6은 표 1로부터 예시의 유리 세라믹 1의 반사율 스펙트럼 플롯이다. 라인(34 및 36)은 총 투과율 및 확산 투과율을 도시한다. 유리 세라믹은 400 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서 약 15% 미만의 낮은 총 반사율을 도시한다.
유리 세라믹 슈퍼스트레이트는 표면 핵형성 표면층으로부터 광 산란을 조절하기 위해서 사용될 수 있다. 표면 핵형성 표면층 내에 다양한 크기 및 다양한 층 두께를 갖는 결정을 사용해서 광전지 장치의 광산란 및/또는 트랩핑 특성에 영향을 미칠 수 있다.
일 실시형태에 따라서, 슈퍼스트레이트의 평균 두께는 3.2 mm 이하, 예를 들면 0.7 mm 내지 1.8 mm이다. 일 실시형태에서, 표면 핵형성층은 250 마이크론 이하의 평균 두께, 예를 들면 0 초과 내지 250 마이크론, 예를 들면 10 마이크론 내지 250 마이크론, 예를 들면 15 마이크론 내지 250 마이크론의 평균 두께를 갖는다. 일 실시형태에서, 표면 핵형성 층은 150 마이크론 이하, 예를 들면 0 초과 내지 150 마이크론, 예를 들면 10 마이크론 내지 150 마이크론, 예를 들면 15 마이크론 내지 150 마이크론의 평균 두께를 갖는다.
일 실시형태에서, 1%를 초과한 경우의 표면 핵형성 층은 250 마이크론 이하, 예를 들면 0 초과 내지 250 마이크론, 예를 들면 10 마이크론 내지 250 마이크론, 예를 들면 15 마이크론 내지 250 마이크론의 총 평균 두께를 갖는다. 일 실시형태에서, 표면 핵형성층은 150 마이크론 이하, 예를 들면 0 초과 내지 150 마이크론, 예를 들면 10 마이크론 내지 150 마이크론, 예를 들면 15 마이크론 내지 150 마이크론의 평균 두께를 갖는다.
일 실시형태에서, 슈퍼스트레이트는 완전한 결정인 것은 아니다. 또 다른 실시형태에서, 슈퍼스트레이트는 90% 결정 이하, 예를 들면 0% 초과 내지 90% 결정이다. 비정질 유리의 층이 있다. 일부 실시형태에서, 비정질 유리를 개재한 2개의 표면 핵형성 표면층이 있다.
슈퍼스트레이트는 상부 및 하부 표면에서 표면 핵형성 표면층을 갖도록 제조했다. 도 7은 총 평균 두께 80㎛인 2개의 표면 핵형성 표면층(각각의 표면 핵형성 표면층에 대해서 40㎛ 평균 두께)을 갖는 슈퍼스트레이트의 총 라인(38) 및 확산 라인(40)의, 투과율 대 파장 투과율 스펙트럼 플롯이다. 도 8은 예시의 슈퍼스트레이트의 각도 산란의 플롯이다. 플롯은 총 평균 두께 80㎛인(각각의 표면 핵형성 표면층에 대해서 40㎛ 평균 두께) 슈퍼스트레이트에 대한 산란 기능 대 각도를 도시한다. 라인(42, 44, 46 및 48)은 400 nm, 600 nm, 800nm 및 1000nm에서 각도 산란을 도시한다. 도 9는 총 평균 두께 80㎛(각각의 표면 핵형성 표면층에 대해서 40㎛ 평균 두께)의 예시의 슈퍼스트레이트에 대한 총적분 산란 대 큰 각도 산란의 플롯이다. 피처(50, 52, 54 및 56)는 400 nm, 600 nm, 800nm 및 1000nm에서 각도 산란을 도시한다
도 10은 총 평균 두께 30㎛인 2개의 표면 핵형성 표면층(각각의 표면 핵형성 표면층에 대해서 15㎛ 평균 두께)을 갖는 슈퍼스트레이트의 총 라인(58) 및 확산 라인(60)의, 투과율 대 파장을 도시한 투과율 스펙트럼 플롯이다. 도 11는 예시의 슈퍼스트레이트의 각도 산란의 플롯이다. 플롯은 30㎛ 표면 핵형성 표면층의 총 평균 두께(각각의 표면 핵형성 표면층에 대해서 15㎛ 평균 두께)를 갖는 슈퍼스트레이트에 대한 산란 기능 대 각도를 도시한다. 라인(62, 64, 66 및 68)은 400 nm, 600 nm, 800 nm 및 1000 nm에서 각도 산란을 도시한다. 도 12는 총 평균 두께 80㎛(각각의 표면 핵형성 표면층에 대해서 40㎛ 평균 두께)을 갖는 예시의 슈퍼스트레이트에 대한 총 적분 산란 대 큰 각도 산란의 플롯이다. 피처(70 및 72)는 400 nm 및 1000nm에서 각도 산란을 도시한다.
도 7-9로부터 알 수 있듯이, 상당한 확산 투과율(도 7에서 라인(38)), 각도 산란 의존(도8) 및 큰 각도 산란이 관찰되었다(도 9). 이것은 각각의 표면 핵형성 표면층이 약 40㎛ 두께인 경우이다. 이러한 층이 약 15㎛ 두께인 경우에, 매우 낮은 확산 투과율(도 10에서 라인(60)), 각도 산란 의존(도 11) 및 낮은 각도에서 산란(도 12)이 현저하다.
도 7과 10를 비교하면, 높은 확산 산란/투과율은 도 7에서 총 투과율(도 7에서 라인(38) 및 도 10에서 라인(58)): 약 85%(350nm에서) 및 도 10에서 약 90%(350에서)를 감소시킨다. 최적 조건은 여전히 높은 충분한 총 투과율에 의해서 큰 각도에서 높은 확산 산란인 경우에 달성된다.
기존의 광전지 해결책은 매우 고가이거나 불충분하므로, 그 효율을 수% 정도만 개선한 것이 태양 전지 시장에 큰 영향을 미칠 것이다.
당업자는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나는 일없이 본 발명에 대해서 다양한 변경 및 변동을 실시하는 것이 명백하다. 따라서, 본 발명은 첨부한 청구항 및 그 상응하는 부분의 범위내에서 있는 것이면 본 발명의 변경 및 변동을 포함하는 것을 의도한다.

Claims (24)

  1. 표면 핵형성 표면층을 포함하고, 제 1 면 및 상기 제 1 면에 대면한 제 2 면을 갖는 유리 세라믹 슈퍼스트레이트,
    상기 유리 세라믹 기판에 인접한 도전성 막, 및
    상기 도전성 막에 인접한 활성 광전지 매질을 포함한 광전지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 도전성 막은 상기 제 1 면에 적층된 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 도전성 막은 상기 제 2 면에 적층된 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 활성 광전지 매질은 상기 도전성 막과 물리적으로 접촉한 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 장치는 상기 활성 광전지 매질에 물리적으로 접촉하고 상기 활성 광전지 매질의 반대 면에 위치한 상대전극을 상기 도전성 막으로서 포함한 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 활성 광전지 매질은 복합층을 포함한 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 활성 광전지 매질은 카드뮴 텔루라이드, 구리 인듐 갈륨 디셀레나이드, 비정질 실리콘, 결정 실리콘, 미세결정 실리콘 또는 이들의 조합을 포함한 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 표면 핵형성 층은 250 마이크론 이하의 평균 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 장치는 2층 이상의 표면 핵형성 표면층을 포함한 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 유리 세라믹 슈퍼스트레이트는 2개의 표면 핵형성 표면층을 포함하는데, 한 층은 상기 제 1 면에 위치하고, 또 다른 한 층은 상기 제 2 면에 위치한 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 표면 핵형성 층은 250 마이크론 이하의 총 평균 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 유리 세라믹 슈퍼스트레이트는 이온교환된 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 유리 세라믹 슈퍼스트레이트는 리튬 알루미나 실리케이트 조성물을 포함한 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 조성물은 불소, 염소, 아연, 또는 이들의 조합으로 도프된 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 조성물은 60 내지 70 SiO2, 10 내지 20 Al2O3, 및 5 내지 15 Li2O를 mol%로 포함한 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 장치는 0 초과 내지 20 % RO를 포함하고, R은 알칼리 토금속인 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 청구항 16에 있어서, R은 Ca, Mg, 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 청구항 15에 있어서, 상기 장치는 0 초과 내지 10%의 M2O를 포함하고, 상기 M은 알칼리 금속인 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 청구항 18에 있어서, M은 Na인 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 청구항 1에 있어서, 상기 슈퍼스트레이트는 평면인 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 청구항 1에 있어서, 상기 도전성 막은 투명한 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 투명한 도전성 막은 텍스처된 표면을 포함한 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 청구항 1에 있어서, 상기 슈퍼스트레이트의 평균 두께가 3.2 mm 이하인 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 청구항 23에 있어서, 상기 슈퍼스트레이트의 평균 두께가 0.5 mm 내지 1.8 mm인 것을 특징으로 하는 장치.
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