[发明专利]具有集成的彩色干涉膜堆叠的光伏装置

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案根据35U.S.C.§119(e)规定主张2007年10月19日申请的标题为“使用干涉显示装置的被染色光伏元件和光伏集成的干涉显示器(COLOREDPHOTOVOLTAICS USING INTERFEROMETRIC DISPLAY DEVICES ANDPHOTOVOLTAIC INTEGRATED INTERFEROMETRIC DISPLAYS)”的第60/999,566号美国临时申请案(代理人案号QCO.234PR)的优先权，所述申请案的揭示内容的全部以引用的方式明确并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及将光能转化为电能的光伏换能器(例如，光伏电池)的领域。

背景技术

一个多世纪以来，矿物燃料(例如，煤炭、石油和天然气)已在美国提供主要能源。对替代性能源的需要不断增加。矿物燃料为快速地耗尽的非可再生能源。发展中国家(例如，印度和中国)的大规模工业化已对可用矿物燃料造成显著负担。另外，地理政治问题可迅速地影响此燃料的供应。全球变暖近年来还引起更大关注。许多因素被认为促成全球变暖；然而，矿物燃料的普遍使用被假定为全球变暖的主要原因。因此，急切需要找到可再生且经济上可行的能源，其还为环境安全的。太阳能为环境安全的可再生能源，其可转化为其它形式的能量(例如，热和电)。

光伏(PV)电池将光能转化为电能且因此可用以将太阳能转化为电力。可使光伏太阳电池非常薄且模块化。PV电池的大小可在从几毫米到几十公分的范围内。来自一个PV电池的个别电输出可在从几毫瓦到几瓦特的范围内。若干PV电池可以阵列进行电连接和封装以产生充足电量。可将PV电池用于广泛范围的应用中，例如，将电力提供到卫星和其它宇宙飞船、从而将电提供到住宅和商业财产、对汽车电池组进行充电，等等。

尽管PV装置具有减少对烃燃料的依赖性的潜力，但PV装置的普遍使用已由于低效和美学问题而受到阻碍。因此，这些方面中的任一者的改进可增加PV装置的使用率。

发明内容

本发明的某些实施例包括光伏电池或装置，其集成有干涉堆叠以将可见色彩反射到观看者。根据特定应用的需要，可使这些以干涉方式染色的光伏装置反射较广色彩范围中的任一者。此可使其更具美学愉悦性且因此更有用于建筑物或建筑应用中。

在各种实施例中，将干涉薄膜堆叠包括于光伏装置中且尤其在光伏(PV)活性材料上延伸，以反射以干涉方式增强的反射的可见波长谱，使得装置呈现为被染色有一种或一种以上色彩。在彩色干涉薄膜堆叠位于PV装置的前侧上的实施例中，干涉堆叠具有部分透射性以使光能够到达PV装置以用于转化为电流。通过选择干涉堆叠膜来选择可见光的相对反射率和透射作为反射色彩的强度与穿过干涉堆叠的透射程度之间的折衷，以用于在PV装置中进行转化或用于穿过位于PV装置之间的PV阵列(例如，太阳能电池板)。干涉堆叠可跨越阵列而反射均一色彩或可经图案化以产生单色或多色图像。在彩色干涉薄膜堆叠在PV装置或阵列的背侧上延伸的一些布置中，背侧可与在前侧上一样具有部分透射性或可为不透明的，其取决于应用。在任一情况下，彩色干涉堆叠可赋予被染色的外观作为图案或毯覆式色彩(blanket color)。

构成干涉堆叠的干涉薄层可包含金属薄膜、透明非导电材料(例如，电介质)、透明导电材料、气隙和其组合，如本文中所描述。在一个实例中，干涉膜堆叠为干涉调制器(IMOD)，IMOD包括吸收器、光学谐振腔和任选反射器。在此实例中，IMOD经配置以通过选择光学谐振腔的厚度或高度来“调制”反射色彩。在一些实施例中，IMOD可在光学吸收器层和/或反射器层中具有对某些波长的光的明显吸收。在另一实例中，干涉膜堆叠包括二向色膜对堆叠，其想要以干涉的方式增强色彩反射而无明显吸收，从而允许在无明显吸收的情况下在反射色彩与到下伏光伏活性材料的透射之间的直接折衷。

在一个实施例中，光伏装置包括光伏活性材料和覆盖光伏活性材料的第一侧的干涉堆叠。干涉堆叠经配置以选择性地增强可见波长范围内的选择波长的反射。干涉堆叠在第一侧上反射可见色彩。

在另一实施例中，具有前侧和背侧的光伏装置包括光伏活性层和干涉调制器。干涉调制器(IMOD)经配置而以干涉的方式调谐反射。干涉调制器包括将光学谐振腔形成于光伏活性层上的一个或一个以上光学透明层，和位于光学谐振腔上的吸收器层。