KR20140040121A - 그래핀-기반 다중-접합 가요성 태양 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광을 에너지로 전환시키는 구조물에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 그래핀을 포함하는 광기전력 전지를 이용하여 광을 전기로 전환시키는 장치를 기술한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2011년 3월 29일자 출원된 가출원 일련번호 제61/468,970호를 35 U.S.C.§119 하에 우선권으로 주장하며, 본원에서는 상기 출원의 개시 내용을 참조로 통합한다.
기술 분야
본 발명은 광을 에너지로 전환시키는 구조물에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 그래핀-기반 태양 전지를 이용하여 광을 전기로 전환시키는 장치를 기술한다.
최근에, 전기 에너지를 발생시키기 위해 석탄, 석유, 및 천연 가스에 대한 다수의 대체물들이 제안되었다. 이러한 대체 에너지원들 중에서, 광기전력 태양 전지를 이용한 태양 에너지의 전기 에너지로의 전환이 가장 촉망되는 것으로 여겨진다. 그러나, 현재 광기전력 기술은 화석-연료 기술과 경쟁하는 것을 어렵게 하는 제한을 포함한다. 고가의 반도체 재료, 제작 및 취급에 더하여, 현재 광기전력 기술에 의해 달성될 수 있는 최대 에너지 전환 효율은 약 25%이다.
본 발명은 복수의 서브-셀을 포함하는 다중접합 태양 전지로서, 복수의 서브-셀 중 둘 이상의 서브-셀이 상이한 밴드 갭 에너지를 지니며, 복수의 서브-셀 중 하나 이상이 p-형 반도체 그래핀 상에 적층된 n-형 반도체 그래핀을 포함하는 다중접합 태양 전지를 제공한다. 한 가지 구체예에서, 복수의 서브-셀은 둘 이상의 서브-셀을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 복수의 서브-셀은 셋 이상의 서브-셀을 포함한다. 또 다른 추가의 구체예에서, 상이한 밴드 갭 에너지는 입사광 에너지로부터 더 먼 후속의 서브-셀에서 감소된다. 또 다른 구체예에서, 태양 전지는 복수의 서브-셀을 포함하는데, 각 서브-셀은 바로 인접한 서브-셀과 비교하여 약 0.25eV 또는 그 초과의 차이를 지닌다. 어떠한 상기 구체예에서, 태양 전지는 복수의 서브-셀 세트를 포함하고, 각 세트는 복수의 단원자 그래핀 p-n-층을 포함하고, 세트 내 각 단원자 p-n-층은 유사한 밴드 갭을 포함하고, 각각의 상이한 서브-셀 세트는 상이한 밴드 갭을 포함한다. 한 가지 구체예에서, 태양 전지는 각각의 서브-셀을 분리하며 그러한 서브-셀과 접촉되어 있는 투명한 전도성 기판을 추가로 포함한다. 추가의 구체예에서, 태양 전지는 광원과 가장 가까운 표면에 있는 반사 방지 코팅 및 금속 접면(metal contact)을, 그리고 광원으로부터 가장 먼 표면에 있는 금속 접면을 추가로 포함하며, 상기 접면은 복수의 서브-셀에 의해 분리된다. 한 가지 구체예에서, n-형 그래핀은 질소 또는 인으로 도핑된다. 또 다른 구체예에서, p-형 그래핀은 붕소 또는 알루미늄으로 도핑된다.
본 발명은 또한 상부 금속 접면 및 반사 방지 코팅; 제 1 서브-셀로서, 상부 금속 접면과 접촉되어 있는 제 1 투명한 전도성 층, 제 1 투명한 전도성 층과 접촉되어 있는 제 1 n-형 그래핀 층, 및 제 1 n-형 그래핀 층과 접촉되어 있는 제 1 p-형 그래핀 층을 포함하고, 제 1 n- 및 p-형 그래핀 층 둘 모두가 동일한 밴드 갭을 지니는 제 1 서브-셀; 제 2 서브-셀로서, 상기 p-형 그래핀 층과 접촉되어 있는 제 2 투명한 전도성 층, 제 2 투명한 전도성 층과 접촉되어 있는 제 2 n-형 그래핀 층, 및 제 2 n-형 그래핀 층과 접촉되어 있는 제 2 p-형 그래핀 층을 포함하고, 제 2 n- 및 p-형 그래핀 층 둘 모두가 동일한 밴드 갭을 지니고, 제 2 n- 및 p-형 층이 제 1 서브-셀과 동일하거나 제 1 서브-셀보다 작은 밴드 갭을 지니는 제 2 서브-셀; 제 2 p-형 그래핀 층과 접촉되어 있는 하부 투명한 전도성 층; 및 제 2 P-형 그래핀 층과 전기 접촉되어 있는 하부 금속 접면을 포함하는 다중접합 태양 전지를 제공한다. 추가의 구체예에서, 하나 이상의 추가 서브-셀이 제 1 서브-셀과 2 서브-셀을 분리시킨다.
본 발명은 또한 그래핀 다중접합 태양 전지를 제조하는 방법으로서, 금속 박막 상에 p-도핑되거나 n-도핑된 그래핀의 단원자 그래핀 층을 증착시키고; 투명한 전도성 산화물 박막을 지니는 투명한 전도성의 가요성 기판을 단원자 그래핀 층의 표면 상에 위치시키고; 단원자 그래핀 층으로부터 금속 막을 제거하고; 단원자 그래핀 층을 이의 밴드 갭이 개방되도록 산화시켜 그래핀-가요성 기판 어셈블리를 제공하고; 동일한 밴드 갭을 지니지만 반대로 도핑된 하나 이상의 다른 그래핀-가요성 기판을 조합하여 p-n-도핑된 그래핀 어셈블리를 제공하고; 하나 이상의 p-n-도핑된 어셈블리 또는 서브-셀을 동일하거나 상이한 밴드 갭을 지니는 다른 p-n-도핑된 어셈블리 또는 서브-셀의 상부 또는 하부 상에 적층시킴을 포함하는 방법을 제공한다. 한 가지 구체예에서, 증착은 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition) 기술에 의해 이루어진다. 또 다른 구체예에서, 산화는 UV/오존 처리 또는 산소 플라즈마 처리에 의해 이루어진다.
본 발명의 그래핀-기반 다중-접합 태양 전지에 의해 제공되는 여러 가지 이점이 있는데, 이러한 이점은 일반적인 III-V족 반도체 재료의 다중-접합 태양 전지에 의해서는 제공되지 않는다. 이러한 이점에는, 반도체 그래핀이 간접 밴드 갭 재료, 예컨대, 실리콘에 비해 훨씬 더 얇은 영역에서 더 많은 광자를 흡수할 수 있게 하는 직접 밴드 갭을 지니고; 그래핀의 전자 및 정공 캐리어 이동도가 실리콘 및 다른 III-V족 반도체 재료의 전자 및 정공 캐리어 이동도보다 약 100배 더 높다는 점이 포함되지만, 이로 제한되지 않는다. 따라서, 그래핀-기반 태양 전지의 내부 저항은 일반적인 III-V족 반도체 태양 전지의 내부 저항보다 분명히 훨씬 더 적을 것이고; 지각에서 극소량으로 이용가능한 인듐 및 텔루륨과는 달리, 탄소는 풍부하며, 고순도의 그래핀을 제작하는 비용이 결정질 실리콘의 제작 비용에 필적할만하다.
본 발명의 하나 이상의 구체예의 세부 사항이 첨부된 도면 및 하기 설명에서 기재된다. 본 발명의 다른 특징, 목적, 및 이점은 하기 설명 및 도면, 및 청구항으로부터 명확해질 것이다.
도 1a 및 1b는, 서로의 상부 상에 적층되고 투명한 전도성, 바람직하게는 가요성 기판에 의해 분리되는, 상이한 밴드 갭을 지니는 반도체 그래핀의 세 개의 부분품으로 제조된 삼중-접합 그래핀 태양 전지를 도시한 것이다.
도 2는 반도체 그래핀의 세 개의 부분품으로 제조된 삼중-접합 그래핀 태양 전지를 도시한 것이다. 각각의 부분품은 다중의 동일한 밴드 갭의 그래핀 단원자 층을 지녀서 입사 광자의 흡수를 증가시킨다.
도 3은 반도체 그래핀의 10개의 부분품으로 제조된 십중-접합(ten-junction) 그래핀 태양 전지를 도시한 것이다. 각각의 부분품은 다중의 동일한 밴드 갭의 그래핀 단원자 층을 지녀서 입사 광자의 흡수를 증가시킨다.
도 4a 내지 4g는 그래핀-기반 다중-접합 가요성 태양 전지를 생산하기 위한 공정 흐름도를 도시한 것이다.
도 2는 반도체 그래핀의 세 개의 부분품으로 제조된 삼중-접합 그래핀 태양 전지를 도시한 것이다. 각각의 부분품은 다중의 동일한 밴드 갭의 그래핀 단원자 층을 지녀서 입사 광자의 흡수를 증가시킨다.
도 3은 반도체 그래핀의 10개의 부분품으로 제조된 십중-접합(ten-junction) 그래핀 태양 전지를 도시한 것이다. 각각의 부분품은 다중의 동일한 밴드 갭의 그래핀 단원자 층을 지녀서 입사 광자의 흡수를 증가시킨다.
도 4a 내지 4g는 그래핀-기반 다중-접합 가요성 태양 전지를 생산하기 위한 공정 흐름도를 도시한 것이다.
광기전력 기술을 보다 경쟁적으로 만들기 위한 해결책은 각각의 셀의 두께를 수백 마이크론의 두께에서부터 백 마이크론 미만(예, 50, 40, 30, 20, 10 또는 그 미만)의 두께로 감소시킴으로써 태양 전지의 생산 비용을 절감하는 것이다. 그러한 박막 태양 전지는 반도체 재료와 희토류 원소 도펀트를 덜 사용하기 때문에 통상의 태양 전지보다 비용이 저렴할 것이다. 또한, 이러한 박막 태양 전지는 저렴한 가요성 기판, 예컨대, 플라스틱 또는 폴리머 상에 증착될 수 있어서 취급 및 설치의 어려움이 현저히 줄어들 수 있다. 박막 태양 전지의 효율은 상이한 밴드 갭을 지니는 다중 태양 전지를 직렬로 연결함으로써 증가될 수 있고, 이는 다중-접합 태양 전지로서 알려져 있다. 다중-접합 태양 전지의 최대 에너지 전환은 통상의 태양 전지보다 현저히 더 높은데, 왜냐하면 이는 완전한 태양 스펙트럼의 광범위한 광자 에너지를 열보다 오히려 전기 에너지로 전환시키는 다중-접합 태양 전지의 능력 때문이다. 실제로, 무한수의 접합을 지니는 태양 전지의 이론적인 최대 효율은 약 85%이다.
본원 및 첨부된 특허청구범위에서 사용된 단수 형태는 문맥에서 달리 명확하게 지시되지 않는 한 복수의 대상물을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "기판"에 대한 언급은 복수의 그러한 기판을 포함하며, "태양 전지"에 대한 언급은 하나 이상의 태양 전지에 대한 언급을 포함하며, 기타 등등이다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기재된 방법 및 시약과 유사하거나 동등한 어떠한 방법 및 시약이 개시된 방법 및 조성물의 실시에 사용될 수 있지만, 예시적인 방법 및 재료가 이제 기재된다.
본원에서는 설명과 관련되어 이용될 수 있는 공개 문헌에 기재된 방법을 기재하고 개시하려는 목적으로 본원에 언급된 모든 공개 문헌들의 전체를 참조로 통합한다. 상기에, 그리고 본문 전체에 걸쳐 논의된 공개 문헌은 본 출원의 출원일 전에 단지 이의 개시를 위해 제공된 것이다. 본원의 어느 것도 발명자들이 종래 발명의 도움으로 그러한 개시를 앞당길 자격이 없다는 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, "또는"의 사용은 달리 명시되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. 유사하게는, "포함하다"라는 용어들은 서로 교체가능하며, 제한되는 것으로 의도되지 않는다.
다양한 구체예들에 대한 설명이 용어 "~을 포함하는"을 사용하는 경우, 당업자들이 일부 특정 경우에 구체예가 표현 "~로 필수적으로 구성되는" 또는 "~로 구성되는"을 이용하여 대안적으로 기재될 수 있음을 이해할 것임을 추가로 이해해야 한다.
요소 또는 층이 또 다른 요소 또는 층 "의 위에 있는", "에 연결된", "에 결합된", 또는 "을 덮는" 것으로 의미하는 경우에, 그러한 요소 또는 층은 다른 요소 또는 층 바로 위에 있을 수 있거나, 그러한 요소 또는 층에 바로 연결될 수 있거나, 그러한 요소 또는 층에 바로 결합될 수 있거나, 그러한 요소 또는 층을 바로 덮을 수 있고, 또는 간섭 요소 또는 층이 존재할 수 있음이 이해될 것이다. 대조적으로, 요소가 또 다른 요소 또는 층 "바로 위에 있는", "에 바로 연결된", 또는 "에 바로 결합된" 것으로 의미되는 경우에는 어떠한 간섭 요소 또는 층이 존재하지 않는다. 유사한 부호는 명세서 전체에 걸쳐 유사한 요소를 의미한다. 본원에 사용된 용어 "및/또는"은 관련되는 열거된 항목들 중 하나 이상의 어떠한 조합 및 모든 조합을 포함한다.
용어 제 1, 제 2, 제 3 등은 본원에서 다양한 요소, 부분품, 영역, 층, 및/또는 섹션을 기재하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소, 부분품, 영역, 층, 및/또는 섹션은 이러한 용어에 의해 제한되지 않아야 함이 이해될 것이다. 이러한 용어는 단지 하나의 요소, 부분품, 영역, 층, 또는 섹션을 또 다른 요소, 부분품, 영역, 층, 또는 섹션과 구별하기 위해 사용된 것이다. 따라서, 하기 논의된 제 1 요소, 부분품, 영역, 층, 또는 섹션은 실시예 구현의 교시로부터 벗어남 없이 제 2 요소, 부분품, 영역, 층, 또는 섹션으로 칭해질 수 있다.
공간적으로 상대적인 용어들, 예를 들어, "밑", "아래", "하부", "위", 및 "상부" 등은 도면에서 예시되는 바와 같은 하나의 요소 또는 특징부들의 또 다른 요소(들) 또는 특징부(들)와의 관계를 기재하는데 설명의 용이함을 위해 본원에 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향에 더하여 사용 또는 작동에서의 장치의 상이한 방향을 포함하는 것으로 의도된 것임이 이해될 것이다. 예를 들어, 도면에서 장치가 뒤집혀 있는 경우, 다른 요소 또는 특징부 "아래" 또는 "밑"에 있는 것으로 기재된 요소는 다른 부재 또는 특징부 "위"로 배향될 것이다. 따라서, 용어 "아래"는 위 그리고 아래 방향 둘 모두를 포함할 수 있다. 장치는 달리 배향될 수 있으며(90도 또는 다른 방향으로 회전됨), 이에 따라 본원에 사용된 공간적으로 상대적인 기술어가 해석될 수 있다.
전자기 복사선의 전기 에너지로의 전환 장치(Electromagnetic Radiation to Electric Energy Conversion Device: EREECD)는 전자기(광학) 복사선과 반응하여 전기 에너지를 발생시키는 장치이다. 광전 에너지 장치(Optoelectronic Energy Device: OED)는 광학 복사선과 반응하여 전자 장치로 전기 에너지를 발생시키는 장치를 의미한다. 본원에 사용된 용어 "자외선 범위"는 약 5nm 내지 약 400nm의 파장 범위를 의미한다. 본원에 사용된 용어 "가시선 범위"는 약 400nm 내지 약 700nm의 파장 범위를 의미한다. 본원에 사용된 용어 "적외선 범위"는 약 700nm 내지 약 2mm의 파장 범위를 의미한다. 적외선 범위에는 약 700nm 내지 약 5㎛의 파장 범위를 의미하는 "근적외선 범위", 약 5㎛ 내지 약 30㎛의 파장 범위를 의미하는 "중적외선 범위", 및 약 30㎛ 내지 약 2mm의 파장 범위를 의미하는 "원적외선 범위"가 포함된다.
광기전력 전지는 이의 표면 상에 입사되는 자외선 내지 적외선 범위의 광 또는 다른 복사 에너지를 전력/전압/전류 형태의 전기 에너지로 전환시키는 반도체를 포함하는 전기 장치로서, 2개의 전극, 일반적으로 상부 전극과 전기 극성이 반대인 하부 전극을 지니는 다이오드를 지닌다. 광기전력 전지는 전극을 통해 흐르는 직류를 발생시킨다. 본원에 사용된 용어 광기전력 전지는 복사 에너지를 전기 에너지로 전환시키는 전지를 총칭한다. 태양 전지는 이의 표면 상에 입사되는 태양 복사선을 포함하는 광을 전기 에너지로 전환시키는 광전지이다.
광기전력("PV") 전지는 다른 그러한 전지와 병렬로, 직렬로, 또는 이들의 조합으로 연결될 수 있다. 일반적인 PV 전지는 결정질 실리콘을 기반으로 한 p-n 접합 장치이다. 본 발명의 다양한 구체예에서, PV 전지는 그래핀의 p-n 접합 장치를 포함한다. 다른 구체예에서, PV 전지는 복수의 그래핀 p-n 접합을 포함한다. 그 밖의 유형의 PV 전지는 그래핀 p-n 접합 전지, 및 그 밖의 반도체 재료, 예컨대, 이로 제한되지는 않지만, 비정질 실리콘, 다결정질 실리콘, 게르마늄, 유기 재료, 및 III-V족 반도체 재료, 예컨대, 갈륨 비소(GaAs)를 기반으로 할 수 있다.
광기전력 전지의 작동 동안, 입사 태양 또는 광 복사선은 PV 전지의 표면 아래에 투과되고, 흡수된다. 태양 복사선이 투과되는 깊이는 전지의 흡수 계수에 좌우된다. 실리콘을 기반으로 한 PV 전지의 경우에, 실리콘의 흡수 계수는 태양 복사선의 파장에 의해 달라진다. PV 전지내 특정 깊이에서 태양 복사선의 흡수는 전자-정공 쌍 형태의 전하 캐리어를 생성시킨다. 전자는 전지에 연결된 하나의 전극을 통해 흐르는 반면, 정공은 전지에 연결된 또 다른 전극을 통해 방출된다. 이는 입사 태양 복사선에 의해 유도된 전지를 통한 전류의 흐름에 영향을 준다. 현재 태양 전지는 전체 입사광을 수집하고/사용하고 전환시키는 것의 불능으로 인해 비효율적이다.
또한, PV 전지의 접합 구성에 따르면, 전자-정공 쌍의 전하 분리는 전형적으로 공핍 영역으로 국한되고, 공급 영역은 약 1㎛의 두께로 제한될 수 있다. 공핍 영역으로부터의 확산 또는 표류(drift) 길이보다 먼 곳에서 생성된 전자-정공 쌍은 전형적으로 전하 분리되지 않고, 그에 따라서, 전형적으로 전기 에너지로의 전환에 기여하지 않는다. 공핍 영역은 전형적으로 PV 전지 내에서 PV 전지의 표면 아래에 특정 깊이로 위치된다. 입사 태양 스펙트럼에 대한 실리콘의 흡수 계수의 변화는 PV 전지의 효율을 감소시키는 공핍 영역의 깊이와 그 밖의 특징에 대해 절충을 가할 수 있다. 예를 들어, 공핍 영역의 특정 깊이는 하나의 파장에서의 태양 복사선의 경우 바람직할 수 있지만, 동일한 깊이가 더 짧은 파장에서의 태양 복사선의 경우에는 바람직하지 않을 수 있다. 특히, 더 짧은 파장의 태양 복사선은 표면 아래에 더 적은 정도로 투과될 수 있기 때문에, 생성된 전자-정공 쌍은 전류에 기여하기에는 공핍 영역으로부터 너무 멀 수 있다.
용어 "더 넓은 밴드-갭"은 제 1 서브-셀(또는 제 1 재료)과 제 2 서브-셀(또는 제 2 재료) 사이의 밴드-갭의 차이를 의미한다. "밴드-갭" 또는 "에너지 밴드 갭"은 반도체의 전기 성능, 전류 및 전압 출력을 측정하는 반도체의 특유의 에너지 프로파일을 의미하며, 이는 가전자대(valence band) 최대치와 전도대(conduction band) 최소치 사이의 에너지 차이이다.
N/P 접합은 다이오드를 생성시키는 p-형 반도체와 n-형 반도체 사이의 연결을 의미한다. 공핍 영역은 높은 전기장이 존재하는 N/P 접합의 n-형 영역과 p-형 영역 사이의 전이 영역을 의미한다.
박막 태양 전지의 경우, 광 흡수는 일반적으로 필름 두께에 비례한다. 박막 광기전력은 일반적으로 고효율에 대한 비용에서 통상의 광기전력 또는 1세대 광기전력에 비해 현저한 비용 절감 가능성을 제공한다. 이는 주로 장치의 활성 영역에 대한 비정질 또는 다결정질 광전자 재료, 예를 들어, 비정질-Si(a-Si)의 사용에 의해 달성된다. 생성된 전하 수집 효율, 작동 전압, 및 충전율(fill factor)은 전형적으로 단결정질 전지의 경우보다 낮고, 이는 전체 전지 효율을 저하시킨다. 따라서, 진보된 광 포집법과 조합된 더 얇은 활성 층을 이용하여 이러한 문제를 최소화하고 효율을 최대화하는 것은 큰 관심을 받고 있다.
본 발명은 그래핀-기반 다중-접합 가요성 박막 태양 전지를 제작하는 방법을 제공한다. III-V족 반도체 재료를 사용하는 일반적인 다중-접합 가요성 박막 태양 전지와는 대조적으로, 본원에 기재된 태양 전지는 부분품으로서 반도체 그래핀 층의 서브-셀을 적어도 1개, 2개, 3개 또는 그 초과로 사용한다. III-V족 반도체 재료에 비해서 반도체 그래핀 층을 사용하는 것에는 여러 이점이 있다. 반도체 그래핀은 실리콘과 같은 간접 밴드 갭 재료에 비해 훨씬 더 얇은 영역에서 더 많은 광자를 흡수할 수 있게 하는 직접 밴드 갭을 지닌다. 또한, 그래핀의 전자 및 정공 캐리어 이동도가 실리콘 및 다른 III-V족 반도체 재료에 비해 약 100배 더 높다. 재료의 전기 전도도가 전자와 정공 캐리어 이동도 둘 모두에 비례하기 때문에, 그래핀-기반 태양 전지의 내부 저항은 일반적인 III-V족 반도체-기반 태양 전지의 내부 저항보다 확실히 훨씬 더 적을 것이다. 지각에서 극소량으로 이용가능한 인듐 및 텔루륨과는 달리, 탄소는 풍부하며, 그래핀을 제작하는 비용이 실리콘의 제작 비용에 필적할만하다.
그래핀 반도체 재료의 이점에 의해 본 발명은 다중접합 가요성 태양 전지를 제공한다. 한 가지 구체예에서, 태양 전지는 다중 서브-셀을 포함하고, 각각의 서브-셀은 상이한 밴드 갭 에너지를 지니며, 적어도 1개, 2개, 3개 또는 그 초과의 서브-셀(들)이 그래핀을 포함한다. 한 가지 구체예에서, 첫 번째 서브-셀 아래의 각각의 서브-셀은 더 작은 밴드-갭을 지닌다(예를 들어, 밴드-갭은 광원으로부터 더 먼 곳에서 감소된다).
열화(thermalization) 손실을 최소화하면서 태양광의 전체에 이르기까지 많은 스펙트럼을 흡수하기 위해서, 그래핀 태양 전지는 다중 접합을 지닌다. 한 가지 구체예에서, 태양 전지는 상이한 밴드 갭을 지니는 반도체 그래핀의 3개의 서브-셀 부분품으로 제조된 적어도 3개의 접합을 지닌다(도 1). 예를 들어, 상부 서브-셀 부분품은 태양 스펙트럼의 청색-녹색 부분의 대부분을 흡수하는 약 2.5eV의 큰 밴드 갭을 지니는 반도체 그래핀으로 제조된다. 중간 서브-셀 부분품은 태양 스펙트럼의 황색-적색-근적외선 부분의 대부분을 흡수하는 약 1.5eV의 중간 정도의 밴드 갭을 지니는 반도체 그래핀으로 제조된다. 하부 서브-셀 부분품은 태양 스펙트럼의 남은 부분을 흡수하는 약 0.5eV의 작은 밴드 갭을 지니는 반도체 그래핀으로 제조된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 태양 전지(1000)가 도시되어 있다. 태양 전지(1000)는 둘 이상의 서브-셀(p-n-도핑된 어셈블리) (500a-c)을 포함한다. 도면에는 복수의 그래핀 서브-셀이 나타나 있지만, 당업자는 단일의 서브-셀이 그래핀일 수 있으며 하나 이상의 추가 서브-셀이 상이한 반도체 재료일 수 있음을 인식할 것이다. 유사하게는, 그래핀을 포함하는 둘 이상의 서브-셀 및 상이한 반도체 재료를 포함하는 하나 이상의 서브-셀이 존재할 수 있다. 다른 구체예에서, 서브-셀 모두가 그래핀을 포함할 수 있다. 도 1에는 전도성 투명 기판(300)에 의해 서로로부터 분리된 각각의 서브-셀(500)이 나타나 있다. 각각의 서브-셀은 상이한 밴드 갭을 포함한다. "상부"(즉, 입사 광원에서 가장 가까운 표면)는 전도성 금속 접면 및 반사 방지 코팅(50)을 포함한다. 광원으로부터 가장 먼 면은 금속 접면(55)을 포함한다.
반도체 그래핀의 각각의 서브-셀(500)은 2개의 동일한 밴드 갭 단원자 그래핀 층으로 이루어져 있고, 여기서 한 층은 n-형 도핑되고(예를 들어, 질소, 인, 산소, 또는 불소로), 다른 한 층은 p-형 도핑된다(예를 들어, 수소, 붕소, 또는 알루미늄으로). 입사 광자 흡수를 증가시키고 열화 손실을 더욱 더 감소시키기 위해서, 반도체 그래핀의 각각의 서브-셀 부분품은 둘 이상의 단원자 그래핀 층으로 이루어질 수 있다(참조예, 도 2).
도 2는 상부(즉, 입사 광원에서 가장 가까운)에서부터 하부(입사 광원에서 가장 먼)로 감소되는 유사하거나 동일한 밴드-갭을 지니는 다중 그래핀 서브-셀을 포함하는 다중-접합 태양 전지를 도시한 것이다. 도 2는 복수의 n- 및 p-도핑된 단원자 그래핀 층을 도시한 것이다. 도 2에는 복수의 그래핀 서브-셀(500a-c)이 나타나 있고, 여기서 각각의 서브-셀은 다중 단원자 그래핀 층(500a1 -3, 500b1 -3 및 500c1 -3)을 추가로 포함한다. 각각의 서브-셀은 전도성 투명 기판(300)에 의해 그 다음에 인접한 서브-셀로부터 이격되어 있다. 태양 전지의 상부에는 금속 접면 및 반사 방지 코팅(50)이 나타나 있다. 태양 전지의 하부에는 금속 접면(55)이 나타나 있다. 도면에서 화살표는 흡수 밴드-갭의 재료에 흡수되는 특정 파장의 광 에너지(hv)를 표시한 것이다. 도 2에서, 각각의 500a1 -3는 유사하거나 동일한 밴드-갭이고; 각각의 500b1 -3는 유사하거나 동일한 밴드 갭이지만, 500a1 -3보다 작은 밴드-갭이고; 500c1 -3는 유사하거나 동일한 밴드 갭이지만, 500a1 -3 및 500b1-3보다 작은 밴드-갭이다.
따라서, 에너지 전환 효율을 증가시키기 위해서, 유사하거나 상이한 밴드 갭을 지니는 서브-셀이 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 또는 그 초과의 접합 이상을 지니도록 더 많이 추가될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 더 많은 접합을 지니는 태양 전지는 85%의 최대 열역학적 효율에 더 가까운 에너지 전환 효율을 지닐 것이다. 따라서, 약 ~0.25eV의 밴드 갭 증분으로 되어 있는 약 10개의 서브-셀을 지니는 다중-접합 태양 전지가 효과적인 구성이다(참조예, 도 3). 앞서 언급된 바와 같이, 각각의 부분품은 다중 단원자 그래핀 층으로 이루어져 입사 광자의 흡수를 증가시킬 수 있다. 도 3에는 다중-서브-셀 태양 전지의 예가 나타나 있다.
도 3은 다중 그래핀 서브-셀을 포함하는 다중-접합 태양 전지를 도시한 것이다. 서브-셀 그룹(예, 500a 또는 500b...500x) 각각은 상부(즉, 입사 광원에서 가장 가까운)에서부터 하부(입사 광원으로부터 가장 먼)로 감소되는 상이한 밴드-갭을 지닌다. 각각의 그룹 내에, 복수의 단원자 그래핀 층이 나타나 있으며, 이들 각각은 유사하거나 동일한 밴드-갭을 지닌다(예, 500a1-3). 도 3은 복수의 n- 및 p-도핑된 단원자 그래핀 층을 도시한 것이며, 이들의 조합으로 서브-셀(500)이 형성된다. 도 3에는 복수의 그래핀 서브-셀(500a-f)이 나타나 있으며, 여기서 각각의 서브-셀은 500a1 -3(도시), 500b1 -3(미도시) 및 500c1 -3(미도시)를 추가로 포함한다. 각각의 서브-셀은 전도성 투명 기판(300)에 의해 그 다음에 인접한 서브-셀로부터 이격되어 있다. 태양 전지의 상부에는 금속 접면 및 반사 방지 코팅(50)이 나타나 있다. 태양 전지의 하부에는 금속 접면(55)이 나타나 있다. 도면에서 화살표는 흡수 밴드-갭의 재료에 흡수되는 특정 파장의 광 에너지(hv)를 표시한 것이다.
다른 구체예에서, 본 발명의 태양 전지는 그래핀 반도체 재료의 하나 이상(예를 들어, 셋 이상)의 서브-셀 및 비-그래핀 반도체 재료의 하나 이상의 서브셀을 포함할 수 있다.
그러나, 증가하는 접합 수에 상응하여 이에 의해서 태양 전지의 전체 두께가 증가된다는 단점이 있다. 두꺼운 태양 전지는 이의 효율에도 불구하고 대부분 이의 가요성 부족 때문에 얇은 태양 전지에 비해 덜 매력적일 것이다. 그러나, 본원에 제공되는 본 발명의 이점은 다중-접합 태양 전지의 두께가 얇은 재료 그래핀에 의해 최소화된다는 점이다.
용어 "반도체" 또는 "반도체 재료"는 달리 지시되지 않는 한 일반적으로 반도체 특성을 지니는 재료를 포함하는 요소, 구조물, 또는 장치 등을 의미하는데 사용된다. 용어 "비-그래핀 반도체" 또는 "비-그래핀 반도체 재료"는 일반적으로 주기율표의 IV족 원소를 포함하는 재료; 주기율표의 III족 및 V족 원소를 포함하는 재료; 주기율표의 II족 및 VI족 원소를 포함하는 재료; 주기율표의 I족 및 VII족 원소를 포함하는 재료; 주기율표의 IV족 및 VI족 원소를 포함하는 재료; 주기율표의 V족 및 VI족 원소를 포함하는 재료; 및 주기율표의 II족 및 V족 원소를 포함하는 재료를 포함하지만, 이로 제한되지 않는 재료를 의미하는데 사용된다. 반도체 특성을 지니는 그 밖의 재료에는 적층형 반도체; 금속 합금; 기타 산화물; 일부 유기 재료; 및 일부 자성 재료가 포함될 수 있다. 반도체 구조물은 도핑되거나 도핑되지 않은 재료를 포함할 수 있다.
그래핀 층은 금속(예, 니켈 또는 구리)의 박막 상에서 CVD(화학적 기상 증착) 기술에 의해 제작될 수 있다. 이러한 제작 공정 동안, 그래핀 층은 도펀트-함유 가스를 예를 들어, 탄소-함유 가스 및 그 밖의 전구체 가스와 함께 반응기에 도입함으로써 도핑될 수 있다. 제작된 후, 그래핀 층은 전사 테이프(transfer tape) 또는 그 밖의 고분자 희생 층(polymeric sacrificial layer)을 이용하여 이의 금속 기판에서부터 투명한 전도성 기판으로 전사될 수 있다. 그래핀 층의 밴드 갭 개방은 이를 건식 산화(dry oxidation) 또는 환원 처리에 노출시킴으로써 야기될 수 있다. 한 가지 구체예에서, 전도성 기판은 가요성의 전도성 기판이다.
예를 들어, 그래핀 샘플은 25sccm의 메탄 및 1500sccm의 수소 전구체 가스의 흐름 하에 900℃의 니켈 코팅된 SiO2/Si 기판 상에서 화학적 기상 증착 기술에 의해 성장될 수 있다. 이후, 이러한 성장한 대로의 샘플은 250℃의 상승된 온도 및 2.5torr의 약한 진공에서 24시간 동안 진공-열분해 처리에 노출되어 성장 공정 동안 흡착된 잔류 오염물을 제거한다.
산소 도펀트는 두 가지 상이한 산화 공정에 의해 그래핀 샘플에 도입될 수 있다. 첫 번째 방법은 표준 실온 및 압력에서 5분, 30분, 및 120분 동안 UV/오존 처리(Bioforce Nanosciences)에 의해 산화시킴을 포함한다. 두 번째 방법은 20Watt의 RF 전력하에서 20SCCM의 일정한 산소 유량 및 500mTorr의 챔버 압력으로 5초, 10초, 30초, 및 60초 동안 원격 산소 플라즈마(remote oxygen plasma)(Tepla M4L)에 의해 산화시킴을 포함한다.
상기 기재된 산화 방법은 또한 그래핀에서 에너지 갭 개방을 도입한다. 갭 개방 자체는 산소 도펀트의 표면 농도와 연관이 있을 수 있고, 여기서 에너지 갭은 산소 도펀트 농도의 증가에 따라 크게 증가된다. 예를 들어, ~9% 내지 ~21%의 탄소에 대한 산소 원자 비율의 증가는 에너지 갭 개방을 0 eV 내지 ~2.4 eV로 증가시키기에 충분하다. 산소 도펀트 농도가 ~15%의 탄소에 대한 산소 원자 비율 임계값보다 높은 경우에 현저히 식별가능한 에너지 갭 개방이 발생한다는 것이 주목된다. 일반적으로, 산소 플라즈마 처리는 UV/오존 처리보다 훨씬 더 빠른 산화 속도를 제공한다. 다른 한 편으로는, 산화 속도가 더 느린 UV/오존 처리는 에너지 갭 개방 정도에 대하여 더 우수한 제어를 제공할 수 있다.
수소 도펀트는 이를 고온의 수소 가스에 처리함으로써 그래핀 샘플에 도입될 수 있다. 이러한 방법은 1atm의 압력에서 600℃의 상승된 온도에 5분, 10분, 및 15분 동안 수소 가스를 유동시킴을 포함한다.
상기 기재된 환원 방법에 의해서 또한 그래핀에서 에너지 갭 개방이 도입된다. 갭 개방 자체는 환원 시간과 연관이 있을 수 있고, 여기서 에너지 갭은 노출 시간의 증가에 따라 증가된다. 예를 들어, 0eV 내지 ~0.6eV의 에너지 갭 개방의 증가는 그래핀 샘플을 15분 동안 환원시킴으로써 달성될 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, p-형 도핑되거나 n-형 도핑된 단원자 그래핀 층(200)은, 예를 들어, 금속 박막(100) 상에서 CVD 기술에 의해 제작될 수 있다(도 4a). 이후, 투명한 전도성의 가요성 기판(300)은 단원자 그래핀 층(200)의 표면 상에 위치될 수 있다(도 4b). 이러한 적용에 적합한 전도성 폴리머 기판의 대부분이 반투명이기 때문에, 임의의 유형의 투명한 가요성 기판이 사용될 수 있다. 투명한 가요성 기판이 사용되는 경우, 인듐 주석 산화물 또는 알루미늄 아연 산화물과 같은 투명한 전도성 산화물의 박막(350)은 단원자 그래핀 층(200)과 접촉되어 있는 기판의 표면 상에 예비증착된다. 후속적으로, 금속 막(100)은 습식 또는 건식 엣칭 공정에 의해 그래핀 층(200)으로부터 제거된다(도 4c). 이후, 그래핀 층(200)은 이의 밴드 갭(250)을 개방하도록 산화되어 그래핀-가요성 기판 어셈블리(400)를 제공한다(도 4d). 이후, 어셈블리(400)는 동일한 밴드 갭이지만 반대로 도핑된(250n-형 및 250p-형) 하나 이상의 다른 어셈블리(400a 내지 c)와 조합되어(도 4e 및 4f) p-n-도핑된 그래핀 어셈블리(500)를 제공할 수 있다. 이후, p-n-도핑된 어셈블리 또는 서브-셀(500)은 상이한 밴드 갭을 지니는 다른 어셈블리 세트(500a 및 500b...)의 상부 또는 하부 상에 적층될 수 있다(도 4g). 가장 큰 밴드 갭을 지니는 어셈블리 세트가 상부(예를 들어, 광원에서 가까운) 상에 위치되고, 유사하게는 가장 작은 밴드 갭을 지니는 어셈블리 세트가 하부(광원에서 먼) 상에 위치된다. 금속 접면(550) 및 배선은 하나의 어셈블리 세트(예, 400a)와 또 다른 어셈블리 세트(예, 400b) 사이에(도 4g), 그리고 외부 적재물과 전체 태양 전지 세트 사이에 전기 접촉을 확립하는데 사용된다.
본원에서 논의된 바와 같이, 본 발명의 구체예는 광전지 적용에 사용될 수 있다. 이와 같이, 반도체 구조물은 전형적으로 효과적인 태양 에너지 흡수 및 그러한 에너지의 전기로의 전환을 위한 특성을 지니는 반도체 재료를 포함한다. 그러한 재료는 그래핀을 포함하며, 추가 서브-셀 결정질 실리콘, 단결정질 실리콘 또는 다결정질 실리콘, 및 도핑되거나 도핑되지 않은 실리콘을 포함할 수 있다. 비-그래핀 반도체 재료는 또한 비정질 실리콘, 미세형태(micromorphous) 실리콘, 프로토결정질(protocrystalline) 실리콘 또는 나노결정질 실리콘일 수 있다. 반도체 재료는 또한 카드뮴 텔루라이드; 구리-인듐 셀레나이드, 구리 인듐 갈륨 셀레나이드 갈륨 비소, 갈륨 비소 포스파이드, 카드뮴 셀레나이드, 인듐 포스파이드, 또는 a-Si:H 합금 또는 주기율표의 I, III 및 VI족 다른 원소들의 조합물 뿐만 아니라 전이 금속; 또는 다른 무기 원소 또는 바람직한 태양 에너지 전환 특성을 지니는 당해 분야에 공지된 원소들의 조합물일 수 있다.
광기전력 전지에서 재료의 배향 방법, 및 반사성, 비반사성, 전도성 전극 순서는 공지되어 있다.
본 발명의 다수의 구체예들이 기재되었다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이 다양한 변형이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 이에 따라서, 다른 구체예들은 하기 청구항의 범위 내에 있다.
Claims (16)
- 복수의 서브-셀을 포함하는 다중접합 태양 전지로서, 복수의 서브-셀 중 둘 이상의 서브-셀이 상이한 밴드 갭 에너지를 지니며, 복수의 서브-셀 중 하나 이상이 p-형 반도체 그래핀 상에 적층된 n-형 반도체 그래핀을 포함하는, 다중접합 태양 전지.
- 제 1항에 있어서, 복수의 서브-셀이 둘 이상의 서브-셀을 포함하는, 다중접합 태양 전지.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 복수의 서브-셀이 셋 또는 그 초과의 서브-셀을 포함하는, 다중접합 태양 전지.
- 제 1항에 있어서, 상이한 밴드 갭 에너지가 입사 전자기 복사선으로부터 더 먼 후속의 서브-셀에서 감소되는, 다중접합 태양 전지.
- 제 3항에 있어서, 태양 전지가 복수의 서브-셀을 포함하고, 각각의 서브-셀이 바로 인접한 서브-셀과 비교하여 약 0.25eV 또는 그 초과의 차이를 지니는, 다중접합 태양 전지.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 태양 전지가 복수의 서브-셀 세트를 포함하고, 각각의 세트가 복수의 서브-셀을 포함하고, 세트 내 각각의 서브-셀이 유사한 밴드 갭을 포함하며, 각각의 상이한 세트가 상이한 밴드 갭을 포함하는, 다중접합 태양 전지.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 각각의 서브-셀을 분리하며 그러한 서브-셀과 접촉되어 있는 투명한 전도성 기판을 추가로 포함하는, 다중접합 태양 전지.
- 제 7항에 있어서, 광원과 가장 가까운 표면에 있는 반사 방지 코팅 및 금속 접면(metal contact)을, 그리고 광원으로부터 가장 먼 표면에 있는 금속 접면을 추가로 포함하며, 상기 접면이 복수의 서브-셀에 의해 분리되는, 다중접합 태양 전지.
- 제 1항에 있어서, n-형 그래핀이 질소 또는 인으로 도핑되는, 다중접합 태양 전지.
- 제 1항에 있어서, p-형 그래핀이 붕소 또는 알루미늄으로 도핑되는, 다중접합 태양 전지.
- 제 1항에 있어서,
상부 금속 접면 및 반사 방지 코팅;
제 1 서브-셀로서,
상부 금속 접면과 접촉되어 있는 제 1 투명한 전도성 층,
제 1 투명한 전도성 층과 접촉되어 있는 제 1 n-형 그래핀 층, 및
제 1 n-형 그래핀 층과 접촉되어 있는 제 1 p-형 그래핀 층을 포함하고,
제 1 n- 및 p-형 그래핀 층 둘 모두가 동일한 밴드 갭을 지니는 제 1 서브-셀;
제 2 서브-셀로서,
상기 p-형 그래핀 층과 접촉되어 있는 제 2 투명한 전도성 층,
제 2 투명한 전도성 층과 접촉되어 있는 제 2 n-형 그래핀 층, 및
제 2 n-형 그래핀 층과 접촉되어 있는 제 2 p-형 그래핀 층을 포함하고,
제 2 n- 및 p-형 그래핀 층 둘 모두가 동일한 밴드 갭을 지니고, 제 2 n- 및 p-형 층이 제 1 서브-셀과 동일하거나 제 1 서브-셀보다 작은 밴드 갭을 지니는 제 2 서브-셀;
제 2 p-형 그래핀 층과 접촉되어 있는 하부 투명한 전도성 층; 및
제 2 p-형 그래핀 층과 전기 접촉되어 있는 하부 금속 접면을 포함하는, 다중접합 태양 전지. - 제 11항에 있어서, 하나 이상의 추가 서브-셀이 제 1 서브-셀과 2 서브-셀을 분리하는, 다중접합 태양 전지.
- 그래핀 다중접합 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
p-도핑되거나 n-도핑된 그래핀의 단원자 그래핀 층을 금속 박막 상에 증착시키고;
투명한 전도성 산화물 박막을 지니는 투명한 전도성의 가요성 기판을 단원자 그래핀 층의 표면 상에 위치시키고;
단원자 그래핀 층으로부터 금속 막을 제거하고;
단원자 그래핀 층을 이의 밴드 갭이 개방되도록 산화시켜 n-형 그래핀-가요성 기판 어셈블리를 제공하고;
단원자 그래핀 층을 이의 밴드 갭이 개방되도록 환원시켜 p-형 그래핀-가요성 기판 어셈블리를 제공하고;
동일한 밴드 갭을 지니지만 반대로 도핑된 하나 이상의 다른 그래핀-가요성 기판 어셈블리와 조합하여 p-n-도핑된 그래핀 어셈블리를 제공하고;
하나 이상의 p-n-도핑된 어셈블리 또는 서브-셀을 동일하거나 상이한 밴드 갭을 지니는 다른 p-n-도핑된 어셈블리 또는 서브-셀의 상부 상에 또는 하부 상에 적층시킴을 포함하는 방법. - 제 13항에 있어서, 증착이 화학적 증기 증착(chemical vapor deposition) 기술에 의해 이루어지는 방법.
- 제 13항에 있어서, 산화가 UV/오존 처리 또는 산소 플라즈마 처리에 의해 이루어지는 방법.
- 제 13항에 있어서, 환원이 고온 수소 처리에 의해 이루어지는 방법.
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| KR101396432B1 (ko) * | 2012-08-02 | 2014-05-21 | 경희대학교 산학협력단 | 반도체 소자 및 그의 제조 방법 |
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| TWI493739B (zh) | 2013-06-05 | 2015-07-21 | Univ Nat Taiwan | 熱載子光電轉換裝置及其方法 |
| CN103368059B (zh) * | 2013-07-23 | 2016-04-06 | 上海交通大学 | 基于石墨烯的反射型可饱和吸收体及制备方法 |
| ES2564602B1 (es) * | 2014-09-22 | 2016-12-28 | Nicolás ANTEQUERA RODRÍGUEZ | Sistema de generación energética con fuente de generación basada en pila de hidrógeno y vehículo propulsado por dicho sistema de generación |
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| CN104362210A (zh) * | 2014-11-04 | 2015-02-18 | 湖南师范大学 | 一种基于石墨烯和硒化镉纳米结构的叠层太阳能电池及其制备方法 |
| CN104638034B (zh) * | 2015-02-13 | 2016-09-07 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种柔性薄膜太阳能电池 |
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| JP6565218B2 (ja) * | 2015-03-03 | 2019-08-28 | 富士通株式会社 | 光デバイス |
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| CN104850269B (zh) * | 2015-06-10 | 2018-02-06 | 合肥鑫晟光电科技有限公司 | 触摸屏及触摸显示装置 |
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| CN107546282A (zh) * | 2016-06-28 | 2018-01-05 | 湖南国盛石墨科技有限公司 | 一种石墨烯太阳能电池 |
| US10017384B1 (en) | 2017-01-06 | 2018-07-10 | Nanoclear Technologies Inc. | Property control of multifunctional surfaces |
| US10121919B2 (en) | 2017-01-06 | 2018-11-06 | Nanoclear Technologies Inc. | Control of surface properties by deposition of particle monolayers |
| US10319868B2 (en) * | 2017-01-06 | 2019-06-11 | Nanoclear Technologies Inc. | Methods and systems to boost efficiency of solar cells |
| US20180308983A1 (en) * | 2017-04-20 | 2018-10-25 | Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. | A method of manufacturing an array substrate and a display substrate, and a display panel |
| EP3407121B1 (en) | 2017-05-22 | 2021-09-08 | Vestel Elektronik Sanayi ve Ticaret A.S. | Laminated heterostructure device, apparatus comprising the same, and method of operating a laminated heterostructure device |
| CN109728119B (zh) * | 2018-11-30 | 2020-05-12 | 浙江大学 | 一种石墨烯/AlGaAs/GaAs/GaInAs多异质结太阳能电池及其制备方法 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5853497A (en) * | 1996-12-12 | 1998-12-29 | Hughes Electronics Corporation | High efficiency multi-junction solar cells |
| AU2002252110A1 (en) * | 2002-02-27 | 2003-09-09 | Midwest Research Institute | Monolithic photovoltaic energy conversion device |
| US7812249B2 (en) * | 2003-04-14 | 2010-10-12 | The Boeing Company | Multijunction photovoltaic cell grown on high-miscut-angle substrate |
| JP4780931B2 (ja) * | 2003-05-13 | 2011-09-28 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置および光発電装置 |
| US7790979B2 (en) * | 2004-09-24 | 2010-09-07 | Plextronics, Inc. | Heteroatomic regioregular poly(3-substitutedthiophenes) for photovoltaic cells |
| US7846759B2 (en) * | 2004-10-21 | 2010-12-07 | Aonex Technologies, Inc. | Multi-junction solar cells and methods of making same using layer transfer and bonding techniques |
| US7985615B2 (en) * | 2005-11-21 | 2011-07-26 | The Regents Of The University Of California | Method of forming a carbon nanotube/nanowire thermo-photovoltaic cell |
| US7858876B2 (en) * | 2007-03-13 | 2010-12-28 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Graphite-based photovoltaic cells |
| GB0708030D0 (en) | 2007-04-25 | 2007-06-06 | Strep Ltd | Solar cell |
| US7999176B2 (en) | 2007-05-08 | 2011-08-16 | Vanguard Solar, Inc. | Nanostructured solar cells |
| US8431818B2 (en) * | 2007-05-08 | 2013-04-30 | Vanguard Solar, Inc. | Solar cells and photodetectors with semiconducting nanostructures |
| US8563852B2 (en) * | 2007-09-10 | 2013-10-22 | Chien-Min Sung | Solar cell having improved electron emission using amorphous diamond materials |
| KR101384665B1 (ko) | 2007-09-13 | 2014-04-15 | 성균관대학교산학협력단 | 그라펜 시트를 함유하는 투명 전극, 이를 채용한 표시소자및 태양전지 |
| JP2009231810A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-10-08 | Denso Corp | 半導体カーボン膜、半導体素子、及び半導体カーボン膜の製造方法 |
| US20100006136A1 (en) | 2008-07-08 | 2010-01-14 | University Of Delaware | Multijunction high efficiency photovoltaic device and methods of making the same |
| JP2010177606A (ja) * | 2009-02-02 | 2010-08-12 | Ryukoku Univ | 化合物半導体薄膜の製造方法、太陽電池および化合物半導体薄膜製造用塗布剤 |
| US10164135B2 (en) * | 2009-08-07 | 2018-12-25 | Guardian Glass, LLC | Electronic device including graphene-based layer(s), and/or method or making the same |
| US20110203632A1 (en) * | 2010-02-22 | 2011-08-25 | Rahul Sen | Photovoltaic devices using semiconducting nanotube layers |
| CN101901640A (zh) * | 2010-06-21 | 2010-12-01 | 南京邮电大学 | 一种柔性透明导电石墨烯薄膜的制备方法 |
| US20120031477A1 (en) * | 2010-08-04 | 2012-02-09 | Egypt Nanotechnology Center | Photovoltaic devices with an interfacial band-gap modifying structure and methods for forming the same |
| CN103943697B (zh) * | 2014-03-28 | 2016-08-31 | 京东方科技集团股份有限公司 | 柔性透明太阳能电池及其制备方法 |
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