用于將紅外（ir）光伏電池集成在薄膜光伏電池上的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的實施方案涉及太陽能板、制造太陽能板的方法以及使用太陽能板來捕集和儲存太陽能的方法。太陽能板的一個實施方案可以包括對可見光敏感的光伏電池和對具有大于0.7μm的波長的光敏感的紅外光伏電池。
【專利說明】用于將紅外(IR)光伏電池集成在薄膜光伏電池上的方法和裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年4月5日提交的美國臨時申請第61/472，071號的優(yōu)先權(quán)，該臨時申請的全部內(nèi)容(包括任何圖、表或附圖)都通過引用合并到本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]光伏電池被認為是幫助解決當(dāng)今世界能源緊缺的可再生能源的重要來源。已經(jīng)開發(fā)了各種光伏電池技術(shù)，并且薄膜光伏電池如銅銦鎵硒(CIGS)和CdTe,由于其適合于大面積生產(chǎn)已經(jīng)引起關(guān)注。雖然這些薄膜光伏技術(shù)已經(jīng)報道了在可見光波長下由大于90%的外部量子效率產(chǎn)生的功率轉(zhuǎn)換效率為約20%，但是這些薄膜光伏電池對具有I μ m以上的波長的輻射不具有敏感性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實施方案涉及新型且有利的太陽能板，以及制造太陽能板的方法和使用太陽能板的方法。與常規(guī)的光伏電池相比，太陽能板和使用太陽能板的方法可以有利地從光子的更寬光譜中捕集和儲存太陽能。
[0005]在一個實施方案中，太陽能板可以包括:第一光伏電池，其中第一光伏電池對具有第一一個或多個波長的光子敏感，其中第一一個或多個波長在第一波長范圍內(nèi)；以及第二光伏電池，其中第二光伏電池對具有第二一個或多個波長的光子敏感，其中第二一個或多個波長在第二波長范圍內(nèi)，使得第二一個或多個波長中的至少之一不在第一波長范圍內(nèi)，
并且第--個或多個波長中的至少之一不在第二波長范圍內(nèi)。第二一個或多個波長中的至
少之一可以大于Ιμπι。在另一實施方案中，第二一個或多個波長中的至少之一可以為至少700nmo
[0006]在本發(fā)明的另一實施方案中，制造太陽能板的方法可以包括:形成第一光伏電池，其中第一光伏電池對具有第一一個或多個波長的光子敏感，其中第一一個或多個波長在第一波長范圍內(nèi)；形成第二光伏電池，其中第二光伏電池對具有第二一個或多個波長的光子敏感，其中第二一個或多個波長在第二波長范圍內(nèi)，使得第二一個或多個波長中的至少之一不在第一波長范圍內(nèi)，并且第一一個或多個波長中的至少之一不在第二波長范圍內(nèi)。第二一個或多個波長中的至少之一可以大于I μ m。該方法還可以包括使第一光伏電池與第二光伏電池結(jié)合。在另一實施方案中，第二一個或多個波長中的至少之一可以為至少700nm。
[0007]在另一實施方案中，捕集和儲存太陽能的方法可以包括:布置太陽能板使得陽光入射到太陽能板上，其中太陽能板包括:第一光伏電池，其中第一光伏電池對具有第一一個或多個波長的光子敏感，其中第一一個或多個波長在第一波長范圍內(nèi)；以及第二光伏電池，其中第二光伏電池對具有第二一個或多個波長的光子敏感，其中第二一個或多個波長在第二波長范圍內(nèi)，使得第二一個或多個波長中的至少之一不在第一波長范圍內(nèi)，并且第一一個或多個波長中的至少之一不在第二波長范圍內(nèi)。第二一個或多個波長中的至少之一可以大于Ιμπι。在另一實施方案中，第二一個或多個波長中的至少之一可以為至少700nm。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1A示出了本發(fā)明的實施方案的短路電流密度(Js。)功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)的理論最大值。
[0009]圖1B示出了具有各種尺寸的PbS納米晶體的吸光度譜，并且插圖示出了具有1.3 μ m峰值波長的50nm厚的PbSe量子點膜的吸收系數(shù)譜和TEM圖像。
[0010]圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的太陽能板的橫截面圖。
[0011]圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的太陽能板的橫截面圖。
【具體實施方式】
[0012]當(dāng)本文中使用術(shù)語“在……上”或“在……之上”時，當(dāng)指的是層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該理解為層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)可以直接在另一個層或結(jié)構(gòu)上，或者也可以存在插入的層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)。當(dāng)本文中使用術(shù)語“在……下/下方”或“在……之下”時，當(dāng)指的是層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該理解為層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)可以直接在其它層或結(jié)構(gòu)下，或者也可以存在插入的層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)。當(dāng)本文中使用術(shù)語“直接在……上”時，當(dāng)指的是層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該理解為層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)直接在另一個層或結(jié)構(gòu)上，不存在插入的層、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)。
[0013]當(dāng)本文中術(shù)語“約”與數(shù)值結(jié)合使用時，應(yīng)該理解為值可以在該值的95%至該值的105%的范圍內(nèi)，即該值可以為所修飾的值的+/_5%。例如，“約1kg”意指從0.95kg至1.05kgo
[0014]當(dāng)本文中術(shù)語“敏感”`與描述對一定種類的光或?qū)哂薪o定值或在給定范圍內(nèi)的波長的光子敏感的光伏電池結(jié)合使用時，應(yīng)該理解為光伏電池能夠吸收光伏電池敏感的光并且生成載流子。當(dāng)本文中術(shù)語“不敏感”或“非敏感”與描述對一定種類光或?qū)哂薪o定值或在給定范圍內(nèi)的波長的光子不敏感或非敏感的光伏電池結(jié)合使用時，應(yīng)該理解為光伏電池不能夠吸收光伏電池不敏感的光并且不能從吸收的光生成載流子。
[0015]應(yīng)該理解，對于“透明”，是指被陳述為對物體是透明的光的至少一部分可以穿過物體而不被吸收或反射。
[0016]本發(fā)明的實施方案涉及新型且有利的太陽能板，以及制造太陽能板的方法和使用太陽能板的方法。與常規(guī)光伏電池相比，太陽能板和使用太陽能板的方法可以有利地從光子的更寬光譜捕集和儲存太陽能。
[0017]在一個實施方案中，太陽能板可以包括:第一光伏電池，其中第一光伏電池對具有第一一個或多個波長的光子敏感，其中第一一個或多個波長在第一波長范圍內(nèi)；和第二光伏電池，其中第二光伏電池對具有第二一個或多個波長的光子敏感，其中第二一個或多個波長在第二波長范圍內(nèi)，使得第二一個或多個波長中的至少之一不在第一波長范圍內(nèi)，并
且使得第--個或多個波長中的至少之一不在第二波長范圍內(nèi)。第二一個或多個波長中的
至少之一可以大于Ιμπι。在另一實施方案中，第二一個或多個波長中的至少之一可以為至少 700nm。
[0018]在本發(fā)明的另一實施方案中，制造太陽能板的方法可以包括:形成第一光伏電池，其中第一光伏電池對具有第一一個或多個波長的光子敏感，其中第一一個或多個波長在第一波長范圍內(nèi)；以及形成第二光伏電池，其中第二光伏電池對具有第二一個或多個波長的光子敏感，其中第二一個或多個波長在第二波長范圍內(nèi)，使得第二一個或多個波長中的至少之一不在第一波長范圍內(nèi)，并且第一一個或多個波長中的至少之一不在第二波長范圍內(nèi)。第二一個或多個波長中的至少之一可以大于Ιμπι。該方法還可以包括使第一光伏電池與第二光伏電池結(jié)合。在另一實施方案中，第二一個或多個波長中的至少之一可以為至少700nmo
[0019]在另一實施方案中，捕集且儲存太陽能的方法可以包括布置太陽能板使得陽光入射到太陽能板上，其中太陽能板包括:第一光伏電池，其中第一光伏電池對具有第一一個或多個波長的光子敏感，其中第一一個或多個波長在第一波長范圍內(nèi)；和第二光伏電池，其中第二光伏電池對具有第二一個或多個波長的光子敏感，其中第二一個或多個波長在第二波長范圍內(nèi)，使得第二一個或多個波長中的至少之一不在第一波長范圍內(nèi)，并且第一一個或多個波長中的至少之一不在第二波長范圍內(nèi)。第二一個或多個波長中的至少之一可以大于Ιμ--ο在另一實施方案中，第二一個或多個波長中的至少之一可以為至少700nm。
[0020]本發(fā)明的實施方案涉及用于提供通過將IR光伏電池集成到光伏電池上來提供從太陽光譜中的可見范圍直至紅外范圍中捕獲光子的新型太陽能板結(jié)構(gòu)的方法和裝置。雖然太陽光譜在從350nm至2500nm的范圍內(nèi)，但是常規(guī)薄膜光伏電池對超過I μ m的紅外不具有敏感性。也就是說，相關(guān)技術(shù)的光伏電池對大于I P m的波長不敏感，并且不能從這樣的光子中捕集和/或儲存能量。如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，光譜的可見范圍從380nm至750nm，380nm和750nm包括在內(nèi)。
[0021] 參照圖1A，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的太陽能板可以導(dǎo)致增加的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)0圖1A示出了作為入射光的波長(nm)的函數(shù)的光譜輻射照度(W/m2nm)。對于對具有在從約400nm至約850nm的范圍內(nèi)的波長的光敏感的有機光伏電池(例如，包括CdTe )，如果將在從約400nm至約850nm的范圍內(nèi)的所有光子轉(zhuǎn)換為載流子，則Jse為29.1mA/cm2,并且如果Vqc為0.85V而且填充因子(FF)為80%，則PCE為20%。對于包含PbS量子點并且對具有在從約700nm至約2000nm的范圍內(nèi)的波長的光敏感的IR光伏電池，如果將在從約700nm至約2000nm的范圍內(nèi)的所有光子轉(zhuǎn)換為載流子，則Jse為44.0mA/cm2,并且如果Noc為
0.5V而且FF為80%，則PCE為17.6%。對于包括PbS量子點并且對具有在從約850nm至約2000nm的范圍內(nèi)的波長的光敏感的IR光伏電池，如果將在從約850nm至約2000nm的范圍內(nèi)的所有光子轉(zhuǎn)換為載流子，則Js。為33.4mA/cm2,并且如果V。。為0.5V而且FF為80%，則PCE 為 13.4%ο
[0022]使用溶液可加工的納米晶體(例如，PbS或PbSe納米晶體)的紅外光電探測器已經(jīng)在要求美國臨時專利申請系列第61/416，630號(2010年11月23號提交)的優(yōu)先權(quán)的美國專利申請系列第13/272，995號(2011年10月13號提交)中描述，兩者的全部公開內(nèi)容通過引用合并本文中。這樣的IR光電探測器已經(jīng)被證明適合于大面積生產(chǎn)。在本發(fā)明的實施方案中，IR光伏電池可以具有與在要求美國臨時專利申請系列第61/416，630號的優(yōu)先權(quán)的美國專利申請系列第13/272，995號中所描述的紅外光電探測器的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)、和/或與在美國臨時專利申請系列第61/416，630號中所描述的紅外光電探測器的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)。此外，參照圖1B，其示出了 PbSe量子點的吸光度，PbSe量子點具有紅外敏感性。[0023]當(dāng)將IR光伏電池集成到光伏電池(如常規(guī)薄膜光伏電池)上時，可以實現(xiàn)高效率光伏板。本發(fā)明的實施方案涉及用于通過將IR光伏電池集成到光伏電池(如常規(guī)薄膜光伏電池)上來捕獲大部分的太陽光譜的新型光伏板。在一些實施方案中，光伏板可以捕獲整個太陽光譜。
[0024]參照圖2A，在本發(fā)明的實施方案中，太陽能板10可以包括光伏電池40和IR光伏電池50。光伏電池40可以為例如薄膜光伏電池，并且可以包括碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)、非晶硅(α-Si)和/或多晶硅(多晶Si)，但是實施方案不限于此。在許多實施方案中，光電池40對具有大于I μ m的波長的光子不敏感。例如,光伏電池40可以對在可見范圍內(nèi)的光子敏感。在一個實施方案中，光電池40可以對具有從約400nm至約850nm的波長的光子敏感。
[0025]IR光伏電池50對具有大于Iym的波長的光子敏感。在一個實施方案中，IR光伏電池50對具有最高為2500nm的波長的光子敏感。在另一實施方案中，IR光伏電池50對最高為約2000nm的波長的光子敏感。在另一實施方案中，IR光伏電池50對最高為2000nm的波長的光子敏感。在又一實施方案中，IR光伏電池50對具有從約850nm至約2000nm的范圍內(nèi)的波長的光子敏感。
[0026]應(yīng)該理解，在本說明書中并且在所附權(quán)利要求中，當(dāng)光伏電池40或IR光伏電池50被描述為對具有給定值的波長、在給定范圍內(nèi)的波長或至少一定值的波長的光子敏感時，如果沒有明確說明，則其不排除光伏電池40或IR光伏電池50對具有不同于給定值的波長、在給定范圍之外的波長或小于一定值的波長的光子敏感。也就是說，在本說明書中和在所附權(quán)利要求中，當(dāng)光伏電池40或IR光伏電池50被描述為對具有給定值的波長、在給定范圍內(nèi)的波長或至少一定值的波長的光子敏感時，除非明確說明光伏電池40或IR光伏電池50只對具有所說明的值或在所說明的范圍內(nèi)的光子敏感，或者光伏電池40或IR光伏電池50對具有給定值、在給定范圍之內(nèi)或大于一定值的光子不敏感，否則光伏電池40或IR光伏電池50至少對這些光子敏感，并且對具有不同于給定值的波長、在給定的范圍之外的波長或小于一定值的波長的光子可以敏感或也可以不敏感。
[0027]在各種實施方案中，IR光伏電池50可以對具有以下值(所有值以μπι為單位)中的至少任意值的波長的光子敏感:0.20,0.21,0.22,0.23,0.24,0.25,0.26,0.27,0.28、
0.29,0.30,0.31,0.32,0.33,0.34,0.35,0.36,0.37,0.38,0.39,0.40,0.41,0.42,0.43、
0.44,0.45,0.46,0.47,0.48,0.49,0.50,0.51,0.52,0.53,0.54,0.55,0.56,0.57,0.58、
0.59,0.60,0.61,0.62,0.63,0.64,0.65,0.66,0.67,0.68,0.69,0.70,0.71,0.72,0.73、
0.74,0.75,0.76,0.77,0.78,0.79,0.80,0.81,0.82,0.83,0.84,0.85,0.86,0.87,0.88、
0.89,0.90,0.91,0.92,0.93,0.94,0.95,0.96,0.97,098,0.99,1.00,1.01,1.02,1.03、
1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09、1.10、1.11、1.12、1.13、1.14、1.15、1.16、1.17、1.18、1.19、1.20、1.21、1.22、1.23、1.24、1.25、1.26、1.27、1.28、1.29、1.30、1.31、1.32、1.33、1.34.1.35、1.36、1.37、1.38、1.39、1.40、1.41、1.42、1.43、1.44、1.45、1.46、1.47、1.48、1.49、1.50、1.51、1.52、1.53、1.54、1.55、1.56、1.57、1.58，1.59、1.60、1.61、1.62、1.63、1.64、1.65、1.66、1.67、1.68、1.69、1.70、1.71、1.72、1.73、1.74、1.75、1.76、1.77、1.78、1.79、1.80、1.81、1.82、1.83、1.84、1.85、1.86、1.87、1.88、1.89、1.90、1.91、1.92、1.93、
1.94、1.95、1.96、1.97、1.98或1.99 (B卩，IR光伏電池50可以對具有至少0.20 μ m、至少0.21 μπι、……、至少1.99 μ m的波長的光子敏感)。在另一實施方案中，IR光伏電池50可以只對具有以下值(所有值以Pm為單位)中的至少任何值的波長的光子敏感，同時對具有小于該值的波長的任何光子不敏感:0.20,0.21,0.22,0.23,0.24,0.25,0.26,0.27,0.28、0.29,0.30,0.31,0.32,0.33,0.34,0.35,0.36,0.37,0.38,0.39,0.40,0.41,0.42,0.43、0.44,0.45,0.46,0.47,0.48,0.49,0.50,0.51,0.52,0.53,0.54,0.55,0.56,0.57,0.58、0.59,0.60,0.61,0.62,0.63,0.64,0.65,0.66,0.67,0.68,0.69,0.70,0.71,0.72,0.73、0.74,0.75,0.76,0.77,0.78,0.79,0.80,0.81,0.82,0.83,0.84,0.85,0.86,0.87,0.88、
0.89,0.90,0.91,0.92,0.93,0.94,0.95,0.96,0.97,098,0.99,1.00,1.01,1.02,1.03、
1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09、1.10、1.11、1.12、1.13、1.14.1.15.1.16、1.17、1.18、
1.19、1.20、1.21、1.22、1.23.1.24.1.25、1.26、1.27、1.28、1.29、1.30、1.31、1.32、1.33、
1.34、1.35、1.36、1.37、1.38、1.39、1.40、1.41、1.42、1.43、1.44、1.45、1.46、1.47、1.48、
1.49、1.50、1.51、1.52、1.53、1.54、1.55、1.56、1.57、1.58，1.59、1.60、1.61、1.62、1.63、
1.64、1.65、1.66、1.67、1.68、1.69、1.70、1.71、1.72、1.73、1.74、1.75、1.76、1.77、1.78、
1.79、1.80、1.81、1.82、1.83、1.84、1.85、1.86、1.87、1.88、1.89、1.90、1.91、1.92、1.93、
1.94、1.95、1.96、1.97、1.98或1.99 (即，IR光伏電池50可以只對具有至少0.20 μ m、至少0.21 μπι、……、至少1.99 μπι的波長的光子敏感；同時對分別具有小于0.20 μ m、0.21 μ m、……、1.99μ m的波長的任何光子不敏感。)在優(yōu)選實施方案中，IR光伏電池50對具有大于I微米的波長的光子敏感。在另一優(yōu)選實施方案中，IR光伏電池50對具有至少
`0.70微米的波長的光子敏感。在又一優(yōu)選實施方案中，IR光伏電池50對具有至少0.85微米的波長的光子敏感。
[0028]在一些實施方案中，IR光伏電池50可以包括包含量子點的IR敏感層。量子點可以為例如PbS量子點或PbSe量子點,但是實施方案不限于此。
[0029]在許多實施方案中，太陽能板10可以包括在光伏電池40和/或IR光伏電池50的一側(cè)或兩側(cè)上的電極30。在一個實施方案中，光伏電池40和IR光伏電池50的兩側(cè)包括透明陽極和透明陰極。每個電極層30可以是本領(lǐng)域中已知的任意透明電極，例如包括氧化銦錫(ΙΤ0)、碳納米管(CNT)、氧化銦鋅(ΙΖ0)、銀納米線以及鎂:銀/Alq3 (Mg:Ag/Alq3)堆疊層的層。每個電極層30可以包括含有除本文所明確列出那些以外的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)的TC0。在具體實施方案中，一個或多個透明電極層可以為Mg:Ag/Alq3堆疊層使得Mg:Ag層具有10:1 (Mg:Ag)的比例。Mg:Ag層可以具有小于30nm的厚度，并且Alq3層可以具有從Onm至200nm的厚度。每個電極層30可以對光譜的可見區(qū)域中的光的至少一部分透明。每個電極層30可以對在光譜的紅外區(qū)域中的光的至少一部分，優(yōu)選為所有的光透明。在一些實施方案中，每個電極層30可以對光譜的可見區(qū)域中的光的至少一部分，優(yōu)選為所有的光透明，并且對光譜的紅外區(qū)域中的光的至少一部分，優(yōu)選為所有的光透明。在實施方案中，太陽能板10可以包括在光伏電池40與IR光伏電池50之間的玻璃襯底60。例如，可以在玻璃襯底60上制造IR光伏電池50，然后使玻璃襯底60結(jié)合到也可以包括玻璃襯底60的光伏電池40上。
[0030]參考圖2B，在另一實施方案中，太陽能板10可以使用在光伏電池40與IR光伏電池50之間布置氬氣的結(jié)構(gòu)，使得從光伏電池40出來的光在進入IR光伏電池50之前穿過氬氣。具體實施方案使用容納氬氣的室70。光伏電池40和IR光伏電池50 二者可以部分或整體布置在室70的內(nèi)部和/或可以形成為室70的一部分。例如，光伏電池40和IR光伏電池50均可以任選地包括玻璃襯底60，光伏電池40的玻璃襯底60可以用作室70的頂部或底部，同時IR光伏電池50的玻璃襯底60也用作室70的頂部或底部。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案的太陽能板10可以配置成使得入射陽光20入射到光伏電池40和IR光伏電池50 二者上并且陽光20的至少一部分由光伏電池40吸收并且陽光20的至少一部分由IR光伏電池50吸收。這樣的構(gòu)造如圖2A和圖2B所示，其中陽光20在穿過(任選地)玻璃襯底60 (在圖2A中)或氬氣(在圖2B中)之后入射到光伏電池40上并且入射到IR光伏電池50上。
[0031]盡管在圖2A和圖2B中標記的電極層30是透明的，但是實施方案不限于此。也就是，每個電極層30可以對可見光的至少一部分透明和/或?qū)R光的至少一部分透明，而可以對可見光的至少一部分不透明和/或?qū)R光的至少一部分不透明。
[0032]在一個實施方案中，光伏電池40的頂部電極30可以是陽極或陰極，并且對可見光的至少一部分和IR光的至少一部分透明。光伏電池40的底部電極30可以是陽極或陰極，并且對IR光的至少一部分透明并且可以對可見光的至少一部分透明。IR光伏電池50的頂部電極30可以是陽極或陰極，并且對IR光的至少一部分透明且可以對可見光的至少一部分透明。IR光伏電池50的頂部電極30可以是陽極或陰極，并且可以對IR光的至少一部分透明，并且可以對可見光的至少一部分透明。
[0033]在一些實施方案中，太陽能板10可以以“倒置”模式操作，使得光入射到IR光伏電池50的底部電極30上。在具體實施方案中，IR光伏電池50的底部電極30可以是陽極或陰極，并且對可見光的至少一部分和IR光的至少一部分透明。IR光伏電池50的頂部電極30可以是陽極或陰極，并且對可見光的至少一部分透明且可以對IR光的至少一部分透明。光伏電池40的底部電極30可以是陽極或陰極，并且對可見光的至少一部分透明并且可以對IR光的至少一部分透明。光伏電池40的頂部電極30可以是陽極或陰極，并且可以對IR光的至少一部分透明并且可以對可見光的至少一部分。
[0034]在許多實施方案中，太陽能板10可以配置成使得入射到光伏電池40的輸入表面上的穿過光伏電池40并且從第一光伏電池40的輸入表面出來的光入射到IR光伏電池50的輸入表面上并且進入IR光伏電池50。在另一實施方案中，太陽能板10可以配置成使得入射到IR光伏電池50的輸入表面上的穿過IR光伏電池50并且從IR光伏電池50的輸出表面出來的光入射到光伏電池40的輸入表面上并且進入光伏電池40。
[0035]在本發(fā)明的一個實施方案中，捕集且儲存太陽能的方法可以包括布置太陽能板使得陽光入射到太陽能板上，其中太陽能板包括:光伏電池，其中光伏電池對具有在可見范圍內(nèi)的波長的光子敏感；和紅外光伏電池，其中紅外光伏電池對具有大于Iym的波長的光子敏感。太陽能板可以是在本文中如參照圖2A和圖2B所描述的。在許多實施方案中，光伏電池對具有大于Iym的波長的光子不敏感。例如，光伏電池可以對在可見范圍內(nèi)的光子敏感。在一個實施方案中，光伏電池可以對具有從約400nm至約850nm的波長的光子敏感。
[0036]在許多實施方案中，入射到光伏電池40的輸入表面上的光可以穿過光伏電池40并且從第一光伏電池40的輸出表面出來,然后可以入射到IR光伏電池50的輸入表面上并且進入IR光伏電池50。在另一實施方案中，入射到IR光伏電池50的輸入表面上的光可以穿過IR光伏電池50并且從IR光伏電池50的輸出表面出來，然后可以入射到光伏電池40的輸入表面上并且進入光伏電池40。
[0037]太陽能板的IR光伏電池可以至少對具有大于例如I μ m的波長的光子敏感。在一個實施方案中，IR光伏電池對具有最高為2500nm的波長的光子敏感。在另一實施方案中，IR光伏電池對具有最高為約2000nm的波長的光子敏感。在另一實施方案中，IR光伏電池對具有最高為約2000nm的波長的光子敏感。在另一實施方案中，IR光伏電池對具有最高為2000nm的波長的光子敏感。在又一實施方案中，IR光伏電池對具有在從約850nm至約2000nm的范圍內(nèi)的波長的光子敏感。
[0038]在一些實施方案中，IR光伏電池可以包括包含量子點的IR敏感層。量子點可以為例如PbS量子點或PbSe量子點,但是實施方案不限于此。
[0039]本發(fā)明的太陽能板可以配置成使得入射陽光入射到光伏電池和IR光伏電池二者上并且陽光的至少一部分由光伏電池吸收并且陽光的至少一部分由IR光伏電池吸收。
[0040]本發(fā)明也涉及形成太陽能板的方法。在一個實施方案中，制造太陽能板的方法可以包括:形成光伏電池，其中光伏電池對具有在可見范圍內(nèi)的波長的光子敏感；形成紅外光伏電池，其中紅外光伏電池對具有大于I μ m的波長的光子敏感；以及結(jié)合光伏電池和紅外光伏電池。
[0041]光伏電池和IR光伏電池可以如在本文中參考圖2A和圖2B所描述的。在許多實施方案中，光伏電池對具有大于I U m的波長的光子不敏感。例如,光伏電池可以對在可見范圍內(nèi)的光子敏感，而對具有大于Iym的波長的光子不敏感。在一個實施方案中，光伏電池可以對具有從約400nm至約850nm的波長的光子敏感，而對具有小于約400nm或大于約850nm的波長的光子不敏感。
[0042]太陽能板的IR光伏電池可以至少對具有大于例如I μ m的波長的光子敏感。在一個實施方案中，IR光伏電池對具有最高為2500nm的波長的光子敏感。在另一實施方案中，IR光伏電池對最高為約2000nm的波長的光子敏感。在另一實施方案中，IR光伏電池對最高為2000nm的波長的光子敏感。在又一實施方案中，IR光伏電池對具有從約850nm至約2000nm的范圍內(nèi)的波長的光子敏感。
[0043]在一些實施方案中，IR光伏電池可以包括包含量子點的IR敏感層。量子點可以為例如PbS量子點或PbSe量子點,但是實施方案不限于此。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的形成太陽能板的方法可以執(zhí)行為使得太陽能板配置成使得入射陽光入射到光伏電池和IR光伏電池二者上(也就是，陽光的至少一部分由光伏電池吸收并且陽光的至少一部分由IR光伏電池吸收)。
[0045]在許多實施中，形成太陽能板的方法可以執(zhí)行為使得入射到光伏電池40的輸入表面上的光可以穿過光伏電池40并且從第一光伏電池40的輸出表面出來，然后可以入射到IR光伏電池50的輸入表面上并且進入IR光伏電池50。在另一實施方案中，形成太陽能板的方法可以執(zhí)行為使得入射到IR光伏電池50的輸入表面上的光可以穿過IR光伏電池50并且從IR光伏電池50的輸出表面出來,然后可以入射到光伏電池40的輸入表面上并且進入光伏電池40。
[0046]在一個實施方案中，形成太陽能板的方法可以包括:在玻璃襯底上制造IR光伏電池，然后將玻璃襯底與光伏電池結(jié)合。該方法還可以包括:在玻璃襯底上形成光伏電池，使得IR光伏電池的玻璃襯底與光伏電池的玻璃襯底結(jié)合。[0047]在另一實施方案中，將可以IR光伏電池涂覆在光學(xué)透明塑料膜上，并且然后將光學(xué)透明塑料膜層疊到光伏電池上。
[0048]在又一實施方案中，形成太陽能板的方法可以包括形成利用如下結(jié)構(gòu)的太陽能板:在光伏電池與IR光伏電池之間布置氣體(例如，氬氣)，使得從光伏電池出來的光在進入IR光伏電池之前穿過氣體。氣體可以為例如氬氣，但是實施方案不限于此。具體實施方案可以包括形成容納氣體(例如，気氣)的室。光伏電池40和IR光伏電池50 二者可以部分或整體布置在室70的內(nèi)部和/或可以形成為室70的一部分。在一些實施方案中，可以在玻璃襯底上制造IR光伏電池，可以在分開的玻璃襯底上制造光伏電池，可以形成室的壁，然后可以使IR光伏電池和光伏電池與室壁接觸使得玻璃襯底形成為室的頂部和底部，如圖2B所示。
[0049]IR光電探測器的制造在之前參考的要求美國臨時專利申請系列第61/416，630號(2010年11月23號提交)的優(yōu)先權(quán)的美國專利申請系列第13/272,995號(2011年10月13號提交)中描述，和/或在美國臨時專利申請系列第61/416，630號(2010年11月23號提交)中描述，并且現(xiàn)在將再次詳細地描述。
[0050]要求美國臨時專利申請系列第61/416，630號(2010年11月23號提交)的優(yōu)先權(quán)的美國專利申請系列第13/272，995號(2011年10月13號提交)、和/或美國臨時專利申請系列第61/416，630號(2010年11月23號提交)描述了用于用作傳感器使用和用于在上轉(zhuǎn)換器件中使用的具有高探測靈敏度的紅外光電探測器。當(dāng)暗電流為主要的噪聲因素時，探測靈敏度可以表示為以下等式(I)。
[0051]D*=R/(2qJd)1/2 (I)
[0052]其中R為響應(yīng)度,Jd為暗電流密度,并且q為元電荷(1.6X1(T19C)。為了獲得具有最佳探測靈敏度的光電探測器，需要非常低的暗電流密度。根據(jù)本發(fā)明的實施方案的光電探測器包括具有深的最高被占用分子軌道(HOMO)的空穴阻擋層(HBL)以及具有高的最低空余分子軌道(LUMO)的電子阻擋層(EBL)，其中將EBL置于IR光敏層的陽極面對表面上并且將HBL置于IR光敏層的陰極面對表面上。層的厚度可以在從約20nm到約500nm的范圍內(nèi)，并且其中電極之間的總間距小于5 μ m。根據(jù)本發(fā)明的實施方案的IR光電探測器在小于5V的施加電壓下提供高探測靈敏度。
[0053]IR光敏層可以為包含有機或有機金屬的材料或無機材料。該材料可以完全吸收IR的延伸超出近IR (700nm至1400nm)的大部分，例如延伸到最高達1800nm、2000nm、2500nm或更大的波長。示例性的包含有機或有機金屬的材料包括:二萘嵌苯_3，4，9，10-四羧酸-3，4，9，10-雙酐(PCTDA)、酞菁錫(II) (SnPc), SnPciC60,氯鋁酞菁(AlPcCl)、AlPcCl: C6tl、鈦氧基酞菁(TiOPc )、以及TiOPc: C6tl。用作光敏層使用的無機材料包括=PbSe量子點(QD)、PbS QD、PbSe 薄膜、PbS 薄膜、InAs、InGaAs、S1、Ge 以及 GaAs。
[0054]HBL可以為包括以下但不限于包含有機或有機金屬的材料:2，9_ 二甲基_4，7_ 二苯基-1，10-菲咯啉(BCP)、P-雙(三苯基甲硅烷基)苯(UGH2)、4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(Bphen)、三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)、3，5’-N，N’-聯(lián)咔唑-苯(mCP)、C6Q 以及三[3_ (3-吡
唆)-茶基]硼烷(3TPYMB)?？商娲?，HBL可以為包括但不限于ZnO或TiO2的薄膜或納
米顆粒的無機材料。
[0055]EBL可以為有機材料，例如但不限于:聚(9，9-二辛酯-芴-共-N- (4_ 丁基苯基)二苯胺)(TFB)U, 1-雙[二-4-甲苯基氨基]苯基環(huán)己烷(了4?0、隊^-二苯基州州’(2-萘基)-(I, I，- 二苯基)-4，4’ 二胺(NPB)、N，N’ - 二苯基-N，N’ -二(m_ 甲苯基)聯(lián)苯胺(TH))、聚-N，N’ -雙4- 丁基苯基-N，N’ -雙-苯基聯(lián)苯胺(聚TPD)、或聚苯乙烯-N，N- 二苯基-N，N-雙(4-n- 丁基苯基)_ (I, 10- 二苯基)-4，4- 二胺-全氟環(huán)丁烷(PS-TPD-PFCB)。
[0056]光電探測器被制備為不具有阻擋層、具有作為EBL的聚TH)并且具有作為HBL的ZnO納米顆粒，并且分別用聚TH)和ZnO納米顆粒作為EBL和HBL，其中IR光敏層包括PbSe納米晶體。對于從無阻擋層的光電探測器到具有EBL和HBL的光電探測器，光電探測器的暗電流-電壓(J-V)曲線下降了大于3個數(shù)量級。具有兩者阻擋層的光電探測器對于IR以及小于950nm的可見波長示出大于IO11Jones的探測靈敏度。
[0057]也構(gòu)造了不具有阻擋層并且具有EBL和HBL層的無機納米顆粒光電探測器。光電探測器包括各種HBL (BCP、C60或ZnO)、EBL (TFB或聚TPD)，以及包含PbSe量子點的IR光敏層。盡管降低的數(shù)量有差別，但是位于包含PbSe摻雜的光電探測器上的EBL和HBL的布置導(dǎo)致在低施加電壓下的暗電流的顯著降低。
[0058]本文提及或引用的所有專利、專利申請、臨時申請以及出版物的全部內(nèi)容(包括所有圖和表)在它們不與本說明書的明確教導(dǎo)相矛盾的程度上并入本文。
[0059]應(yīng)該理解，本文所描述的實施例和實施方案僅為了說明性目的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會想到各種修改或 變化方案，并且這些修改和變化方案包括在本申請的精神和范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能板，包括: 第一光伏電池，其中所述第一光伏電池對具有第一一個或多個波長的光子敏感，其中所述第—個或多個波長在第一波長范圍內(nèi)；以及 第二光伏電池，其中所述第二光伏電池對具有第二一個或多個波長的光子敏感，其中所述第二一個或多個波長在第二波長范圍內(nèi)， 其中所述第二一個或多個波長中的至少之一不在所述第一波長范圍內(nèi)； 其中所述第一一個或多個波長中的至少之一不在所述第二波長范圍內(nèi)；以及 其中所述第二一個或多個波長中的至少之一為至少0.7μπι。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，其中所述太陽能板配置成使得入射到所述第一光伏電池的輸入表面上的穿過所述第一光伏電池并且從所述第一光伏電池的輸出表面出來的光入射到所述第二光伏電池的輸入表面上并且進入所述第二光伏電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，其中所述第二光伏電池包括包含量子點的紅外敏感材料層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能板，其中所述量子點為PbS量子點或PbSe量子點。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能板，其中所述第二光伏電池包括包含量子點的紅外敏感材料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能板，其中所述量子點為PbS量子點或PbSe量子點。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，還包括:氬氣，其中所述第一光伏電池和所述第二光伏電池布置成使得穿過所述第一光伏電池的所述光的至少一部分在進入所述第二光伏電池之前穿過所述氬氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，其中所述第二光伏電池對具有從850nm至約2000nm的波長的光子敏感。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能板，其中所述第二光伏電池對具有小于850nm的波長的光子不敏感。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池對具有從約400nm至850nm的波長的光子敏感。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池對具有大于850nm的波長的光子不敏感。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池對具有大于Iμ m的波長的光子不敏感。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池對具有大于Iμ m的波長的光子不敏感。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池對具有大于Iμ m的波長的光子不敏感。
15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池對具有大于Iμ m的波長的光子不敏感。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池對具有大于Iμ m的波長的光子不敏感。
17.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能板,其中所述第一光伏電池對具有大于Iym的波長的光子不敏感。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，其中所述第二光伏電池包括透明陽極和透明陰極。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的太陽能板，其中所述透明陽極包括選自以下材料中的至少一種材料:氧化銦錫(ITO)、碳納米管(CNT)、氧化銦鋅(IZO)、銀納米線以及鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述透明陰極包括選自以下材料中的至少一種材料:ITO、CNT、IZO、銀納米線以及鎂:銀/Alq3堆疊層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的太陽能板，其中所述透明陽極或所述透明陰極中的至少一種包括鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述鎂:銀/Alq3堆疊層中的鎂:銀層的厚度小于30nm，并且其中所述鎂:銀層具有10:1 (鎂:銀)的組成比。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的太陽能板，其中所述透明陽極或所述透明陰極中的至少一種包括鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述鎂:銀/Alq3堆疊層中的Alq3層的厚度為從Onm 至約 200nm。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的太陽能板，其中所述透明陽極對可見光的至少一部分和紅外光的至少一部分透明，并且其中所述透明陰極對可見光的至少一部分和紅外光的至少一部分透明。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池包括透明陽極和透明陰極。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽能板，其中所述透明陽極包括選自以下材料中的至少一種材料:氧化銦錫(IT0) 、碳納米管(CNT)、氧化銦鋅(IZ0)、銀納米線以及鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述透明陰極包括選自以下材料中的至少一種材料:IT0、CNT、IZO、銀納米線以及鎂:銀/Alq3堆疊層。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的太陽能板，其中所述透明陽極或所述透明陰極中的至少一種包括鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述鎂:銀/Alq3堆疊層中的鎂:銀層的厚度小于30nm，并且其中所述鎂:銀層具有10:1 (鎂:銀)的組成比。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的太陽能板，其中所述透明陽極或所述透明陰極中的至少一種包括鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述鎂:銀/Alq3堆疊層中的Alq3層的厚度為從Onm 至約 200nm。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽能板，其中所述透明陽極對可見光的至少一部分和紅外光的至少一部分透明，并且其中所述透明陰極對可見光的至少一部分和紅外光的至少一部分透明。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，其中所述太陽能板配置成使得入射到所述第二光伏電池的輸入表面上的穿過所述第二光伏電池并且從所述第二光伏電池的輸出表面出來的光入射到所述第一光伏電池的輸入表面上并且進入所述第一光伏電池。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池為薄膜光伏電池。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池包括選自CIGS、CdTe,α -Si和多晶Si中的至少一種材料。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池包括選自CIGS、CdTe,α -Si和多晶Si中的至少一種材料。
32.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池為薄膜光伏電池。
33.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池為薄膜光伏電池。
34.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能板，其中所述第一光伏電池為薄膜光伏電池。
35.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能板,其中所述第一光伏電池為薄膜光伏電池。
36.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能板,其中所述第一光伏電池為薄膜光伏電池。
37.一種制造太陽能板的方法，包括: 形成第一光伏電池，其中所述第一光伏電池對具有第一一個或多個波長的光子敏感，其中所述第一一個或多個波長在第一波長范圍內(nèi)； 形成第二光伏電池，其中所述第二光伏電池對具有第二一個或多個波長的光子敏感，其中所述第二一個或多個波長在第二波長范圍內(nèi)；以及使所述第一光伏電池和所述第二光伏電池耦接， 其中所述第二一個或多個波長中的至少之一不在所述第一波長范圍內(nèi)； 其中所述第一一個或多個波長中的至少之一不在所述第二波長范圍內(nèi)；以及 其中所述第二一個或多個波長中的至少之一為至少0.7μπι。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中入射到所述第一光伏電池的輸入表面上的穿過所述第一光伏電池并且從所述第一光伏電池的輸出表面出來的光入射到所述第二光伏電池的輸入表面上并且進入所述第二光伏電池。
39.根據(jù)權(quán)利要求37`所述的方法，還包括: 將所述第二光伏電池涂覆在光學(xué)透明塑料膜上；以及 將所述光學(xué)透明塑料膜層疊在所述第一光伏電池上。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括: 在玻璃襯底上形成所述第二光伏電池；以及 使所述玻璃襯底與所述第一光伏電池耦接。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述第一光伏電池是薄膜光伏電池，并且其中形成所述第二光伏電池包括將所述第二光伏電池直接形成在所述第一光伏電池上。
42.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中形成所述第二光伏電池包括形成包含量子點的紅外敏感材料層。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述量子點為PbS量子點或PbSe量子點。
44.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中形成所述第二光伏電池包括形成包含量子點的紅外敏感材料層。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述量子點為PbS量子點或PbSe量子點。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中形成所述第二光伏電池包括形成包含量子點的紅外敏感材料層。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中所述量子點為PbS量子點或PbSe量子點。
48.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述第二光伏電池對具有從約850nm至約2000nm的波長的光子敏感。
49.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述第一光伏電池對具有大于Iμ m的波長的光子不敏感。
50.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述第一光伏電池對具有大于Iμ m的波長的光子不敏感。
51.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述第一光伏電池對具有大于1μ m的波長的光子不敏感。
52.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述第一光伏電池對具有大于1μ m的波長的光子不敏感。
53.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中入射到所述第二光伏電池的輸入表面上的穿過所述第二光伏電池并且從所述第二光伏電池的輸出表面出來的光入射到所述第一光伏電池的輸入表面上并且進入所述第一光伏電池。
54.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述第一光伏電池包括選自CIGS、CdTe、α-Si和多晶Si中的至少一種材料。
55.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述第一光伏電池包括選自CIGS、CdTe、α-Si和多晶Si中的至少一種材料。
56.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中形成所述第二光伏電池包括形成透明陽極和透明陰極。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述透明陽極包括選自以下材料中的至少一種材料:氧化銦錫(ΙΤΟ)、碳納米管(CNT)、氧化銦鋅(ΙΖΟ)、銀納米線以及鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述透明陰極包括選自以下材料中的至少一種材料:ITO、CNT、IZO、銀納米線以及鎂:銀/Alq3堆疊層。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中所述透明陽極或所述透明陰極中的至少一種包括鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述鎂:銀/Alq3堆疊層中的鎂:銀層的厚度小于30nm，并且其中所述鎂:銀層具有10:1 (鎂:銀)的組成比。
59.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中所述透明陽極或所述透明陰極中的至少一種包括鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述鎂:銀/Alq3堆疊層中的Alq3層的厚度為從Onm至約 200nm。
60.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述透明陽極對可見光的至少一部分和紅外光的至少一部分透明，并且其中所述透明陰極對可見光的至少一部分和紅外光的至少一部分透明。
61.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中形成所述第一光伏電池包括形成透明陽極和透明陰極。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中所述透明陽極包括選自以下材料中的至少一種材料:氧化銦錫(IT0)、碳納米管(CNT)、氧化銦鋅(IZ0)、銀納米線以及鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述透明陰極包括選自以下材料中的至少一種材料:IT0、CNT、IZO、銀納米線以及鎂:銀/Alq3堆疊層。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中所述透明陽極或所述透明陰極中的至少一種包括鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述鎂:銀/Alq3堆疊層中的鎂:銀層的厚度小于30nm，并且其中所述鎂:銀層具有10:1 (鎂:銀)的組成比。
64.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中所述透明陽極或所述透明陰極中的至少一種包括鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述鎂:銀/Alq3堆疊層中的Alq3層的厚度為從Onm至約 200nm。
65.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中所述透明陽極對可見光的至少一部分和紅外光的至少一部分透明，并且其中所述透明陰極對可見光的至少一部分和紅外光的至少一部分透明。
66.一種捕集和儲存太陽能的方法，包括: 布置太陽能板以使得陽光入射到所述太陽能板上，其中所述太陽能板包括: 第一光伏電池，其中所述第一光伏電池對具有第一一個或多個波長的光子敏感，其中所述第--個或多個波長在第一波長范圍內(nèi)；以及 第二光伏電池，其中所述第二光伏電池對具有第二一個或多個波長的光子敏感，其中所述第二一個或多個波長在第二波長范圍內(nèi)， 其中所述第二一個或多個波長中的至少之一不在所述第一波長范圍內(nèi)； 其中所述第一一個或多個波長中的至少之一不在所述第二波長范圍內(nèi)；以及 其中所述第二一個或多個波長中的至少之一為至少0.7μπι。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法,其中入射到所述第一光伏電池的輸入表面上的穿過所述第一光伏電池并且從所述第一光伏電池的輸出表面出來的光入射到所述第二光伏電池的輸入表面上并且進入所述第二光伏電池。
68.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中所述第二光伏電池包括包含量子點的紅外敏感材料層。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中所述量子點為PbS量子點或PbSe量子點。
70.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中所述第二光伏電池包括包含量子點的紅外敏感材料層。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中所述量子點為PbS量子點或PbSe量子點。
72.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中所述第二光伏電池對具有從約850nm至約2000nm的波長的光子敏感。
73.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中入射到所述第二光伏電池的輸入表面上的穿過所述第二光伏電池并且從所述第二光伏電池的輸出表面出來的光入射到所述第一光伏電池的輸入表面上并且進入所述第一光伏電池。
74.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法,其中所述第一光伏電池為薄膜光伏電池。
75.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中所述第一光伏電池對具有大于Iμ m的波長的光子不敏感。
76.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中所述第一光伏電池對具有大于Iμ m的波長的光子不敏感。
77.根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中所述第一光伏電池對具有大于Iμ m的波長的光子不敏感。
78.根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中所述第一光伏電池包括選自CIGS、CdTe、α-Si和多晶Si中的至少一種材料。
79.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中所述第一光伏電池包括選自CIGS、CdTe、α-Si和多晶Si中的至少一種材料。
80.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中所述第二光伏電池包括透明陽極和透明陰極。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中所述透明陽極包括選自以下材料中的至少一種材料:氧化銦錫(ITO)、碳納米管(CNT)、氧化銦鋅(IZO)、銀納米線以及鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述透明陰極包括選自以下材料中的至少一種材料:IT0、CNT、IZO、銀納米線以及鎂:銀/Alq3堆疊層。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中所述透明陽極或所述透明陰極中的至少一種包括鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述鎂:銀/Alq3堆疊層中的鎂:銀層的厚度小于30nm，并且其中所述鎂:銀層具有10:1 (鎂:銀)的組成比。
83.根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中所述透明陽極或所述透明陰極中的至少一種包括鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述鎂:銀/Alq3堆疊層中的Alq3層的厚度為從Onm至約 200nm。
84.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中所述透明陽極對可見光的至少一部分和紅外光的至少一部分透明，并且其中所述透明陰極對可見光的至少一部分和紅外光的至少一部分透明。
85.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中所述第一光伏電池包括透明陽極和透明陰極。
86.根據(jù)權(quán)利要求85所述的方法，其中所述透明陽極包括選自以下材料中的至少一種材料:氧化銦錫(IT0)、碳納米管(CNT)、氧化銦鋅(IZ0)、銀納米線以及鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述透明陰極包括選自以下材料中的至少一種材料:IT0、CNT、IZO、銀納米線以及鎂:銀/Alq3堆疊層。
87.根據(jù)權(quán)利要求86所述的方法，其中所述透明陽極或所述透明陰極中的至少一種包括鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述鎂:銀/Alq3堆疊層中的鎂:銀層的厚度小于30nm，并且其中所述鎂:銀層具有10:1 (鎂:銀)的組成比。
88.根據(jù)權(quán)利要求86 所述的方法，其中所述透明陽極或所述透明陰極中的至少一種包括鎂:銀/Alq3堆疊層，并且其中所述鎂:銀/Alq3堆疊層中的Alq3層的厚度為從Onm至約 200nm。
89.根據(jù)權(quán)利要求85所述的方法，其中所述透明陽極對可見光的至少一部分和紅外光的至少一部分透明，并且其中所述透明陰極對可見光的至少一部分和紅外光的至少一部分透明。
90.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，其中所述第二一個或多個波長中的至少之一大于 I μ m。
91.根據(jù)權(quán)利要求90所述的太陽能板，其中所述第二一個或多個波長中的至少之一在從0.7μηι至Ιμπι的范圍內(nèi)。
92.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述第二一個或多個波長中的至少之一大于I μ m0
93.根據(jù)權(quán)利要求92所述的太陽能板，其中所述第二一個或多個波長中的至少之一在從0.7μηι至Ιμπι的范圍內(nèi)。
94.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中所述第二一個或多個波長中的至少之一大于I μ m0
95.根據(jù)權(quán)利要求94所述的太陽能板，其中所述第二一個或多個波長中的至少之一在從0.7μηι至Ιμπι的范圍內(nèi)。
96.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能板，其中所述第二一個或多個波長中的至少之一大于 0.85 μ m0
97.根據(jù)權(quán)利要求90所述的太陽能板，其中所述第二一個或多個波長中的至少之一在從0.7 μ m至0.85 μ m的范圍內(nèi)。
98.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述第二一個或多個波長中的至少之一大于0.85 μ mD
99.根據(jù)權(quán)利要求92所述的太陽能板，其中所述第二一個或多個波長中的至少之一在從0.7 μ m至0.85 μ m的范圍內(nèi)。
100.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中所述第二一個或多個波長中的至少之一大于0.85 μ mD
101.根據(jù)權(quán)利要求94所述的太陽能板，其中所述第二一個或多個波長中的至少之一在從0.7 μ m至0.85 μ m的范圍內(nèi)。
【文檔編號】H01L25/04GK103493199SQ201280017264
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月5日
【發(fā)明者】弗蘭基·索, 金渡泳, 布哈本德拉·K·普拉丹 申請人:佛羅里達大學(xué)研究基金會有限公司, 納米控股有限公司