[发明专利]多重反射结构以及光电元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种多重反射结构(multi-reflection structure)以及光电元件，且特别是涉及一种能够降低界面反射(surface reflection)的多重反射结构以及光电元件。

背景技术

近年来，光电产业(诸如显示器产业、固态照明产业、太阳光电产业)的蓬勃发展持续改变人类生活。然而，在上述光电产业的开发中，不可避免都会遇到界面反射的问题，而介质的折射率差异是导致界面反射的主因。在显示器中，界面反射会导致显示器的整体亮度下降，而在固态照明元件(如发光二极管或有机电激发光元件)中，界面反射会导致整体出光效率低落。有研究指出，在一般的有机电激发光元件中，界面反射导致将近70％至80％的光损失。

在太阳电池中，界面反射也是直接导致光电转换效率低落的主因。详言之，太阳电池是一种将光能转换为电能的光电元件，太阳电池的光电转换效率与其所产生的光电流以及电压有关。为了增加光电流就必须增加太阳电池的光吸收率。由于一般的单晶硅太阳电池具有足够的厚度，因此光线的吸收不是太大的问题，因此，如何降低单晶硅太阳电池的界面反射所导致的光损失，实为目前亟待解决的课题之一。

根据菲涅耳定律(Fresnel’s Law)，当光线经过两个具有不同折射率的介质的界面时，光线的反射率与二介质的折射率差异正相关。详言之，当二介质的折射率越接近，光线经过此二介质的界面时被反射的比率越低；反之，当二介质的折射率差异越大，光线经过此二介质的界面时被反射的比率越高。以半导体元件中常用的硅基材为例，对于可见光而言，其折射率值约在3至4之间，很明显地，在具有平坦表面的硅基材与空气的界面处，可见光的反射率相当高(约有36％的光线被反射)。

在现有的太阳电池中，为了解决界面反射的问题，一般会在硅基材太阳能电池的结构上形成一非晶(amorphous)含氢的氮化硅抗反射层，以增加光线的利用率进而提升太阳电池的光电转换效率。然而，抗反射层仍无法大幅提升太阳电池的光电转换效率。因此，已有现有技术(如US 5,081,049，US5,080,725，US 2009/071536，TWM 354858，US 7,368,655)于太阳电池的入光面上形成光学微结构，以使光线在太阳电池表面处被反射多次，进而降低界面反射所导致的光损失。然而，在前述的现有技术(如US 5,081,049，US5,080,725，US 2009/071536，TWM 354858，US 7,368,655)中，由于绝大部分的光线在太阳电池表面处只会被反射二次，因此界面反射所导致的光损失仍然无法大幅度地被降低。

承上述，如何更为有效地抑制界面反射所导致的光损失，实为目前亟待解决的课题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多重反射结构以及光电元件，其具有良好的光学表现。

本发明提供一种多重反射结构，其包括一基材以及一角锥体。基材具有一倒角锥状凹陷(inversed pyramid shaped recess)，倒角锥状凹陷具有至少三个第一反射侧面。角锥体配置于基材上且位于倒角锥状凹陷内，其中角锥体具有至少三个第二反射侧面，且各第二反射侧面的法线与任一个第一反射侧面的法线不在同一空间平面(plane)上。

本发明提供一种多重反射结构，其包括一基材、至少一第一角锥体以及至少一第二角锥体。第一角锥体配置于基材上，且第一角锥体具有至少三个第一反射侧面。第二角锥体配置于基材上，第二角锥体具有至少三个第二反射侧面，且各第二反射侧面的法线与任一个第一反射侧面的法线不在同一空间平面上。

本发明提供一种光电元件，其包括一光电转换层以及多个电极。光电转换层具有多个倒角锥状凹陷以及多个角锥体，其中各倒角锥状凹陷具有至少三个第一反射侧面，各角锥体分别位于对应的倒角锥状凹陷内，角锥体具有至少三个第二反射侧面，且各第二反射侧面的法线与任一个第一反射侧面的法线不在同一空间平面上。此外，电极与光电转换层电连接。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A为第一实施例的多重反射结构的立体图；

图1B为第一实施例的多重反射结构的上视图；

图1C为第一实施例的多重反射结构的剖视图；

图2A至图2E为第一实施例中不同的多重反射结构的上视图与剖视图；

图3A与图3B为第二实施例的多重反射结构的示意图；

图4为第三实施例的光电元件的示意图；