TWI420679B - 太陽能電池 - Google Patents
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Description
本案係關於一種光電元件，尤指一種可運用紫外光及紅外光之光譜範圍之太陽能電池(Solar cell)。
現今，由於全球能源的持續短缺且對於能源的需求與日俱增，因此如何提供環保且乾淨的能源便成為目前最迫切需要研究的議題。在各種替代性能源的研究當中，利用自然的太陽光經由光電能量轉換產生電能的太陽能電池，為目前所廣泛應用且積極研發之技術，且隨著太陽能電池研發技術之精進，更已研發出雙面之太陽能電池(Bifacial Solar Cell)，藉由太陽能電池雙面受光之設計，使得太陽能電池的兩個表面皆可接收光線，並轉換太陽能，進而可有效地提升雙面太陽能電池之效率。
請參閱第一圖A~D，其係顯示傳統太陽能電池之製造流程結構示意圖。如第一圖A所示，首先，提供P型半導體基板11，然後，將P型半導體基板11的表面形成凹凸的紋理(Texturing)，以減低光線的反射率，其中由於凹凸的紋理相當細微，因此在第一圖A中省略繪示。接著，如第一圖B所示，提供摻雜劑以及利用熱擴散的方式在受光面S1形成由N型半導體所構成的射極層12(Emitter)(亦稱為擴散層)，且在P型半導體基板11與射極層12之間形成pn接面。此時，在射極層12上亦會形成磷矽玻璃層13(Phosphorous Silicate Glass，PSG)。之後，如第一圖C所示，利用蝕刻的方式將表面的磷矽玻璃層13移除，再使用沈積(Deposition)的方式於射極層12上形成一層由氮化矽(SiN)構成的抗反射膜14(Anti-Reflective Coating，ARC)，以降低光線的反射率並保護射極層12。接著，如第一圖D所示，使用網版印刷(Screen Printing)技術將鋁導電材料印刷在背光面S2上。然後，再以同樣的方式將銀導電材料印刷在受光面S1上。最後，進行燒結(Firing)步驟，使受光面S1產生第一電極15，以及背光面S2產生背表面電場層16(Back surface field，BSF)以及第二電極17，藉此以完成太陽能電池之製造。
然而，無論是在傳統單面受光的太陽能電池或是可雙面吸收光能的雙面太陽能電池中，並非所有入射進來的太陽光均能被吸收、利用，舉例來說，習知太陽能電池所能運用的太陽光波長僅介於波長400nm~1100nm之間，且每一個太陽能電池所能運用的光線波長係取決於其所使用之微晶矽材料以及光吸收層之材質，一般而言，只要是波長小於400nm的紫外光以及波長大於1100nm以上的紅外光均無法被傳統的太陽能電池吸收而轉換為電能，意即習知太陽能電池無法有效利用不同波段的紫外光與紅外光，因而導致其所能轉換的光電能受限，亦無法有效提升太陽能電池之效能。
因此，如何發展一種可運用更廣之光譜範圍之太陽能電池，且能改善上述習知技術缺失之太陽能電池，實為目前迫切需要解決之問題。
本案之主要目的在於提供一種太陽能電池，其係透過光轉換層吸收第一波長之第一光線而發射具有第二波長之第二光線，藉由光轉換層使太陽能電池可運用更廣之光譜範圍，以提高太陽能電池之效能，並解決傳統太陽能電池無法運用紫外光及紅外光，因而使得太陽能電池之效能受限之缺失。
為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種太陽能電池，至少包含：半導體基板；射極層，形成於半導體基板之受光面上，且與半導體基板之間形成pn接面；抗反射膜，形成於射極層上；第一電極，其係與射極層連接；第二電極，形成於半導體基板之背光面上；以及第一光轉換層，形成於該抗反射膜上，用以接收具有第一波長之第一光線而發射具有第二波長之第二光線，俾供太陽能電池進行光電能轉換，以增加入射光能，進而提高太陽能電池之效能。
為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種太陽能電池，至少包含：半導體基板；射極層，形成於半導體基板之受光面上，且與半導體基板之間形成pn接面；抗反射膜，形成於射極層上；第一電極，其係與射極層連接；第二電極，形成於半導體基板之背光面上；以及第二光轉換層，形成於半導體基板之背光面上，用以接收具有第一波長之第一光線而發射具有第二波長之第二光線，俾供太陽能電池進行光電能轉換，以增加入射光能，進而提高太陽能電池之效能。
為達上述目的，本案之又一較廣義實施態樣為提供一種雙面太陽能電池，其係包含：半導體基板；射極層，形成於半導體基板之第一表面上，且與半導體基板之間形成pn接面；抗反射膜，形成於射極層上；第一電極，其係與射極層連接；第二電極，其係與半導體基板連接；第一光轉換層，形成於抗反射膜上，用以接收具有第一波長之第一光線而發射具有第二波長之第二光線；以及第二光轉換層，形成於半導體基板之第二表面上，用以接收具有第三波長之第三光線而發射具有第四波長之第四光線；其中，透過第一光轉換層與第二光轉換層分別將第一光線及第三光線轉換為第二光線及第四光線，俾供太陽能電池進行光電能轉換，進而提高雙面太陽能電池之效能。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。
請參閱第二圖，其係為本案第一較佳實施例之太陽能電池之結構示意圖，如圖所示，太陽能電池2係為一單面受光之太陽能電池，主要係自受光面S1來接收太陽光並轉換為電能，且其係由封裝層27、第一電極24、第一光轉換層26、抗反射膜22、射極層21、半導體基板20、背表面電場層20’、第二導電材料23以及第二電極25所構成，其中，半導體基板20之受光面S1係具有凹凸紋理(未圖示)，用以減低光線的反射率，由於凹凸紋理相當細微，因此在第二圖中省略繪示，且形成此凹凸紋理之方式可採用但不限於濕蝕刻或反應性離子蝕刻等方式，於一些實施例中，半導體基板20可為但不限於P型矽基板。
以及，如第二圖所示，在半導體基板20之受光面S1上係具有射極層21，於本實施例中，射極層可為但不限為N型射極層，其形成的方式可為利用摻雜劑及熱擴散的方式而形成之，且在半導體基板20與射極層21之間形成pn接面。另外，在射極層21上還會形成一層磷矽玻璃層(未圖示)，由於磷矽玻璃層會再以蝕刻的方式而移除，因此在第二圖中省略繪示。當磷矽玻璃層被移除後，則會暴露出射極層21，此時，再於射極層21之上沉積一氮矽化合物(SiNx)層，以形成抗反射膜22，其係具有可降低光線的反射率、保護射極層21並具有高通透性等優點，可使氫由抗反射膜22內大量穿透至矽晶片之半導體基板20內部，以進行氫鈍化過程，進而提升太陽能電池之效能。於一些實施例中，形成抗反射膜22之方式係為使用電漿輔助化學氣相沉積法(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)，且抗反射膜22係可由氮化矽、二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鎂等材質構成，且不以此為限。
另外，在半導體基板20之背光面S2上係具有一層第二導電材料23，其主要是利用網版印刷技術將第二導電材料23印刷於半導體基板20之背光面S2上，於本實施例中，第二導電材料23可為但不限為鋁或銀，以及，在半導體基板20之受光面S1上亦同樣以網版印刷技術將第一導電材料(未圖示)，例如：銀，且不以此為限，印刷於抗反射膜22上，接著，進行燒結，使得第一導電材料於半導體基板20之受光面S1上形成第一電極24，且其係穿越抗反射膜22並延伸連接至射極層21，以及，半導體基板20之背光面S2則因第二導電材料23之導熱而在半導體基板20與第二導電材料23之間形成一層背表面電場層20’，同時，部分之第二導電材料23亦於背光面S2形成第二電極25，其中，主要之光電能轉換作業係於由第一電極24、抗反射膜22、射極層21、半導體基板20、背表面電場層20’、第二導電材料23以及第二電極25所組成之半導體結構28中進行。
請再參閱第二圖，如圖所示，當完成第一電極24及第二電極25之製程後，則在抗反射膜22上，塗佈一層光波長轉換材料，再於受光面S1上進行烘烤(Baking)，以形成光轉換層，用以接收具有第一波長之第一光線而發射出具有第二波長之第二光線，於本實施例中，烘烤之溫度係可為但不限為130度，其烘烤之溫度係可依實際製程需求而任施變化，並不以此為限。以及，構成光轉換層之光波長轉換材料通常係為可發射螢光之磷光體，此光波長轉換材料之折射係數係介於氮矽化合物(SiN)及玻璃之間，且其係可為將短波長之光線轉換為長波長之光線的下轉換材料或是將長波長之光線轉換為短波長之光線的上轉換材料，以本實施例為例，光轉換層係為設置於太陽能電池之受光面S1之第一光轉換層26，其係由下轉換材料之磷光體所構成，例如：鋁酸鋇鎂(Barium magnesium aluminate，BAM)、碲化鎘(Cadmium telluride，CdTe)、磷酸鑭(Lanthanum phosphate，LaPO4)之複合物等，且不以此為限。以及，第一光轉換層26係用以在受光面S1上吸收光線，並將短波長之紫外光進行下轉換(Down Conversion，DC)，而發射出長波長之光線，例如：將第一波長為300nm之第一光線轉換為第二波長為450nm-500nm之第二光線，藉此使原先無法被利用之紫外光的波長透過第一光轉換層26而調整至可使用的光波長範圍內，例如：400nm-1100nm範圍內，但不以此為限，俾增加太陽能電池2之效能。
請再參閱第二圖，如圖所示，在第一光轉換層26的第一表面26a上以及第二導電材料23之第一表面23a上各具有一層封裝層27，其係由可透光之材質所構成，例如：玻璃，但不以此為限，其中，封裝層27之製程係為將已於受光面S1上塗佈第一光轉換層26之半導體結構28進行封裝作業，將可透光之封裝層27完整包覆於已塗佈第一光轉換層26之半導體結構28的外表面上，以用於保護半導體結構28，如此一來，即可完成太陽能電池2之製作，並可使光線穿越可透光之封裝層27進入第一光轉換層26內，將短波長之光線轉換調整為長波長之光線，使可利用之入射光能增加，再進行後續的光電能轉換，俾增加太陽能電池2之效能。
於另一些實施例中，太陽能電池2之封裝層27亦可設置於第一光轉換層26的第二表面26b上，即設置於第一光轉換層26及抗反射膜22之間，且此實施例之製程係為先將半導體結構28進行封裝作業，在半導體結構28之外表面上包覆一層封裝層27，最後再於受光面S1上塗佈一層第一光轉換層26，於此實施例中，當光線射入太陽能電池2時，會先進入第一光轉換層26，再穿越可透光之封裝層27而進入半導體結構28內，以進行光電能之轉換。由此可見，太陽能電池1之第一光轉換層26並不限定於在封裝前或是封裝後而形成，其係可依實際施作情形而進行調整，並不以此為限。
請參閱第三圖，其係為本案第二較佳實施例之太陽能電池之結構示意圖，如圖所示，太陽能電池3同樣為一單面受光之太陽能電池，可自受光面S1接收太陽光並轉換為電能。太陽能電池3之結構由上而下依序為封裝層37、第一電極34、第一光轉換層36、抗反射膜32、射極層31、半導體基板30、背表面電場層30’、第二導電材料33、第二電極35、第二光轉換層33以及封裝層37，其中，封裝層37、第一電極34、第一光轉換層36、抗反射膜32、射極層31、半導體基板30、背表面電場層30’、第二導電材料33及第二電極35之結構、功能以及製程均與前述實施例相仿，於此不再贅述，惟於本實施例中，當第二電極35已形成於背光面S2上後，則更可塗佈一層上轉換材料於背光面S2上，並且以130度之溫度進行烘烤，以形成第二光轉換層38，用以將長波長之紅外光進行上轉換(Up Conversion，UC)，而發射出短波長之光線。
於本實施例中，第一光轉換層36係設置於太陽能電池3之受光面S1，用以在受光面S1上吸收光線，並將短波長之紫外光進行下轉換而發射出長波長之光線，並向下傳遞，將可利用之光線進行光電能之轉換，由於波長較長之紅外光無法被吸收利用，因而會持續地向下穿越，直至進入第二光轉換層38，其係可將穿透半導體結構39的長波長光線進行上轉換而發射出短波長之光線，藉此使原本無法被利用的紅外光在透過第二光轉換層38時，使其波長調整至可使用的光波長範圍內，再透過反射，而再次射入半導體結構39中進行光電能的轉換，換言之，太陽能電池3係可藉由下轉換之第一光轉換層36來利用短波長之紫外光，同時亦可藉由上轉換之第二光轉換層38以利用長波長之紅外光，使得太陽能電池3可運用更廣光譜範圍的入射光，俾可大幅增加太陽能電池3之效能。
當然，於另一些實施例中，太陽能電池3之封裝層37之設置方式亦可如前述實施例所述，設置於第一光轉換層36及抗反射膜32之間，即為先將半導體結構39進行封裝作業後，再包覆封裝層37，最後再於受光面S1上塗佈第一光轉換層36，以完成太陽能電池3之組裝，如此同樣可透過第一光轉換層36轉換光線之波長，以增加可利用之光能，俾提升太陽能電池3之效能。
請參閱第四圖，其係為本案第三較佳實施例之太陽能電池之結構示意圖，如圖所示，太陽能電池4亦為一單面受光之太陽能電池，且其主要結構係由封裝層47、第一電極44、抗反射膜42、射極層41、半導體基板40、背表面電場層40’、第二導電材料43、第二電極45及第二光轉換層48所構成，其中，封裝層47、第一電極44、抗反射膜42、射極層41、半導體基板40、背表面電場層40’、第二導電材料43、第二電極45之結構、功能以及製程均與前述實施例相仿，於此不再贅述，惟於本實施例中，太陽能電池4僅具設置於背光面S2上的第二光轉換層48，其中，第二光轉換層48係由上轉換材料之磷光體所構成，但不以此為限，用以將長波長之紅外光進行上轉換，而發射出短波長之光線。故於本實施例中，當光線穿越太陽能電池4內部後而向下進入第二光轉換層48時，即可將長波長之紅外光進行上轉換而發射出短波長之光線，藉此使原先無法被利用之紅外光的波長透過第二光轉換層48而調整至可使用的光波長範圍內，再將可利用之光線透過反射而進入太陽能電池4之內部進行光電能的轉換，藉由第二光轉換層48之設置，以增進太陽能電池4對於長波長光線之利用，並增進太陽能電池4之效能。
同樣地，太陽能電池4之封裝層47亦可設置於第二光轉換層48及第二導電材料43之間，其與前述實施例相仿，由於第二光轉換層48係設置於太陽能電池4之背光面，且封裝層47係為可透光之材質所製成，因而不會影響到光波長轉換之效過，同樣可使太陽能電池4增加可利用之光能，以提升太陽能電池4之效能。
請參閱第五圖，其係為本案第四較佳實施例之雙面太陽能電池之結構示意圖，如圖所示，太陽能電池5係為一雙面受光之太陽能電池，其係可由第一受光面S1a及/或第二受光面S1b來接收光線並轉換為電能。太陽能電池5之結構主要係由封裝層58、第一電極54、第一光轉換層56、第一抗反射膜52、射極層51、半導體基板50、背表面電場層50’、第二抗反射膜53、第二電極55以及第二光轉換層57所構成，其中，封裝層58、第一電極54、第一光轉換層56、第一抗反射膜52、射極層51、半導體基板50以及第二光轉換層57之結構、功能以及製程係與前述實施例相仿，故不再贅述，惟於本實施例中，太陽能電池5係為雙面太陽能電池，因而在第二受光面S1b上之背表面電場層50’及第二抗反射膜53之材質、結構與製程係與第一受光面S1a上之射極層51及第一抗反射膜52相仿，於此不再贅述。
另外，由於太陽能電池5之兩面均為受光面，因而覆蓋於第一抗反射膜52上之第一光轉換層56以及覆蓋於第二抗反射膜53上之第二光轉換層57均由下轉換材料所構成，藉由第一光轉換層56及第二光轉換層57將原先無法利用之短波長之光線轉換為長波長之光線，再分別射入半導體結構59內，以進行光電能之轉換，使可利用的入射光增加，以增進太陽能電池5對於短波長光線之利用，並有效增進雙面太陽能電池5之效能。
請參閱第六圖，其係為本案第五較佳實施例之雙面太陽能電池之結構示意圖，如圖所示，太陽能電池6亦為一雙面受光之太陽能電池，其係藉由第一受光面S1a及/或第二受光面S1b來接收光線並轉換為電能。太陽能電池6之結構係由第一光轉換層66、封裝層68、第一電極64、第一抗反射膜62、射極層61、半導體基板60、背表面電場層60’、第二抗反射膜63、第二電極65以及第二光轉換層67所構成，其中，第一電極64、第一抗反射膜62、射極層61、半導體基板60、背表面電場層60’、第二抗反射膜63以及第二電極65之結構、功能以及製程係與前述實施例相仿，故不再贅述，惟於本實施例中，太陽能電池6之封裝層68係分別設置於第一光轉換層66的第二表面66b以及第二光轉換層67的第二表面67b上，即先將半導體結構69進行封裝作業後，再於半導體結構69的外表面上包覆封裝層68，最後再於第一受光面S1a及第二受光面S1b上分別塗佈第一光轉換層66及第二光轉換層67，其與前述實施例之差異僅在於太陽能電池6係在封裝後再設置光轉換層，由此可見，太陽能電池6之光轉換層不限定於在封裝前或是封裝後而形成，其係可依實際施作情形而進行調整，並不以此為限。
綜上所述，本案所提供之太陽能電池係包含一光轉換層，藉由光轉換層可吸收第一波長之第一光線而發射具有第二波長之第二光線之特性，並將光轉換層依其上轉換或下轉換之特性，分別設置於背光面或向光面，以進行光波長之轉換，使太陽能電池可更有效的運用原先無法被使用之光譜範圍，以有效提高太陽能電池之效能，俾解決傳統太陽能電池無法運用紫外光及紅外光，而使得太陽能電池之效能受限之缺失。
是以，本案之太陽能電池之製造方法具有極高之實用性，實為一具產業價值之發明，爰依法提出申請。
本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
2、3、4、5、6．．．太陽能電池
11、20、30、40、50、60．．．半導體基板
12、21、31、41、51、61．．．射極層
13．．．磷矽玻璃層
14、22、32、42．．．抗反射膜
15、24、34、44、54、64．．．第一電極
16、20’、30’、40’、50’、60’．．．背表面電場層
17、25、35、45、55、65．．．第二電極
23、33、43．．．第二導電材料
26、36、56、66．．．第一光轉換層
23a、26a、36a、38a、48a、56a、57a．．．第一表面
26b、56b、57b．．．第二表面
27、37、47、58、68．．．封裝層
28、39、59、69．．．半導體結構
38、48、57、67．．．第二光轉換層
52、62．．．第一抗反射膜
53、63．．．第二抗反射膜
S1．．．受光面
S2．．．背光面
S1a．．．第一受光面
S1b．．．第二受光面
第一圖A-D：係為傳統單面太陽能電池之製造流程結構示意圖。
第二圖：係為本案第一較佳實施例之太陽能電池之結構示意圖。
第三圖：係為本案第二較佳實施例之太陽能電池之結構示意圖。
第四圖：係為本案第三較佳實施例之太陽能電池之結構示意圖。
第五圖：係為本案第四較佳實施例之雙面太陽能電池之結構示意圖。
第六圖：係為本案第五較佳實施例之雙面太陽能電池之結構示意圖。
3．．．太陽能電池
30．．．半導體基板
31．．．射極層
30’．．．背表面電場層
32．．．抗反射膜
33．．．第二導電材料
34．．．第一電極
35．．．第二電極
36．．．第一光轉換層
36a．．．第一表面
37．．．封裝層
38．．．第二光轉換層
39．．．半導體結構
S1．．．受光面
S2．．．背光面
Claims (16)
- 一種太陽能電池，至少包含：一半導體基板；一射極層，形成於該半導體基板之一受光面上，且與該半導體基板之間形成一pn接面；一抗反射膜，形成於該射極層上；一第一電極，其係與該射極層連接；一第二電極，形成於該半導體基板之一背光面上；以及一第二光轉換層，形成於該半導體基板之該背光面上，用以接收具有一第一波長之一第一光線而發射具有一第二波長之一第二光線，俾供該太陽能電池進行光電能轉換，進而提高該太陽能電池之效能。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該太陽能電池更包含一背表面電場層，形成於該半導體基板與該第二電極之間，且與該第二電極以及該半導體基板連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該太陽能電池更包含一封裝層，其係為可透光之材質所構成。
- 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池，其中該可透光之材質係為玻璃。
- 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池，其中該封裝層係設置於該第二光轉換層之一第一表面上。
- 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池，其中該封裝層係設置於該第二光轉換層之一第二表面上。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該第二 光轉換層係由一光波長轉換材料所構成，且該光波長轉換材料係為一上轉換材料。
- 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池，其中該光波長轉換材料係為一磷光體。
- 一種雙面太陽能電池，其係包含：一半導體基板；一射極層，形成於該半導體基板之一第一表面上，且與該半導體基板之間形成一pn接面；一抗反射膜，形成於該射極層上；一第一電極，其係與該射極層連接；一第二電極，其係與該半導體基板連接；一第一光轉換層，形成於該抗反射膜上，用以接收具有一第一波長之一第一光線而發射具有一第二波長之一第二光線；以及一第二光轉換層，形成於該半導體基板之一第二表面上，用以接收具有一第三波長之一第三光線而發射具有一第四波長之一第四光線；其中，透過該第一光轉換層與該第二光轉換層分別將該第一光線及該第三光線轉換為該第二光線及該第四光線，俾供該太陽能電池進行光電能轉換，進而提高該雙面太陽能電池之效能。
- 如申請專利範圍第9項所述之雙面太陽能電池，其中該太陽能電池更包含一背表面電場層，形成於該半導體基板與該第二電極之間，且與該第二電極以及該半導體基板連接。
- 如申請專利範圍第9項所述之雙面太陽能電池，其中該太陽能電池更包含至少一封裝層，其係為可透光之材質所構成。
- 如申請專利範圍第11項所述之雙面太陽能電池，其中該可透光之材質係為玻璃。
- 如申請專利範圍第11項所述之雙面太陽能電池，其中該封裝層係分別於設置於該第一光轉換層及該第二光轉換層之一第一表面上。
- 如申請專利範圍第11項所述之雙面太陽能電池，其中該封裝層係分別於設置於該第一光轉換層及該第二光轉換層之一第二表面上。
- 如申請專利範圍第9項所述之雙面太陽能電池，其中該第一光轉換層及該第二光轉換層係分別由一光波長轉換材料所構成，且該光波長轉換材料係為一磷光體。
- 如申請專利範圍第15項所述之太陽能電池，其中該光波長轉換材料係為一下轉換材料。
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| CN102034888A (zh) * | 2010-10-19 | 2011-04-27 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 一种薄膜太阳能电池及其制备方法 |
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| KR102068416B1 (ko) * | 2018-08-20 | 2020-01-20 | 한화토탈 주식회사 | 알루미늄 기반 태양광변환 소재를 포함한 태양전지 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200703699A (en) * | 2005-04-26 | 2007-01-16 | Shinetsu Handotai Kk | Solar cell manufacturing method and solar cell |
| US20070295383A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-12-27 | Intematix Corporation | Wavelength-converting phosphors for enhancing the efficiency of a photovoltaic device |
| TW200826168A (en) * | 2006-08-09 | 2008-06-16 | Shinetsu Handotai Kk | Semiconductor substrate, method of forming electrode, and method of manufacturing solar cell |
| TW200847458A (en) * | 2007-02-06 | 2008-12-01 | Hitachi Chemical Co Ltd | Solar cell module and wavelength converting type condensing film for solar cell module |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4241493A (en) * | 1978-12-22 | 1980-12-30 | Andrulitis William B | Method of fabricating solar cell modules |
| US6524880B2 (en) * | 2001-04-23 | 2003-02-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Solar cell and method for fabricating the same |
| AUPS123302A0 (en) * | 2002-03-19 | 2002-04-18 | Unisearch Limited | Luminance conversion and application to photovoltaic energy conversion |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200703699A (en) * | 2005-04-26 | 2007-01-16 | Shinetsu Handotai Kk | Solar cell manufacturing method and solar cell |
| US20070295383A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-12-27 | Intematix Corporation | Wavelength-converting phosphors for enhancing the efficiency of a photovoltaic device |
| TW200826168A (en) * | 2006-08-09 | 2008-06-16 | Shinetsu Handotai Kk | Semiconductor substrate, method of forming electrode, and method of manufacturing solar cell |
| TW200847458A (en) * | 2007-02-06 | 2008-12-01 | Hitachi Chemical Co Ltd | Solar cell module and wavelength converting type condensing film for solar cell module |
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