[發(fā)明專利]多重反射結(jié)構(gòu)以及光電元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110279068.4
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102854553A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭琮達(dá);朱仁佑;林鼎晸;陳怡萍;李佳翰;鄭信鴻;張櫻諭
• 申請（專利權(quán)）人: 財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號: G02B5/124
• 分類號: G02B5/124;H01L31/052
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳小雯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多重反射結(jié)構(gòu)(multi-reflection?structure)以及光電元件，且特別是涉及一種能夠降低界面反射(surface?reflection)的多重反射結(jié)構(gòu)以及光電元件。

背景技術(shù)

近年來，光電產(chǎn)業(yè)(諸如顯示器產(chǎn)業(yè)、固態(tài)照明產(chǎn)業(yè)、太陽光電產(chǎn)業(yè))的蓬勃發(fā)展持續(xù)改變?nèi)祟惿睢Ｈ欢谏鲜龉怆姰a(chǎn)業(yè)的開發(fā)中，不可避免都會遇到界面反射的問題，而介質(zhì)的折射率差異是導(dǎo)致界面反射的主因。在顯示器中，界面反射會導(dǎo)致顯示器的整體亮度下降，而在固態(tài)照明元件(如發(fā)光二極管或有機(jī)電激發(fā)光元件)中，界面反射會導(dǎo)致整體出光效率低落。有研究指出，在一般的有機(jī)電激發(fā)光元件中，界面反射導(dǎo)致將近70％至80％的光損失。

在太陽電池中，界面反射也是直接導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率低落的主因。詳言之，太陽電池是一種將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電元件，太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率與其所產(chǎn)生的光電流以及電壓有關(guān)。為了增加光電流就必須增加太陽電池的光吸收率。由于一般的單晶硅太陽電池具有足夠的厚度，因此光線的吸收不是太大的問題，因此，如何降低單晶硅太陽電池的界面反射所導(dǎo)致的光損失，實為目前亟待解決的課題之一。

根據(jù)菲涅耳定律(Fresnel’s?Law)，當(dāng)光線經(jīng)過兩個具有不同折射率的介質(zhì)的界面時，光線的反射率與二介質(zhì)的折射率差異正相關(guān)。詳言之，當(dāng)二介質(zhì)的折射率越接近，光線經(jīng)過此二介質(zhì)的界面時被反射的比率越低；反之，當(dāng)二介質(zhì)的折射率差異越大，光線經(jīng)過此二介質(zhì)的界面時被反射的比率越高。以半導(dǎo)體元件中常用的硅基材為例，對于可見光而言，其折射率值約在3至4之間，很明顯地，在具有平坦表面的硅基材與空氣的界面處，可見光的反射率相當(dāng)高(約有36％的光線被反射)。

在現(xiàn)有的太陽電池中，為了解決界面反射的問題，一般會在硅基材太陽能電池的結(jié)構(gòu)上形成一非晶(amorphous)含氫的氮化硅抗反射層，以增加光線的利用率進(jìn)而提升太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。然而，抗反射層仍無法大幅提升太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，已有現(xiàn)有技術(shù)(如US?5,081,049，US5,080,725，US?2009/071536，TWM?354858，US?7,368,655)于太陽電池的入光面上形成光學(xué)微結(jié)構(gòu)，以使光線在太陽電池表面處被反射多次，進(jìn)而降低界面反射所導(dǎo)致的光損失。然而，在前述的現(xiàn)有技術(shù)(如US?5,081,049，US5,080,725，US?2009/071536，TWM?354858，US?7,368,655)中，由于絕大部分的光線在太陽電池表面處只會被反射二次，因此界面反射所導(dǎo)致的光損失仍然無法大幅度地被降低。

承上述，如何更為有效地抑制界面反射所導(dǎo)致的光損失，實為目前亟待解決的課題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多重反射結(jié)構(gòu)以及光電元件，其具有良好的光學(xué)表現(xiàn)。

本發(fā)明提供一種多重反射結(jié)構(gòu)，其包括一基材以及一角錐體。基材具有一倒角錐狀凹陷(inversed?pyramid?shaped?recess)，倒角錐狀凹陷具有至少三個第一反射側(cè)面。角錐體配置于基材上且位于倒角錐狀凹陷內(nèi)，其中角錐體具有至少三個第二反射側(cè)面，且各第二反射側(cè)面的法線與任一個第一反射側(cè)面的法線不在同一空間平面(plane)上。

本發(fā)明提供一種多重反射結(jié)構(gòu)，其包括一基材、至少一第一角錐體以及至少一第二角錐體。第一角錐體配置于基材上，且第一角錐體具有至少三個第一反射側(cè)面。第二角錐體配置于基材上，第二角錐體具有至少三個第二反射側(cè)面，且各第二反射側(cè)面的法線與任一個第一反射側(cè)面的法線不在同一空間平面上。

本發(fā)明提供一種光電元件，其包括一光電轉(zhuǎn)換層以及多個電極。光電轉(zhuǎn)換層具有多個倒角錐狀凹陷以及多個角錐體，其中各倒角錐狀凹陷具有至少三個第一反射側(cè)面，各角錐體分別位于對應(yīng)的倒角錐狀凹陷內(nèi)，角錐體具有至少三個第二反射側(cè)面，且各第二反射側(cè)面的法線與任一個第一反射側(cè)面的法線不在同一空間平面上。此外，電極與光電轉(zhuǎn)換層電連接。

為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1A為第一實施例的多重反射結(jié)構(gòu)的立體圖；

圖1B為第一實施例的多重反射結(jié)構(gòu)的上視圖；

圖1C為第一實施例的多重反射結(jié)構(gòu)的剖視圖；

圖2A至圖2E為第一實施例中不同的多重反射結(jié)構(gòu)的上視圖與剖視圖；

圖3A與圖3B為第二實施例的多重反射結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖4為第三實施例的光電元件的示意圖；