[发明专利]用于太阳能发电系统的纳米颗粒以及具有该纳米颗粒的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及用于提高光利用率的太阳能发电系统的纳米颗粒，具有选自包含金属、金属合金、半导体、导电非金属、导电化合物及其混合物的材料的核，以及具有至少一种这样的纳米颗粒的太阳能电池。

背景技术

WO2009/043340公开了具有至少一个太阳能电池的光伏模块，其中引入用于光增强的纳米颗粒。这些纳米颗粒可以具有特定的几何构型和布置从而增强入射光。

然而，已经发现光伏模块中仅纳米颗粒的几何构型和布置并不会导致最优化的结果。

发明内容

由此，本发明的目的在于进一步开发用于引言部分中介绍的太阳能发电系统的纳米颗粒，以这样的方式用于太阳能发电装置或太阳能电池中，它们比现有技术产生更好的光增强。

这根据本发明而实现，其中至少一个第一壳体围绕所述核而设置。

将核/壳原理应用于太阳能发电系统的纳米颗粒赋予本领域技术人员物理和化学地操作纳米颗粒的大量的可能性，以这样的方式来可以根据用途实现最优化的光增强。

本发明的另一个优点在于围绕核设置有至少一个第二壳体，其与核之间的距离比至少一个第一壳体与核的距离更大。

通过提供第二壳体，可以产生纳米颗粒的物理和化学特性的其它组合。在本发明中是指第一壳体总是围绕着核，并且第一壳体和第二壳体按任意顺序布置。

本发明的另一个优点在于第一连接层被设置在核和第一壳体之间。第一连接层确保了在核与第一壳体之间产生良好的粘结。

另一个优点在于第二连接层被设置在第一壳体和第二壳体之间。第二连接层确保了在第一壳体和第二壳体之间实现良好的粘结。

关于本发明纳米颗粒的其它优点在从属权利要求的技术特征中表述。

本发明关于太阳能电池的另一个优点在于多个纳米颗粒被设置在半导体层内。这就确保了纳米颗粒并不仅仅必须以分散的方式存在于半导体层内，而是在特定实施方式的形式中，如果第一壳体或第二壳体中的一个为半导体层的话，还可以被密集地填充以使得它们形成半导体层。在某些形式的实施方式中，如果纳米颗粒之间的间隙填充有半导体材料，那么其也是有利的。在其它形式的实施方式中，如果纳米颗粒之间的间隙填充有其它的材料，例如介电材料或导电材料，那么其为有利的。

只要大部分的纳米颗粒是以这样的方式来设置，如此密集的填充是有利的，即至少某些纳米颗粒相互接触或者与第一壳体或第二壳体接触，并且接触纳米颗粒的壳形成半导体层。

附图说明

本发明实施方式的形式在下文中将结合附图更加详细地描述。其中：

图1示出了根据本发明第一实施方式的示意性圆形纳米颗粒，其具有核以及第一壳体和第二壳体；

图2示出了根据本发明第二实施方式的示意性纳米颗粒，其具有核、第一连接层、第一壳体和第二壳体；

图3示出了根据本发明第三实施方式的示意性纳米颗粒，其具有核以及第一壳体和第二壳体；

图4示出了根据本发明第四实施方式的示意性纳米颗粒，其具有核、第一连接层、第一壳体、第二连接层和第二壳体；

图5示出了如图1所示的但是呈椭圆形式的纳米颗粒；

图6示出了如图2所示的但是呈椭圆形式的纳米颗粒；

图7示出了如图3所示的但是呈椭圆形式的纳米颗粒；

图8示出了如图4所示的但是呈椭圆形式的纳米颗粒；

图9示出了具有根据图1的纳米颗粒的太阳能电池的示意性局部视图；

图10示出了具有根据图5但是尺寸不同的纳米颗粒的示意性太阳能电池；并且

图11示出了具有根据图4的纳米颗粒的示意性太阳能电池。

图12示出了具有根据图1按大小排序的纳米颗粒的示意性太阳能电池。

具体实施方式

图1示出了示意性的纳米颗粒1，具有核3、围绕核3的第一壳体5以及围绕第一壳体5的第二壳体7。在该第一形式的实施方式中，第一壳体5直接邻接核3，并且第二壳体7直接邻接第一壳体5。

图2示出了基本上相同的纳米颗粒，但是在第二形式的实施方式中，在核3和第一壳体5之间具有第一连接层9。

在图3的第三形式的实施方式中，所示的纳米颗粒1的结构形式与图1的纳米颗粒1相同。唯一不同的是第二壳体7的特性。图3中的第一壳体通常为介电材料。图3中的第二壳体7通常由另一种材料构成，例如光敏半导体，例如像铜铟镓硒(CIGS)或Si。