(57)【要約】【課題】本発明は、半導体ナノ結晶を用いた太陽電池モジュール構造に関し、より詳しくは、入射光のエネルギーをダウンコンバーティングできる物質のナノ粒子を分散させた層を含む太陽電池モジュールを提供するためのものである。【解決手段】本発明に従う太陽電池モジュールは、光転換部材として少なくとも１つ以上の光電変換層を含む複数個の太陽電池セル、上記太陽電池セルの上部面に備えられる透明部材（４３０）、及び上記太陽電池セルを封入するための充填層を含み、上記透明部材または充填層のうちから選択された少なくともいずれか１つ以上の層は半導体ナノ結晶（１１５）を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光転換部材として少なくとも１つ以上の光電変換層を含む複数個の太陽電池セル、前記太陽電池セルの上部面に備えられる透明部材、及び前記太陽電池セルを封入するための充填層を含み、
前記透明部材または充填層のうちから選択された少なくともいずれか１つ以上の層は、半導体ナノ結晶を含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記太陽電池セルの下部面に備えられるバックシートをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記透明部材は、透明樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記透明部材は剛性透明基板と透明樹脂フィルムとを含み、前記半導体ナノ結晶は前記透明樹脂フィルムに含まれたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記剛性透明基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記透明樹脂フィルムは、前記剛性透明基板の前面または後面に形成されるか、または前面及び後面に形成されることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記透明樹脂フィルムは、有機樹脂フィルムまたはフッ化樹脂フィルムであることを特徴とする請求項３または４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記半導体ナノ結晶は３００ｎｍ乃至５００ｎｍ波長の入射光を６００ｎｍ乃至１１００ｎｍ波長の出力光に変換させることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記半導体ナノ結晶の粒径は１ｎｍ乃至１００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記半導体ナノ結晶により放出される出力光の光子数は、前記半導体ナノ結晶に入射される入射光の光子数より大きいことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記半導体ナノ結晶はコアシェル構造であって、核と殻の物質が同一または相異することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記半導体ナノ結晶は混入される層の重量対比１重量％乃至１０重量％で含まれることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記半導体ナノ結晶はIV族元素、IIＡ−VIＢ族元素の化合物、III Ａ−ＶＢ族元素の化合物、またはIII Ｂ−ＶＢ族元素の化合物からなる結晶のうちから選択された少なくとも１種以上の結晶であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１４】
前記充填層は、エチレン−ビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）からなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１５】
前記太陽電池セルは、薄膜型シリコン太陽電池、結晶質型シリコン太陽電池、化合物太陽電池、色素増感太陽電池、有機物太陽電池のうちから選択されるいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１６】
光転換部材として少なくとも１つ以上の光電変換層及び太陽光入射面に少なくとも１つ以上の反射防止膜を含み、
前記反射防止膜は、半導体ナノ結晶を含むことを特徴とする太陽電池素子。
【請求項１７】
前記反射防止膜は２つ以上の層で形成され、前記２つ以上の層で形成される反射防止膜の最上部層に前記半導体ナノ結晶を含むことを特徴とする請求項１６に記載の太陽電池素子。
【請求項１８】
前記光電変換層は第１導電型半導体基板の上に第２導電型ドーパントでドーピングされたエミッタ層で形成され、前記エミッタ層に連結された第１電極及び前記第１導電型半導体基板に連結された第２電極を含むことを特徴とする請求項１６に記載の太陽電池素子。
【請求項１９】
前記反射防止膜は、
エミッタ層の上部に形成され、第１電極は貫通して前記エミッタ層に連結される少なくとも１層以上の第１反射防止膜と、
前記第１電極を含んだ素子の前面に形成され、前記半導体ナノ結晶を含む第２反射防止膜と、からなることを特徴とする請求項１７に記載の太陽電池素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダウンコンバーティング（down converting）特性を有する物質を用いて製造される太陽電池モジュール構造に関するものであって、太陽電池セルに入射される光子の数や入射光の吸収を増加させて生成電流を増加して光電変換効率を向上させる太陽電池モジュールに対するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の急騰するオイル価格の上昇と地球環境問題と化石エネルギーの枯渇、原子力発電の廃棄物処理及び新規発電所の建設に従う位置選定などの問題によって、新再生エネルギーに対する関心が高まっており、その中でも無公害エネルギー源である太陽電池に対する研究開発が活発に進行されている。
【０００３】
太陽電池とは、光起電力効果（Photovoltaic Effect）を用いて光エネルギーを電気エネルギーに変換させる装置であって、無公害、資源の無制限、半永久的寿命などの長所を有しており、環境問題を離れても人類のエネルギー問題を窮極的に解決できるエネルギー源として期待されている。
【０００４】
太陽電池は、その構成物質によって、シリコン太陽電池、薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、及び有機高分子太陽電池などに分けられるが、結晶質シリコン太陽電池が全世界の太陽電池の総生産量の大部分を占めており、他の電池に比べて効率が高く、製造コストを低める技術が続けて開発されているので、最も大衆的な太陽電池ということができる。
【０００５】
一般に、太陽電池は実質的に常用化される時に光電変換機能を遂行する太陽電池セルを内部に置いて、これを囲んでいる保護用部材や充填材、補強部材などを用いてパッケージングされたモジュール構造で製作される。
【０００６】
したがって、実質的に光電変換の効率を最上にするためには、太陽電池モジュールの構造から高効率のための研究開発が必要であるが、本発明は太陽電池の光電変換効率を増加させるために太陽電池モジュール構造を改善する技術に対するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述したような光電変換効率を増大させるための太陽電池モジュールに関する技術であって、既存の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの製作工程を活用しながらも多様な太陽電池セルに適用できる太陽電池モジュールを提供することをその目的とする。
【０００８】
また、本発明は太陽電池セルに入射される光を変換して光吸収を増加するか、光子数を増加させるエネルギーダウンコンバーティング物質を用いて太陽電池モジュールを製作することによって、全体太陽電池の光電変換効率を増加させることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明が達成しようとする技術的課題は、前述した技術的課題に制限されず、言及されない更に他の技術的課題は本発明の記載から当該分野で通常の知識を有する者に明確に理解されることができる。
【００１０】
本発明の太陽電池モジュールは、一般的な太陽電池セルを活用して製作される太陽電池モジュール構造において、太陽光の入射光エネルギーをより低いエネルギーの出力光に変換させるダウンコンバーティング（down converting）特性を有する半導体ナノ結晶を活用して挿入層を製作して、これを活用することで太陽電池全体モジュール構造で入射光の光子数や吸収量を増加させて、最終的に太陽電池の光電変換効率を増加させる太陽電池モジュールに関するものである。
【００１１】
より具体的に、本発明は光転換部材として少なくとも１つ以上の光電変換層を含む複数個の太陽電池セル、上記太陽電池セルの上部面に備えられる透明部材、及び上記太陽電池セルを封入するための充填層を含み、上記透明部材または充填層のうちから選択された少なくともいずれか１つ以上の層は、半導体ナノ結晶（semiconductor nanocrystal）を含むことを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。
また、本発明は上記太陽電池セルの下部面に備えられるバックシート（Back-sheet）をさらに含むことを特徴とする太陽電池モジュールを含む。
【００１２】
また、本発明の一実施形態に従う太陽電池モジュールは、光転換部材として少なくとも１つ以上の半導体層を有し、太陽光入射面に少なくとも１つ以上の反射防止膜を含む太陽電池セル、上記太陽電池セルの上部面に備えられる少なくとも１つ以上の透明部材、上記太陽電池セルをシーリングする充填層を含むことができる。この際、上記反射防止膜、透明部材、及び充填層のうちから選択された少なくともいずれか１つ以上の層は、入射光のエネルギーより低いエネルギーで出力光を放出する半導体ナノ結晶（semiconductor nanocrystal）を含むことを特徴とする。
【００１３】
即ち、複数層の反射防止膜のうちから選択されたいずれか１つの層であるか、複数個の透明部材のうちから選択されたいずれか１つの透明部材であるか、あるいは充填層の中に上記半導体ナノ結晶を分散させて含まれるようにすることができる。
上記の層のうちから１つの層だけでなく、複数個の層を選択して半導体ナノ結晶を含めることができることは勿論である。
【００１４】
１つの層に分散される上記半導体ナノ結晶の粒径は特別に制限されるのではないが、粒子のサイズが同一または相異することができ、好ましくは、ナノ単位のサイズでありうる。
上記半導体ナノ結晶の粒径は、１ｎｍ乃至１００ｎｍでありうる。
【００１５】
上記半導体ナノ結晶は、吸収される光波長を変換させる物質のナノ結晶でありうる。即ち、入射光のエネルギーをより低い水準のエネルギーに変換させて出力光として放出できるダウンコンバーティング（down converting）物質のナノ結晶でありうる。
【００１６】
好ましくは、上記半導体ナノ結晶は高いエネルギーを有する短波長、即ち３００ｎｍ乃至５００ｎｍ波長の入射光を、より低いエネルギーを有する長波長、即ち６００ｎｍ乃至１１００ｎｍ波長の出力光に変換させることができる。
例えば、本発明の一実施形態に従う半導体ナノ結晶は、紫外乃至青色領域の光（３５０乃至５００ｎｍ）を赤色の光（６００乃至６３０ｎｍ）に変換させて出力できる。
【００１７】
したがって、太陽光が入射されて、先に上記所定の層に混入されるか、分散された半導体ナノ結晶により低いエネルギーに変換されて、即ち波長が長波長に変換されて太陽電池セルに供給できるので、５００ｎｍ乃至１２００ｎｍでの光の透過度が従来の太陽電池モジュールに比べて９０％以上増加されることができ、窮極的に光電変換効率が増加される効果がある。
【００１８】
本発明において、上記半導体ナノ結晶により放出される出力光の光子（photon）数は、上記半導体ナノ結晶に入射される入射光の光子（photon）数より大きいことを特徴とするため、光の吸収度が増加し、全体的に太陽電池セルが生成する電流量が増加して光電変換効率が向上できる。
【００１９】
本発明での上記半導体ナノ結晶は、混入される層に適当な割合で分散できるが、好ましくは、混入される層の重量対比１重量％乃至１０重量％で含まれることができる。半導体ナノ結晶の混入量が増加されれば、むしろ入射太陽光を遮断する虞もあるので、上記のような重量比で混入されることが好ましい。
【００２０】
本発明において、上記半導体ナノ結晶は、IV族元素、IIＡ−VIＢ族元素の化合物、III Ａ−ＶＢ族元素の化合物、またはIII Ｂ−ＶＢ族元素の化合物からなる結晶のうちから選択された少なくとも１種以上の結晶でありうる。
【００２１】
具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ、ＭｇＳ、ＺｎＳ、ＭｇＳｅ、ＺｎＳｅ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＩｎＳｂなどの結晶、及びこれら元素または化合物を含む混晶結晶を挙げることができる。
【００２２】
好ましくは、ＡｌＰ、ＧａＰ、Ｓｉ、ＺｎＳｅ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＩｎＰ、ＺｎＴｅ、ＡｌＳｂ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅを挙げることができ、その中でも特に直接遷移型半導体であるＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＩｎＰ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅが発光効率が高いという点で好ましい。
【００２３】
このような半導体ナノ結晶は、上記混入される層に分散されて太陽電池モジュールの製作に用いられるが、本発明の一実施形態で上記半導体ナノ結晶の形態は特別に制限されず、ナノ微粒子形態に分散された形態でありうるが、好ましくはコアシェル（core shell）構造でありうる。このような場合にコアシェルの核と殻の物質は上記のような物質のうちから選択された同一物質または相異する物質でありうる。
【００２４】
上記コアシェル構造の半導体ナノ結晶は、例えばＣｄＳｅ（バンドギャップ：１．７４ｅＶ）を含むコア微粒子の表面をＺｎＳ（バンドギャップ：３．８ｅＶ）のようなバンドギャップの大きい半導体材料のシェルで被覆した構造を有することができる。
上記の例はコアとシェルの物質が異なる形態であるが、同一物質で形成することもできることは勿論である。
上記のようなコアシェル構造の半導体ナノ結晶は、コア微粒子の内に発生する電子の遮蔽効果を発現しやすくなる。
【００２５】
コアシェル構造の半導体ナノ結晶は、公知の薄膜蒸着工程での分散法により製造できる。
例えば、ＣｄＳｅコア／ＺｎＳシェル構造の場合、ＴＯＰにジエチル亜鉛とトリメチルシリルスルファイドを混合した前駆体溶液を、ＣｄＳｅコア粒子を分散したＴＯＰＯ液を１４０℃で加熱したものに投入することによって製造できる。
【００２６】
一方、半導体ナノ結晶の具体的な実施形態としてＳやＳｅなどの物質の場合、混入される層の中に含まれる他の未反応単量体や水分などの活性成分によりナノ結晶の結晶構造が破られる現象が発生しやすい。したがって、これを防止するためにシリカなどの金属酸化物や有機物などで表面修飾することもできる。
また、半導体ナノ結晶の微粒子の表面には混入される層の分散性の向上のために、例えば、長鎖アルキル基、燐酸、樹脂などで表面を修飾またはコーティングすることもできる。
【００２７】
本発明において、上記少なくとも１つ以上の反射防止膜のうち、最上位反射防止膜が上記半導体ナノ結晶を含むこともできる。
このような場合、複数個の反射防止膜が太陽電池セルの前面に形成される構造であるが、複数個の反射防止膜のうち、いずれか１つの層に半導体ナノ結晶が含まれることもでき、好ましくは太陽光が入射する側の最上位の反射防止膜に半導体ナノ結晶が含まれることができる。
【００２８】
本発明において、上記少なくとも１つ以上の透明部材は透明樹脂フィルムでありうる。
上記少なくとも１つ以上の透明部材は、剛性透明基板と透明樹脂フィルムとを含み、上記半導体ナノ結晶は上記透明樹脂フィルムに含まれることもできる。
上記剛性透明基板は、ガラス基板または透明高分子プラスチック基板であることもできる。
【００２９】
上記透明部材が剛性透明基板と透明樹脂フィルムとから構成される場合、上記透明樹脂フィルムは上記剛性透明基板の前面または後面に形成されるか、または前面及び後面に形成できる。
上記透明樹脂フィルムは、半導体ナノ結晶を分散維持できる素材として公知の物質から構成することができ、有機樹脂フィルムまたはフッ化樹脂フィルムでありうる。
【００３０】
有機樹脂フィルムとして、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カーボキシメチルセルロースなどの透明樹脂（高分子）を挙げることができる。
また、ポリ塩化ビニール樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、マレ酸樹脂、ポリアミド樹脂の単量体、オリゴマー、及び重合体を使用することもできる。
これら透明樹脂は熱硬化型であることもできる。
また、これら樹脂は１種の樹脂を単独で使用することもでき、複数種を混合して使用することもできる。
【００３１】
本発明において、上記半導体ナノ結晶は、上記反射防止膜、透明部材、及び充填層のうちから選択された少なくともいずれか１つ以上の層にスピンコーティング法またはスプレーコーティング法により分散できるが、このような方法に必ずしも限定されず、公知のナノ微粒子分散法であれば全て利用できる。
【００３２】
具体的に、半導体ナノ結晶の微粒子あるいは既に製造されたコアシェル構造の半導体ナノ結晶体を上記混入される層材料と混合して適当な溶媒を添加し、ミーリング法や超音波分散法などの公知の方法を用いて混合及び分散した分散液を製造する。上記製造された分散液を太陽電池セル構造の上に塗布及び乾燥することによって半導体ナノ結晶が混合された混入層を形成することができる。
上記分散液を太陽電池セル基板の上に塗布する方法には、公知の溶液含浸法、噴霧法、またはローラーコーター器、ランドコーター器やスピンナー機を使用する方法などが利用できる。
【００３３】
本発明の一実施形態によっては、半導体ナノ結晶が混入された層をパターニングして太陽電池セルの上に形成することもできるが、このような場合にも上記製造された分散液を用いてホトリソ法、または各種印刷法によりパターンを製造することができる。
【００３４】
本発明において、上記充填層は太陽電池モジュール用シーリング物質からなることができ、好ましくはエチレン−ビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラル、シリコン樹脂などであるが、これらの例に制限されるのではない。
【００３５】
本発明は、光転換部材として少なくとも１つ以上の光電変換層及び太陽光の入射面に少なくとも１つ以上の反射防止膜を含み、上記反射防止膜は半導体ナノ結晶（semiconductor nanocrystal）を含むことを特徴とする太陽電池素子を含む。
【００３６】
本発明において、上記反射防止膜は２つ以上の層で形成され、上記２つ以上の層で形成される反射防止膜の最上部層に上記半導体ナノ結晶を含むことを特徴とする太陽電池素子を含む。
【００３７】
本発明において、上記光電変換層は第１導電型半導体基板の上に第２導電型ドーパントでドーピングされたエミッタ層で形成され、上記エミッタ層に連結された第１電極及び上記第１導電型半導体基板に連結された第２電極を含む太陽電池素子を含む。
【００３８】
本発明において、上記反射防止膜はエミッタ層の上部に形成され、第１電極は貫通して上記エミッタ層に連結される少なくとも１層以上の第１反射防止膜と、上記第１電極を含んだ素子の前面に形成され、上記半導体ナノ結晶を含む第２反射防止膜から構成される太陽電池素子と、を含む。
【００３９】
本発明は、光転換部材として少なくとも１つ以上の半導体層を有する複数の太陽電池セルが直列連結される太陽電池層、上記太陽電池層の下部面に備えられるバックシート（Back sheet）、上記太陽電池層の上部面に備えられる透明部材及び上記太陽電池をシーリングする充填層を含み、上記充填層または透明部材のうちから選択された少なくともいずれか１つ以上の層は、入射光のエネルギーより低いエネルギーで出力光を放出する半導体ナノ結晶（Semiconductor nanocrystal）を含むことを特徴とする太陽電池モジュールを含む。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に従う半導体ナノ結晶を用いた太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に従う半導体ナノ結晶を用いた太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に従う半導体ナノ結晶を用いた太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に従う半導体ナノ結晶を用いた太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に従う半導体ナノ結晶を用いた太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に従う複数の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に従う複数の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に従う複数の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に従う複数の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面を参照しつつ説明する。
図１乃至図５は、本発明の一実施形態に従う半導体ナノ結晶を用いた太陽電池モジュールを構造を示す断面図である。
【００４２】
まず、図１に図示された本発明の一実施形態に従う太陽電池モジュール構造は、次の通りである。
即ち、図１の太陽電池モジュール構造は、シリコン半導体基板１００の上にシリコン基板にドーピングされた半導体ドーパントと異なる形態の半導体ドーパントでドーピングされたエミッタ層１０２を含み、上記エミッタ層１０２の前面部に形成された反射防止膜１０６と、上記エミッタ層１０２の前面部に部分的にパターニングされて形成された前面電極１０４、及び上記シリコン半導体基板１００の後面に形成された後面電極１０８で構成された太陽電池セルを基本とする。このような太陽電池セルは太陽光を吸収して電気エネルギーに光電変換させる光転換部材である。
【００４３】
一実施形態に従って、上記シリコン半導体基板１００はｐ型シリコン半導体基板であり、上記エミッタ層１０２はｎ型半導体層でありうる。
図１では、具体的に太陽電池セルの形態を摘示したが、このような構造に制限されるのではなく、結晶質タイプと薄膜タイプ等、多様な構造と形態の太陽電池セルを基本にして太陽電池モジュールを製作できることは勿論である。
【００４４】
下記に説明される図２乃至図５の太陽電池モジュール構造もやはりこのような太陽電池セルを基本とするので、以下での個別的な説明は省略する。
【００４５】
図１は、太陽電池モジュールは、上記太陽電池セルの上部に太陽電池モジュールのシーリングのための充填層１１０を形成したものである。上記充填層１１０の内部には入射光のエネルギーより低いエネルギーで出力光を放出する半導体ナノ結晶（semiconductor nanocrystal）１１５が分散されている。
上記半導体ナノ結晶微粒子の分散量は、充填層１１０の重量対比１０重量％位の量に分散できる。
【００４６】
図１の半導体ナノ結晶微粒子が分散された充填層１１０は、太陽電池モジュール用充填物質であるエチレン−ビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）からなることができる。
上記エチレンビニルアセテート共重合体材料に半導体ナノ結晶を分散及び混合した溶液を太陽電池セルの上に塗布して積層して上記充填層を形成することができる。
この際、上記充填層１１０の積層温度は３００乃至４００℃の温度で処理できる。
【００４７】
図２の太陽電池モジュールは、上記図１の実施形態のような太陽電池セルの上に充填層２１０の上部に半導体ナノ結晶を別途のフィルムで形成したものである。即ち、別途の透明樹脂フィルム２２０に半導体ナノ結晶が分散及び混入して充填層２１０の上に形成した構造を有する。
シリコン基板２００、その上に形成されたエミッタ層２０２、前面に形成された反射防止膜２０６と前面電極２０４、及び後面電極２０８で構成される太陽電池セルの上にＥＶＡ層として充填層２１０と、透明樹脂フィルムの材料に半導体ナノ結晶２１５とを混入及び分散した層２２０の透明層を有する。
【００４８】
該当分散液の塗布時、溶液処理温度は上記図１の場合とは異なり、下部に形成されたＥＶＡ層としての充填層２１０が溶けないようにＥＶＡの融点温度以下で処理されることがよい。したがって、１５０℃位の温度で処理されるようにすることが好ましい。
【００４９】
次の本発明の一実施形態に従う太陽電池セルの構造は図３に図示した。
図３を参照すると、シリコン基板３００、その上に形成されたエミッタ層３０２、前面に形成された反射防止膜３０６と前面電極３０４、及び後面電極３０８から構成される太陽電池セルの上にもう１つの反射防止膜３２０を形成する。
【００５０】
即ち、太陽光が入射する太陽電池モジュールの前面部側に少なくとも１つ以上の反射防止膜をさらに追加できるが、そのうちのいずれか１つ以上の反射防止膜に半導体ナノ結晶を含んで形成できる。好ましくは、最上位反射防止膜３２０に半導体ナノ結晶３１５を含むように蒸着できる。これは、反射防止膜の機能が入射光の反射を防いで光の吸収に寄与する機能の他にも短波長の光の散乱を防止する機能を遂行できるので、最上位反射防止膜に半導体ナノ結晶が混入されるようにすることが好ましい。
【００５１】
上記のように反射防止膜に半導体ナノ結晶が含まれるように分散する製造過程は、物性の安静のために低温ソリューションプロセスで処理されるが、好ましくは３００乃至４００℃の温度で進行される。
【００５２】
この際、複数個の層で形成される反射防止膜は、太陽光が入射される面から順次に屈折率が増加するように形成されることが好ましい。
好ましくは、上記半導体ナノ結晶３１５が含まれる最上位反射防止膜３２０の屈折率は１．５乃至２．０の間でありうる。
【００５３】
上記半導体ナノ結晶が含まれた反射防止膜３２０を有する太陽電池セルをモジュールに作るためには、半導体ナノ結晶が含まれた最上位反射防止膜３２０の上にエチレン−ビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）を用いて充填層３１０が形成できる。
【００５４】
図４及び図５は、他の実施形態に従う太陽電池モジュール構造である。
図４及び図５を参照すると、太陽電池セルの上に複数個の透明部材が形成されたことが分かる。
図４及び図５の太陽電池セルは、シリコン基板４００、５００、その上に形成されたエミッタ層４０２、５０２、前面に形成された反射防止膜４０６、５０６と前面電極４０４、５０４、及び後面電極４０８、５０８から構成される太陽電池セルである。
【００５５】
上記太陽電池セルの上に透明部材が形成されるが、図４の場合は充填層４１０を太陽電池セルとの間に置いて、剛性透明基板４２０であるガラス基板と軟性の透明樹脂フィルム４３０が置かれた構造ということができる。
本発明のダウンコンバーティング機能を有する半導体ナノ結晶４１５が上記透明樹脂フィルム４３０の内に含まれる。
【００５６】
半導体ナノ結晶４１５を含む上記透明樹脂フィルム４３０もやはり複数個の層で形成されることができ、ダウンコンバーティング機能の半導体ナノ結晶は、最上位の透明樹脂フィルムに含まれるように分散及び塗布できる。
上記半導体ナノ結晶を４１５を含む上記透明樹脂フィルム４３０は、上記ガラス基板のいずれか一面、即ち光入射面または後面に選択的に形成できる。
また、上記剛性透明基板であるガラス基板には半導体ナノ結晶が分散され難いので、軟性の透明樹脂フィルム４３０に半導体ナノ結晶が混入及び分散された溶液を形成して塗布する方式により製作できる。
【００５７】
図５の場合は、太陽電池セルの上に充填層５１０を形成し、その上部に透明部材として剛性透明基板５３０を形成した構造であって、上記剛性透明基板５３０の上部面と下部面に透明樹脂フィルム５４０、５２０が各々形成された構造である。
上記透明樹脂フィルム５４０、５２０の全てに半導体ナノ結晶５１５が含まれることもできるが、ガラス基板の上に形成された透明樹脂フィルム５４０またはガラス基板の下面に形成された透明樹脂フィルム５２０のうち、いずれか１つの層に含まれるように形成できる。
【００５８】
図６乃至図９は、本発明の一実施形態に従う複数の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの構造を示す断面図である。
【００５９】
まず、本発明では、複数の太陽電池セル６４０、７４０、８４０、９４０を直列連結し、上記複数の太陽電池セルのシーリングのために充填層６１０、７１０、８１０、９１０を形成できる。上記充填層６１０、７１０、８１０、９１０は複数の太陽電池セルを含む太陽電池層の上部及び下部に形成されることができ、上部充填層６１０、７１０、８１０、９１０の前面または後面に透明部材の形成が可能である。
【００６０】
上記下部充填層６１０、７１０、８１０、９１０の下部面にはバックシート６３０、７３０、８３０、９３０を具備し、上記上部充填層６１０、７１０、８１０、９１０の上部面には透明樹脂フィルム７２０、８２０またはガラス基板８５０を具備するか、透明樹脂フィルム７２０、８２０またはガラス基板８５０を共に具備することが可能である。
【００６１】
本発明では、前述したように形成される透明樹脂フィルム７２０、８２０、充填層６１０、７１０、８１０、９１０、またはガラス基板８５０のうちから選択されるいずれか１つ以上の層に入射光のエネルギーより低いエネルギーで出力光を放出する半導体ナノ結晶（Semiconductor nanocrystal）を含むことができ、結果的に全体太陽電池の光電変換効率を極大化させることができる。
【００６２】
図６は、図１の実施形態のように充填層６１０に半導体ナノ結晶６１５を含んでモジュールを形成した太陽電池モジュール構造の一実施形態である。
太陽電池モジュールを構成する場合、充填層６１０は通常太陽電池の前面と後面に各々形成され、バックシート６３０とガラス基板などの透明部材と共に熱と圧力によりラミネーティングされるが、このような過程を通じて上部充填層６１０と下部充填層６１０とが共に溶融硬化されて完全にシーリングされる。この場合、上記半導体ナノ結晶６１５は、上記上部充填層６１０のみに含めることが好ましい。この際、透明樹脂フィルムまたはガラス基板は、発明の必要によって上記上部充填層６１０の上部に形成することが可能である。
【００６３】
図７は、図２の実施形態のように、充填層７１０の上部に別途の半導体ナノ結晶７１５を有する透明樹脂フィルム７２０を形成した太陽電池モジュール構造の一実施形態である。図２の実施形態と同様に、上記半導体ナノ結晶７１５を含む透明樹脂フィルム７２０は、充填層７１０の前面または後面に各々形成できるが、本発明の実施形態では、前面に形成した構造を図示した。図７の構造は、発明の必要によって太陽電池層の上部にガラス基板を追加することも可能である。
【００６４】
図８は、図４または図５の実施形態のように、ガラス基板８５０の上に半導体ナノ結晶８１５を有する透明樹脂フィルム８２０を形成した構造である。図４または図５の実施形態と同様に、上記ナノ結晶層はガラス基板の前面または後面に各々形成できるが、本発明の実施形態では前面に形成した構造を図示した。
【００６５】
図９は、図２の実施形態のように、太陽電池セルの前面反射防止膜９６０に半導体ナノ結晶９１５を有する構造をモジュール化した構成を示す。上記ナノ結晶層は、単一層または複数層で形成できる。図９の構造も発明の必要によって太陽電池層の上部にガラス基板を追加することが可能である。
【００６６】
上記図６乃至図９を参照すると、本発明において、上記バックシート６３０、７３０、８３０、９３０は選択的構成要素に該当するので、発明の必要によってこれを除いて発明を構成することができる。即ち、バックシート６３０、７３０、８３０、９３０を具備しなくて太陽電池層の上部及び下部にガラス基板を形成してモジュールを構成することも可能である。
【００６７】
上記のような実施形態に従う本発明の太陽電池セル及びモジュール構造によれば、太陽電池セルに入射される光を変換して光吸収を増加するか、光子数を増加させるエネルギーダウンコンバーティング物質を用いて太陽電池セルまたはモジュールを製作することによって、全体太陽電池の光電変換効率を増加させることができる。
【００６８】
以上、本発明の具体的な実施形態と関連して本発明を説明したが、これは例示に過ぎないものであり、本発明はこれに制限されるのではない。当業者は本発明の範囲を逸脱することなく説明された実施形態を変更または変形することができ、このような変更または変形も本発明の範囲に属する。また、本明細書で説明した各構成要素の物質は当業者が公知の多様な物質から容易に選択して取り替えることができる。また、当業者は本明細書で説明された構成要素のうちの一部を性能の劣化無しで省略するか、性能の改善のために構成要素を追加することができる。だけでなく、当業者は工程環境や装備に従って本明細書で説明した方法段階の順序を変更することもできる。したがって、本発明の範囲は説明された実施形態でなく、特許請求範囲及びその均等物により定まるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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