專利名稱：具有表面嵌入的添加劑的裝置組件和相關的制造方法
技術領域：
本發(fā)明總體而言涉及一種具有嵌入添加劑的結構。更具體而言，本發(fā)明涉及具有表面嵌入的添加劑的裝置組件，以賦予諸如導電率、導熱率、光譜偏移、吸收增強以及色變的功能性。
背景技術：
通過結合入活性或功能性微粒的功能化結構是對很多領域而言感興趣的區(qū)域。一種現(xiàn)有的技術包括本體結合(bulk incorporation),導致微粒在整個基材塊中分散。本體結合遭受各種缺陷，包括在基材內微粒的非均勻混合和凝聚，以及對基材的加工性能的不利影響。本體結合如果目的是在暴露出在表面的微粒則也是無效的，這是由于大量微粒仍在基材的內部分散。另一種現(xiàn)有技術包括涂覆工藝。涂覆工藝也遭受各種缺陷，包括在涂覆材料內的微粒的非均勻混合和凝聚、不好的粘附、分層以及高粗糙度。對于這種背景需要開發(fā)本文描述的表面嵌入的裝置組件和相關制造方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施例涉及一種活性或功能性添加劑，該添加劑被嵌入在用作各種電子裝置或光電裝置(包括:太陽能裝置、智能窗、顯示器、接觸傳感器面板、觸摸顯示器等)中的組件的主體材料的嵌入表面中。表面嵌入的裝置組件的實施例提供了改善的性能，以及產生于它們的組成和制造工藝的成本利益。裝置組件可以通過以下工藝來制造:例如將添加劑物理嵌入到主體材料中的表面嵌入工藝，同時保持主體材料(或基質材料)的期望特性，并且將額外的期望特性賦予所得的表面嵌入的裝置組件，諸如電導率和頻譜偏移。還可以考慮本發(fā)明的其他方面和實施例。以上概述和以下詳細描述并非意味著將本發(fā)明限定到任何特定的實施例，而僅意味著描述本發(fā)明的一些實施例。


為了更好地理解本發(fā)明的一些實施例的性質和目的，應當結合附圖來參考以下詳細的描述。圖1A說明遍及器件層的主體地混合了添加劑的裝置組件。圖1B說明添加劑在位于另一個器件層的頂部上的一個器件層中混合的裝置組件。
圖1C說明添加劑被表面地或表面沉積在器件層的頂部上的裝置組件。圖1D至圖1I說明根據本發(fā)明的實施例實施的各種表面嵌入的裝置組件。圖2A至圖2H說明根據本發(fā)明的實施例實施的另外的表面嵌入的裝置組件。圖3說明根據本發(fā)明的一個實施例，在海平面的AM1.5-G的太陽光譜作為波長的函數(shù)。圖4是根據本發(fā)明的一個實施例，電阻與添加劑的裝填水平(load level，裝填量水平)的對數(shù)坐標圖。圖5A至圖5C說明根據本發(fā)明的實施例，形成表面嵌入的裝置組件的制造方法。圖6至圖8說明根據本發(fā)明的各種實施例的太陽能裝置。圖9說明根據本發(fā)明的一個實施例的智能窗。圖10說明根據本發(fā)明的一個實施例的顯示裝置。圖11說明根據本發(fā)明的一個實施例，與主體材料的嵌入表面相關的添加劑濃度的各種配置。圖12是根據本發(fā)明的一個實施例，表示不同類型的接觸傳感器和顯示器的多個電子裝置構造的示意圖。
具體實施例方式定義

將以下定義應用到根據本發(fā)明的一些實施例所描述的一些方面。也可以對這些定義同樣地進行擴展。如本文所利用的，單數(shù)形式“一”(a)、“一個”(an)以及“該”(the)包括復數(shù)指代，除非上下文清楚地另外指明。因而，例如，一個對象可以包括多個對象，除非上下文清楚地另外指明。如本文所利用的，術語“組”涉及一個或更多個對象的集合。然而，例如，一組對象可以包括單個對象或多個對象。一組對象也可以涉及組中的成員。一組對象可以相同或不同。在一些實例中，一組對象可以共享一個或更多個共同的特性。如本文所利用的，術語“相鄰”涉及接近或毗連。相鄰的對象可以彼此分開，或可以實際上或直接彼此接觸。在一些情況下，相鄰的對象可以彼此連接或可以彼此形成一體。如本文所利用的，術語“與…連接”、“被連接”以及“連接”涉及可操作的耦接或連接。被連接的對象可以與另一個直接耦接，或者可以與另一個諸如通過另一組對象間接耦接。如本文所利用的，術語“基本上”和“基本的”涉及相當大的程度或范圍。當結合一個事件或一種環(huán)境利用時，該術語可以涉及該事件或環(huán)境精確地發(fā)生的情況，以及該事件或環(huán)境非常近似地發(fā)生的情況，諸如本文描述的制造方法的典型的容限水平。如本文所利用的，術語“可選擇的”和“可選擇地”意味著隨后的描述的事件或環(huán)境可以發(fā)生或可以不發(fā)生，并且意味著該描述包括事件和環(huán)境發(fā)生的情況和不發(fā)生的情況。如本文所利用的，關系術語:諸如“內部”、“里面”、“外部”、“外面”、“頂部”、“底部”、“前部”、“后部”、“背面”、“上部”、“向上地”、“下部”、“向下地”、“垂直的”、“垂直地”、“側面的”、“側面地”、“以上”以及“以下”涉及諸如根據附圖，一組對象相對另一組對象的方向，但是在制造或利用期間不需要這些對象的具體方向。如本文所利用的，術語“亞納米范圍”或“亞nm范圍”涉及小于大約I納米(“nm”)的尺寸的范圍，諸如從大約0.1nm至大約lnm。如本文所利用的，術語“納米范圍”或“nm范圍”涉及從大約Inm至大約I微米(“ V- m”)的尺寸范圍。nm范圍包括“下nm范圍”、“中nm范圍”和“上nm范圍”,所述下nm范圍涉及從大約Inm至大約IOnm的尺寸范圍，所述中nm范圍涉及從大約IOnm至大約IOOnm的尺寸范圍，所述上nm范圍涉及從大約IOOnm至大約I ii m的尺寸范圍。如本文所利用的，術語“微米范圍”或“Pm范圍”涉及從大約Iym至大約I毫米(“mm”)的尺寸范圍。Pm范圍包括“下范圍”、“中Pm范圍”以及“上Pm范圍”，所述下ii m范圍涉及從大約Ium至大約10 ii m的尺寸范圍,所述中U m范圍涉及從大約10 y m至大約100 u m的尺寸范圍,所述上y m范圍涉及從大約100 u m至大約Imm的尺寸范圍。如本文所利用的，術語“縱橫比”涉及對象的最大尺寸或程度與對象的其余尺寸或程度的平均值的比，其中，其余的尺寸相對于彼此以及相對于最大尺寸正交。在一些情況下，對象的其余尺寸可以大體相同，并且其余尺寸的平均值可以大體與其余尺寸中的任何一個相對應。例如，圓柱體的縱橫比涉及圓柱體的長度與圓柱體的截面直徑的比。作為另一個實例，球體的縱橫比涉及球體的長軸與球體的短軸的比。如本文所利用的，術語“亞納米尺寸的添加劑”涉及具有至少一個在亞nm范圍中的尺寸的添加劑。亞納米尺寸的添加劑可以具有多種形狀中的任意一種，并且可以由多種材料形成。如本文所利用的，術語“納米尺寸的添加劑”涉及具有至少一種在nm范圍中的尺寸的添加劑。納米尺寸的添加劑可以具有多種形狀中的任意一種，并且可以由多種材料形成。納米尺寸的添加劑的實例包括:納米線、納米管、納米板以及納米顆粒。如本文所利用的，術語“納米線”涉及一種大體固體的、細長的、納米尺寸的添加齊U。典型地，納米線具有在nm范圍的橫向尺寸(例如，以寬度、直徑、或者表示穿過正交方向的平均值的寬度或直徑形式的截面尺寸)，在U m范圍的縱向尺寸(例如，長度)，以及大于3或更大的縱橫比。如本文所利用的，術語“納米板”涉及大體固體的、類似平面形狀的納米尺寸的添加劑。如本文所利用的，術語“納米管”涉及一種細長的、中空的、納米尺寸的添加劑。典型地，納米管在nm范圍內具有橫向尺寸(例如，以寬度、外徑、或者表示正交方向的平均值的寬度或外徑形式的截面尺寸)、在U m范圍內的縱向尺寸(例如，長度)、以及大約3或更大的縱橫比。如本文所利用的，術語“納米顆?！鄙婕扒驙畹?、納米尺寸的添加劑。典型地，納米顆粒的每個尺寸(例如，以寬度、直徑、或者表示正交方向的平均值的寬度或直徑形式的截面尺寸)在nm范圍內，并且納米顆粒具有小于大約3 (諸如，大約I)的縱橫比。如本文所利用的，術語“微米尺寸的添加劑”涉及具有至少一種在Pm范圍內尺寸的添加劑。典型地，微米尺寸的添加劑的每個尺寸在Pm范圍內或超過iim范圍。微米尺寸的添加劑可以具有多種形狀的任意一種，并且可以由多種材料形成。微米尺寸的添加劑的實例包括:微米線、微米管以及微米顆粒。
如本文所利用的，術語“微米線”涉及一種大體固體的、細長的、微米尺寸的添加齊U。典型地，微米線具有在Pm范圍的橫向尺寸(例如，以寬度、直徑、或者表示穿過正交方向的平均值的寬度或直徑形式的截面尺寸)、以及大約3或更大的縱橫比。如本文所利用的，術語“微管”涉及著一種細長的、中空的、微米尺寸的添加劑。典型地，微管具有在Pm范圍的橫向方向(例如，以寬度、外徑、或表示穿過正交方向的平均值的寬度或外徑形式的截面尺寸)、以及大約3或更大的縱橫比。如本文所利用的，術語“微?！鄙婕扒驙畹?、微米尺寸的添加劑。典型地，微粒的每個尺寸(以寬度、直徑、或者表示穿過正交方向的平均值的寬度或直徑形式的截面尺寸)在U m范圍內，并且微粒具有小于大約3 (諸如大約I)的縱橫比。如本文所利用的，術語“紫外線范圍”涉及從大約5nm至大約400nm的波長范圍。如本文所利用的，術語“可見光范圍”涉及從大約400nm至大約700nm的波長范圍。如本文所利用的，術語“紅外線范圍”涉及從大約700nm至大約2_的波長范圍。如本文所利用的，術語“封裝材料(encapsulant) ”涉及用于封裝或封閉電子裝置以阻擋環(huán)境和/或作為光學粘合材料的灌封劑或灌封材料、前薄片、夾層、光學透明膠(或0CA)、和/或后薄片材料。在一些實例中，封裝材料可以用作封裝物質和前薄片。在一些實例中，封裝材料可以包括以下材料中的一種或更多種:乙烯醋酸乙烯酯(或EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(或PVB)、離聚物、熱塑性聚氨酯(或TPU)、熱塑性聚烯烴(或TP0)、熱塑性彈性體(或TPE)、硅膠、硅氧烷、任何其他的聚合物、類金剛石的碳薄膜、溶膠-凝膠、硅酸鈉、以及以下可利用的封裝材料:Teonex (R)PEN、Tef1n (R)、Melinex (R)ST、Elvax (R)PV EVA、DuPontPV5200 封裝材料、DuPont PV5300 封裝材料、Dow Corning PV-6100 封裝材料、1-2577 低 VOC涂層、1-2620低VOC涂層、PV-6150單元封裝材料、PV灌封劑、PV封裝劑、Dow Enlight聚烯烴封裝材料膜、STR EVA photocap A9918P/UF、STR photocap25539P 熱塑封裝材料、STRLaminates、Solutia Vistasolar EVA、Etimex Solar GmbH 封裝材料、Saflex PVB> SalfexPG41薄型封裝材料、Cytec封裝材料、DuPont PV5400離聚物封裝材料薄片、Ellsworth環(huán)氧封裝材料、V~gool EVA 封裝材料、Bixby BixCure EVA、Saint-Gobain LightSwitchFrontsheet Complete、Saint-Gobain LightSwitch 封裝材料、3M8171、3M8172 或者標準封裝材料、前薄片或后薄片材料的任意組合或變型。具有表面嵌入的添加劑的裝置組件本文描述的表面嵌入的裝置組件與通過活性或功能性的添加劑的合并而獲得期望特性的其他可能的方法不同。三種其他的方法在圖1A至圖1C中說明，并且與參照圖1D至圖1I以及圖2A至圖2H說明和描述的改進的表面嵌入的裝置組件進行對照。圖1A說明添加劑102遍布在器件層104主體上進行混合的裝置組件100。圖1B說明添加劑108遍布在一個器件層110上進行混合，該器件層(與添加劑108 —起)被涂覆或另外設置在另一種器件層112的頂部上的裝置組件106。圖1C說明添加劑116表面地或表面沉積在器件層118的頂部上的裝置組件114。諸如圖1C中所描述的配置可以具有表面沉積的添加劑116與器件層118的差粘合性。相反，圖1D至圖1I說明根據本發(fā)明的實施例實施的各種表面嵌入的裝置組件120、122、124、126、128以及170。圖1D是表面嵌入的添加劑130被部分地暴露出并且部分地掩埋在主體材料132的頂部的嵌入表面134的示意圖，所述主體材料132與電子裝置或光電裝置的器件層或其他組件相對應。嵌入表面134也可以是主體材料132的底表面。如圖1D所說明的，添加劑130也位于與嵌入表面134相鄰，并且在主體材料132的嵌入區(qū)138內，主體材料132的剩余部分很大程度上沒有添加劑130。在所說明的實施例中，嵌入區(qū)138較薄(例如，具有小于或遠小于主體材料132的總厚度的厚度，或者具有與添加劑130的特征尺寸可比的厚度)，并且因此，可以被稱作為“平面”或“類似平面”。經由主體材料132的合理性選擇，諸如某些聚合物或包含聚合物的復合材料，裝置組件120可以是透明的和柔性的，以及輕質的。然而，可以實施其他的實施例，其中裝置組件120不需要為透明的或柔性的裝置中。裝置組件120 (以及本文描述的其他表面嵌入結構)可以比現(xiàn)有的結構更平滑。因為粗糙會導致滲透到相鄰的器件層，與相鄰的器件層的差粘合性、分層以及其他不期望的效果，所以高平滑度(例如，低粗糙度)可以是所期望的。圖1E是表面嵌入的添加劑136完全地嵌入到與電子裝置或光電裝置的器件層或其他組件相對應的主體材料142的頂部的嵌入表面140中的示意圖。嵌入表面140也可以是主體材料142的底表面。如圖1E所示，添加劑136位于與嵌入表面140相鄰，并且在主體材料142的嵌入區(qū)144中，主體材料的剩余部分很大程度上沒有添加劑。在所示的實施例中，嵌入區(qū)144較薄(例如，具有小于或遠遠小于主體材料142的總厚度的厚度、或者具有與添加劑136的特征尺寸可比的厚度)，并且因此可以被稱作為“平面”或“類似平面”。以這種方式，盡管通過被完全地嵌入在嵌入表面140的下面某一較均勻的距離，添加劑136也可以保留成大體平面配置。經由主體材料142的合理性選擇，諸如某些聚合物或包含聚合物的復合材料，裝置組件122可以是透明的并且柔性的，以及輕質的。然而，其他的實施例可以實施為其中裝置組件122無需為透明的或柔性的裝置。圖1I是類似于圖1E的示意圖，但是具有完全地嵌入并且接近(或僅在下面)主體材料174的頂部的嵌入表面176的添加劑172。圖1F是表面嵌入的添加劑146完全地嵌入在與電子裝置或光電裝置的器件層或其他組件相對應的主體材料150的頂部的嵌入表面148中的不意圖。嵌入表面148也可以是主體材料150的底表面。如圖1F中所不,添加劑146位于與嵌入表面148相鄰，并且在主體材料150的嵌入區(qū)152內，主體材料的剩余部分很大程度上不存在添加劑。在所示的實施例中，嵌入區(qū)152的厚度比添加劑146的特征尺寸(例如，添加劑146的單個的截面直徑或穿過添加劑146的平均截面直徑)大，但是仍小于(或遠遠小于)主體材料150的總厚度小。添加劑146可以在嵌入區(qū)152內被分配或布置為多個層，特定層的添加劑146保留大體平面配置，盡管被完全地嵌入在嵌入表面148的下面。應當注意的是，盡管在圖1F中未示出，但是另一種實施與圖1F類似，但是具有被部分地暴露在主體材料150的嵌入表面148上的添加劑146。圖1G是表面嵌入的添加劑154被部分地暴露出，并且部分地掩埋在主體材料158的頂部的嵌入表面156中的示意圖，所述主體材料158與被涂覆或者否則設置在另一個器件層160的頂部上的一個器件層相對應。主體材料158可以被實施為設置在用作襯底的器件層160的頂部的涂層或其他的二次材料(諸如泥漿或漿糊)。如圖1G中所示，添加劑154位于與嵌入表面156相鄰，并且在主體材料158的嵌入區(qū)162內，主體材料的剩余部分很大程度上沒有添加劑154。也設想添加劑154可以分配在較大的容積比的主體材料158內，諸如在具有與添加劑154的特征尺寸可比的厚度的較薄的涂層的情況下。在所示的實施例中，嵌入區(qū)162較薄，并且因而被稱作為“平面”或“類似平面(或類平面)”。應當注意的是，盡管在圖1G中未示出，另一個實施例與圖1G相似，但是具有完全地嵌入在主體材料158的嵌入表面156之下的添加劑154。圖1H是表面嵌入的添加劑164交叉地位于主體材料166內以便形成有序的圖案的示意圖。添加劑164可以被部分地嵌入到主體材料166的頂部的嵌入表面168中，并且位于主體材料166的嵌入區(qū)中(例如，與圖1D和圖1G相似)，被完全地掩埋在嵌入表面168之下(例如，與圖1E、圖1I以及圖1F相似)，或者它們的組合，但是添加劑164不均勻地交叉地位于主體材料166中，而是被圖案化。應當注意的是，盡管在圖1H中示出網格圖案，但是一般地圖案可以包括:非周期的(或無周期的、隨機的)圖案和周期性圖案，諸如菱形圖案、正方形圖案、矩形圖案、三角形圖案、各種多角形圖案、波紋圖案、有角圖案、互連圖案(例如，在電子裝置或光電裝置中的形成電路)或其組合。圖1H說明，盡管圖案的形成發(fā)生，但是圖案的“線”部分的放大視圖揭示了各個“線”部分的配置包括與以下圖1D至圖1G，圖1I以及圖2中所說明的配置中的任何一個或組合相似的表面嵌入的添加劑。為了提供諸如導電率、導熱率以及吸收增強的期望特性，添加劑164(以及以下圖1D至圖1G、圖1I以及圖2中所示的添加劑)可以包括金屬納米線，諸如銀(或Ag)納米線、銅(或Cu)納米線、或者它們的組合，具有短于圖案的特征長度(例如，單個“線”部分的長度)的平均縱向尺寸，長于圖案的特征寬度(例如，單個“線”部分的寬度)的縱向尺寸，或者具有二者。添加劑的其他類型以及添加劑的其他組合也可以用來替換金屬納米線、或者與金屬納米線組合，諸如包括銀納米顆粒的納米顆?；蚱渌慕饘偌{米顆粒。在一些實施例中，添加劑164可以被燒結,或者被另外熔合以形成可以在諸如太陽能裝置、接觸傳感器以及智能窗的裝置中用作互連或互連網格的實線。這個實施例相對現(xiàn)有的方法提供了很多優(yōu)點，包括增強的持久性并且允許易于分層并且可以抑制導電性或增加電阻的涂層或其他的粘合材料的省略。在圖2A至圖2H中示出表面嵌入的裝置組件的其他配置。圖2A至圖2H中所示的表面嵌入的裝置組件的某些方面可以采用與以上在圖1D至圖1I中所示和描述的相似的方式來實施，并且以下不重復那些方面。圖2A是包括以不同類型的納米線、不同類型的納米管或者它們的組合的形式的至少兩種不同類型的添加劑200和202的表面嵌入的添加劑的示意圖。一般地，添加劑200和202可以根據例如它們的尺寸、形狀、材料組成或它們的組合而不同。如圖2A中所示，添加劑200和202采用特定的排列(諸如，分層排列)而位于嵌入區(qū)204內。每一層可以主要包括各個不同類型的添加劑，盡管不同的類型的添加劑也可以穿過層之間。添加劑200和202的這種分層排列也可以根據不同的嵌入區(qū)來描述，不同類型的添加劑位于各個嵌入區(qū)內。盡管添加劑200和202被示為完全地嵌入，但是也設想至少一些添加劑200和202可以被部分地嵌入并且表面暴露出。圖2B是與圖2A相似的示意圖，但是具有以不同類型的納米顆粒形式的至少兩種不同類型的添加劑206和208。也設想可以包括納米顆粒與納米線和納米管的任意一個或兩個組合。還設想根據添加劑的特定類型，本文描述的其他實施例可以用不同的類型的添加劑來實施。盡管添加劑206和208被示為完全地嵌入，但是可以設想至少一些添加劑206和208可以被部分地嵌入并且表面暴露出。圖2C是表面嵌入的添加劑210被部分地嵌入在與一個器件層相對應的主體材料212中，其中被實施為涂層的另一個器件層214填充在添加劑210的周圍，如圖2C中所示，或者完全地覆蓋添加劑210，或者使添加劑210部分地暴露出。器件層214可以具有與主體材料212 (或本文描述的其他主體材料)相同的或相似的組成，或者可以具有不同的組成以提供另外的或修改的功能性，諸如當利用導電材料或半導體(例如，銦錫氧化物(“ITO”)、ZnO (i)，ZnO: Al、ZnO:B、SnO2:F、Cd2SnO4、CdS、ZnS、其他的摻雜的金屬氧化物、導電或半導體聚合物、基于富勒烯的涂層、諸如基于碳納米管的涂層、或另一種透明的導電材料)實施，以用作緩沖層來在太陽能裝置的環(huán)境下調整功函數(shù)，或者提供用于電流流動的導電路徑，替換通過表面嵌入的添加劑210提供的導電路徑，或者與所述導電路徑組合。在ITO的情況下，例如，表面嵌入的添加劑210的存在可以通過允許減少所使用的ITO的量來提供成本節(jié)省，并且因此，提供了器件層214的減小的厚度(相對于不存在添加劑210)，諸如小于大約lOOnm、不大于大約75nm、不大于大約50nm、不大于大約40nm、不大于大約30nm、不大于大約20nm、或者不大于大約10nm、以及下降到大約5nm或更小的厚度。另外，表面嵌入的添加劑210的存在可以允許用低溫固化的ITO的溶液沉積(代替濺射)。這導致較低導電性的ITO層仍可以滿足功函數(shù)匹配，同時添加劑210可以減輕由不用高溫固化的溶液沉積的ITO呈現(xiàn)出的減小的導電性。設想添加劑210可以采用圖案(例如，網格圖案或諸如以上關于圖1H所提到的任何其他圖案)來布置，并且器件層214可以用大體匹配的圖案(例如，匹配的網格圖案或諸如以上關于圖1H所提到的任意的其他的匹配圖案)來形成，以便完全地覆蓋添加劑210，或者使添加劑210部分地暴露出。可替選地、或者相結合，添加劑210的網絡可以通過被沉積或以其他方式施加的規(guī)則的導電網格來實施。如圖2C中所示的表面嵌入的裝置組件也可以用作例如接觸傳感器面板、接觸傳感器或觸摸顯示器，其中，添加劑210可以形成投影電容式接觸傳感器、電容式接觸傳感器、阻變接觸傳感器或者它們的組合。在某些實施例中，主體材料212是例如光學透明膠(或0CA)。在某些實施例中，添加劑210可以用作被圖案化的透明導電電極、未被圖案化的透明導電電極、或者它們的組合。這種實施有利于，尤其是，減小在接觸傳感器中包括的層的數(shù)目。圖2D是與圖1D相似的示意圖，但是納米顆粒216與納米線218 (或其他高的縱橫比的添加劑)結合地表面嵌入，并且位于“平面”或“類似平面”的嵌入區(qū)222。盡管未示出，納米顆粒216和納米線218中的任意一個或兩個都可以全部在頂部的嵌入表面220之下(例如，與圖1E、圖1F或圖1I中所示的配置相似)。圖2E是與圖1D相似的示意圖，但是具有以不同類型的納米線、不同類型的納米管、或者納米線和納米管的組合的形式的至少兩種不同類型的添加劑224和226。盡管未示出，但是不同類型的添加劑224和226中的任意一個或兩個可以全部在頂部的嵌入表面228之下(例如，與在圖1E、圖1F或圖1I中所示的配置相似)。圖2F是主體材料230的示意圖，其中主體材料230用添加劑嵌入在主體材料230的任意一側上。具體地，添加劑232被至少部分地嵌入在主體材料230的頂部的嵌入表面236中，并且位于與頂部的嵌入表面236相鄰，以及在主體材料230的嵌入區(qū)240內，同時添加劑234被至少部分地嵌入在主體材料230的底部的嵌入表面238中，并且位于與底部的嵌入表面238相鄰，以及在主體材料230的嵌入區(qū)242中。設想針對主體材料230的任意特定側，在主體材料230中的添加劑的嵌入程度，或者不同類型的添加劑的包含可以采用與以上或以下隨后描述的相似的方式來實施。盡管添加劑232和234被示為部分地嵌入在主體材料230中，但是設想至少一些添加劑232和234可以被完全地嵌入在主體材料230中。還設想添加劑可以被嵌入在主體材料230的另外表面中，諸如主體材料230的邊緣或側表面中的任意一個或更多個。圖2F中所示的表面嵌入的裝置組件可以用作例如太陽能裝置的封裝層(encapsulant layer),其中,添加劑232面對入射陽光,并執(zhí)行光譜偏移以匹配太陽能裝置的光敏層的帶隙能量，并且添加劑234用作電極或集流器，并包括以納米顆粒、微米顆粒、納米線、微米線、納米管、微米管的形式，或者這些形式的其他形式或這些形式的組合的導電材料，諸如碳、金屬、金屬氧化物、碳黑、石墨烯、或者它們的組合。如圖2F中所示的表面嵌入的裝置組件也可以用作例如期望將添加劑232和234彼此分開的封裝層或者其他器件層，諸如在不相容的磷光體的情況下。如圖2F中所示的表面嵌入的裝置組件也可以用作例如接觸傳感器面板、接觸傳感器、或觸摸顯示器，其中添加劑232和234可以相互作用以形成投影電容式接觸傳感器、電容式接觸傳感器、阻變接觸傳感器、或者它們的組合。在某些實施例中，主體材料230是例如光學透明膠(或OCA)。在某些實施例中，添加劑232和234可以用作被圖案化的透明導電電極、或未被圖案化的透明導電電極、或者它們的組合。這種實施有助于，尤其是減小在接觸傳感器中包括的層數(shù)。圖2G是與圖2C相似的示意圖，但是表面嵌入的添加劑244被部分嵌入在主體材料246中，所述主體材料246與實施為設置在另一個裝置層248的頂部的涂層的器件層相對應，并且其中，實施為涂層的另一個器件層250填充包圍添加劑244的至少一個層，并且與添加劑244電連接，如圖2G中所示，或者將器件層部分地暴露出，或者完全地覆蓋添加劑244。通過完全地覆蓋添加劑244，器件層250的所得表面非常平滑(例如，具有可以與不存在添加劑244的器件層250的固有平滑性或粗糙性大體相比的平滑性或粗糙性)。器件層250可以具有與主體材料246 (或本文描述的其他主體材料)相同或相似的組成，或者可以具有不同的組成以提供額外的或修改的功能性，諸如當利用導電材料或半導體(例如，IT0、ZnO (i)、ZnO: Al、ZnO:B、SnO2:F、Cd2Sn04、CdS、ZnS、另一個摻雜的金屬氧化物、導電或半導體聚合物、基于富勒烯的涂層、諸如基于碳納米管的涂層、或其他的透明的導電材料)實施，以用作緩沖層來在太陽能裝置的環(huán)境下調整功函數(shù)，或者提供用于電流流動的導電路徑，替換通過表面嵌入的添加劑244提供的導電路徑，或者與通過表面嵌入的添加劑244提供的導電路徑組合。在ITO的情況下，例如，表面嵌入的添加劑244的存在可以通過允許利用減少量的ITO來節(jié)省成本，并且因此，提供器件層250的減小厚度(相對不存在添加劑244)，諸如小于大約lOOnm、不大于大約75nm、不大于大約50nm、不大于大約40nm、不大于大約30nm、不大于大約20nm、不大于大約10nm、以及下降到大約5nm或更小的厚度。另外,表面嵌入的添加劑244的存在可以允許用低溫固化的ITO的溶液沉積(代替濺射)。所得到的較低導電性的ITO層仍可以滿足功函數(shù)匹配，同時添加劑244可以減輕不用高溫固化通過溶液沉積的ITO呈現(xiàn)出的減少的導電性。設想添加劑244可以被布置成圖案(例如，網格圖案或諸如以上圖1H所提到的任意其他的圖案)，并且器件層250可以用大體匹配的圖案(例如，匹配的網格圖案、或諸如以上圖1H所提到的任意的其他匹配的圖案)來形成，以便完全地覆蓋添加劑244，或者使添加劑244部分地暴露出?？商孢x地、或者相結合，添加劑244的網絡可以通過沉積或以其他方式施加的規(guī)則的導電網格來增補。
圖2H是與圖2F相似的示意圖，具有添加劑260和272，添加劑260被至少部分地嵌入在主體材料262的頂部的嵌入表面264中，并且位于與頂部的嵌入表面264相鄰，以及在主體材料262的嵌入區(qū)266中，添加劑272被至少部分地嵌入在主體材料262的底部的嵌入表面268中，并且位于與底部的嵌入表面268相鄰，以及在主體材料262的嵌入區(qū)270中。盡管添加劑260和272被示為完全地嵌入在主體材料262中，但是可以設想至少一些添加劑260和272可以被部分地嵌入并且表面暴露出。在所示的實施例中，主體材料262也用設置在添加劑260與272之間并且位于主體材料262的內部的嵌入區(qū)276內的添加劑274來嵌入。圖2H中所示的表面嵌入的裝置組件可以用作例如智能窗，其中，添加劑260和272用作電極對，并且添加劑274提供顏色或陰影改變功能。本文描述的某些表面嵌入的裝置組件的一個方面是在主體材料中提供了垂直添加劑濃度梯度，即沿著主體材料的厚度方向的梯度。本體結合(例如，如圖1A中所示)目的在于提供在整個主體材料中的均勻垂直添加劑濃度梯度，盡管實際上凝聚和其他的效應可以防止這種均勻的梯度實現(xiàn)。對于傳統(tǒng)的涂覆實施(例如，如圖1B中所示)，垂直添加劑濃度梯度可以存在于涂層和下層的襯底之間；然而，并且與本體結合相似，傳統(tǒng)的涂覆實施的目的在于在整個涂層中提供均勻的垂直添加劑濃度梯度。相反，根據添加劑在主體材料的嵌入區(qū)內的位置，本文描述的表面嵌入的裝置組件允許可變的、可控制的垂直添加劑濃度梯度。針對某些實施，在嵌入區(qū)內的添加劑的位置范圍使得至少大部分(按重量、體積或數(shù)量密度計)添加劑包括在嵌入區(qū)內，諸如包括至少大約60% (按重量、體積或數(shù)量密度計)的添加劑，包括至少大約70% (按重量、體積或數(shù)量密度計)的添加劑、包括至少大約80% (按重量、體積或數(shù)量密度計)的添加劑、包括至少大約90% (按重量、體積或數(shù)量密度計)的添加齊U、包括至少大約95% (按重量、體積或數(shù)量密度計)的添加劑。例如，基本上全部的添加劑可以位于嵌入區(qū)內，使得主體材料的剩余部分基本沒有添加劑。對于某些應用和某些裝置組件，也可以設想本體結合或傳統(tǒng)的涂覆實施可以用于代替在嵌入區(qū)內的添加劑的位置，或者與在嵌入區(qū)內的添加劑的位置組合。一般地，添加劑可以包括導電材料、半導體、磷光體、多變色材料、另一種類型的材料、或者它們的組合，它們可以采用納米尺寸的添加劑、微米尺寸的添加劑、以及以亞-nm范圍尺寸的添加劑。添加劑也可以采用膠體和原子物質或分子物質的形式，諸如溶解的原子物質或分子物質。例如，至少一種添加劑可以具有在大約0.1nm至大約Imm的范圍的截面尺寸(或者添加劑群體可以具有平均截面尺寸)。在一些實施例中，截面尺寸(或平均截面尺寸)在大約Inm至lOOnm、大約Inn至20nm、大約20nm至大約lOOnm、大約Inm至50微米、大約IOOnm至大約I微米、大約Inm至大約100微米、或者大約500nm至大約50微米的范圍中。在一些實施例中，基本上全部的添加劑具有在大約0.1nm至大約Imm或者大約0.1nm至大約100微米的范圍中的截面尺寸。在期望賦予導電性的情況下，添加劑可以包括導電材料、半導體或者它們的組合。導電材料的實例包括:金屬(例如，銀、銅以及金)、金屬合金、銀納米線、銅納米線、金納米線、基于碳的導體(例如，碳納米管、石墨烯、以及巴基球(buckybal I))、可選摻雜的金屬氧化物和硫族化物(例如，ITO、ZnO(i)、ZnO:Al、ZnO:B、SnO2: F、Cd2SnO4, CdS、ZnS、以及其他的摻雜的金屬氧化物)、導電聚合物、以及它們的任意組合。半導體材料的實例包括:半導體聚合物、IVB族元素(例如，碳(或C)、硅(或Si)、以及鍺(或Ge))、族IVB-1VB 二元合金(例如，碳化硅(或SiC)和硅鍺(或SiGe))、族IIB-VIB 二元合金(例如，硒化鎘(或CdSe)、硫化鎘(或CdS )、碲化鎘(或CdTe )、氧化鋅(或ZnO )、硒化鋅(或ZnSe )、碲化鋅(或ZnTe )以及硫化鋅(或ZnS))、IIB-VIB族三元合金(例如，鎘鋅碲化物(或CdZnTe)、汞鎘碲化物(或HgCdTe)、汞鋅碲化物(或HgZnTe)、以及汞鋅硒化物(或HgZnSe))、IIIB-VB族二元合金(例如，銻化鋁(或Al Sb )、砷化鋁(或AlAs )、氮化鋁(或AlN)、磷化鋁(或AlP )、氮化硼(或BN)、磷化硼(或BP )、砷化硼(或BAs )、銻化鎵(或GaSb )、砷化鎵(或GaAS )、氮化鎵(或GaN)、磷化鎵(或GaP )、銻化銦(或InSb)、砷化銦(或InAs)、氮化銦(或InN)、以及磷化銦(或InP))、IIIB-VB族三元合金(例如，鋁鎵砷化物(或AlGaAs或AlxGahAs)、銦鎵砷化物(或InGaAs或InxGai_xAs)、銦鎵磷化物(或InGaP)、鋁銦砷化物(或AlInAs)、鋁銦銻化物(或AlInSb)、鎵砷氮化物(或GaAsN)、鎵砷磷化物(或GaAsP)、鋁鎵氮化物(或AlGaN)、鋁鎵磷化物(或AlGaP)、銦鎵氮化物(或InGaN)、銦砷銻化物(或InAsSb)、以及銦鎵銻化物(或InGaSb))、IIIB-VB族四元合金(例如，鋁鎵銦磷化物(或AlGalnP)、鋁鎵砷磷化物(或AlGaAsP)、銦鎵砷磷化物(或InGaAsP)、鋁銦砷磷化物(或Al InAsP)、鋁鎵砷氮化物(或AlGaAsN)、銦鎵砷氮化物(或InGaAsN)、銦鋁砷氮化物(或InAlAsN)、以及鎵砷銻氮化物(或GaAsSbN))、以及IIIB-VB族五元合金(例如，鎵銦氮砷銻化物(GaInNAsSb)和鎵銦砷銻磷化物(或GaInAsSbP))、IB-VIIB族二元合金(例如，氯化亞銅(或CuCl))、IVB-VIB族二元合金(例如，硒化鉛(或PbSe)、硫化鉛(或PbS)、碲化鉛(或PbTe)、硫化錫(或SnS)、以及碲化錫(或SnTe))、IVB-VIB族三元合金(例如，鉛錫碲化物(或PbSnTe)、鉈錫碲化物(或H2SnTe5)以及鉈鍺碲化物(或Il2GeTe5))、VB-VIB族二元合金(例如，鉍碲化物(或Bi2Te3))、IIB-VB族二元合金(例如，(或磷化鎘Cd3P2)、或砷化鎘Cd3As2)、銻化鎘(或Cd3Sb2)、磷化鋅(或Zn3P2)、砷化鋅(或Zn3As2)、以及銻化鋅(或Zn3Sb2))、以及IB族(或族11)元素、IIB族(或族12)元素、IIIB族(或族13)元素、IVB族(或族14元素)、VB族(或族15)元素、VIB族(或族16)元素、以及VIIB族(或族17)元素的其他二元、三元、四元或更高元的合金,諸如銅銦鎵硒化物(或CIGS)、以及它們的任意組合。添加劑可以包括:例如納米顆粒、納米線、納米管(例如，多壁的納米管(“MWNT”)、單壁的納米管(“SWNT”)、雙壁的納米管(“DWNT”)、石墨化或改進的納米管)、富勒烯、巴基球、石墨烯、微米顆粒、微米線、微米管、芯-殼納米顆粒或微米顆粒、芯-多殼納米顆粒或微米顆粒、芯-殼納米線、以及具有大體管狀、立方體、球形或錐體的形狀，并且如非晶的、結晶的、四角形的、六角形的、三角形的、正交晶的、單斜晶的或三斜晶的所表征的其他添加齊U、或者它們的任意組合。芯-殼納米顆粒和芯-殼納米線的實例包括如下:具有鐵磁芯(例如,鐵、鈷、鎳、錳、以及用這些元素中的一個或更多個形成的它們的氧化物和合金)的那些、具有由金屬、金屬合金、金屬氧化物、碳或它們的任意組合(例如，銀、銅、金、鉬、ZnO> ZnO(i)、ZnO:Al>ZnO:B、SnO2:F, Cd2SnO4, CdS、ZnS、TiO2, ITO、石墨烯、以及如本文所列的適用添加劑的其他材料)形成的殼的那些。芯-殼納米線的一個具體實例是具有銀芯和包圍銀芯的Au殼(或鉬殼或其他類型的殼)的芯-殼納米線，以減小或防止銀芯的氧化。芯-殼納米線的另一個實例是具有銀芯(或由另一種金屬或其他的導電材料形成的芯)，具有由以下材料中的一種或更多種形成的殼或其他涂層的芯-殼納米線:(a)導電聚合物，諸如聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)(或PED0T)以及聚苯胺(或PANI) ;(b)導電氧化物、硫族化物、以及陶瓷(例如，通過溶膠-凝膠、化學氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體增強化學氣相沉積或化學浴沉積而被沉積)，諸如ITO、ZnO:Al、ZnO:1n、SnO:F、SnO: Sb以及CdSn ； (c)以超薄層形式的絕緣層，諸如聚合物、Si02、BaTiO以及TiO2 ;以及(d)薄層金屬，諸如Au、Cu、N1、Cr、Mo以及W。這種被涂覆的或芯-殼形式的納米線可以期望賦予導電性，同時避免或減小與主體材料的不利的相互作用，例如，在存在諸如Ag的金屬的情況下，乙烯醋酸乙烯酯或另一種聚合物的潛在變黃或其他變色。在期望賦予光譜偏移功能的情況下，添加劑可以包括磷光體或另一種發(fā)光材料，其可以響應于能量激發(fā)而發(fā)射光。當前的太陽能裝置會在將入射陽光有效地轉換成有用電能的性能上受到技術限制。一種顯著的損耗機制典型地來自入射太陽光譜和光敏層的吸收光譜之間的不匹配。具體地，具有比光敏層的帶隙能量大的能量的光子會導致具有過量能量的光激發(fā)電荷載體(或載流子)的產生。這種過量能量典型地不轉換成電能，而是典型地損耗為熱。另外，這種熱會升高太陽能裝置的溫度，并且減小太陽能裝置的效率。結合這些熱化損耗，具有小于光敏層的帶隙能量的能量的光子典型地不被吸收，且因而典型地不貢獻于轉換成電能。結果，在帶隙能量周圍的入射太陽光譜的小范圍可以被有效地轉換成有用的電能。光譜偏移添加劑的表面嵌入允許入射太陽光譜的改變來處理光譜不匹配，并且改善太陽能功率轉換效率。磷光體可以被設計成波導、重定向、散射、反射、以及離子體激元信道輻射中的至少一種。磷光體的發(fā)光可以基于從原子或分子的電子激發(fā)狀態(tài)的弛豫而發(fā)生，并且可以包括例如化學發(fā)光、電致發(fā)光、光致發(fā)光、熱致發(fā)光、摩擦發(fā)光、以及它們的組合。例如，在包括熒光或磷光的光致發(fā)光的情況下，發(fā)光可以基于光激發(fā)，諸如陽光的的吸收。磷光體包括:下偏移材料，即以相對于能量激發(fā)的較低能量(較高波長)來發(fā)射光；以及上偏移材料，即以相對于能量激發(fā)的較高能量(或較短波長)來發(fā)射光。期望的下偏移磷光體包括吸收在某一范圍的能量之上的光子，并且發(fā)射具有比大約Eg稍微大的能量的光子的磷光體，其中Eg表示光敏層的帶隙能量。期望的上偏移磷光體包括吸收在某一范圍能量之上的光子，并且發(fā)射具有比大約Eg稍微大的能量的光子的磷光體，其中，Eg再次表示光敏層的帶隙能量。對于某些應用，多個光子產生可以收益更高的太陽能功率轉換效率，并且一般地，可以包括Hi個光子到r^_個光子的轉換，其中Ai和r^_是整數(shù)，并且r^_ > Iii。例如，量子切割材料可以通過吸收一個較短波長的光子并且發(fā)射兩個或更多個較長波長的光子來呈現(xiàn)出下偏移，同時下轉換材料可以通過吸 收一個較短波長的光子并且發(fā)射一個較長波長的光子來呈現(xiàn)出向下偏移。作為另一個實例，上轉換材料可以通過吸收兩個光子并且以較高的能量發(fā)射一個光子的過程來呈現(xiàn)出向上偏移。合適的磷光體包括以較高量子效率呈現(xiàn)出光致發(fā)光的那些磷光體，量子效率涉及輸出光子的數(shù)目與輸入光子的數(shù)目之比。磷光體的量子效率(或量子產率)可以具有相對于其“內部”量子效率的特征，“內部”量子效率涉及通過磷光體發(fā)射的光子的數(shù)目與通過磷光體吸收的光子的數(shù)目之比。期望的磷光體可以具有高內部量子效率而呈現(xiàn)出光致發(fā)光，該高內部量子效率為至少大約10%、至少大約20%、至少大約30%、至少大約40%、至少大約50%、至少大約60%、至少大約70%、至少大約80%、以及達到大約90%、達到大約95%或更大。量子效率也可以涉及光敏材料的特征，即通過光敏材料產生的電子載體的數(shù)目與入射到光敏材料的光子或通過光敏材料吸收的光子的數(shù)目之比。期望的磷光體包括吸收其中光敏材料具有低量子效率(例如，小于大約50%)的一個范圍的波長，并且發(fā)射其中光敏材料具有高量子效率(例如，至少大約50%，諸如至少大約80%)的另一個范圍的波長。在硅的情況下，例如，期望的磷光體包括具有從大約300nm至大約450nm的寬帶吸收，并且具有從大約600nm至大約800nm的發(fā)射的那些磷光體。磷光體可以被包括為納米顆粒(例如，量子點和納米晶體)、溶解的分子物質、納米尺寸或微米尺寸粒子(例如，結晶顆?；蚍蔷ьw粒)的懸浮液、或者它們的組合。磷光體可以被提供為金屬有機化合物(例如，有機鑭系元素化合物)、有機金屬化合物(例如，磷光有機金屬銥合成物(或絡合物)諸如Ir(bpy)3，其中，bpy代表聯(lián)吡啶，以及相似結構的Os和Pt合成物)、半導體納米結晶或量子點、有機分子(例如，有機染料)、以及無機晶體或其他材料(例如，摻雜稀土的陶瓷)。圖3說明在海平面的AM1.5_G的太陽光譜作為波長的函數(shù)。在涂黑的曲線之下的區(qū)域表示通過1.12eV帶隙硅光敏層捕獲的，直到雙帶隙能量(在該點上入射光可以在太陽能裝置中過量地產生熱化的載流子)的光譜范圍裝置。在圖的下面中，箭頭表示一個上偏移磷光體(基于Er3+的陶瓷)和一個下偏移磷光體(基于Er3+的磷光體)的吸收和發(fā)射光譜峰值。本文描述的實施例可以處理已經阻礙磷光體在太陽能裝置中的吸收的工程挑戰(zhàn)，例如:I)在一些情況下，磷光體可以具有小于理想的穩(wěn)定性。氧化(例如從Eu2+至Eu3+)可以在烘烤工藝期間發(fā)生。磷光體應當穩(wěn)定，并且與典型的400°C的烘烤工藝相兼容。2)在一些情況下，稀土金屬和用于鑭系金屬的提純工藝是昂貴的。在熒光燈中，例如稀土金屬可以導致最終的熒光燈成本的大約20%至40%。3)在一些情況下，稀土離子可以具有低吸收系數(shù)(例如，鑭系元素離子的4f_4f轉換被禁止或減弱)。磷光體基質可以期望將反射最小化，并且將光到激發(fā)載體的吸收和耦合效率最大。具有帶隙大于2.7eV的半導體基質(例如，ZnSe2.7eV、6H_SiC3.0eV、Ti023.0eV至3.2eV)期望從主導帶到稀土離子的激發(fā)水平的高效率能量轉換。感光劑期望主要吸收300nm至500nm的波長，并且有效地轉換成供體。4)在一些情況下，從主體材料的寄生吸收是影響在主體材料中合并的磷光體的損耗機制，其程度隨著層厚度、以及基質和發(fā)光物質類型變化。5)在一些情況下，磷光體可以表示環(huán)境和安全問題，可以在合成期間與水或濕氣不兼容，并且可以在UV輻射下降解。6)在一些情況下，高Yb3+濃度的濃度淬滅(concentration quenching)應當被最小化。由電荷補償引起聚類，以及經由在Yb3+子網格之上的能量遷移達到的減小淬滅中心可以改善濃度淬滅問題。7)在一些情況下，Yb3+的發(fā)射波長(例如，980nm)，同時在結晶Si的帶隙之上，會遭受在這種波長下的結晶Si的弱吸收，導致較厚的結晶Si層。8)在一些情況下，磷光體應當合并到在太陽能電池之上的透明層中，其中磷光體層的折射率、捕獲技術以及ARC可以被設計成將損耗最小化。9)在一些情況下，通過發(fā)光物質吸收并且再次發(fā)射的光會由于反射而不被傳送到太陽能電池，其中，光位于頂部逃逸錐內，或者穿過磷光體層的側面。10)在一些情況下，有機染料(同時呈現(xiàn)出較高的吸收系數(shù)，接近均勻的量子效率、以及簡單的加工性)可以具有窄的吸收帶、小的斯托克司頻移(Stokes shift)、不可靠的耐光性以及重要的再吸收損耗。在一些情況下，稀土離子可以呈現(xiàn)出低吸收系數(shù)，并且可以是昂貴的以及對環(huán)境有害。量子點制造起來昂貴，由于在吸收帶和發(fā)射帶之間大的重疊而可以呈現(xiàn)出高的再吸收損耗，以及可以呈現(xiàn)出差的量子效率。11)在一些情況下，在無機晶體中的缺陷和表面狀態(tài)可以用作非輻射復合的電子陷阱和中心。表面激發(fā)、庫倫破壞、熱淬滅、表面氧化以及其他的外部電反應可以降解發(fā)光物質。以下表I列出可以被包括為在表面嵌入的裝置組件中的添加劑的磷光體的另外實例。表I
權利要求
1.一種太陽能裝置，包括: 前覆蓋層； 后覆蓋層； 光敏層，所述光敏層被設置在所述前覆蓋層與所述后覆蓋層之間；以及 封裝層，所述封裝層被設置在所述前覆蓋層與所述后覆蓋層之間，并且與所述光敏層相鄰，其中，所述封裝層包括至少部分地嵌入到所述封裝層中的添加劑，所述添加劑是導電和半導體中的至少一種，并且所述添加劑包括亞納米尺寸的添加劑、納米尺寸的添加劑以及微米尺寸的添加劑中的至少一種。
2.如權利要求1所述的太陽能裝置，其中，所述封裝層具有嵌入表面，并且所述添加劑位于與所述嵌入表面相鄰的嵌入區(qū)內。
3.如權利要求2所述的太陽能裝置，其中，所述嵌入表面面對所述光敏層。
4.如權利要求2所述的太陽能裝置，其中，所述嵌入區(qū)的厚度小于所述封裝層的整體厚度。
5.如權利要求4所述的太陽能裝置，其中，所述嵌入區(qū)的厚度不大于所述封裝層的整體厚度的50%。
6.如權利要求5所述的太陽能裝置，其中，所述嵌入區(qū)的厚度不大于所述封裝層的整體厚度的20%。
7.如權利要求1所述的太陽能裝置，還包括一組母線，所述母線由所述封裝層至少部分地覆蓋，并且延伸到所述封裝層中。
8.如權利要求1所述的太陽能裝置，其中，在所述封裝層中的所述添加劑的裝填量是在電滲透閾值之上。
9.如權利要求1所述的太陽能裝置，其中，所述封裝層具有不大于lOOQ/sq的薄層電阻。
10.如權利要求9所述的太陽能裝置，其中，所述薄層電阻不大于15Q/sq。
11.如權利要求1所述的太陽能裝置，其中，所述封裝層被設置在所述前覆蓋層與所述光敏層之間，并且所述封裝層具有至少85%的太陽流量權重透光率。
12.如權利要求1所述的太陽能裝置，其中，所述添加劑與所述光敏層電接觸，并且起到所述太陽能裝置的電極的作用。
13.一種太陽能裝置，包括: 一組前器件層； 一組后器件層；以及 光敏層，所述光敏層被設置在所述前器件層組與所述后器件層組之間， 其中，所述前器件層組 和所述后器件層組中的至少一個包括: 主體材料，所述主體材料具有嵌入表面；以及 添加劑，所述添加劑被至少部分地嵌入到所述主體材料中，并且位于與所述嵌入表面相鄰的嵌入區(qū)內，其中，所述嵌入區(qū)的厚度小于所述主體材料的整體厚度。
14.如權利要求13所述的太陽能裝置，其中，所述嵌入區(qū)的厚度不大于5倍的所述添加劑的特征尺寸。
15.如權利要求14所述的太陽能裝置，其中，所述嵌入區(qū)的厚度不大于2倍的所述特征尺寸。
16.如權利要求14所述的太陽能裝置，其中，至少一種所述添加劑被嵌入到所述主體材料中至不大于100%的所述特征尺寸的程度。
17.如權利要求14所述的太陽能裝置，其中，至少一種所述添加劑被嵌入到所述主體材料中至大于100%的特征尺寸的程度，但是位于與所述嵌入表面相鄰。
18.如權利要求13所述的太陽能裝置，其中，所述添加劑包括納米管、納米線以及納米顆粒中的至少一種。
19.如權利要求13所述的太陽能裝置，其中，所述添加劑包括磷光體。
20.如權利要求19所述的太陽能裝置，其中，所述磷光體被配置成執(zhí)行入射光的光譜偏移，以匹配所述光敏層的吸收。
21.如權利要求19所述的太陽能裝置，其中，所述磷光體被配置成吸收在紫外線范圍的光，并且發(fā)射在可見光范圍和紅外線范圍中的至少一種中的光。
22.如權利要求19所述的太陽能裝置，其中，所述磷光體被配置成吸收在所述紅外線范圍的光，并且發(fā)射在所述可見光范圍的光。
23.如權利要求19所述的太陽能裝置，其中，所述磷光體被配置成吸收在所述紫外線范圍和所述可見光范圍中的至少一種中的光，并且發(fā)射在所述可見光范圍和所述紅外線范圍中的至少一種中的光。
24.如權利要求13所述的太陽能裝置，其中，所述前器件層組和所述后器件層組中的至少一個與前覆蓋層和后覆蓋層中的一個相對應。
25.如權利要求13所述的太陽能裝置，其中，所述前器件層組和所述后器件層組中的至少一個與封裝層相對應。
26.—種太陽能裝置，包括: 光伏電池；以及 發(fā)光太陽能會聚器，所述發(fā)光太陽能會聚器與所述光伏電池光學地連接，其中，所述發(fā)光太陽能會聚器包括: 前覆蓋層； 后覆蓋層；以及 夾層，所述夾層被設置在所述前覆蓋層與所述后覆蓋層之間，其中，所述夾層包括至少部分地嵌入到所述夾層中，并且位于所述夾層的嵌入區(qū)內的磷光體，使得所述夾層的其余部分基本沒有所述磷光體，并且其中，所述磷光體被配置成吸收入射太陽能輻射，并且發(fā)射導向所述光伏電池的輻射。
27.如權利要求26所述的太陽能裝置，其中，所述前覆蓋層被配置成面對所述入射太陽能輻射，并且所述磷光體位于與所述前覆蓋層相鄰的嵌入區(qū)內。
28.如權利要求27所述的太陽能裝置，其中，所述磷光體被完全地嵌入到所述夾層中，但是位于與所述前覆蓋層相鄰。
29.如權利要求26所述的太陽能裝置，其中，所述夾層還包括包含有聚合物和陶瓷中的至少一種的主體材料，并且所述磷光體被至少部分地嵌入在所述主體材料中。
30.如權利要求26所述的太陽能裝置，其中，所述磷光體被配置成執(zhí)行所述入射太陽能輻射的光譜偏移。
31.如權利要求26所述的太陽能裝置，其中，所述嵌入區(qū)域的厚度不大于所述夾層的整體厚度的40%。
32.如權利要求31所述的太陽能裝置，其中，所述嵌入區(qū)域的厚度不大于所述夾層的整體厚度的30%。
33.一種具有表面嵌入的添加劑的裝置，包括: 第一覆蓋層； 第二覆蓋層；以及 夾層，所述夾層被設置在所述第一覆蓋層與所述第二覆蓋層之間，其中，所述夾層包括: 主體材料；以及 添加劑，所述添加劑被至少部分地嵌入到所述主體材料中并且位于所述主體材料的嵌入區(qū)內，其中，所述嵌入區(qū)的厚度不大于所述主體材料的整體厚度的50%。
34.如權利要求33所述的裝置，其中，所述嵌入區(qū)的厚度不大于所述主體材料的整體厚度的40%。
35.如權利要求34所述的裝置，其中，所述嵌入區(qū)的厚度不大于所述主體材料的整體厚度的30%。
36.如權利要求33所述的裝置，其中，所述添加劑是導電的、半導體的、光致發(fā)光的以及多變色的中的至少一種。
37.如權利要求33所述的裝置，其中，所述添加劑包括納米管、納米線以及納米顆粒中的至少一種。
38.如權利要求33所述的裝置，其中，所述添加劑包括磷光體。
39.如權利要求33所述的裝置，其中，所述主體材料具有與所述第一覆蓋層相鄰的第一表面以及與所述第二覆蓋層相鄰的一個相對的第二表面，并且所述添加劑位于與所述主體材料的所述第一表面相鄰的所述嵌入區(qū)內。
40.如權利要求39所述的裝置，其中，所述添加劑和所述嵌入區(qū)分別與第一添加劑和所述主體材料的第一嵌入區(qū)相對應，并且所述夾層還包括第二添加劑，所述第二添加劑被至少部分地嵌入到所述主體材料中，并且位于所述主體材料的第二嵌入區(qū)內。
41.如權利要求40所述的裝置，其中，所述第一嵌入區(qū)與所述第二嵌入區(qū)間隔開。
42.如權利要求41所述的裝置，其中，所述第二嵌入區(qū)與所述主體材料的所述第二表面相鄰。
43.如權利要求33所述的裝置，其中，所述添加劑是圖案化的和未圖案化的中的至少一種，并且所述裝置是接觸傳感器。
44.一種具有表面嵌入的添加劑的裝置組件，包括: 封裝材料，包括: 主體材料；以及 添加劑，所述添加劑被至少部分地嵌入到所述主體材料內并且位于所述主體材料的嵌入區(qū)內，其中，所述嵌入區(qū)的厚度不大于所述主體材料的整體厚度的50%。
全文摘要
將活性或功能性添加劑嵌入到用作包括太陽能裝置、智能窗、顯示器等的各種電子或光電裝置的組件的主體材料的表面中。所得的表面嵌入的裝置組件提供了改善的性能，以及源自它們的組成和制造工藝的成本利益。
文檔編號H01L31/048GK103155174SQ201180048318
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權日2010年8月7日
發(fā)明者邁克爾·尤金·楊, 阿瓊·丹尼爾·瑞尼瓦斯, 馬修·R.·魯濱遜, 亞歷山大·周·米塔爾 申請人:伊諾瓦動力有限公司