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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-21
(54)【発明の名称】タンデム光起電力デバイスのためのインターフェース調製
(51)【国際特許分類】
H01L 31/0725 20120101AFI20241114BHJP
H01L 31/0749 20120101ALI20241114BHJP
H01L 31/073 20120101ALI20241114BHJP
【ＦＩ】
H01L31/06 410
H01L31/06 460
H01L31/06 420
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024529204
(86)(22)【出願日】2022-11-16
(85)【翻訳文提出日】2024-07-16
(86)【国際出願番号】 US2022050169
(87)【国際公開番号】W WO2023091530
(87)【国際公開日】2023-05-25
(31)【優先権主張番号】63/279,962
(32)【優先日】2021-11-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/309,885
(32)【優先日】2022-02-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/419,182
(32)【優先日】2022-10-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】510328032
【氏名又は名称】ファースト・ソーラー・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100104374
【弁理士】
【氏名又は名称】野矢 宏彰
(74)【代理人】
【識別番号】100112634
【弁理士】
【氏名又は名称】松山 美奈子
(72)【発明者】
【氏名】ベッカー，ジェームズ
(72)【発明者】
【氏名】チャンドラセカラン，ビノド
(72)【発明者】
【氏名】コターバ，カシミール
(72)【発明者】
【氏名】ロス，アンドレイ
(72)【発明者】
【氏名】マ，ジアリウ
【テーマコード（参考）】
5F251
【Ｆターム（参考）】
5F251AA09
5F251AA10
5F251AA16
5F251AA20
5F251BA11
5F251CB30
5F251DA03
5F251DA15
5F251DA18
5F251DA19
5F251FA02
5F251GA03
(57)【要約】
タンデム光起電力デバイスを作製および使用する方法が提供され、このようなデバイスは、第１のサブモジュール、第２のサブモジュール、および第１のサブモジュールと第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含んでもよい。インターフェースは光の一部を通過させ、第１のサブモジュールと第２のサブモジュールを光学的に連結する。第１のサブモジュールと第２のサブモジュールを光学的に連結することは、インターフェースを通過する光の一部の反射を低減させることを含む。
【選択図】図４
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１のサブモジュール；および前記第１のサブモジュール上の第２のサブモジュールであって、前記第１のサブモジュールが、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含む、第２のサブモジュール
を含み、
前記インターフェースが光の一部を通過させ、
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、
前記インターフェースが、
薄膜半導体から形成された吸収体層であって、二乗平均平方根の平均が５０ナノメートル～２００ナノメートルである粗さを有する表面を有する、吸収体層；および
前記吸収体層の表面上の導電層であって、前記吸収体層に対して少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、導電層
を含む、タンデム光起電力デバイス。
【請求項2】
前記薄膜半導体が、ＩＩ－ＶＩ材料、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ材料、またはペロブスカイトである、請求項１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項3】
前記導電層が透明導電酸化物を含む、請求項１または請求項２に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項4】
前記透明導電酸化物が酸化カドミウムスズである、請求項３に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項5】
前記透明導電酸化物が酸化カドミウムである、請求項３に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項6】
前記導電層が複数の層を含み、前記複数の層が、酸化カドミウムスズの層および酸化カドミウムの層を含む、請求項１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項7】
前記導電層が透明トンネル接合を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項8】
前記吸収体層の表面上および前記吸収体層と前記導電層との間に裏接触層を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項9】
前記裏接触層がＺｎＴｅを含む、請求項８に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項10】
前記吸収体層の表面粗さの二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である、請求項１～９のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項11】
前記吸収体層の表面粗さの二乗平均平方根の平均が、１６０ナノメートル未満、１５０ナノメートル未満、または１２０ナノメートル未満である、請求項１～９のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項12】
前記吸収体層の表面の二乗平均平方根の平均が１００ナノメートル未満である、請求項１～９のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項13】
前記吸収体層の表面粗さの二乗平均平方根の平均が１７５ナノメートル～２００ナノメートルである、請求項１～９のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項14】
前記導電層上に透明層を含み、前記透明層が二酸化チタンを含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項15】
前記導電層上に透明層を含み、前記透明層および前記導電層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、請求項１～１３のいずれかに記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項16】
前記透明層が１．７～２．３の屈折率を有する、請求項１～１５のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項17】
前記透明層が傾斜屈折率を有する、請求項１４～１６のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項18】
前記透明層が１００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲の厚さを有する、請求項１４～１７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項19】
前記透明層が１５０ｎｍ～８００ｎｍの範囲の厚さを有する、請求項１４～１７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項20】
第１のサブモジュール；および前記第１のサブモジュール上の第２のサブモジュールであって、前記第１のサブモジュールが、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含む、第２のサブモジュール
を含み、
前記インターフェースが光の一部を通過させ、
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、
前記インターフェースが、
薄膜半導体から形成された吸収体層であって、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する表面を有する、吸収体層；および
前記吸収体層の表面上の導電層であって、前記吸収体層に対して少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、導電層
を含む、タンデム光起電力デバイス。
【請求項21】
第１のサブモジュール；第２のサブモジュール；
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含み、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、タンデム光起電力デバイス。
【請求項22】
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する、請求項２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項23】
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にある、請求項２２に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項24】
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、請求項２３に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項25】
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含む、請求項２３に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項26】
前記第２の層が導電層を含む、請求項２５に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項27】
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり；
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記第２の層が導電層を含む、請求項２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項28】
前記インターフェースが、前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；および
前記第１のサブモジュールの第２の層であって、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層
を含む、請求項２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項29】
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する、請求項２８に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項30】
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含む、請求項２８に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項31】
前記透明層が二酸化チタンを含む、請求項３０に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項32】
前記インターフェースが、前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；
前記第１のサブモジュールの第２の層であって、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層
を含み、
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記透明層が二酸化チタンを含む、請求項２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項33】
前記インターフェースが、通過する約８００ｎｍ～約１２００ｎｍの波長を有する光の少なくとも６０％を透過するように構成される、請求項２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項34】
タンデム光起電力デバイスを作製する方法であって、第１のサブモジュールおよび第２のサブモジュールを供給する工程、ならびに
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程であって、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、工程
を含む、方法。
【請求項35】
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し；および前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間に前記インターフェースを形成する工程が、前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さをもたらすことを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項36】
前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さをもたらすことが、前記第１の表面を機械的に研磨すること、前記第１の表面を化学的に研磨すること、およびそれらの組合せからなる群から選択されるメンバーを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項37】
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり；前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記第２の層が導電層を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項38】
前記インターフェースが、前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層を含み、
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間に前記インターフェースを形成する工程が、前記第１のサブモジュールの第２の層を形成することを含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、請求項３４に記載の方法。
【請求項39】
前記第１のモジュールの前記第２の層を形成することが、スプレーコーティング、ロールコーティング、およびスピンコーティングのうちの１つによってコーティング組成物を適用することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項40】
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記透明層が二酸化チタンを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項41】
第１のサブモジュール；第２のサブモジュール；
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含み、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、タンデム光起電力デバイス。
【請求項42】
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する、請求項４１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項43】
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にある、請求項４２に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項44】
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、請求項４３に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項45】
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含む、請求項４３または請求項４４に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項46】
前記第２の層が導電層を含む、請求項４５に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項47】
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり；
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記第２の層が導電層を含む、請求項４１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項48】
前記インターフェースが、前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；および
前記第１のサブモジュールの第２の層であって、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層
を含む、請求項４１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項49】
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が２５ナノメートル未満である粗さを有する、請求項４１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項50】
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含む、請求項４８または請求項４９に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項51】
前記透明層が二酸化チタンを含む、請求項５０に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項52】
前記インターフェースが、前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；
前記第１のサブモジュールの第２の層であって、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層
を含み、
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記透明層が二酸化チタンを含む、請求項５１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項53】
前記インターフェースが、通過する約８００ｎｍ～約１２００ｎｍの波長を有する光の少なくとも６０％を透過するように構成される、請求項４１～５２の一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項54】
タンデム光起電力デバイスを作製する方法であって、第１のサブモジュールおよび第２のサブモジュールを供給する工程；ならびに
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程であって、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、工程
を含む、方法。
【請求項55】
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し；および前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程が、前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が２５ナノメートル未満である粗さをもたらすことを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項56】
前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が２５ナノメートル未満である粗さをもたらすことが、前記第１の表面を機械的に研磨すること、前記第１の表面を化学的に研磨すること、およびそれらの組合せからなる群から選択されるメンバーを含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項57】
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり；前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記第２の層が導電層を含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項58】
前記インターフェースが、前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層
を含み、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程が、前記第１のサブモジュールの第２の層を形成することを含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、請求項５４に記載の方法。
【請求項59】
前記第１のモジュールの前記第２の層を形成することが、スプレーコーティング、ロールコーティング、およびスピンコーティングのうちの１つによってコーティング組成物を適用することを含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項60】
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し、前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み、
前記透明層が二酸化チタンを含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項61】
前記透明層が１．７～２．３の範囲の屈折率を有する、請求項５４～６０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項62】
前記透明層が傾斜屈折率を有する、請求項５４～６１のいずれかに記載の方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001]本技術は、光起電力デバイスに関し、より具体的には、所望されない反射を最小限に抑えるためにタンデム光起電力デバイス内のインターフェースを調製する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
[0002]このセクションは、必ずしも先行技術ではない、本開示に関連する背景情報を提供する。
[0003]光起電力デバイスは、光起電力効果を示す半導体材料を使用して光を電気に変換することにより電力を発生させる。特定の半導体材料は、電磁スペクトルの特定の範囲を吸収する効率がより高い。光起電力デバイスの全体的な効率を改善するために、デバイスは、異なる吸収特性を有する半導体材料を利用する、サブセルとも称されるスタックサブモジュールを組み込んでタンデム光起電力デバイスを形成することができる。
[0003]光起電力デバイスは、光起電力効果を示す半導体材料を使用して光を電気に変換することにより電力を発生させる。特定の半導体材料は、電磁スペクトルの特定の範囲を吸収する効率がより高い。光起電力デバイスの全体的な効率を改善するために、デバイスは、異なる吸収特性を有する半導体材料を利用する、サブセルとも称されるスタックサブモジュールを組み込んでタンデム光起電力デバイスを形成することができる。
【0003】
[0004]例示的なタンデム光起電力デバイスでは、太陽放射または光が頂部サブモジュールから入り、放射の一部が頂部サブモジュールから底部サブモジュールへと通る。頂部サブモジュールは、より短い波長を有するより高エネルギーの光子を多く吸収することができ、一方で底部サブモジュールは、より長い波長を有するより低エネルギーの光子を吸収することができる。頂部サブモジュールと底部サブモジュールとの間にはインターフェースが存在する。
【0004】
[0005]別々のサブモジュールの関連スペクトル範囲における吸収効率を測定する実験室実験により、入射放射のより大きな割合を吸収するために一緒に使用されてもよい有望なサブモジュールが存在することが示されている。しかし、タンデムアーキテクチャの複雑さが増すにつれて、実際の性能と理論的な性能との間のギャップを埋めることも困難になる場合がある。良好な効率および製造性を備えたタンデム光起電力デバイスを生成するための大きな課題は、所望される電気的、光学的、物理的および熱的特性を有するサブモジュール間のインターフェースを提供することにある。
【0005】
[0006]したがって、タンデム光起電力デバイス内のインターフェースを調製するための方法、およびタンデム光起電力デバイスアーキテクチャにおける所望されない反射を最小限に抑えるための方法に対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
[0007]本開示に従い、本技術は、タンデム光起電力デバイスを作製および使用する方法に関連する製造品、システムおよび方法を提供する。
[0008]第１のサブモジュール、第２のサブモジュール、および第１のサブモジュールと第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含むことができるタンデム光起電力デバイスが提供される。インターフェースは、光の一部を通過させることができ、したがって第１のサブモジュールと第２のサブモジュールを光学的に連結させることができる。第１のサブモジュールと第２のサブモジュールの光学的連結は、インターフェースを通過する光の一部の反射を低減することを含んでもよい。
[0008]第１のサブモジュール、第２のサブモジュール、および第１のサブモジュールと第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含むことができるタンデム光起電力デバイスが提供される。インターフェースは、光の一部を通過させることができ、したがって第１のサブモジュールと第２のサブモジュールを光学的に連結させることができる。第１のサブモジュールと第２のサブモジュールの光学的連結は、インターフェースを通過する光の一部の反射を低減することを含んでもよい。
【0007】
[0009]タンデム光起電力デバイスの特定の実施形態は、以下の態様を含んでもよい。インターフェースは、第１のサブモジュールの第１の層を含んでもよく、第１の層は第２のサブモジュールに隣接する。第１の層は、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する第１の表面を有してもよい。インターフェースは、第１のサブモジュールの第２の層を含んでもよく、第２の層は第１の層の第１の表面と接触している。インターフェースの第２の層は、第１の層と第２のサブモジュールとの間に位置決めされてもよい。第１の層および第２の層は、少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有してもよい。インターフェースの第１の層は、ＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含んでもよく、第２の層は透明層を含んでもよい。第２の層は導電層を含んでもよい。
【0008】
[0010]タンデム光起電力デバイスの特定の実施形態は、以下の態様を含んでもよい。インターフェースは、第１のサブモジュールの第１の層および第１のサブモジュールの第２の層を含んでもよい。第１のサブモジュールのインターフェースの第１の層は、第１のサブモジュールのインターフェースの第２の層に隣接してもよく、第１のサブモジュールの第１の層は、二乗平均平方根の平均が約５０ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する第１の表面を有してもよい。第１のサブモジュールの第２の層は、第１の層の第１の表面と接触してもよい。第１のサブモジュールの第２の層は、第１のサブモジュールの第１の層と第２のサブモジュールとの間に位置決めされてもよく、第１のサブモジュールの第１の層および第１のサブモジュールの第２の層は、０．２未満の屈折率の不一致を有してもよい。第１のサブモジュールのインターフェースの第２の層は、第１の表面および第２の表面を含んでもよく、第２の層の第１の表面は、第１の層の第１の表面と接触してもよい。第２の層の第２の表面は、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有してもよい。第１のサブモジュールのインターフェースの第１の層は、ＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含んでもよく、第２の層は透明層を含んでもよい。透明層は二酸化チタンを含んでもよい。
【0009】
[0011]第１のサブモジュールおよび第２のサブモジュールを供給する工程、ならびに第１のサブモジュールと第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程を含む、タンデム光起電力デバイスを作製および使用する方法が提供される。インターフェースは、インターフェースが第１のサブモジュールと第２のサブモジュールを光学的に連結させるように、光の一部を通過させる。第１のサブモジュールと第２のサブモジュールの光学的連結は、光の一部の反射を低減することを含む。
【0010】
[0012]タンデム光起電力デバイスを作製および使用する特定の実施形態は、以下の態様を含んでもよい。インターフェースは、第１のサブモジュールの第１の層を含んでもよく、第１の層は第２のサブモジュールに隣接し、第１の層は第１の表面を有し、第１の表面は、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さをもたらすように研磨されてもよい。他の実施形態では、インターフェースは第１の層を含み、第１のサブモジュールのインターフェースの第２の層も含んでもよく、第１の層は第２の層に隣接し、第２の層は第２のサブモジュールに隣接し、インターフェースの第２の層は第１の層と第２のサブモジュールとの間にある。第１の層は第１の表面を有し、第１の表面は規定された表面粗さを有する。いくつかの実施形態では、第１の表面粗さの平均平方の平均は、約５０ナノメートル～約２００ナノメートルである。いくつかの実施形態では、第１の表面粗さの二乗平均平方根の平均は、約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである。いくつかの実施形態では、第１のサブモジュールのインターフェースの第２の層は、少なくとも１つの導電層および透明層を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第２の層は、第１の層の第１の表面と接触してもよい。いくつかの実施形態では、第２の層は、第１の層と第２のサブモジュールとの間に位置決めされてもよく、第１の層および第２の層は、０．２未満の屈折率の不一致を有してもよい。
【0011】
[0013]さらなる適用可能な領域は、本明細書に提供される説明から明らかになる。本概要における説明および具体例は、例示のみを目的とするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【0012】
[0014]本明細書に記載される図面は、すべての可能な実装形態ではなく、選択された実施形態の例示のみを目的とし、本開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図2】[0017]本明細書に示され記載される１つ以上の実施形態によるタンデム光起電力デバイスの断面図を概略的に示す図である。
【図5】[0020]本明細書に示され記載される１つ以上の実施形態による基板を概略的に示す図である。
【図8】[0024]本明細書に示され記載される１つ以上の実施形態によるタンデム光起電力デバイスを作製する方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
[0026]以下の技術の説明は、１つ以上の発明の主題、製造および使用の本質において単に例示的であり、本出願、または本出願の優先権を主張して出願され得るような他の出願、またはそこから発行される特許で請求される特定の発明の範囲、適用、または使用を制限するものではない。開示された方法に関して、提示された工程の順序は、本質的に例示的であり、したがって工程の順序は、明示的に別段の記載がない限り、特定の工程が同時に実施され得る場合を含め、様々な実施形態で異なってもよい。本明細書で使用される「ａ」および「ａｎ」は、項目の「少なくとも１つ」が存在することを示す；可能な場合、そのような項目の複数が存在してもよい。別段明示されている場合を除き、本明細書におけるすべての数値量は、本技術の最も広い範囲を説明する上で「約」という語によって修飾されていると理解され、すべての幾何学的および空間的記述子は、「実質的に」という語によって修飾されていると理解される。数値に適用される場合の「約」は、計算または測定が、値に若干の不正確さを許容することを示す（値の正確さに若干の接近を伴う；値に概ねまたは合理的に近い；ほぼ）。何らかの理由で、「約」および／または「実質的に」によってもたらされる不正確さが、この通常の意味を有する当技術分野で別様に理解されない場合、本明細書で使用される「約」および／または「実質的に」は、少なくともそのようなパラメータを測定または使用する通常の方法から生じ得る変動を示す。
【0015】
[0027]この詳細な説明で引用される特許、特許出願および科学文献を含むすべての文書は、特に明示的に示されない限り、参照により本明細書に組み込まれる。参照により組み込まれた文書とこの詳細な説明との間に矛盾または曖昧さが存在し得る場合、本詳細な説明が優先する。
【0016】
[0028]オープンエンド用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）、含有する、または有するなどの非制限的用語の同義語として、本技術の実施形態を記載し主張するために本明細書で使用されるが、実施形態は、代替的に、「からなる」または「から本質的になる」などのより限定的な用語を使用して記載されてもよい。したがって、材料、成分またはプロセス工程を記載するいずれの所与の実施形態でも、本技術は、追加の材料、成分またはプロセスが本出願に明示的に記載されていなくても、そのような追加の材料、成分またはプロセスを除き（からなる場合）、実施形態の重要な特性に影響を及ぼす追加の材料、成分またはプロセスを除き（から本質的になる場合）、そのような材料、成分またはプロセス工程からなる、またはから本質的になる実施形態も具体的に含む。例えば、要素Ａ、ＢおよびＣを記載する組成物またはプロセスの記載は、要素Ｄが本明細書で除外されると明示的に記載されない場合でも、当技術分野で記載され得る要素Ｄを除外してＡ、ＢおよびＣからなり、本質的になる実施形態を具体的に想定する。
【0017】
[0029]本明細書で言及される場合、範囲の開示は、別段の指定がない限り、端点を含み、範囲全体内のすべての別個の値およびさらなる分割された範囲を含む。したがって、例えば、「Ａ～Ｂ」または「約Ａ～約Ｂ」の範囲は、ＡおよびＢを含む。特定のパラメータ（量、重量パーセンテージなど）の値および値の範囲の開示は、本明細書で有用な他の値および値の範囲を除外しない。所与のパラメータに対する２つ以上の特定の例示された値が、パラメータについて主張され得る値の範囲の端点を定義し得ることが想定される。例えば、パラメータＸが値Ａを有すると本明細書で例示され、また値Ｚを有すると例示される場合、パラメータＸは、約Ａ～約Ｚの値の範囲を有することが想定される。同様に、パラメータに対する２つ以上の値の範囲（そのような範囲が入れ子になっているか、重複しているか、または別個であるかにかかわらず）の開示は、開示された範囲の端点を使用して主張され得る値の範囲のすべての可能な組合せを包含することが想定される。例えば、パラメータＸが１～１０、または２～９、または３～８の範囲の値を有すると本明細書で例示される場合、パラメータＸは、１～９、１～８、１～３、１～２、２～１０、２～８、２～３、３～１０、３～９などを含む他の値の範囲を有し得ることも想定される。
【0018】
[0030]要素または層が、別の要素または層に「載っている」、「係合されている」、「接続されている」、または「連結されている」と言及される場合、他の要素または層に直接載っている、係合されている、接続されている、もしくは連結されていてもよいか、または介在する要素もしくは層が存在してもよい。対照的に、要素が別の要素または層に「直接載っている」、「直接係合されている」、「直接接続されている」、または「直接連結されている」と言及される場合、介在する要素または層が存在しなくてもよい。要素間の関係を説明するために使用される他の単語も同様に解釈されるべきである（例えば、「間」対「直接間」、「隣接」対「直接隣接」など）。本明細書で使用される場合、用語「および／または」は、関連する列挙された項目の１つ以上のあらゆるおよびすべての組合せを含む。
【0019】
[0031]様々な要素、構成要素、領域、層および／またはセクションを説明するために、第１、第２、第３などの用語が本明細書で使用される場合があるが、これらの要素、構成要素、領域、層および／またはセクションは、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、層またはセクションを別の領域、層またはセクションから区別するためにのみ使用されてもよい。「第１」、「第２」、および他の数値用語などの用語は、本明細書で使用される場合、文脈によって明確に示されない限り、順列または順序を意味しない。したがって、以下で考察される第１の要素、構成要素、領域、層またはセクションは、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層またはセクションと称される場合がある。
【0020】
[0032]「内側」、「外側」、「下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」などの空間的に相対的な用語は、図に示される１つの要素または特徴の別の要素または特徴に対する関係を記載するための説明を容易にするために本明細書で使用されてもよい。空間的に相対的な用語は、図に描かれる配向に加えて、使用または動作時のデバイスの異なる配向を包含することが意図されてもよい。例えば、図中のデバイスが裏返された場合、他の要素または特徴の「下方」または「下」と記載された要素は、他の要素または特徴の「上方」に配向される。したがって、例示的な用語「下方」は、上方と下方の配向の両方を包含してもよい。デバイスは別様に配向されてもよく（９０度回転する、または他の配向）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子は、それに応じて解釈されてもよい。
【0021】
[0033]「光」という用語は、これらに限定されないが、電磁スペクトルの紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）、および可視部分の波長など、電磁スペクトルの様々な波長を指してもよい。本明細書で使用される「太陽光」は、太陽によって発射される光を指す。
【0022】
[0034]「層」という用語は、表面上に供給される材料の厚さを指してもよい。層は、表面の全部または一部を覆ってもよい。層は副層を含んでもよく、層内に組成勾配を有してもよい。層は、１つ以上の材料の機能層を含んでもよい。層は、モジュールの全幅および全長の実質的にすべてにわたって延びてもよい。層は、例えばスクライブによって交差されてもよい。
【0023】
[0035]本技術は、第１のサブモジュールおよび第２のサブモジュールを含むタンデム光起電デバイスに関する。しかし、このようなタンデム光起電力デバイスは、追加のサブモジュール、ならびにサブモジュールの追加の配列を含み得ることが認識されるべきである。本明細書に開示されるタンデム光起電力デバイスの構造では、第１のサブモジュールと第２のサブモジュールとの間にインターフェースが供給され、インターフェースは光の一部を通過させる。このようにして、インターフェースは、第１のサブモジュールと第２のサブモジュールを光学的に連結させ、それにより通過する光の一部の反射を低減する。
【0024】
[0036]特に、インターフェースは、第１のサブモジュールおよび第２のサブモジュールの実質的に同一の配列であるが、その間にインターフェースが位置決めされていない場合と比較して、反射を低減することができる。例えば、反射は、光の一部を第１のサブモジュールに通過させて、第２のサブモジュール上に通過させる代わりに、反射させて第１のサブモジュールに戻す場合がある。インターフェースは、それに応じてこのような光の反射に作用し、それにより第２のサブモジュールによって受け取られる光の量を改善してもよい。反射は、光の所望されない散乱および偏光の損失も含んでもよく、そのそれぞれは、インターフェースによって最小限に抑えられ得る。インターフェースによって提供される光学的連結は、それぞれのサブモジュールが、それらが調整される光の一部を受け取り、したがって利用可能な光をより有効に利用することを可能にすることにより、タンデム光起電力デバイスの性能を最適化することができる。
【0025】
[0037]タンデム光起電力デバイスは、光起電力効果を示す半導体材料を使用して、光を直流電気に変換することによって電力を発生させることができる。光起電力効果は、光子が半導体材料内で吸収され、電子をより高いエネルギー状態に励起するため、光への曝露によって電力を発生させる。これらの励起された電子は材料内を移動することができ、電流を発生させる。光起電力デバイスでの使用に好適な半導体材料としては、例えば、（テルル化カドミウム合金を含む）ＩＩ－ＶＩ型材料、（ＣＩＧＳおよびＣＩＳ材料を含む）Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ型材料、シリコン、およびペロブスカイトなどを挙げることができる。
【0026】
[0038]タンデム光起電力デバイスは、太陽スペクトルのより大きな部分を捕捉することにより、単一光起電力デバイスよりも高い総変換効率を達成することができる。タンデムデバイスは、１つより多くのｐ－ｎ接合、ならびに赤外光、可視光および紫外光を含む電磁スペクトルの異なる範囲または部分に応答する異なるバンドギャップ特性を有する材料を用いて形成されてもよい。一次光源が上方からのものであるデバイスでは、光入射頂部セルまたは上部サブモジュールは、高エネルギーの短波長を捕捉するために大きなバンドギャップを有してもよく、一方で底部セルまたは下部サブモジュールは、より長い波長および反射光子を捕捉するためにより小さなバンドギャップを有する吸収体材料を使用することができる。タンデムデバイスは、２つ以上のスタックサブセルまたはサブモジュールを有することができ、各サブモジュールは、異なる種類の半導体材料を含む、異なる吸収特性を有する半導体材料から形成された活性領域を含んでもよい。
【0027】
[0039]本明細書に記載されるタンデム光起電力デバイスのサブモジュールは、スタックされ、１つ以上のインターフェースによって分離されてもよい。入射電磁放射、すなわち光は、第１のサブモジュール（例えば、前セルまたは上部サブモジュール）を介してデバイスに入る。第１のサブモジュールによって吸収されない光はインターフェースに到達する。特定の実施形態では、インターフェースは、一部の光エネルギー、または光子を反射して第１のサブモジュールに戻し、さらに光の光子を第２のサブモジュール（例えば、裏セルまたは下部サブモジュール）に透過するように構成されてもよい。ほとんどのタンデムデバイスでは、１つのサブモジュールを通過した光の別のサブモジュールへの反射を最小限に抑えることが有益である。これは、インターフェースによる第１のサブモジュールと第２のサブモジュールの光学的連結が、タンデム光起電力デバイスの性能に実質的な影響を及ぼす可能性がある場合である。さらに、複数のスタックサブモジュールを有する光起電力デバイスでは、各サブモジュール間に追加のインターフェースが供給されてもよい。タンデム光起電力デバイスは、前面と後面の両方を通して入射放射を受け取るように構成された両面デバイスも含んでもよい。両面タンデムデバイスは、頂面または前面で直接太陽放射を受け取り、裏面または後面で、可視光および／または赤外光などの光の一部を含む外部表面から反射された放射を受け取るように構成されてもよい。このような場合、インターフェースは、第１のサブモジュールから第２のサブモジュールに通過する光の反射に作用してもよく、その逆も同様である。
【0028】
[0040]典型的な薄膜太陽電池の吸収体膜スタックの裏面は、そのような吸収体の粒状構造のために比較的粗い。粗さは、吸収体の粒径および堆積パラメータに応じて、二乗平均平方根（ＲＭＳ）の平均がおよそ１７５ｎｍ～２００ｎｍ以上の範囲であってもよい。本明細書に記載される場合、粗さは、レーザー共焦点走査型顕微鏡（ＬＣＳＭ）を使用して決定されてもよい。ナノメートルレベルのデータは、ＬＣＳＭによって収集され、ＲＭＳ（Ｒｑ）または算術平均（Ｒａ）として提供されてもよい。例示的なＬＣＳＭシステムは、米国イリノイ州ＩｔａｓｃａのＫｅｙｅｎｃｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａによるレーザー走査型顕微鏡ＶＫ－Ｘ１０００である。
【0029】
[0041]本出願人は、この粗さが、吸収体から出る光の光反射率の増加につながり得ることを発見した。この理由は、薄膜デバイス（例えば、吸収体、裏接触薄膜）に使用される材料の屈折率が、透明導電酸化物などの典型的な導電層の屈折率よりも大きいか、または１つ以上のポリマー封止材もしくは空気などのセル外部の典型的な媒体の屈折率よりも大きい場合があるためである。このような高低屈折率段差が存在する場合、特定の光入射角で光の全反射が可能である。表面粗さが高いほど、粗面における光の局所的な入射角が大きくなり、その結果、図１Ａおよび１Ｂに示されるように、表面反射が大きくなる。本出願人らは、吸収体の粗さが、後に適用される層の粗さに影響を与え得ることをさらに発見した。例えば、ＣｄＴｅを含む吸収体の屈折率は、ＺｎＴｅを含む裏接触と実質的に整合してもよい。したがって、吸収体と裏接触との間のインターフェースは、ほとんど反射を示さない場合がある。いくつかの実施形態では、導電層は、例えば、コンフォーマル透明導電酸化物などの透明材料から形成されてもよい。このようなコンフォーマル透明導電酸化物の屈折率を裏接触および吸収体と整合させることは困難な場合がある。さらに、このようなコンフォーマル透明導電酸化物の屈折率を封止材材料と整合させることは困難な場合がある。したがって、導電層の両インターフェースは、反射の影響を受けやすい可能性がある。本開示の実施形態は、導電層のインターフェースの一方または両方における反射を低減することができる。例えば、吸収体層の粗さの低減により、その後適用される層の粗さを低減し、反射を低減することができる。
【0030】
[0042]平坦な（例えば、実質的にゼロの粗さ）タンデム頂部セル吸収体は、吸収体のバンドギャップエネルギーを下回るエネルギーを有する太陽光に対して透明であってもよい。通過する光は、それに応じてタンデム光起電デバイスの底部セルに到達する場合がある。しかし、これらのエネルギーの光は、粗い頂部セル裏面によって部分的に反射される場合があり、底部セルに到達するのが妨げられる。反射された光は、その後頂部セルの吸収体によって吸収されず、電気エネルギーに変換されないため、タンデム光起電力デバイス全体の性能が低下する。したがって、薄膜太陽電池の吸収体層の粗い表面は、光反射を増加させ、タンデム頂部セルの透明性を低下させる条件を作り出し、ひいてはタンデム底部セルの性能を低下させる。
【0031】
[0043]このような粗さに関連する問題を克服し、タンデム光起電力デバイスのセルまたはサブモジュール間の光学的連結を改善するために、本技術は本インターフェースを提供する。インターフェースは、それぞれのサブモジュール間の構造を変化させることにより、反射を低減するまたは最小限に抑えることができる。インターフェースによる構造変化は、インターフェースの両側のサブモジュールの光学的連結を最大化するための特定の層またはコーティングの追加だけでなく、表面構造の除去および／または変更を含んでもよい。理論に束縛されることを望むことなく、記載された範囲の制御された粗さを有する材料の層の組合せは、隣接する層の接着を促進するのに十分な粗さを提供するのに有益であってもよく、より短い波長の光（例えば、λ≒４００～８００ｎｍ）を反射または再指向して第１のサブモジュールに戻し、吸収させるのを容易にすると同時に、より長い波長の光（例えば、λ≒８００～１２００ｎｍ）をインターフェースに通し、いずれかの介在層に通し、第２のサブモジュールへと透過するのを促進するのに十分低い表面粗さレベルを提供することができる。
【0032】
[0044]特定の実施形態では、インターフェースは、吸収体裏面の反射率を低減させ、タンデム底部セルの性能を改善するために、薄膜タンデム頂部セルが研磨される場所を含む。タンデム薄膜頂部セルは、吸収体スタック層の一つを堆積した後に研磨されてもよい。例えば、研磨は、ＣｄＴｅ堆積後で透明裏接触堆積前に行われてもよい。同様に、他の薄膜半導体材料（例えば、ＩＩ－ＶＩ材料、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ材料およびペロブスカイト）は、透明裏接触堆積の前に研磨されてもよい。研磨は、頂部セルの裏インターフェースでの反射を低減し、タンデム頂部セルと底部セルとの間の光学的連結を改善することができ、タンデムセル効率を向上させることができる。換言すると、吸収体と裏接触との間のインターフェースを研磨することにより、導電層のインターフェースを改善することができる。吸収体層の裏面の研磨は、機械的研磨技術、化学的研磨技術、および機械的研磨技術と化学的研磨技術の組合せを含んでもよい。例えば、機械的研磨は、吸収体層の裏面に接触する研磨パッドを振動することによって行われてもよい。研磨パッドに圧力を加えて材料を除去し、粗さを低減させることができる。振動中にスラリーが使用されてもよい。任意に、スラリーは表面と化学的に反応性であってもよい。パッドの種類、スラリーの組成、圧力、移動速度、回転速度などの入力は、所望の粗さを達成するために制御されてもよい。化学的研磨は、吸収体層の裏面に薬液を適用することによって行われてもよい。材料は、粗さを低減するためにエッチング除去されてもよい。溶媒、試薬、溶解度、濃度、時間、温度、活性化時間などの入力は、所望の粗さを達成するために制御されてもよい。
【0033】
[0045]特定の実施形態では、インターフェースは、タンデム薄膜頂部太陽電池の裏面に堆積される、光学的に透明で平坦化した、屈折率が整合したコーティングを含み、コーティングは、頂部セルの裏導電層のインターフェースの反射率を低減させ、したがってタンデム底部セルの性能を改善することができる。コーティングは、頂部セルスタックの表面に堆積される光学コーティングを含んでもよく、コーティングは特定の効果を示すように選択および構成されてもよい。例えば、コーティングは、表面粗さが低減するように、頂部セルスタック裏面を平坦化してもよい。コーティングは、例えば導電層などの最終的な頂部セル層の屈折率と実質的に同様の屈折率を有してもよい。コーティングはまた、頂部セル吸収体のバンドギャップより小さいエネルギーで透明であってもよい。このようなコーティングは、頂部セル裏面での反射を低減し、それによりタンデム頂部セルと底部セルとの間の光学的連結を改善し、タンデム光起電力デバイスの効率を向上させることができる。
【0034】
[0046]特定の実施形態では、インターフェースで使用されるコーティングは、二酸化チタンに基づくコーティング材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、透明コーティング層は、二酸化チタンから本質的になってもよい。コーティング材料は、適用中に溶媒と混合された二酸化チタンを含んでもよく、高度に透明であってもよく、製造プロセスに応じて約１．７～約２．３の範囲の屈折率を有してもよい。いくつかの実施形態では、透明コーティング層は単一の屈折率を有してもよい。代替的な実施形態では、コーティング材料は、約２．３～約１．７で変化する傾斜屈折率を有してもよい。したがって、屈折率は、導電層から封止材材料へと遷移するように傾斜してもよい。このような屈折率は、典型的な薄膜吸収体層の屈折率と実質的に整合してもよい。表面の平坦化は、コーティング厚さおよびコーティング堆積プロセスを最適化することによって達成されてもよい。いくつかの実施形態では、インターフェースコーティング層、または透明層は、５０ｎｍより大きい、１００ｎｍより大きい、１５０ｎｍより大きい、２００ｎｍより大きい、２５０ｎｍより大きい、３００ｎｍより大きい、４００ｎｍより大きい、５００ｎｍより大きい、または６００ｎｍより大きい厚さを有する。いくつかの実施形態では、透明層は、２０００ｎｍ未満、１８００ｎｍ未満、１５００ｎｍ未満、１２５０ｎｍ未満、１１００ｎｍ未満、１０００ｎｍ未満、９００ｎｍ未満、または８００ｎｍ未満の厚さを有する。コーティング堆積プロセスの例としては、湿式コーティング方法、例えば、スプレーコーティング、ロールコーティング、スロットダイコーティング、またはスピンコーティングが挙げられる。コーティング材料の適用後、乾燥および／または硬化工程が行われてもよい。このようにして、コーティングは頂部セル透明導体層の裏面に直接接触し、いずれかの粗さまたは表面のマイクロ／ナノ構造と係合することができ、乾燥／硬化されると、効果的に平坦または平滑な新しい裏面を提供することができる。傾斜屈折率コーティングは、各層が異なる屈折率を有する複数のコーティング層として適用されてもよい。透明導体層とコーティングとの間の屈折率が実質的に同一であることにより、この新しい整合された「二層」を通る光の最適化された遷移がもたらされ、光は、透明導体層の裏面の粗さのみによって以前に示された反射を伴うことなく、新しい裏面から出る。したがって、頂部セルスタックとセル外部の媒体、例えば１つ以上のポリマー封止材または空気との間のインターフェースでの反射が低減される。
【0035】
[0047]したがって、本技術は、第１のサブモジュール、第２のサブモジュール、および第１のサブモジュールと第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含むタンデム光起電力モジュールを構築する様々な方法を提供する。インターフェースは、光の一部を通過させることができる。インターフェースは、第１のサブモジュールと第２のサブモジュールを光学的に連結させ、それにより光の一部の反射を低減することができる。インターフェースは、第１のサブモジュールを第２のサブモジュールに光学的に連結させ、約８００ｎｍ～約１２００ｎｍの波長を有する光の少なくとも６０％をその中に透過させるように構成されてもよい。例えば、第１のサブモジュールを通過した光はインターフェースに到達してもよく、インターフェースは光の反射を低減させ、光の少なくとも６０％（λ≒８００～１２００ｎｍ）が第２のサブモジュールに入ることを可能にする。いくつかの実施形態では、インターフェースは、第１のサブモジュールを第２のサブモジュールに光学的に連結させ、約８００ｎｍ～約１２００ｎｍの波長を有する光の少なくとも９０％をその中に透過させるように構成されてもよい。
【0036】
[0048]特定の実施形態では、インターフェースは以下の態様を含んでもよい。インターフェースは、第１のサブモジュールのインターフェースの第１の層を含んでもよい。第１の層は、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する第１の表面を有してもよい。例えば、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する第１の表面は、機械的および／または化学的研磨技術の使用を含む、第１の表面の研磨の結果であってもよい。インターフェースは、第１のサブモジュールのインターフェースの第２の層を含んでもよく、第２の層は、第１の層の第１の表面と接触してもよい。第２の層は、第１の層と第２のサブモジュールとの間に位置決めされてもよい。第１の層および第２の層は、少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有してもよい。第１の層は、ＩＩ－ＶＩ族半導体、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族半導体、またはペロブスカイトを有する吸収体層を含んでもよい。第１の層は、裏接触層をさらに含んでもよい。第２の層は透明層を含んでもよい。第２の層はまた、透明であり得る導電層を含んでもよい。
【0037】
[0049]特定の実施形態では、インターフェースは以下の態様を含んでもよい。インターフェースは、第１のサブモジュールの第１の層を含んでもよく、第１の層は第２のサブモジュールに隣接してもよい。第１の層は、例えば約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルなど、二乗平均平方根の平均が約５０ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する第１の表面を有してもよい。インターフェースは、第１のサブモジュールの第２の層を含んでもよく、第２の層は、第１の層の第１の表面と接触してもよい。第２の層は、第１の層と第２のサブモジュールとの間にあってもよい。第１の層および第２の層は、０．２未満の屈折率の不一致を有してもよい。第２の層は、第１の表面および第２の表面を含んでもよく、第２の層の第１の表面は、第１の層の第１の表面と接触してもよい。第２の層の第２の表面は、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有してもよい。第１の層は、薄膜半導体（例えば、ＩＩ－ＶＩ族）を有する吸収体層を含んでもよく、第２の層は透明層を含んでもよい。透明層は、二酸化チタンを含んでもよい。
【0038】
[0050]本技術は、タンデム光起電力デバイスを作製する様々な方法をさらに提供する。このような方法は、第１のサブモジュールおよび第２のサブモジュールが供給され、第１のサブモジュールと第２のサブモジュールとの間にインターフェースが形成される場合を含む。インターフェースは、光の一部を通過させ、それにより第１のサブモジュールと第２のサブモジュールを光学的に連結させることができる。この第１のサブモジュールと第２のサブモジュールの光学的連結は、インターフェースを通過する光の一部の反射を低減することを含んでもよい。
【0039】
[0051]特定の実施形態では、方法は以下の態様を含んでもよい。インターフェースは、第１のサブモジュールの第１の層を含んでもよく、第１の層は第２のサブモジュールに隣接してもよく、第１の層は第１の表面を有してもよい。第１の表面は、二乗平均平方根の平均が１７５ナノメートル未満、例えば、例えば一実施形態では１６０ナノメートル未満、別の実施形態では１５０ナノメートル未満、さらなる実施形態では１２０ナノメートル未満、またはさらに別の実施形態では１００ナノメートル未満、またはさらにさらなる実施形態では２５ナノメートル未満の粗さをもたらすように研磨されてもよい。第１の表面の研磨は、１つ以上の機械的研磨技術および／または１つ以上の化学的研磨技術を含んでもよい。インターフェースは、第１のサブモジュールの第２の層を含んでもよく、第２の層は第１の層の第１の表面と接触し、第２の層は第１の層と第２のサブモジュールとの間にある。第１の層および第２の層は、少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有してもよい。第１の層は、薄膜半導体（例えば、ＩＩ－ＶＩ族）を有する吸収体層を含んでもよく、第２の層は透明層を含んでもよい。第２の層は導電層を含んでもよい。任意に、第２の層は透明層を含んでもよく、透明層は二酸化チタンを含んでもよい。例えば、透明層は、導電層の第２の表面上および導電層と封止材との間に供給されてもよい。
【0040】
[0052]特定の実施形態では、方法は以下の態様を含んでもよい。インターフェースは、第１のサブモジュールの第１の層を含んでもよく、第１の層は第２のサブモジュールに隣接し、第１の層は、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する第１の表面を有する。第１のサブモジュールの第２の層が形成されてもよく、第２の層は第１の層の第１の表面と接触してもよい。第２の層は、第１の層と第２のサブモジュールとの間にあってもよく、第１の層および第２の層は、０．２未満の屈折率の不一致を有する。第１のモジュールの第２の層を形成することは、スプレーコーティング、ロールコーティング、およびスピンコーティングのうちの１つによってコーティング組成物を適用することを含んでもよい。適用されたコーティング組成物は、乾燥および／または硬化されてもよい。第２の層は、第１の表面および第２の表面を含んでもよく、第２の層の第１の表面は、第１の層の第１の表面と接触し、第２の層の第２の表面は、二乗平均平方根の平均が２５ナノメートル未満である粗さを有する。第１の層はＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含んでもよく、第２の層は透明層を含んでもよく、透明層は二酸化チタンを含んでもよい。
【0041】
[0053]特定の実施形態では、タンデム光起電力デバイスは、第１または頂部サブモジュール、および第２または底部サブモジュールを含む。頂部サブモジュールの複数の裏層は、第２のサブモジュールとのインターフェースを提供する接続境界領域を生成する。第１のサブモジュールの境界領域は、赤外光の透過を容易にすることができる。いくつかの実施形態では、境界領域は、頂部モジュールの吸収体層の裏面または第２の表面；裏接触層；少なくとも１つの導電層または透明導電酸化物；および透明コーティング層を含む。境界領域と第２のサブモジュールとの間に封止材中間層が供給されてもよい。
【0042】
[0054]例示的な実施形態では、吸収体層および裏接触は約２．８の屈折率を有し、導電層は約１．８の屈折率を有し、封止材中間層は約１．５の屈折率を有する。いくつかの実施形態では、導電層は、０．７５～１．０の範囲の吸収体層に対する屈折率の不一致を有し、導電層は吸収体層よりも低い屈折率を有する。いくつかの場合では、透明コーティング層が導電層上に供給され、透明層および導電層は０～０．２の範囲の屈折率の不一致を有し、透明コーティング層は導電層よりも低い屈折率を有する。いくつかの場合では、透明コーティング層は１．７～２．３の範囲の屈折率を有する。
【0043】
[0055]いくつかの実施形態では、吸収体層の第２の表面は、５０ｎｍ～２００ｎｍの範囲の粗さＲＭＳ値を有する。いくつかの実施形態では、インターフェースは透明層またはコーティング層を含み、コーティング層は二酸化チタンを含み、吸収体層上に供給され、その間に複数の層を含む。いくつかの場合では、コーティング層は１００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲の厚さを有する。いくつかの場合では、コーティング層の頂面または第１の表面は、吸収体層の裏面または第２の表面から６００ｎｍ以内に供給される。いくつかの場合では、コーティング層の第１の表面は、裏接触層の第２の表面から２００ｎｍ以内に供給される。いくつかの場合では、コーティング層の第１の表面は、吸収体層の第２の表面上に供給され、その間に複数の層を含み、それによりコーティング層の第１の表面は、吸収体層の第２の表面から１５０ｎｍ～６５０ｎｍ離間される。いくつかの場合では、コーティング層の第２の表面または裏面は、５０～１７０ｎｍの範囲の粗さＲＭＳ値を有する。
【0044】
[0056]例示的な実施形態では、インターフェースは以下を含む：第１のモジュールの吸収体層の第２の表面であって、吸収体がカドミウムおよびテルルを含むＩＩ－ＶＩ半導体である、第２の表面；亜鉛およびテルルを含む、吸収体層上の裏接触層；酸化カドミウムスズを含む、裏接触層上のバリア層；酸化カドミウムを含む、バリア層上の導電層；酸化カドミウムスズを含む、導電酸化物層上のキャップ層；およびキャップ層上の平坦化および屈折率整合層または透明コーティング層であって、透明コーティング層が二酸化チタンを含む、透明コーティング層。
【0045】
[0057]タンデム光起電力デバイスは、完成タンデム光起電力デバイスを生成するために、さらなる封止層の追加、バス接続などの様々な仕上げ処理工程に供されてもよい。
[0058]本技術の態様は、以下の例に示されるように、様々な組合せ、相互依存関係、および多重依存関係で適用されてもよい。
[0058]本技術の態様は、以下の例に示されるように、様々な組合せ、相互依存関係、および多重依存関係で適用されてもよい。
【0046】
[0059]提供されるのは、第１のサブモジュール；第２のサブモジュール；第１のサブモジュールと第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含み、インターフェースが光の一部を通過させ、インターフェースが第１のサブモジュールと第２のサブモジュールを光学的に連結させ、第１のサブモジュールと第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、タンデム光起電力デバイスの第１の例である。
【0047】
[0060]提供されるのは、インターフェースが第１のサブモジュールの第１の層を含み、第１の層が第２のサブモジュールに隣接し、第１の層が第１の表面を有し、第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する、第１の例の第２の例である。任意に、第１の表面は１６０ナノメートル未満の粗さを有してもよい。任意に、第１の表面は１５０ナノメートル未満の粗さを有してもよい。任意に、第１の表面は１２０ナノメートル未満の粗さを有してもよい。任意に、第１の表面は１００ナノメートル未満の粗さを有してもよい。
【0048】
[0061]提供されるのは、インターフェースが第１のサブモジュールの第２の層を含み、第２の層が第１の層の第１の表面と接触し、第２の層が第１の層と第２のサブモジュールとの間にある、第２の例の第３の例である。
【0049】
[0062]提供されるのは、第１の層および第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、第３の例の第４の例である。第１の層は、吸収体層、裏接触層、またはその両方を含んでもよい。第２の層は導電層を含んでもよい。導電層は、コンフォーマル透明導電酸化物の１つ以上の層を含んでもよい。
【0050】
[0063]提供されるのは、第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、第２の層が透明層を含む、第３の例または第４の例の第５の例である。
[0064]提供されるのは、第２の層が導電層を含む、第５の例の第６の例である。
[0064]提供されるのは、第２の層が導電層を含む、第５の例の第６の例である。
【0051】
[0065]提供されるのは、インターフェースが第１のサブモジュールの第１の層を含み、第１の層が第２のサブモジュールに隣接し、第１の層が第１の表面を有し、第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；インターフェースが第１のサブモジュールの第２の層を含み、第２の層が第１の層の第１の表面と接触し、第２の層が第１の層と第２のサブモジュールとの間にあり；第１の層および第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、第２の層が透明層を含み；第２の層が導電層を含む、第１の例の第７の例である。
【0052】
[0066]提供されるのは、インターフェースが：第１のサブモジュールの第１の層であって、第１の層が第２のサブモジュールに隣接し、第１の層が第１の表面を有し、第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約５０ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；第１のサブモジュールの第２の層であって、第２の層が第１の層の第１の表面と接触し、第２の層が第１の層と第２のサブモジュールとの間にあり、第１の層および第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層を含む、第１の例の第８の例である。
【0053】
[0067]提供されるのは、第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、第２の層の第１の表面が第１の層の第１の表面と接触し、第２の層の第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する、第８の例の第９の例である。
【0054】
[0068]提供されるのは、第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、第２の層が透明層を含む、第８の例または第９の例の第１０の例である。
[0069]提供されるのは、透明層が二酸化チタンを含む、第１０の例の第１１の例である。
[0069]提供されるのは、透明層が二酸化チタンを含む、第１０の例の第１１の例である。
【0055】
[0070]提供されるのは、インターフェースが：第１のサブモジュールの第１の層であって、第１の層が第２のサブモジュールに隣接し、第１の層が第１の表面を有し、第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；第１のサブモジュールの第２の層であって、第２の層が第１の層の第１の表面と接触し、第２の層が第１の層と第２のサブモジュールとの間にあり、第１の層および第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層を含み、第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、第２の層の第１の表面が第１の層の第１の表面と接触し、第２の層の第２の表面が、二乗平均平方根の平均が２５ナノメートル未満である粗さを有し、第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、第２の層が透明層を含み、透明層が二酸化チタンを含む、第１の例の第１２の例である。
【0056】
[0071]提供されるのは、インターフェースが、通過する約８００ｎｍ～約１２００ｎｍの波長を有する光の少なくとも６０％を透過するように構成される、第１の例～第１２の例のうちの１つの第１３の例である。
【0057】
[0072]提供されるのは、第１のサブモジュールおよび第２のサブモジュールを供給する工程；ならびに第１のサブモジュールと第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程であって、インターフェースが光の一部を通過させ、インターフェースが第１のサブモジュールと第２のサブモジュールを光学的に連結させ、第１のサブモジュールと第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む工程を含む、タンデム光起電力デバイスを作製する方法の第１４の例である。
【0058】
[0073]提供されるのは、インターフェースが第１のサブモジュールの第１の層を含み、第１の層が第２のサブモジュールに隣接し、第１の層が第１の表面を有し；第１のサブモジュールと第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程が、第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さをもたらすことを含む、第１４の例の第１５の例である。
【0059】
[0074]提供されるのは、第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さをもたらすことが、第１の表面を機械的に研磨すること、第１の表面を化学的に研磨すること、およびそれらの組合せからなる群から選択されるメンバーを含む、第１５の例の第１６の例である。
【0060】
[0075]提供されるのは、インターフェースが第１のサブモジュールの第２の層を含み、第２の層が第１の層の第１の表面と接触し、第２の層が第１の層と第２のサブモジュールとの間にあり、第１の層および第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し、第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、第２の層が透明層を含み、第２の層が導電層を含む、第１６の例の第１７の例である。
【0061】
[0076]提供されるのは、インターフェースが：第１のサブモジュールの第１の層であって、第１の層が第２のサブモジュールに隣接し、第１の層が第１の表面を有し、第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する第１のサブモジュールの第１の層を含み；第１のサブモジュールと第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程が、第１のサブモジュールの第２の層を形成することを含み、第２の層が第１の層の第１の表面と接触し、第２の層が第１の層と第２のサブモジュールとの間にあり、第１の層および第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第１４の例の第１８の例である。
【0062】
[0077]提供されるのは、第１のモジュールの第２の層を形成することが、スプレーコーティング、ロールコーティング、スロットダイコーティングおよびスピンコーティングのうちの１つによってコーティング組成物を適用することを含む、第１８の例の第１９の例である。
【0063】
[0078]提供されるのは、第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、第２の層の第１の表面が第１の層の第１の表面と接触し、第２の層の第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、第２の層が透明層を含み；透明層が二酸化チタンを含む、第１９の例の第２０の例である。
【実施例】
【0064】
[0079]本技術の例示的な実施形態を、本明細書に同封される複数の図を参照して提供する。
[0080]図２および７を参照すると、タンデム光起電力デバイス３００の実施形態が示されている。タンデム光起電力デバイス３００は、光子が光から吸収され、光起電力効果を介して電流に転換されるため、光を受け取り、光を電気エネルギーに転換するように構成されてもよい。考察および明瞭化のために、タンデム光起電力デバイス３００は、例えば、太陽などの一次光源に面するように構成された前側３０２を画定してもよい。さらに、タンデム光起電力デバイス３００は、例えば、複数の材料の機能層などによって前側３０２からずらされた裏側３０４も画定してもよい。
[0080]図２および７を参照すると、タンデム光起電力デバイス３００の実施形態が示されている。タンデム光起電力デバイス３００は、光子が光から吸収され、光起電力効果を介して電流に転換されるため、光を受け取り、光を電気エネルギーに転換するように構成されてもよい。考察および明瞭化のために、タンデム光起電力デバイス３００は、例えば、太陽などの一次光源に面するように構成された前側３０２を画定してもよい。さらに、タンデム光起電力デバイス３００は、例えば、複数の材料の機能層などによって前側３０２からずらされた裏側３０４も画定してもよい。
【0065】
[0081]タンデム光起電力デバイス３００は、第１のサブモジュール１００、第２のサブモジュール５００、およびその間のインターフェース４００を有してもよい。第１のサブモジュール１００は、頂部セルまたは上部サブモジュールとも称されてもよい。第２のサブモジュール５００は、底部セルまたは下部サブモジュールとも称されてもよい。インターフェース４００は、第１のサブモジュール１００および／または第２のサブモジュール５００の１つ以上の処理、処理された部分、および／または１つ以上の部分、ならびに第１のサブモジュール１００と第２のサブモジュール５００との間に介在する単独の処理、処理された部分、および／または構造を含んでもよい。特に、インターフェース４００は、光の一部を第１のサブモジュール１００と第２のサブモジュール５００の一方から第１のサブモジュール１００と第２のサブモジュール５００の他方に通過させる。したがって、インターフェース４００は、第１のサブモジュール１００と第２のサブモジュール５００を光学的に連結させ、インターフェース４００を通る光の反射を低減する。第１のサブモジュール１００、第２のサブモジュール５００、およびインターフェース４００のそれぞれは、複数の層を含んでもよい。タンデム光起電力デバイス３００の第１および第２のサブモジュール１００、５００のそれぞれは、光を電荷キャリアに変換するための１つ以上の吸収体層、および電荷キャリアを収集するための導電層を含んでもよい。
【0066】
[0082]第１のサブモジュール１００は、実質的にタンデム光起電力デバイス３００の前側３０２に面する第１の表面１０２、および実質的に光起電力デバイス３００の裏側３０４に面する第２の表面１０４を有してもよい。インターフェース４００は、実質的に光起電力デバイス３００の前側３０２に面する第１の表面４０２、および実質的に光起電力デバイス３００の裏側３０４に面する第２の表面４０４を有してもよい。第２のサブモジュール５００は、実質的に光起電力デバイス３００の前側３０２に面する第１の表面５０２、および実質的に光起電力デバイス３００の裏側３０４に面する第２の表面５０４を有してもよい。
【0067】
[0083]図２に描かれるように、入射光（ｈｖ）１０は、第１のサブモジュール１００を通ってタンデム光起電力デバイス３００の前側３０２に入ってもよく、光エネルギーの第１の部分１１は第１のサブモジュール１００によって吸収されてもよく、光エネルギーの残りの部分１２は、第１のサブモジュール１００からインターフェース４００に通ってもよい。インターフェース４００では、反射光１３が第１のサブモジュール１００の吸収領域に向けて戻るよう導かれてもよく、透過光１４は第２のサブモジュール５００に通ってもよい。しかし、インターフェース４００は、特に第１および第２のサブモジュール１００、５００の光学的連結をもたらし、それにより第１のサブモジュール１００に向けて戻るよう導かれる反射光１３の部分を低減するように構成される。インターフェース４００は、その間に本インターフェース４００が位置決めされていない第１のサブモジュール１００および第２のサブモジュール５００の実質的に同一の配列と比較して、反射光１３の部分を低減させることができる。
【0068】
[0084]任意に、両面タンデムデバイスにおいて、裏側光エネルギー１６は、第２のサブモジュール５００に向かってタンデム光起電力デバイス３００の裏側３０４に入ってもよい。多くの実装形態では、裏側光エネルギー１６は、外部反射された光および近赤外光を含んでもよい。第１のサブモジュールは、入射光１０と、インターフェース４００によって最小限に抑えられなかった反射光１３との吸収された組合せを含み得る光エネルギーの第１の部分１１を吸収してもよい。第２のサブモジュールは、透過光１４、および任意に裏側光エネルギー１６を含む光エネルギーの第２の部分１５を吸収してもよい。インターフェース４００は、反射光１３の部分を低減させることにより、第２のサブモジュール５００に吸収される光エネルギーの第２の部分１５の量を効果的に増加させる。
【0069】
[0085]ここで図３および４を参照すると、タンデム光起電力デバイス３００の第１のサブモジュール１００の例示的な実施形態が示されている。第１のサブモジュール１００は、前側１０２と裏側１０４との間に配置された複数の層を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１のサブモジュール１００の層は、光起電力セル２００のアレイに分割されてもよい。例えば、第１のサブモジュール１００は、複数の直列スクライブ２０２および複数の並列スクライブ２０４に従ってスクライブされてもよい。直列スクライブ２０２は、第１のサブモジュール１００の長さＹに沿って延び、第１のサブモジュール１００の長さＹに沿って光起電力セル２００を区画してもよい。光起電力セルの隣接セル２００は、第１のサブモジュール１００の幅Ｘに沿って直列に接続されてもよい。換言すれば、隣接セル２００のモノリシック相互接続が、例えば、直列スクライブ２０２に隣接して形成されてもよい。並列スクライブ２０４は、第１のサブモジュール１００の幅Ｘに沿って延び、第１のサブモジュール１００の幅Ｘに沿って光起電力セル２００を区画してもよい。動作中、電流２０５は、主に直列スクライブ２０２によって直列に接続された光起電力セル２００を通り、幅Ｘに沿って流れてもよい。動作中、並列スクライブ２０４は、長さＹに沿って流れる電流２０５の能力を制限することができる。並列スクライブ２０４は任意であり、直列に接続された光起電力セル２００を長さＹに沿って配列されたグループ２０６へと分離するように構成されてもよい。
【0070】
[0086]特に図３を参照すると、並列スクライブ２０４は、直列接続された光起電力セル２００のグループ２０６を電気的に隔離してもよい。いくつかの実施形態では、光起電力セル２００のグループ２０６は、例えば、例えば電気バス接続を介して並列に接続されてもよい。任意に、並列スクライブ２０４の数は、光起電力セル２００の各グループ２０６によって発生する最大電流を制限するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、各グループ２０６によって発生する最大電流は、例えば、一実施形態では約１００ｍＡ以下、別の実施形態では約７５ｍＡ以下、またはさらなる実施形態では約５０ｍＡ以下などの約２００ミリアンペア（ｍＡ）以下であってもよい。
【0071】
[0087]特に図４を参照すると、第１のサブモジュール１００の層は、基板１１０上に供給された薄膜スタックを含んでもよい。基板１１０は、第１のサブモジュール１００への光の透過を容易にするように構成されてもよい。基板１１０は、第１のサブモジュール１００の前側１０２に配置されてもよい。図３および４をまとめて参照すると、基板１１０は、実質的に第１のサブモジュール１００の前側１０２に面する第１の表面１１２、および実質的に第１のサブモジュール１００の裏側１０４に面する第２の表面１１４を有してもよい。基板１１０の第１の表面１１２と第２の表面１１４との間には、１つ以上の材料の層が配置されてもよい。
【0072】
[0088]ここで図５を参照すると、基板１１０は、実質的に第１のサブモジュール１００の前側１０２に面する第１の表面１２２、および実質的に第１のサブモジュール１００の裏側１０４に面する第２の表面１２４を有する透明層１２０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、透明層１２０の第２の表面１２４は、基板１１０の第２の表面１１４を形成してもよい。透明層１２０は、例えばガラスなどの実質的に透明な材料から形成されてもよい。好適なガラスとしては、ソーダ石灰ガラス、または鉄の含有量が低減されたいずれかのガラスを挙げることができる。透明層１２０は、いくつかの実施形態では、約２５０ｎｍ～約１，３００ｎｍを含む、いずれの好適な透過率範囲を有してもよい。また、透明層１２０は、例えば、一実施形態では約５０％超、別の実施形態では約６０％超、さらに別の実施形態では約７０％超、さらなる実施形態では約８０％超、またはまたさらなる実施形態では約８５％超を含む、いずれの好適な透過率パーセンテージを有してもよい。一実施形態では、透明層１２０は、約９０％以上の透過率を有するガラスから形成されてもよい。任意に、基板１１０は、透明層１２０の第１の表面１２２に適用されたコーティング１２６を含んでもよい。コーティング１２６は、光と相互作用するように、または基板１１０の耐久性を改善するように構成されてもよく、例えば、これらに限定されないが、反射防止コーティング、防汚コーティング、またはこれらの組合せである。
【0073】
[0089]再び図４を参照すると、第１のサブモジュール１００は、光起電力スタックの他の層の劣化または剥離をもたらす可能性のある、基板１１０からの汚染物質（例えば、ナトリウム）の拡散を緩和するように構成されたバリア層１３０を含んでもよい。バリア層１３０は、実質的に第１のサブモジュール１００の前側１０２に面する第１の表面１３２、および実質的に第１のサブモジュール１００の裏側１０４に面する第２の表面１３４を有してもよい。いくつかの実施形態では、バリア層１３０は基板１１０に隣接して供給されてもよい。例えば、バリア層１３０の第１の表面１３２は、基板１１０の第２の表面１１４上に供給されてもよい。
【0074】
[0090]一般に、バリア層１３０は、実質的に透明であり、熱的に安定であり、ピンホールの数が少なく、高いナトリウム遮断能力を有し、良好な接着特性を有してもよい。代替的にまたは追加的に、バリア層１３０は、光に対する色抑制を適用するように構成されてもよい。バリア層１３０は、これらに限定されないが、酸化スズ、二酸化ケイ素、アルミニウムドープ酸化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、または酸化アルミニウムを含む好適な材料の１つ以上の層を含んでもよい。バリア層１３０は、例えば、一実施形態では約１０ナノメートル超、別の実施形態では約１５ｎｍ超、またはさらなる実施形態では約２０ｎｍ未満を含む、第１の表面１３２および第２の表面１３４によって結合されるいずれの好適な厚さを有してもよい。
【0075】
[0091]引き続き図４を参照すると、第１のサブモジュール１００は、第１のサブモジュール１００によって発生した電荷キャリアを輸送するための電気的接触を提供するように構成された透明導電酸化物（ＴＣＯ）層１４０を含んでもよい。ＴＣＯ層１４０は、実質的に第１のサブモジュール１００の前側１０２に面する第１の表面１４２、および実質的に第１のサブモジュール１００の裏側１０４に面する第２の表面１４４を有してもよい。いくつかの実施形態では、ＴＣＯ層１４０は、バリア層１３０に隣接して供給されてもよい。例えば、ＴＣＯ層１４０の第１の表面１４２は、バリア層１３０の第２の表面１３４上に供給されてもよい。一般に、ＴＣＯ層１４０は、実質的に透明かつ広いバンドギャップを有するｎ型半導体材料の１つ以上の層から形成されてもよい。具体的には、広いバンドギャップは、光の光子のエネルギーと比較して大きなエネルギー値を有してもよく、それにより光の所望されない吸収を緩和してもよい。ＴＣＯ層１４０は、これらに限定されないが、二酸化スズ、ドープされた二酸化スズ（例えば、Ｆ－ＳｎＯ２）、酸化インジウムスズ、または酸化カドミウムスズ（Ｃｄ２ＳｎＯ４）を含む好適な材料の１つ以上の層を含んでもよい。ＴＣＯ層１４０がスズ酸カドミウムを含む実施形態では、スズ酸カドミウムは結晶形態で提供されてもよい。例えば、スズ酸カドミウムは、膜として堆積され、次いで薄膜を結晶化膜に転換するアニールプロセスに供されてもよい。
【0076】
[0092]第１のサブモジュール１００は、ＴＣＯ層１４０といずれかの隣接する半導体層との間に絶縁層を供給するように構成されたバッファ層１５０を含んでもよい。バッファ層１５０は、実質的に第１のサブモジュール１００の前側１０２に面する第１の表面１５２、および実質的に第１のサブモジュール１００の裏側１０４に面する第２の表面１５４を有してもよい。いくつかの実施形態では、バッファ層１５０は、ＴＣＯ層１４０に隣接して供給されてもよい。例えば、バッファ層１５０の第１の表面１５２は、ＴＣＯ層１４０の第２の表面１４４上に供給されてもよい。バッファ層１５０は、これらに限定されないが、真性二酸化スズ、酸化亜鉛マグネシウム（例えば、Ｚｎ１－ｘＭｇｘＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛スズ、酸化亜鉛、酸化スズケイ素、またはこれらのいずれかの組合せを含む、ＴＣＯ層１４０よりも高い抵抗率を有する材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、バッファ層１５０の材料は、隣接する半導体層（例えば、吸収体）のバンドギャップと実質的に一致するように構成されてもよい。バッファ層１５０は、例えば、一実施形態では約１０ｎｍ超、別の実施形態では約１０ｎｍ～約８０ｎｍ、またはさらなる実施形態では約１５ｎｍ～約６０ｎｍを含む、第１の表面１５２と第２の表面１５４との間の好適な厚さを有してもよい。
【0077】
[0093]さらに図４を参照すると、第１のサブモジュール１００は、別の層と協働して第１のサブモジュール１００内にｐ－ｎ接合を形成するように構成された吸収体層１６０を含んでもよい。したがって、吸収された光の光子は、電子－正孔対を解放させ、キャリア流を発生させることができ、それにより電気エネルギーをもたらすことができる。吸収体層１６０は、実質的に第１のサブモジュール１００の前側１０２に面する第１の表面１６２、および実質的に第１のサブモジュール１００の裏側１０４に面する第２の表面１６４を有してもよい。吸収体層１６０の厚さは、第１の表面１６２と第２の表面１６４との間に画定されてもよい。吸収体層１６０の厚さは、例えば、一実施形態では約１μｍ～約７μｍ、または別の実施形態では約１．５μｍ～約４μｍなど、約０．５μｍ～約１０μｍであってもよい。
【0078】
[0094]吸収体層１６０は、過剰な正電荷キャリア、すなわち正孔またはアクセプターを有するｐ型半導体材料から形成されてもよい。吸収体層１６０は、ＩＩ－ＶＩ族半導体、例えば、カドミウムおよびテルルなどの好適なｐ型半導体材料を含んでもよい。ＩＩ－ＶＩ族吸収体材料のさらなる例としては、これらに限定されないが、カドミウム、亜鉛、テルル、セレン、またはこれらのいずれかの組合せを含む半導体材料が挙げられる。いくつかの実施形態では、吸収体層１６０は、カドミウム、セレンおよびテルルの３元系（例えば、ＣｄＳｅｘＴｅ１－ｘ）、またはカドミウム、セレン、テルル、および１つ以上の追加元素を含む化合物（例えば、ＣｄＺｎＳｅＴｅ）を含んでもよい。吸収体層１６０は、１つ以上のドーパントをさらに含んでもよい。本明細書で提供される第１のサブモジュール１００は、複数の吸収体材料を含んでもよい。代替的な実施形態では、吸収体層１６０は、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族半導体、またはペロブスカイト半導体材料から形成されてもよい。
【0079】
[0095]吸収体層１６０がテルルおよびカドミウムを含む実施形態では、吸収体層１６０中のテルルの平均原子パーセントは、約２５原子パーセント以上かつ約５０原子パーセント以下、例えば、例えば一実施形態では約３０原子パーセントより大きく約５０原子パーセント未満、さらなる実施形態では約４０原子パーセントより大きく約５０原子パーセント未満、またはさらに別の実施形態では約４７原子パーセントより大きく約５０原子パーセント未満であってもよい。代替的にまたは追加的に、吸収体層１６０中のテルルの平均原子パーセントは約４５原子パーセントより大きくてもよく、例えば、例えば一実施形態では約４９原子パーセントより大きくてもよい。本明細書に記載される平均原子パーセントは、吸収体層１６０の全体を表し、吸収体層１６０内の特定の位置における材料の原子パーセンテージは、吸収体層１６０の全体的な組成と比較して、厚さを通じて傾斜してもよいことに留意されたい。例えば、吸収体層１６０は、傾斜した組成を有してもよい。
【0080】
[0096]吸収体層１６０がセレンおよびテルルを含む実施形態では、吸収体層１６０中のセレンの平均原子パーセントは、０原子パーセントより大きく約２５原子パーセント以下、例えば、例えば一実施形態では約１原子パーセントより大きく約２０原子パーセント未満、別の実施形態では約１原子パーセントより大きく約１５原子パーセント未満、またはさらなる実施形態では約１原子パーセントより大きく約８原子パーセント未満であってもよい。テルル、セレン、またはその両方の濃度は、吸収体層１６０の厚さを通して傾斜してもよいことに留意されたい。例えば、吸収体層１６０が、ｘのモル分率のセレンおよび１－ｘのモル分率のテルルを含む化合物を含む場合（ＳｅｘＴｅ１－ｘ）、ｘは、吸収体層１６０の第１の表面１６２からの距離とともに、吸収体層１６０内で変化してもよい。
【0081】
[0097]さらに図４を参照すると、吸収体層１６０は、電荷キャリア濃度を操作するように構成されたドーパントでドープされてもよい。いくつかの実施形態では、吸収体層１６０は、例えば、ヒ素、リン、アンチモン、またはこれらの組合せなどのＶＡ族（１５族）ドーパントでドープされてもよい。代替的にまたは追加的に、吸収体層１６０は、例えば、銅、銀、金、またはこれらの組合せなどのＩＢ族（１１族）ドーパントでドープされてもよい。吸収体層１６０内のドーパントの総密度は制御されてもよい。さらに、ドーパントの量は、吸収体層１６０の第１の表面１６２からの距離とともに変化してもよい。
【0082】
[0098]図４は、例示的な層構造を示し、組成は、ＩＩ－ＶＩ族材料を含む例で説明されてきた。他の実施形態では、タンデム光起電力デバイス３００の第１のサブモジュール１００は、光起電力サブモジュールを生成するために、代替の層構造で他の光起電力材料を使用することができる。一例では、第１のサブモジュール１００は、例えば、硫化／セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、ＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳ）、またはＧａＡｓなどのＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族吸収体材料を含んでもよく、薄膜として提供されてもよい。別の例では、第１のサブモジュール１００は、ペロブスカイト吸収体を含んでもよい。さらなる例では、第１のサブモジュール１００はシリコン吸収体を含んでもよく、これはアモルファス、多結晶、結晶または薄膜シリコンを含んでもよい。
【0083】
[0099]本明細書で提供される実施形態によれば、ｐ－ｎ接合は、吸収体層１６０を、過剰な負電荷キャリア；例えば、電子またはドナーを有する第１のサブモジュール１００の一部に十分に近接して供給することによって形成されてもよい。いくつかの実施形態では、吸収体層１６０は、ｎ型半導体材料に隣接して供給されてもよい。あるいは、吸収体層１６０とｎ型半導体材料との間に１つ以上の介在層が供給されてもよい。いくつかの実施形態では、吸収体層１６０は、バッファ層１５０に隣接して供給されてもよい。例えば、吸収体層１６０の第１の表面１６２は、バッファ層１５０の第２の表面１５４上に供給されてもよい。
【0084】
[00100]第１のサブモジュール１００は、ドーパントの所望されない変質を緩和し、吸収体層１６０に電気的接触をもたらすように構成された裏接触層１７０を含んでもよい。裏接触層１７０は、実質的に第１のサブモジュール１００の前側１０２に面する第１の表面１７２、および実質的に第１のサブモジュール１００の裏側１０４に面する第２の表面１７４を有してもよい。裏接触層１７０の厚さは、第１の表面１７２と第２の表面１７４との間に画定されてもよい。裏接触層１７０の厚さは、約５ｎｍ～約２００ｎｍ、例えば、例えば一実施形態では約１０ｎｍ～約５０ｎｍであってもよい。
【0085】
[00101]いくつかの実施形態では、裏接触層１７０は、吸収体層１６０に隣接して供給されてもよい。例えば、裏接触層１７０の第１の表面１７２は、吸収体層１６０の第２の表面１６４上に供給されてもよい。いくつかの実施形態では、裏接触層１７０は、例えば、様々な組成で亜鉛およびテルルを含む１つ以上の層など、Ｉ、ＩＩ、ＶＩ族からの材料の組合せを含んでもよい。さらに好適な材料としては、これらに限定されないが、テルル化カドミウム亜鉛およびテルル化亜鉛の二層、または例えば、窒素などのＶ族（１５族）ドーパントでドープされたテルル化亜鉛が挙げられる。薄膜接合１７６は、主に光起電力効果に寄与する薄膜スタックとして定義されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、薄膜接合１７６は、透明導電酸化物層１４０、バッファ層１５０、吸収体層１６０、裏接触層１７０、またはこれらの組合せを含んでもよい。
【0086】
[00102]図４を参照すると、第１のサブモジュール１００は導電層１８０を含んでもよく、導電層１８０は透明であってもよく、裏接触層１７０、吸収体層１６０、またはその両方との電気的接触をもたらすように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、導電層１８０は、吸収体層１６０に対して第１のサブモジュール１００の裏側に向かって形成されてもよい。単一の接合デバイスにおいて、または下部または後部サブモジュール（例えば、第２のサブモジュール５００）の一部として供給される場合、導電層１８０は、サブモジュール（例えば、第２のサブモジュール５００）の裏側に配置されてもよく、混濁した不透明の金属層を構成要素として使用してもよい。しかし、不透明層は、多接合光起電力デバイスまたはタンデム光起電力デバイスの接合間に配置される、第１のサブモジュール１００の導電層１８０として使用するのに適さない場合がある。導電層１８０は、実質的に第１のサブモジュール１００の前側１０２に面する第１の表面１８２、および実質的に第１のサブモジュール１００の裏側１０４に面する第２の表面１８４を有してもよい。いくつかの実施形態では、導電層１８０は、裏接触層１７０または吸収体層１６０に隣接して供給されてもよい。例えば、導電層１８０の第１の表面１８２は、裏接触層１７０の第２の表面１７４または吸収体層１６０の第２の表面１６２上に供給されてもよい。導電層１８０の厚さは、第１の表面１８２と第２の表面１８４との間で画定されてもよい。導電層１８０の厚さは、約５００ｎｍ未満、例えば、例えば一実施形態では約４０ｎｍ～約４００ｎｍ、または約６０ｎｍ～約３５０ｎｍであってもよい。
【0087】
[00103]任意に、第１のサブモジュール１００は、第１のサブモジュール１００の裏側１０４に裏層１９９を有してもよい。裏層１９９の裏面は、前サブモジュールの裏面１０４を画定する。いくつかの実施形態では、裏層１９９は電子反射体層を含む。
【0088】
[00104]代替的な実施形態では、裏層１９９は省略されてもよく、すなわち、裏層１９９の機能は、導電層１８０の領域で置き換えられてもよい。例えば、導電層１８０は、透明トンネル接合として動作してもよい。トンネル接合は、ｐ＋サブ領域およびｎ＋サブ領域を有してもよい。いくつかの実施形態では、トンネル接合は、ｐ＋＋サブ領域およびｎ＋＋サブ領域を有してもよい。例えば、導電層１８０は、酸化カドミウムスズ、酸化カドミウム、および酸化カドミウムスズの３層スタックによって形成された透明トンネル接合を有してもよい。したがって、導電層１８０は、透明導電酸化物のコンフォーマル層のスタックとして形成されてもよい。上述のように、このような透明導電酸化物は、吸収体層１６０、裏接触層１７０、またはその両方と少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有してもよい。
【0089】
[00105]半導体および透明導電酸化物などの材料は、これらの電気的および光学的特性を変えるために不純物でドープされてもよい。ドーパントは、ｎ型またはｐ型の電荷キャリア濃度を変更するために機能層に組み込まれてもよい。電荷密度が約１×１０１６ｃｍ－３より大きい場合、「＋」型とみなされてもよい。境界は厳密ではないが、電子ドナーキャリアが約１×１０１１ｃｍ－３～約１×１０１６ｃｍ－３の範囲で存在する場合、材料はｎ型とみなされてもよく、ドナーキャリア密度が約１×１０１６ｃｍ－３より大きい場合、ｎ＋型とみなされてもよい。同様に、電子アクセプターキャリア（すなわち「正孔」）が約１×１０１１ｃｍ－３～約１×１０１６ｃｍ－３の範囲で存在する場合、材料は一般にｐ型とみなされ、アクセプターキャリア密度が約１×１０１６ｃｍ－３より大きい場合、ｐ＋型とみなされる。絶対的キャリア密度に関係なく、キャリア濃度が少なくとも２桁（すなわち１００倍）高ければ、層はｐ型である層に対してｐ＋（またはｎ型である層に対してｎ＋）であり得るため、境界は厳密ではなく、重なり合う場合がある。さらに、約１×１０１８ｃｍ－３より大きい電荷密度は、「＋＋」型とみなされてもよい。したがって、ｎ型またはｐ型のいずれかの層は、＋＋層が＋層の１００倍を超える同型のキャリア密度を有する場合、それ自体がさらに第３の層に対して「＋」である同型の層に対して「＋＋」であってもよい。
【0090】
[00106]ここで図２および図６を参照すると、タンデム光起電力デバイス３００は、第２のサブモジュール５００を含む。第２のサブモジュール５００は、タンデム光起電力デバイス３００の前側３０２を一次光に面する頂面として基準にして、第１のサブモジュール１００の下方または下に配置されてもよい。光起電力デバイスのサブモジュール５００は、第２のサブモジュール５００の前側の第１の表面５０２と第２のサブモジュール５００の裏側の第２の表面との間に配置された複数の層を含んでもよい。複数の層のうちの１つ以上は、光起電力吸収体材料を含んでもよい。いくつかの実施形態では、光起電力デバイスのサブモジュール５００の層は、複数の光起電力セルに分割されてもよい。
【0091】
[00107]タンデム光起電力デバイス３００の第２のサブモジュール５００は、層構造の１つ以上の吸収体材料を含んでもよい。一例では、第２のサブモジュール５００は、シリコン吸収体を含んでもよく、シリコン吸収体は、アモルファス、多結晶、結晶または薄膜シリコンを含んでもよい。別の例では、第２のサブモジュール５００は、ペロブスカイト吸収体材料を含んでもよい。さらなる例では、第２のサブモジュール５００は、例えば、硫化／セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、ＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳ）、またはＧａＡｓなどのＩ－ＩＩＩ－ＶＩ族吸収体材料を含んでもよく、薄膜として供給されてもよい。別の例では、第２のサブモジュール５００は、例えばＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、またはＣｄＳｅＴｅなどのＩＩ－ＶＩ族吸収体材料を含んでもよい。
【0092】
[00108]第２のサブモジュール５００は、第１のサブモジュール１００と様々な態様を共有してもよい。第２のサブモジュール５００は、第２のサブモジュール５００の前側５０２に前層５０１を有してもよい。前層５０１の前面は、第２のサブモジュール５００の前面５０２を画定してもよい。いくつかの実施形態では、前層５０１はバッファ層である。いくつかの実施形態では、前層５０１は導電層である。いくつかの実施形態では、前層５０１は導電金属グリッドを含む。いくつかの実施形態では、前層５０１は透明導電酸化物を含む。特定の実施形態では、第２のサブモジュール５００の残部または全体が第１のサブモジュール１００と同一または実質的に同一に構成されてもよい。第２のサブモジュール５００の実施形態は、第１のサブモジュール１００の部分と機能および構造が同一または実質的に同一の部分を含んでもよい。
【0093】
[00109]引き続き図２および６を参照すると、タンデム光起電力デバイス３００は、第１のサブモジュール１００と第２のサブモジュール５００との間に位置決めされたインターフェース４００を含む。しかし、タンデム光起電力デバイス３００の追加のサブモジュール間（例えば、第２のサブモジュールと第３のサブモジュール、第３のサブモジュールと第４サブモジュールなど）に、１つ以上の追加のインターフェース４００が位置決めされてもよいことが理解される。インターフェース４００は、第１のサブモジュール１００および／または第２のサブモジュール５００の隣接する層を含む第１のサブモジュール１００および／または第２のサブモジュール５００の部分、ならびに特定の処理に供された第１のサブモジュール１００および／または第２のサブモジュール５００の層を含んでもよいことがさらに理解される。同様に、インターフェース４００は、第１のサブモジュール１００または第２のサブモジュール５００のいずれにも存在しない、第１のサブモジュール１００と第２のサブモジュール５００との間に介在する１つ以上の層または構造を含んでもよい。例としては、吸収体層１６０、裏接触層１７０、導電層１８０、および／または裏層１９９のうちの１つ以上がインターフェース４００の一部を形成する場合が挙げられ、このような層は、第１のサブモジュール１００と第２のサブモジュール５００との間を通過する反射光を低減させるために特定の処理に供されてもよく、ならびに／または追加の層、コーティングおよび材料と協働してもよい。
【0094】
[00110]インターフェース４００の構造の一例が、図７Ａの断面部分に概略的に示される。インターフェース４００は、第１のサブモジュール１００の第１の層４１０を含む。第１の層４１０は、第１の表面４１４を有する。いくつかの実施形態では、第１の表面４１４は、二乗平均平方根（ＲＭＳ）の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する。この例では、第１の層４１０は、第１のサブモジュール１００の吸収体層１６０を含む。任意に、吸収体層１６０はＩＩ－ＶＩ族半導体を含む。吸収体層１６０の形成により、第１の表面４１４は、吸収体層１６０に使用されるこのような薄膜半導体材料の粒状構造に起因して最初は粗くなる可能性がある。したがって、最初の粗い表面を研磨（例えば、機械的および／または化学的に研磨）して、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する第１の表面４１４を形成してもよい。具体的には、吸収体層１６０の第２の表面１６４は、粗さを低減するために研磨されてもよい。上述のように、吸収体層１６０の第２の表面１６４は、ＲＭＳの平均が１７０ナノメートル未満である粗さに研磨されてもよい。任意に、吸収体層１６０の第２の表面１６４は、ＲＭＳの平均が１６０ナノメートル未満である粗さに研磨されてもよい。任意に、吸収体層１６０の第２の表面１６４は、ＲＭＳの平均が１５０ナノメートル未満である粗さに研磨されてもよい。任意に、吸収体層１６０の第２の表面１６４は、ＲＭＳの平均が１２０ナノメートル未満である粗さに研磨されてもよい。任意に、吸収体層１６０の第２の表面１６４は、ＲＭＳの平均が１００ナノメートル未満である粗さに研磨されてもよい。本明細書で提供される実施形態によれば、裏接触１７０および導電層１８０は、吸収体層に対して実質的にコンフォーマルであってもよい。したがって、吸収体層１６０の第２の表面１６４を研磨することにより、裏接触層１８０の第１の表面１７２および第２の表面１７４の粗さを低減することができる。さらに、吸収体層１６０の第２の表面１６４を研磨することにより、導電層１８０の第１の表面１８２および第２の表面１８４の粗さを低減することができる。
【0095】
[00111]図７Ａに示されるインターフェース４００の例は、第２の層４２０を含み、第２の層４２０は、第１の層４１０の第１の表面４１４と接触している。第２の層４２０は、第１の層４１０と第２のサブモジュール５００との間に位置決めされる。第２の層４２０は、第１のサブモジュール１００の裏接触層１７０などの透明層を含んでもよい。第２の層４２０はまた、第１のサブモジュール１００の導電層１８０などの導電層を含んでもよい。吸収体層１６０の第２の表面１６４（例えば、第１の層４１０の第１の表面４１４として）を、今や１７０ナノメートル未満のＲＭＳを有するように研磨した結果として、研磨された表面が第１のサブモジュール１００に向けて戻るよう導かれる反射光１３の量を最小限に抑えるため、第１の層４１０および第２の層４２０が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有することが可能である。
【0096】
[00112]スクライブ前またはスクライブを含まない第１の表面４１４の粗さは、サブモジュールの全表面またはスパンにわたって一貫してもよい。本明細書で提供されるサブモジュールは、１平方メートルより大きい表面積を有してもよい。第１のサブモジュールのスパンは、０．５ｍより大きい、０．８ｍより大きい、１．０ｍ以上、１．２ｍ以上、２．５ｍ未満、０．５ｍ～２．５ｍの範囲、または１．０ｍ～２．０ｍの範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、第１のサブモジュールのスパンにわたる第１の表面４１４の粗さは、１５ｎｍ～２５０ｎｍの範囲、２５ｎｍ～２２５ｎｍの範囲、５０ｎｍ～２００ｎｍの範囲、１５０ｎｍ～２００ｎｍの範囲、５０ｎｍ～１７５ｎｍの範囲、５０ｎｍ～１７０ｎｍの範囲、５０ｎｍ～１６０ｎｍの範囲、５０ｎｍ～１５０ｎｍの範囲、５０ｎｍ～１２０ｎｍの範囲、または５０ｎｍ～１００ｎｍの範囲のＲＭＳ表面粗さ値を有する。
【0097】
[00113]インターフェース４００’構造の別の例が図７Ｂの断面部分に概略的に示される。インターフェース４００’は、第１のサブモジュール１００の第１の層４１０’を含み、第１の層４１０’は第２のサブモジュール５００に隣接して位置決めされる。第１の層４１０’は、ＲＭＳが約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する第１の表面４１４’を有する。この例では、第１の層４１０’は第１のサブモジュール１００の吸収体層１６０を含み、吸収体層１６０はＩＩ－ＶＩ族半導体を含む。吸収体層１６０の形成により、吸収体層１６０に使用されるそのような材料の粒状構造に起因して、第１の表面４１４’が粗くなる可能性がある。
【0098】
[00114]図７Ｂに示されるインターフェース４００’の例は、第１のサブモジュール１００の第２の層４２０’を含み、第２の層４２０’は、第１の層４１０’の第１の表面４１４’と直接接触している。第２の層４２０’は、第１の層４１０’と第２のサブモジュール５００との間に位置決めされる。第２の層４２０’は、第１の表面４２２および第２の表面４２４を含み、第２の層４２０’の第１の表面４２２は、第１の層４１０’の第１の表面４１４’と接触している。第２の層４２０’の第２の表面４２４は、ＲＭＳが１７０ナノメートル未満である粗さを有する。第１の層４１０’および第２の層４２０’は、０．２未満の屈折率の不一致を有する。このようにして、インターフェース４００’の第１の層４１０’および第２の層４２０’は、第１のサブモジュール１００に向けて戻るよう導かれる反射光１３の量を最小限に抑えることができる。第２の層４２０’は透明層を含んでもよく、透明層は二酸化チタンを含んでもよい。例えば、第２の層４２０’は、第１の層４１０’上にコーティングされる二酸化チタンを含むコーティング組成物によって形成されてもよい。コーティング組成物を乾燥および／または硬化することにより、第２の表面４２４を水平かつ平滑にすることができ、第２の表面４２４は、２５ｎｍ～２００ｎｍ、５０ｎｍ～１７０ｎｍ、または２５ナノメートル未満のＲＭＳを示す。
【0099】
[00115]インターフェース４００は、８００ｎｍ～１２００ｎｍの波長を有する光に対して２０％より大きい平均透過率を有してもよい。任意に、インターフェース４００は、例えば、一実施形態では約５０％より大きい、または別の実施形態では約６０％より大きい、またはさらなる実施形態では約７５％より大きいなど、８００ｎｍ～１２００ｎｍの波長を有する光に対して約２５％より大きい平均透過率を有してもよい。
【0100】
[00116]次に図８を参照すると、タンデム光起電力デバイス３００を作製する方法の一実施形態が８００に示される。８０５における第１の工程は、第１のサブモジュール１００および第２のサブモジュール５００を供給することを含んでもよい。８１０における第２の工程は、第１のサブモジュール１００と第２のサブモジュール５００との間にインターフェース４００を形成する工程を含んでもよく、インターフェース４００は、第１のサブモジュール１００の第１の層４１０を含み、第１の層４１０は第２のサブモジュール５００に隣接し、第１の層４１０は第１の表面４１４を有する。８１０におけるインターフェース４００を形成する工程は、第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が２５ナノメートル未満である粗さをもたらす第３の工程８１５、および第１のサブモジュール１００の第２の層４２０を適用する第４の工程８２０を含んでもよく、第２の層４２０は第１の層４１０の第１の表面４１４と接触し、第２の層４２０は、第１の層４１０と第２のサブモジュール５００との間にある。第３の工程８１５における第１の表面４１４の研磨は、機械的および／または化学的研磨技術を含んでもよい。このようにして、第１の層４１０および第２の層４２０は、少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有してもよく、一方、研磨された第１の表面４１４は、第１のサブモジュール１００に向けて戻るよう導かれる反射光１３の量を最小限に抑える。
【0101】
[00117]次に図９を参照すると、タンデム光起電力デバイス３００を作製する方法の別の実施形態が９００に示される。９０５における第１の工程は、第１のサブモジュール１００および第２のサブモジュール５００を供給することを含んでもよい。９１０における第２の工程は、第１のサブモジュール１００と第２のサブモジュール５００との間にインターフェース４００’を形成する工程を含んでもよい。９１０におけるインターフェース４００’を形成する工程は、第１のサブモジュール１００の第１の層４１０’を供給する第３の工程９１５を含んでもよく、第１の層４１０’は第２のサブモジュール５００に隣接し、第１の層４１０’は第１の表面４１４’を有し、第１の表面４１４’は、二乗平均平方根の平均が約５０ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する。９１０におけるインターフェース４００’を形成する工程は、第１のサブモジュール１００の第２の層４２０’を形成する第４の工程９２０をさらに含んでもよく、第２の層４２０’は第１の層４１０’の第１の表面４１４’と接触し、第２の層４２０’は、第１の層４１０’と第２のサブモジュール５００との間にあり、第１の層４１０’および第２の層４２０’は０．２未満の屈折率の不一致を有し、第２の層４２０’は、スプレーコーティング、ロールコーティング、およびスロットダイコーティングのうちの１つによってコーティング組成物を適用することによって形成されてもよい。第２の層４２０’は透明層を含んでもよく、そのような層を形成するために使用されるコーティング組成物は二酸化チタンを含んでもよい。任意に、コーティング組成物は、１種以上の溶媒を除去するために乾燥されてもよく、熱硬化されてもよい。
【0102】
[00118]例示的な方法の層形成工程において、堆積アセンブリは、基板の幅に沿って実質的に均一な層またはコーティングを同時に実現することができる。本明細書に提供される堆積アセンブリは、大きな基板、例えば、長さおよび／または幅が約１ｍ以上、長さおよび幅が０．５～２．０ｍの範囲、または長さおよび／または幅が最大で約２ｍまでの寸法を有する基板をコーティングするために拡張可能である。幅は、端部に垂直で、製造プロセス中の搬送方向に垂直な寸法にわたって測定されてもよい。堆積アセンブリは、基板、層スタック、または部分的に形成されたデバイスの上向きの表面に材料を堆積させるように、コンベヤの上方に位置してもよい。コンベヤは、層形成および処理中に基板を搬送するために、基板の下向き表面を支持するロールを含むロール型のものであってもよい。処理は、基板上に層スタックの層を形成するために、複数の堆積および処理ステーションによって基板を輸送することを含んでもよい。一例として、基板が堆積アセンブリを通過して移動する際に、以前に堆積された層の上に透明コーティングが適用され、その後処理ステーションを通過する際に透明コーティングが乾燥および硬化される。
【0103】
[00119]試験例
【0104】
【表1】
【0105】
[00120]表１は、本開示による種々の実験的実施形態の要約を示す。比較例および実施例１～１７はすべて、同じ材料のスタックから調製した。具体的には、フッ素ドープ酸化スズ層を含む前接触材料でガラス基板をコーティングした。前接触材料をＣｄＳｅＴｅ吸収体層でコーティングした。吸収体層を、酸化カドミウムスズ、酸化カドミウム、および酸化カドミウムスズの三層スタックからの導電層でコーティングした。比較例および実施例１～１７のそれぞれは、吸収体層の裏面、すなわち吸収体層と導電層との間の界面に施された研磨を除き、可能な限り同様に調製した。比較例は研磨しなかった。実施例１～１７のそれぞれの吸収体層の裏面を、様々なレベルの粗さまで機械的に研磨した。ＬＣＳＭを使用してＲＭＳ（Ｒｑ）値を決定し、表１に要約する。比較例および実施例１～１７について、各スタックを透過した１，０００ナノメートルの波長の光の量を決定した。表１は、比較例に対する実施例１～１７を透過した光のパーセンテージの相対的な改善の要約である。
【0106】
[00121]表１に示されるように、ＲＭＳの平均の低減は、透過の増加と強く一致する。具体的には、ＲＭＳの平均が１６０ナノメートル未満である粗さまでの低減は、約５％の透過の改善をもたらした（実施例６、１１および１２を参照）。ＲＭＳの平均が１２０ナノメートル未満である粗さまでの低減は、約１５％の透過の改善をもたらした（実施例１および４参照）。ＲＭＳの平均が１００ナノメートル未満である粗さまでの低減は、約１９％の透過の改善をもたらした（実施例１５および１６参照）。
【0107】
[00122]実験の完了を容易にするために、試験されたスタックから特定の層が省略されたことに留意されたい。具体的には、裏接触層は、吸収体層と導電層との間に配置されなかった。多層裏接触の試験は、吸収体表面と裏接触表面の適合性との間の実質的な一致を示す。一般に、裏接触層（例えば、ＺｎＴｅ）は、吸収体層と実質的にコンフォーマルであってもよく、吸収体層と実質的に同様の屈折率を有してもよい。したがって、表１の結果は、裏接触層を有するデバイスの改善を示す。デバイスの性能は、封止材を追加した場合に一貫したままであるか、または向上する可能性があることが予想される。具体的には、導電層と透明層は実質的にコンフォーマルであってもよく、封止材とのインターフェースにおける改善された粗さを有してもよい。ほとんどの封止材材料は、導電層と屈折率が整合していないため、比較例に比べて透過が改善されると考えられる。
【0108】
[00123]例示的な実施形態は、本開示が徹底され、当業者にその範囲を十分に伝えるように提供される。本開示の実施形態の徹底的な理解をもたらすために、特定の構成要素、デバイスおよび方法の例など、多数の具体的な詳細が示される。具体的な詳細を利用する必要がないこと、例示的な実施形態が多くの異なる形態で具体化されてもよいこと、およびいずれも本開示の範囲を限定するように解釈されるべきではないことが当業者に明らかである。いくつかの例示的な実施形態では、周知のプロセス、周知のデバイス構造、および周知の技術は詳細に説明されない。いくつかの実施形態、材料、組成物および方法の同等の変更、修正および変形は、実質的に同様の結果を伴い、本技術の範囲内で行うことができる。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2024-08-06
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１のサブモジュール；および前記第１のサブモジュール上の第２のサブモジュールであって、前記第１のサブモジュールがインターフェースを含む、第２のサブモジュールを含み、
前記インターフェースが光の一部を通過させ、
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、
前記インターフェースが、
薄膜半導体を含む吸収体層であって、二乗平均平方根の平均が５０ナノメートル～２００ナノメートルである粗さを有する表面を有する、吸収体層；および
前記吸収体層の表面上の導電層であって、前記吸収体層に対して少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、導電層
を含む、タンデム光起電力デバイス。
【請求項2】
前記薄膜半導体が、ＩＩ－ＶＩ材料、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ材料、またはペロブスカイトである、請求項１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項3】
前記導電層が透明導電酸化物を含む、請求項１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項4】
前記透明導電酸化物が酸化カドミウムスズである、請求項３に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項5】
前記透明導電酸化物が酸化カドミウムである、請求項３に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項6】
前記導電層が複数の層を含み、前記複数の層が、酸化カドミウムスズの層および酸化カドミウムの層を含む、請求項１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項7】
前記導電層が透明トンネル接合を含む、請求項１に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項8】
前記吸収体層の表面上および前記吸収体層と前記導電層との間に裏接触層を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項9】
前記裏接触層がＺｎＴｅを含む、請求項８に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項10】
前記吸収体層の表面粗さの二乗平均平方根の平均が、１６０ナノメートル未満、１５０ナノメートル未満、１２０ナノメートル未満、または１００ナノメートル未満である、請求項１～７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項11】
前記吸収体層の表面粗さの二乗平均平方根の平均が１７５ナノメートル～２００ナノメートルである、請求項１～７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項12】
前記導電層上に透明層を含み、前記透明層が二酸化チタンを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項13】
前記導電層上に透明層を含み、前記透明層および前記導電層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、請求項１～７のいずれかに記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項14】
前記透明層が１．７～２．３の屈折率を有する、請求項１３に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項15】
前記導電層上に透明層を含み、前記透明層が傾斜屈折率を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項16】
前記導電層上に透明層を含み、前記透明層が１００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲の厚さを有する、請求項１～７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
【請求項17】
第１のサブモジュール；および前記第１のサブモジュール上の第２のサブモジュールであって、前記第１のサブモジュールがインターフェースを含む、第２のサブモジュール
を含み、
前記インターフェースが光の一部を通過させ、
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、
前記インターフェースが、
薄膜半導体から形成された吸収体層であって、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する表面を有する、吸収体層；および
前記吸収体層の表面上の導電層であって、前記吸収体層に対して少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、導電層
を含む、タンデム光起電力デバイス。
【請求項18】
タンデム光起電力デバイスを作製する方法であって、第１のサブモジュールおよび第２のサブモジュールを供給する工程、ならびに
前記第１のサブモジュールにインターフェースを形成する工程であって、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、工程
を含み、
前記インターフェースが第１の層および第２の層を含み、前記第２の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、そして前記第１の層が第１の表面を有し、
前記インターフェースを形成する工程が、前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さをもたらすことを含む、
方法。
【請求項19】
前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さをもたらすことが、前記第１の表面を機械的に研磨すること、前記第１の表面を化学的に研磨すること、およびそれらの組合せからなる群から選択されるメンバーを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記インターフェースを形成する工程が前記第２の層を形成することを含み、前記第２の層は前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第２の層を形成することが、スプレーコーティング、ロールコーティング、およびスピンコーティングのうちの１つによってコーティング組成物を適用することを含む、請求項１８に記載の方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0108】
[00123]例示的な実施形態は、本開示が徹底され、当業者にその範囲を十分に伝えるように提供される。本開示の実施形態の徹底的な理解をもたらすために、特定の構成要素、デバイスおよび方法の例など、多数の具体的な詳細が示される。具体的な詳細を利用する必要がないこと、例示的な実施形態が多くの異なる形態で具体化されてもよいこと、およびいずれも本開示の範囲を限定するように解釈されるべきではないことが当業者に明らかである。いくつかの例示的な実施形態では、周知のプロセス、周知のデバイス構造、および周知の技術は詳細に説明されない。いくつかの実施形態、材料、組成物および方法の同等の変更、修正および変形は、実質的に同様の結果を伴い、本技術の範囲内で行うことができる。
［発明の態様］
［１］
第１のサブモジュール；および
前記第１のサブモジュール上の第２のサブモジュールであって、前記第１のサブモジュールが、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含む、第２のサブモジュール
を含み、
前記インターフェースが光の一部を通過させ、
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、
前記インターフェースが、
薄膜半導体から形成された吸収体層であって、二乗平均平方根の平均が５０ナノメートル～２００ナノメートルである粗さを有する表面を有する、吸収体層；および
前記吸収体層の表面上の導電層であって、前記吸収体層に対して少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、導電層
を含む、タンデム光起電力デバイス。
［２］
前記薄膜半導体が、ＩＩ－ＶＩ材料、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ材料、またはペロブスカイトである、１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［３］
前記導電層が透明導電酸化物を含む、１または２に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４］
前記透明導電酸化物が酸化カドミウムスズである、３に記載のタンデム光起電力デバイス。
［５］
前記透明導電酸化物が酸化カドミウムである、３に記載のタンデム光起電力デバイス。
［６］
前記導電層が複数の層を含み、前記複数の層が、酸化カドミウムスズの層および酸化カドミウムの層を含む、１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［７］
前記導電層が透明トンネル接合を含む、１～６のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［８］
前記吸収体層の表面上および前記吸収体層と前記導電層との間に裏接触層を含む、１～７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［９］
前記裏接触層がＺｎＴｅを含む、８に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１０］
前記吸収体層の表面粗さの二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である、１～９のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１１］
前記吸収体層の表面粗さの二乗平均平方根の平均が、１６０ナノメートル未満、１５０ナノメートル未満、または１２０ナノメートル未満である、１～９のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１２］
前記吸収体層の表面の二乗平均平方根の平均が１００ナノメートル未満である、１～９のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１３］
前記吸収体層の表面粗さの二乗平均平方根の平均が１７５ナノメートル～２００ナノメートルである、１～９のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１４］
前記導電層上に透明層を含み、前記透明層が二酸化チタンを含む、１～１３のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１５］
前記導電層上に透明層を含み、前記透明層および前記導電層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、１～１３のいずれかに記載のタンデム光起電力デバイス。
［１６］
前記透明層が１．７～２．３の屈折率を有する、１～１５のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１７］
前記透明層が傾斜屈折率を有する、１４～１６のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１８］
前記透明層が１００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲の厚さを有する、１４～１７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１９］
前記透明層が１５０ｎｍ～８００ｎｍの範囲の厚さを有する、１４～１７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２０］
第１のサブモジュール；および
前記第１のサブモジュール上の第２のサブモジュールであって、前記第１のサブモジュールが、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含む、第２のサブモジュール
を含み、
前記インターフェースが光の一部を通過させ、
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、
前記インターフェースが、
薄膜半導体から形成された吸収体層であって、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する表面を有する、吸収体層；および
前記吸収体層の表面上の導電層であって、前記吸収体層に対して少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、導電層
を含む、タンデム光起電力デバイス。
［２１］
第１のサブモジュール；
第２のサブモジュール；
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含み、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、タンデム光起電力デバイス。
［２２］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する、２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２３］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にある、２２に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２４］
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、２３に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２５］
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含む、２３に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２６］
前記第２の層が導電層を含む、２５に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２７］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり；
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記第２の層が導電層を含む、２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２８］
前記インターフェースが、
前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；および
前記第１のサブモジュールの第２の層であって、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層
を含む、２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２９］
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する、２８に記載のタンデム光起電力デバイス。
［３０］
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含む、２８に記載のタンデム光起電力デバイス。
［３１］
前記透明層が二酸化チタンを含む、３０に記載のタンデム光起電力デバイス。
［３２］
前記インターフェースが、
前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；
前記第１のサブモジュールの第２の層であって、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層
を含み、
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記透明層が二酸化チタンを含む、２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［３３］
前記インターフェースが、通過する約８００ｎｍ～約１２００ｎｍの波長を有する光の少なくとも６０％を透過するように構成される、２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［３４］
タンデム光起電力デバイスを作製する方法であって、
第１のサブモジュールおよび第２のサブモジュールを供給する工程、ならびに
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程であって、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、工程
を含む、方法。
［３５］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し；および
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間に前記インターフェースを形成する工程が、前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さをもたらすことを含む、３４に記載の方法。
［３６］
前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さをもたらすことが、前記第１の表面を機械的に研磨すること、前記第１の表面を化学的に研磨すること、およびそれらの組合せからなる群から選択されるメンバーを含む、３５に記載の方法。
［３７］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり；
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記第２の層が導電層を含む、３６に記載の方法。
［３８］
前記インターフェースが、
前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層を含み、
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間に前記インターフェースを形成する工程が、前記第１のサブモジュールの第２の層を形成することを含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、３４に記載の方法。
［３９］
前記第１のモジュールの前記第２の層を形成することが、スプレーコーティング、ロールコーティング、およびスピンコーティングのうちの１つによってコーティング組成物を適用することを含む、３８に記載の方法。
［４０］
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記透明層が二酸化チタンを含む、３９に記載の方法。
［４１］
第１のサブモジュール；
第２のサブモジュール；
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含み、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、タンデム光起電力デバイス。
［４２］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する、４１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４３］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にある、４２に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４４］
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、４３に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４５］
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含む、４３または４４に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４６］
前記第２の層が導電層を含む、４５に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４７］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり；
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記第２の層が導電層を含む、４１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４８］
前記インターフェースが、
前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；および
前記第１のサブモジュールの第２の層であって、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層
を含む、４１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４９］
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が２５ナノメートル未満である粗さを有する、４１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［５０］
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含む、４８または４９に記載のタンデム光起電力デバイス。
［５１］
前記透明層が二酸化チタンを含む、５０に記載のタンデム光起電力デバイス。
［５２］
前記インターフェースが、
前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；
前記第１のサブモジュールの第２の層であって、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層
を含み、
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記透明層が二酸化チタンを含む、５１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［５３］
前記インターフェースが、通過する約８００ｎｍ～約１２００ｎｍの波長を有する光の少なくとも６０％を透過するように構成される、４１～５２の一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［５４］
タンデム光起電力デバイスを作製する方法であって、
第１のサブモジュールおよび第２のサブモジュールを供給する工程；ならびに
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程であって、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、工程
を含む、方法。
［５５］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し；および
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程が、前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が２５ナノメートル未満である粗さをもたらすことを含む、５４に記載の方法。
［５６］
前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が２５ナノメートル未満である粗さをもたらすことが、前記第１の表面を機械的に研磨すること、前記第１の表面を化学的に研磨すること、およびそれらの組合せからなる群から選択されるメンバーを含む、５５に記載の方法。
［５７］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり；
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記第２の層が導電層を含む、５６に記載の方法。
［５８］
前記インターフェースが、
前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層
を含み、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程が、前記第１のサブモジュールの第２の層を形成することを含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、５４に記載の方法。
［５９］
前記第１のモジュールの前記第２の層を形成することが、スプレーコーティング、ロールコーティング、およびスピンコーティングのうちの１つによってコーティング組成物を適用することを含む、５８に記載の方法。
［６０］
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し、
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み、
前記透明層が二酸化チタンを含む、５９に記載の方法。
［６１］
前記透明層が１．７～２．３の範囲の屈折率を有する、５４～６０のいずれか一項に記載の方法。
［６２］
前記透明層が傾斜屈折率を有する、５４～６１のいずれかに記載の方法。
［発明の態様］
［１］
第１のサブモジュール；および
前記第１のサブモジュール上の第２のサブモジュールであって、前記第１のサブモジュールが、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含む、第２のサブモジュール
を含み、
前記インターフェースが光の一部を通過させ、
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、
前記インターフェースが、
薄膜半導体から形成された吸収体層であって、二乗平均平方根の平均が５０ナノメートル～２００ナノメートルである粗さを有する表面を有する、吸収体層；および
前記吸収体層の表面上の導電層であって、前記吸収体層に対して少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、導電層
を含む、タンデム光起電力デバイス。
［２］
前記薄膜半導体が、ＩＩ－ＶＩ材料、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ材料、またはペロブスカイトである、１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［３］
前記導電層が透明導電酸化物を含む、１または２に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４］
前記透明導電酸化物が酸化カドミウムスズである、３に記載のタンデム光起電力デバイス。
［５］
前記透明導電酸化物が酸化カドミウムである、３に記載のタンデム光起電力デバイス。
［６］
前記導電層が複数の層を含み、前記複数の層が、酸化カドミウムスズの層および酸化カドミウムの層を含む、１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［７］
前記導電層が透明トンネル接合を含む、１～６のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［８］
前記吸収体層の表面上および前記吸収体層と前記導電層との間に裏接触層を含む、１～７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［９］
前記裏接触層がＺｎＴｅを含む、８に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１０］
前記吸収体層の表面粗さの二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である、１～９のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１１］
前記吸収体層の表面粗さの二乗平均平方根の平均が、１６０ナノメートル未満、１５０ナノメートル未満、または１２０ナノメートル未満である、１～９のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１２］
前記吸収体層の表面の二乗平均平方根の平均が１００ナノメートル未満である、１～９のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１３］
前記吸収体層の表面粗さの二乗平均平方根の平均が１７５ナノメートル～２００ナノメートルである、１～９のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１４］
前記導電層上に透明層を含み、前記透明層が二酸化チタンを含む、１～１３のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１５］
前記導電層上に透明層を含み、前記透明層および前記導電層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、１～１３のいずれかに記載のタンデム光起電力デバイス。
［１６］
前記透明層が１．７～２．３の屈折率を有する、１～１５のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１７］
前記透明層が傾斜屈折率を有する、１４～１６のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１８］
前記透明層が１００ｎｍ～１０００ｎｍの範囲の厚さを有する、１４～１７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［１９］
前記透明層が１５０ｎｍ～８００ｎｍの範囲の厚さを有する、１４～１７のいずれか一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２０］
第１のサブモジュール；および
前記第１のサブモジュール上の第２のサブモジュールであって、前記第１のサブモジュールが、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含む、第２のサブモジュール
を含み、
前記インターフェースが光の一部を通過させ、
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、
前記インターフェースが、
薄膜半導体から形成された吸収体層であって、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する表面を有する、吸収体層；および
前記吸収体層の表面上の導電層であって、前記吸収体層に対して少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、導電層
を含む、タンデム光起電力デバイス。
［２１］
第１のサブモジュール；
第２のサブモジュール；
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含み、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、タンデム光起電力デバイス。
［２２］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する、２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２３］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にある、２２に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２４］
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、２３に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２５］
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含む、２３に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２６］
前記第２の層が導電層を含む、２５に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２７］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり；
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記第２の層が導電層を含む、２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２８］
前記インターフェースが、
前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；および
前記第１のサブモジュールの第２の層であって、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層
を含む、２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［２９］
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する、２８に記載のタンデム光起電力デバイス。
［３０］
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含む、２８に記載のタンデム光起電力デバイス。
［３１］
前記透明層が二酸化チタンを含む、３０に記載のタンデム光起電力デバイス。
［３２］
前記インターフェースが、
前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；
前記第１のサブモジュールの第２の層であって、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層
を含み、
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記透明層が二酸化チタンを含む、２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［３３］
前記インターフェースが、通過する約８００ｎｍ～約１２００ｎｍの波長を有する光の少なくとも６０％を透過するように構成される、２１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［３４］
タンデム光起電力デバイスを作製する方法であって、
第１のサブモジュールおよび第２のサブモジュールを供給する工程、ならびに
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程であって、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、工程
を含む、方法。
［３５］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し；および
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間に前記インターフェースを形成する工程が、前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さをもたらすことを含む、３４に記載の方法。
［３６］
前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さをもたらすことが、前記第１の表面を機械的に研磨すること、前記第１の表面を化学的に研磨すること、およびそれらの組合せからなる群から選択されるメンバーを含む、３５に記載の方法。
［３７］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり；
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記第２の層が導電層を含む、３６に記載の方法。
［３８］
前記インターフェースが、
前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層を含み、
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間に前記インターフェースを形成する工程が、前記第１のサブモジュールの第２の層を形成することを含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、３４に記載の方法。
［３９］
前記第１のモジュールの前記第２の層を形成することが、スプレーコーティング、ロールコーティング、およびスピンコーティングのうちの１つによってコーティング組成物を適用することを含む、３８に記載の方法。
［４０］
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記透明層が二酸化チタンを含む、３９に記載の方法。
［４１］
第１のサブモジュール；
第２のサブモジュール；
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間のインターフェースを含み、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、タンデム光起電力デバイス。
［４２］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有する、４１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４３］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にある、４２に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４４］
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有する、４３に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４５］
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含む、４３または４４に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４６］
前記第２の層が導電層を含む、４５に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４７］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり；
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記第２の層が導電層を含む、４１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４８］
前記インターフェースが、
前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；および
前記第１のサブモジュールの第２の層であって、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層
を含む、４１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［４９］
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が２５ナノメートル未満である粗さを有する、４１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［５０］
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含む、４８または４９に記載のタンデム光起電力デバイス。
［５１］
前記透明層が二酸化チタンを含む、５０に記載のタンデム光起電力デバイス。
［５２］
前記インターフェースが、
前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層；
前記第１のサブモジュールの第２の層であって、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、第２の層
を含み、
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記透明層が二酸化チタンを含む、５１に記載のタンデム光起電力デバイス。
［５３］
前記インターフェースが、通過する約８００ｎｍ～約１２００ｎｍの波長を有する光の少なくとも６０％を透過するように構成される、４１～５２の一項に記載のタンデム光起電力デバイス。
［５４］
タンデム光起電力デバイスを作製する方法であって、
第１のサブモジュールおよび第２のサブモジュールを供給する工程；ならびに
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程であって、前記インターフェースが光の一部を通過させ、前記インターフェースが前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結させ、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールを光学的に連結することが、光の一部の反射を低減することを含む、工程
を含む、方法。
［５５］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第１の層を含み、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し；および
前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程が、前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が２５ナノメートル未満である粗さをもたらすことを含む、５４に記載の方法。
［５６］
前記第１の表面を研磨して、二乗平均平方根の平均が２５ナノメートル未満である粗さをもたらすことが、前記第１の表面を機械的に研磨すること、前記第１の表面を化学的に研磨すること、およびそれらの組合せからなる群から選択されるメンバーを含む、５５に記載の方法。
［５７］
前記インターフェースが前記第１のサブモジュールの第２の層を含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり；
前記第１の層および前記第２の層が少なくとも０．７５の屈折率の不一致を有し；
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み；および
前記第２の層が導電層を含む、５６に記載の方法。
［５８］
前記インターフェースが、
前記第１のサブモジュールの第１の層であって、前記第１の層が前記第２のサブモジュールに隣接し、前記第１の層が第１の表面を有し、前記第１の表面が、二乗平均平方根の平均が約１７５ナノメートル～約２００ナノメートルである粗さを有する、第１の層
を含み、前記第１のサブモジュールと前記第２のサブモジュールとの間にインターフェースを形成する工程が、前記第１のサブモジュールの第２の層を形成することを含み、前記第２の層が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層が前記第１の層と前記第２のサブモジュールとの間にあり、前記第１の層および前記第２の層が０．２未満の屈折率の不一致を有する、５４に記載の方法。
［５９］
前記第１のモジュールの前記第２の層を形成することが、スプレーコーティング、ロールコーティング、およびスピンコーティングのうちの１つによってコーティング組成物を適用することを含む、５８に記載の方法。
［６０］
前記第２の層が第１の表面および第２の表面を含み、前記第２の層の前記第１の表面が前記第１の層の前記第１の表面と接触し、前記第２の層の前記第２の表面が、二乗平均平方根の平均が１７０ナノメートル未満である粗さを有し、
前記第１の層がＩＩ－ＶＩ族半導体を有する吸収体層を含み、前記第２の層が透明層を含み、
前記透明層が二酸化チタンを含む、５９に記載の方法。
［６１］
前記透明層が１．７～２．３の範囲の屈折率を有する、５４～６０のいずれか一項に記載の方法。
［６２］
前記透明層が傾斜屈折率を有する、５４～６１のいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】