TWM418397U - Solar cell converting infrared light to visible light and adjusting transmission light - Google Patents
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M418397 100·ϋΙ2·
夺月谬再本I 五、新型說明： L ·· ----- 」 【新型所屬之技術領域】 本創作是有關於一種太陽電池，且特別是有關於一種 將紅外光轉換為可見光且調整穿透光的太陽能電池。 【先前技術】 太陽能是一種乾淨無污染而且取之不盡用之不竭的能源，在 解決目前石化能源所面臨的污染與短缺的問題時，一直是最受矚 目的焦點。由於太陽能電池可直接將太陽能轉換為電能，因此成 為目前相當重要的研究課題。 石夕基太陽電池為業界常見的一種太陽能電池。石夕基太陽能電 池的原理是將P型半導體與n型半導體相接合，以形成p n接面。 §太!％光照射到具有此p-n結構的半導體時，光子所提供的能量可 把半導體中的電子激發出來而產生電子·電洞對。電子與電洞均會 受到内建電位的影響，使得電洞往電場的方向移動，而電子則往 相反的方向移動》如杲以導線將此太陽能電池與負載(k>ad)連接起 來，則可形成一個迴路(loop) ’並可使電流流過負載，此即為太陽 能電池發電的原理。 者環保思識抬頭，節能減碳的概念逐漸受眾人所重視，再 生能源的開發與利用成為世界各國積極投入發展的重點。目前， 太陽能電池的關鍵問題在於其光電轉換效率的提升，而能夠提升 太陽能電池的光電轉換效率即意味著產品競爭力的提升。 【新型内容】 本創作提供一種將紅外光轉換為可見光且調整穿透光的太陽 能電池，其可將無法被太陽能電池所利用的紅外光轉換為可被太 陽能電池所利用的可見光以提高光電轉換效率，且可調整穿過太 陽能電池的光線的穿透量β M418397 10(|_0阜.1务 修正本 本創作提出一種將紅外光轉換為可見光且調整穿透光f太陽 能電池，其包括透明基板、第一電極、第二電極、P型半導體層、 η型半導體層、非晶矽本質層（intrinsic iayer)、紅外光轉換層 (infrared light conversion layer)以及金屬層。第一電極配置於透明 基板上。第一電極配置於第一電極與透明基板之間型半導體層 配置於第-電極與第二電極之間π型半導體層配置於？型半導體 層與第一電極之間。非晶石夕本質層配置於ρ型半導體層與η型半 導體層之間。紅外光轉換層配置於η型半導體層與第一 用以將紅外光轉換為可見光。金屬層配置於紅外光轉換層與第一 電極之間。 依照本創作實施例所述之將紅外光轉換為可見光且調整穿透 光的太陽能電池’上述之紅外光轉換層的材料例如為稀土 (娜 earth)元素。 依照本創作實_所収將紅外光轉換料見紐調整穿透 光的太陽能電池，上述之稀土元素例如為鑭(La)系元素。 依照本創作實施綱述之將紅収轉換為可見纽調整穿透 光的太陽能電池，上述之可見光例如為綠光或藍綠混光。 依照本創作實施賴述之將紅外光轉換為可見光且調整穿透 光的太陽能電池，上述之金屬層的厚度例如介於211111至25〇爪之 間。 依照本創作實施綱述之將紅外光轉換為可見光且調整穿透 光的太陽能電池’上述之金屬層例如為不透明的(〇paque)金屬層或 半透明的(translucent)金屬層。 依照本創作實施例所述之將紅外光轉換為可絲且調整穿透 光的太陽能電池，上述之金屬層的材料例如為鋁或過渡金屬 (transition metal)。 依照本創作實補所述之將紅外光轉換為可歧且調整穿透 光的太陽能電池，上述之第1極與第二電極的材料例如為透明 5 M418397 導電氧化物(transparent conductive oxide，TCO)。 依照本創作實施例所述之將紅外光轉換為可見光且調整穿透 光的太陽能電池，上述之p型半導體層與n型半導體層的材料例 如為非晶矽或微晶矽。 依照本創作實施例所述之將紅外光轉換為可見光且調整穿透 光的太陽能電池，上述之透明基板的材料例如為玻璃。 基於上述，本創作於n型半導體層與第一電極之間配置紅外 光轉換層以及於紅外光轉換層與第一電極之間配置金屬層，藉由 紅外光轉換層來將太陽光中無法被太陽能電池所利用的紅外光轉 換為本質層可吸收的可見光，以及藉由金屬層將此可見光反射至 本質層，因此可以大幅地提升太陽能電池的光電轉換效率。 此外，由於照射至太陽能電池的太陽光中的紅外光被轉換為 可見光，因此可以大幅度地降低紅外光所造成的熱累積效應，進 .而提尚了太陽能電池的效能。 另外，藉由調整上述金屬層的厚度來調整其透明度，可控制 太陽能電池的光穿透度。 再者，若照射至太陽能電池的太陽光中的紅外光被轉換為綠 光或k綠混光，則本創作的太陽能電池可以應用於需要較多綠光 或藍綠混光的農業或花卉產業，以助於農作物與花卉培養。 為讓本創作之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施 例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 、 【實施方式】 圖1為依照本創作實施例所繪示的將紅外光轉換為可見光且 調整穿透光的太陽能電池之剖面示意圖。請參照圖丨，太陽能電池 1〇包括透明基板1〇〇、第—電極1〇2、第二電極1〇4、p型半導體 層106、η型半導體層1〇8、非晶矽本質層11〇、紅外光轉換層ii2 以及金屬層114。 M418397 透明基板100的材料例如為玻璃。第一電㈣2 S己置於透明 基板⑽上。第-電極1G2的材料例如為透明導電氧化物。 的透明導電氧化物可以是銦錫氧化物(indium tin Gxide，IT0) 化靖(剔_ Ζηο，ΑΖ〇)、轉氧化物(indium * Qxide， 或其他透明導電材料。第二電極1()4配置於第一電極i〇2與透明 基板10G之間^第二電極1G4的材料例如為透明導電氧化物⑽如 鋼錫乳化物、氧化_、銦鋅氧化物或其他透明導電材料）。
P型半導體層106配置於第一電極1〇2與第二電極1〇4之間。 P型半導體層106的材料例如為非晶石夕或微晶石夕，而p型半導體居 106中所摻雜的材料例如是選自元素週期表中祖族元素的^ 組，其可以是硼(B)、鋁(A1)、鎵(Ga)、銦(In)或鉈(T1)。 η型半導體層1G8配置於ρ型半導體層1()6與第—電極1〇2 之間。η型半導體I 108 _料例如為非晶钱微晶碎，而n型 導體層1G8中所摻雜的材料例如是選自元素週期表甲va族元素 的群組，其可以是磷(p)、砷(As)、銻(Sb)或鉍(Bip ''
非晶石夕本質層110配置於p型半導體層1〇6與η型半導㉝層 刪之間。非晶碎本質们_為光產生電子-電洞對的主要區^或曰。 紅外光轉換層112配置於η型半導體層1〇8與第一電極1〇2 之間’用以將紅外光轉換為可見光。紅外光轉換層112的材料例 如為稀土元素，例如齡元素。詳細地說，對於—般的太陽能電 池來說，當太陽光照射至太陽能電池時，由&以非晶石夕為材料的 本質層無法吸收太陽光中的紅外光(其在太陽光中約佔電)，因此 紅外光會直接穿過太陽能f池而無法被_，使得太陽能電池的 光電轉換效率無法大幅度地提升。然而，在本實施例中，當太陽 光116穿過透明基板100而照射至紅外光轉換層112時，二外光 轉換層112可將太陽光116中無法被太陽能電池所利用的紅外光 轉換為可被太陽能電池所利用的可見光。 此外，金屬層114配置於紅外光轉換層112與第一電極1〇2 M418397
之間。金屬層114的材料例如為銘或過渡金屬。當太陽光ία中 無法被太陽能電池所利用的紅外光被紅外光轉換層112轉換為可 被太陽能電池所利用的可見光之後，經由金屬層114的反射可進 入非晶矽本質層110»由於非晶矽本質層11〇對於可見光具有較佳 的吸收率，因此當太陽光116中的紅外光被紅外光轉換層' 112轉 換為可見光且藉由金屬層114反射進入非晶石夕本質層11〇時，與 一般的太陽能電池相比，增加了照射至非晶矽本質層11〇的可見 光的量，因而提升了太陽能電池1〇的光電轉換效率。 此外，相對於其他顏色的可見光來說，由於太陽能電池1〇中 的本質層是赠晶料㈣，而非晶柯騎於綠賴藍綠混光 具有較佳的吸收率(對於綠光具有最佳的吸收率），因此可以藉由調 正紅外光轉換層U2巾稀土元素的種類、祖成比例等來將太陽光 116中的紅外光轉換為綠光或藍綠混光’以進一步地提升太陽能電 池10的光電轉換效率。 至屬層114的厚度例如介於2 nm至25 nm之間。可經由調整 孟屬層m的厚度來調整金屬層114的透明度。當金屬層1丨4的 厚度越薄時，則金屬層114的透明度越高，因而成為半透明的金 屬曰$至屬層114的厚度越厚時，則金屬層114的透明度越低， 因而成為不透明的金屬層。因此，當金屬層114為不透明的金屬 層時，經紅外光轉換層112所轉換成的可見光可以全部地被不透 明的金屬層114反射至非糾本質層UG來提高光電轉換效率。 /者-主屬層114為半透明的金屬詹時，一部分的經紅外光轉 ，層112所轉換成的可見光可以被半透明的金屬層m反射至非 曰曰石夕本質層11G來提高光電轉換效率，而另-部分的經紅外光轉 換層112所轉換成的可見棚m過半透明的金屬層m而進 一步地被利用。 i 舉例來說，一部分的經紅外光轉換層112所轉換成的綠光或 -綠混光可以與其他顏色的可見光混合而產生不同顏色的光。因 M418397 w 此，若將太陽能電池10應用於建築設計令，則可以視實際需求來 ，正而呈現出不同於白光的光此外，若將太陽能電池1G應用於 而要較夕綠光或藍綠混光的農業或花卉產業，則穿過半透明的金 ^層114的綠域藍綠㈣可有助於農作物與花舟培養。此外， 藉由調整金屬層114的透明度也可以控制太陽能電池1()的光穿透 度’以符合使用者的需求。
a特別一提的是，在本實施例中，由於照射至太陽能電池1〇的 光116 t的紅外光已被轉換為可見光，因此紅外光照射至太 電池時所產生的熱累積效應可以被大幅度地降低，使得太陽 2電池10經太陽光116照射之後仍可以維持在與周遭環境相同的 溫度。此外，由於熱累積效應已被大幅度地降低，因此可以進一 步避免因熱累積效應而造成光電轉換效率降低的問題，進而達到 提升太陽能電池的效能的目的。 雖然本創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本創 作，，何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精 神彳範圍内，g可作些許之更動與潤飾，故本創作之保護範圍當 視後附之申請專利範圍所界定者為準。 田 【圖式簡單說明】 圖1為依照本創作實施例所繪示的將紅外光轉換為可見光且 調整穿透光的太陽能電池之剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 1〇 :太陽能電池 100 :透明基板 102 :第一電極 104 :第二電極 106 : p型半導體層 108 : η型半導體層 M418397 年瞻 110 :非晶矽本質層 112 :紅外光轉換層 114 :金屬層 116 :太陽光
Claims (1)
- 六、.申請專利範圍·· 1·種將紅外光轉換為可見 包括： 10).08.12. 名月 光且調整穿透光的太陽能電池， 一透明基板； jn配置於該透明基板上； 第一電極’配置於該第一電極與該透明基板之間； 一 P型半‘體層’配置於該第—電極與該第二電極之間； :η型半導體層，置於該p型半導體層無第—電極之 Γη] f 一非晶咬本質層’配置於該P型半導體層與該η型半導體 層之間， 一紅外光賴層’配置於該η料導體層無第—電極之 間，用以將紅外光轉換為一可見光；以及 一金屬層，配置於該紅外光轉換層與該第一電極之間。 2. 如f請專利範U第丨項所述之將紅外光轉換為可見光且調 整穿透光的太陽能電池’其中該紅外祕換層的材料包括_ 稀土元素。 3. 如申請專利範圍第2項所述之將紅外光轉換為可見光且調 整穿透光的太陽能電池’.其中該稀土元素包括鑭系元素。α 4. 如申請專利範圍第1項所述之將紅外光轉換為可見光且調 整穿透光的太陽能電池，其中該可見光包括綠光或藍綠混光°。 5. 如申請專利範圍第1項所述之將紅外光轉換為可見光且調 整穿透光的太陽能電池，其中該金屬層的厚度介於2 nm至 25 nm之間。 6. 如申請專利範圍第1項所述之將紅外光轉換為可見光且調 整穿透光的太陽能電池，其中該金屬層為不透明的金屬層或 半透明的金屬層；。 M4183977. 如申請專利範圍第1項所述之將紅外光轉換為可見光且調 整穿透光的太陽能電池，其中該金屬層的材料包括紹或過渡 金屬。 8. 如申請專利範圍第1項所述之將紅外光轉換為可見光且調 整穿透光的太陽能電池，其中該第一電極與該第二電極的材 料包括透明導電氧化物》 9. 如申清專利範圍第1項所述之將紅外光轉換為可見光且調 整穿透光的太陽能電池，其t該p型半導體層與該n型半導 體層的材料包括非晶矽或微晶矽》 10. 如申請專利範圍第1項所述之將紅外光轉換為可見光且調 整穿透光的太陽能電池，其中該透明基板的材料包括玻璃。 12 M418397 .. *· -. 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明：100.08.12. # 10 :太陽能電池 100 :透明基板 102 :第一電極 104 :第二電極 106 : p型半導體層 108 : η型半導體層 110 :非晶矽本質層 112 :紅外光轉換層 114 :金屬層 116 :太陽光
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