技术领域
本发明是关于一种半导体涂料组成物；特别关于一种适用于以液态涂布或气态喷洒的方法去制造太阳能电池，且使太阳能电池具有较佳发电效果及富有电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物，以及使用该半导体纳米涂料组成物制成太阳能电池（Solarcell）的方法。
背景技术
近年来，随着工业发展及消费性电子产品普及化，生活环境中充斥的非游离辐射电磁波也随之增多；此外，为了顾及环保绿能的永续发展，以天然能源为主的太阳能电池俨然成为重要且广为所用的技术。
一般太阳能电池的类型繁多，其中又以硅基太阳能电池最为常见。该硅基太阳能电池具有P/N二极体层（P/Ndiode）、抗反射层（antireflection）、正面电极（frontcontactelectrode）及背面电极（backcontactelectrode）等基本结构；且当太阳光激发硅原子的电子（Electron）、电洞（Hole）对而致其游离，游离后的电子会受P/N二极体间的内建电场影响被加速分离，甚至受到P/N二极体间的内建电场影响，而使电子及电洞分别被吸引至其上、下二端金属导线，以形成发电与导电回路。
然而，由于传统硅基材的太阳能电池在生产制造过程不管是P/N二极体层或抗反射层（antireflection）、正面电极（frontcontactelectrode）及背面电极（backcontactelectrode）、空乏层等基本结构的材料通常是为固态材料所组成，此类生产方法大大限制整体太阳能电池的使用型态，甚至不易于未来加工于软性基板或可挠性基板的表面；此外，以传统固态材料基材表面制造太阳能电池时，制造的纳米级尺寸粗糙，并受限于无法有效微细化与控制，而导致白光中只有某些高能量区段的光谱才能让电子电洞被游离激发，因为这一个原因，使用传统方法生产的硅基太阳能电池的发电效率一直无法显现大幅提升。
另一方面，传统硅基材的太阳能电池纵使可以是由半导体、金属、陶瓷、有机材料等构成，但对于生活环境中所富含的大量电磁波也仅能发挥部份的遮蔽作用，更往往造成电磁波反射、绕射、潜行而继续散射于生活环境中，无法根本有效地消除电磁波辐射所产生的污染。
有鉴于此，确实有必要发展一种有别于习知的半导体纳米涂料组成物，以由此半导体纳米涂料组成物，制成具较佳发电效能，又兼具有电磁波遮蔽效果与太阳能发电池效果的涂层，进一步解决如前所述的各种问题。
发明内容
本发明主要目的乃改善上述问题，以提供一种具有电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物，其能够兼具较佳发电效果及电磁波遮蔽效果，进而可以使用于各种型态的基板表面，使太阳能发电结构体有更多展现场所，也可以大大降低太阳能发电结构的制造成本者。
本发明次一目的是提供一种以具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物制成太阳能电池的方法，其能够易于控制半导体纳米涂料组成物的尺寸大小与均匀度，以借纳米级尺寸的发电单体增加发电效率并富含电磁波遮蔽作用者。
本发明又一目的是提供一种以具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物制成太阳能电池的方法，其能够于室温下进行，可以大幅降低生产成本，并以大面积与简易方式实施，进而简化制程而符合经济效益者。
为达到前述发明目的，本发明具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物，包含0.01%～49%的纳米化N/P型杂质添加剂粉体、50%～99%的纳米化半导体基材、0.01%～30%的导电胶材及0.01%～10%的纳米碳管，且该纳米化半导体基材与该纳米化N/P型杂质添加剂粉体的粒径大小均为10-9～10-7米。
其中，该纳米碳管为单壁纳米碳管，该单壁纳米碳管的直径为0.6～4纳米。
其中，该纳米碳管为多壁纳米碳管，该多壁纳米碳管的直径为10～240纳米。
其中，该纳米化N/P型杂质添加剂粉体为纳米化N型杂质添加剂粉体、纳米化P型杂质添加剂粉体或等量的纳米化P型杂质添加剂粉体与纳米化N型杂质添加剂粉体混掺的混合添加剂。
其中，该纳米化N型杂质添加剂粉体选自磷化氢、五氧化二磷、砷化氢、五氧化二砷或磷化氢与五氧化二磷的混合。
其中，该纳米化P型杂质添加剂粉体为乙硼烷或B2O5。
其中，另添加0.01%～49%的化学溶剂，该化学溶剂为甲醇、乙醇、苯、对二甲苯、苯甲醇或甲苯。
其中，另添加0.01%～49%的钝化气体，该钝化气体为氮气、氦气、氖气、氪气或氩气。
其中，另添加有0.01%～49%的染料，该染料为TCPP染料。
其中，另添加有0.01%～49%的抗反射材，该抗反射材为二氧化硅粉体或氮化硅粉体，且粒径为10-9～10-7米。
其中，另添加有0.01%～3%透明漆料。
其中，该纳米化半导体基材为硅、砷化镓、锗、ZnS、MgF2或纳米碳管。
其中，该导电胶材为铝胶或银胶。
为达到前述发明目的，本发明使用具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物制成太阳能电池的方法，包含：于一基板上形成一底漆层，并网印金属线于该底漆层之上；喷洒或涂布含有纳米化P型杂质添加剂粉体的半导体纳米涂料组成物于该底漆层及网印金属线的表面，以形成一P型层；再于该P型层上喷洒或涂布含有纳米化等量P及N型杂质添加剂粉体的一空乏层；在该空乏层上继的形成含有纳米化的N型杂质添加剂粉体的一N型层；及经烘烤定型后，再于该N型层表面网印金属线，且于该N型层网印金属线的表面形成一透明层。
其中，成形该空乏层的该半导体纳米涂料组成物同时混掺有等量的纳米化P型杂质添加剂粉体与纳米化N型杂质添加剂粉体。
其中，在该N型层未网印金属线且未形成透明层之前，先于该N型层上另喷洒或涂布添加有染料的半导体纳米涂料组成物，再接续喷洒或涂布添加有抗反射材的半导体纳米涂料组成物，以于该N型层上形成染料与抗反射材堆迭的一抗反射层，再于该抗反射层上网印金属线，且于该抗反射层网印金属线的表面形成该透明层。
附图说明
图1a～1b：成形太阳能电池的较佳实施例的制作流程图。
图2a～2b：成形太阳能电池的另一较佳实施例制作流程图。
1基材2底漆层
3P型层4空乏层
5N型层6透明层
7抗反射层7a染料层
7b抗反射表层
L1、L2金属线。
具体实施方式
为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
本发明具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物可以适用于在任何几何形状与任何材质载体表面形成太阳能电池，且该太阳能电池可以发挥较佳光电转化效果且亦能同时遮蔽生活环境中的游离电磁波。其中，所谓「涂料」可以是涂布溶液或喷剂，即为非固体型态的泛称。
该具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物，包含0.01%～49%的纳米化N/P型杂质添加剂粉体（Dopant）、50%～99%的纳米化半导体基材、0.01%～30%的导电胶材及0.01%～10%的纳米碳管（CNT,carbonnanotube），且该纳米化半导体基材与该纳米化N/P型杂质添加剂粉体的粒径大小均为10-9～10-7米。
其中，该纳米化N/P型杂质添加剂粉体可以为纳米化N型杂质添加剂粉体、纳米化P型杂质添加剂粉体，或者等量的纳米化P型杂质添加剂粉体与纳米化N型杂质添加剂粉体混掺的混合添加剂；较佳者，该纳米化N型杂质添加剂粉体可以选自磷化氢、五氧化二磷、砷化氢、五氧化二砷或磷化氢与五氧化二磷的混合，该纳米化P型杂质添加剂可以选择为乙硼烷或B2O5。借此，通过粒径趋近10-9～10-7米的纳米等级的该纳米化N型杂质添加剂粉体及/或该纳米化P型杂质添加剂粉体，遂可以增加粉体颗粒与该纳米化半导体基材的混合均匀度，进而呈现较佳发电效果。
另一方面，本实施例的该纳米碳管可以选择为单壁纳米碳管，且该单壁纳米碳管的直径为0.6～4纳米；或者，该纳米碳管亦可以选择为多壁纳米碳管，且该多壁纳米碳管的直径为10～240纳米。详言之，由于纳米碳管具有金属导体或半导体的高导电特性，且亦具有极佳的机械性质及气体储存特性，致使通过该纳米碳管的相辅作用不仅可以增加导电效果，同时亦仰赖该纳米碳管的微细管型排列结构，而能有效遮蔽生活环境中所散射的电磁波，以有效地消除电磁波辐射所产生的污染。
举例而言，单壁纳米碳管的电子传导特性可比拟金属铜，其电阻率约为5.1×10-6Ω-cm，以此承载趋近109A/cm2的最大电流密度；因此，纵使透过该纳米碳管遮蔽了生活环境中所散射的电磁波，却仍能维持极佳的电子传导特性，而使制成的太阳能电池呈现较佳导电特性。
基于前列组成物，本发明还可选择添加0.01%～49%的化学溶剂，该化学溶剂可以为甲醇、乙醇、苯、对二甲苯、苯甲醇、甲苯等，以就此作为液态涂料并增进该具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物的混掺均匀度；或者，于添加有前述化学溶剂的前提下，另再加入0.01%～49%的钝化气体，该钝化气体为氮气、氦气、氖气、氪气、氩气等，以就此作为气态喷剂并提升后续制作太阳能电池时的便利性。
于本实施例中，该纳米化半导体基材可以选择为硅、砷化镓、锗、ZnS、MgF2或纳米碳管等具半导体特性的纳米化颗粒粉体；该导电胶材则可以选择为铝胶或银胶等具导电性的导电高分子。且基于相同原则，本领域技术人员亦能选择借助其他具相同特性者替换之，容不在此逐一赘述。
除前述之外，本发明具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物还可以另添加有0.01%～49%的染料，以透过染料增加入射光的光吸收特性；其中，该染料可以选择为TCPP染料﹝tetra（4-carboxyphenyl）porphyrin﹞。并且，本发明具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物还可以另添加有0.01%～49%的抗反射材，以透过抗反射材降低光的反射，且与该染料共同成形抗反射薄膜之用；其中，该抗反射材可以选择为二氧化硅粉体或氮化硅粉体，且粒径较佳为10-9～10-7米。
更甚者，还可以选择添加0.01%～3%透明漆料，以提升光穿透而为染料或其他组成份吸收的效果；该透明漆料可以是任何具光穿透性质的化学合成漆或天然漆，此乃本领域技术人员可知悉，不再赘述。
承上所述，本发明具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物遂能构成涂料、喷剂等任意型态的产物，以用于太阳能电池的制作过程。详言之，本实施例选择以5%的纳米五氧化二磷与45%的纳米硅、29.5%的银胶及0.5%的单壁纳米碳管共同混掺，并于20%的甲醇的作用下形成为N型半导体的液态涂料；或者，亦可选择于前列各材料共同混掺后充填于一高压金属罐并于该高压金属罐内充填20%的氮气，进而形成为N型半导体的气态喷剂。基于此，本实施例另可选择以5%的纳米五氧化二硼与45%的纳米硅、29.5%的银胶及0.5%的单壁纳米碳管共同混掺，并于20%的甲醇的作用下形成为P型半导体的液态涂料或于该高压金属罐内充填有20%的氮气后形成为P型半导体的气态喷剂。其中，以各材料共同充填于高压金属罐内的技术手段乃可为本领域技术人员所理解，仅能构成高压喷剂即可，容不在此限制并赘述其制作过程。
如此，使用本发明半导体纳米涂料组成物于太阳能电池制作时，可如图1a于一基板1上形成一底漆层2，并网印金属线L1于该底漆层2上；选择喷洒或涂布含有纳米化P型杂质添加剂粉体的半导体纳米涂料组成物于该底漆层2及网印金属线L1的表面，以形成一P型层3；再于该P型层3上喷洒或涂布同时混掺有等量的纳米化P型杂质添加剂粉体与纳米化N型杂质添加剂粉体的半导体纳米涂料组成物，以形成一空乏层4；于该空乏层4上喷洒或涂布含有纳米化N型杂质添加剂粉体的半导体纳米涂料组成物，以形成一N型层5；且经烘烤定型后，再于该N型层5表面网印金属线L2，且于该N型层5网印金属线L2的表面形成一透明层6，以如图1b所示完成太阳能电池的制作。其中，烘烤定型所需温度较佳为50℃～200℃；且网印金属线的态样乃视实际需求而定，并不设限之。
据上述所制成的太阳能电池，不仅可以借助半导体纳米涂料组合物中的纳米化颗粒提升导电性，且亦同时具有电磁波遮蔽效果；甚至，透过制程中所形成的底漆层2更能充分反射入射光于各半导体作用层（P型层3、N型层5…等），以使外界光线经由该透明层6进入，并在辅助有该底漆层2的作用下，遂能呈现较佳的光致电效果。此外，本发明所制成的太阳能电池更可以透过该透明层6，达到保护整体构造的功效。并且，透过该空乏层4的作用，遂能够有效提升太阳能电池的整体导电性，且亦仰赖各层中所含有纳米碳管的作用，以同时达到遮蔽生活环境中所散射电磁波的效果。
甚至，本发明还可以如图2a所示，在该N型半导体纳米涂料所形成的N型层5未网印金属线L2，且未形成该透明层6之前，先于该N型层5上另喷洒或涂布添加有染料的半导体纳米涂料组成物，再接续喷洒或涂布添加有抗反射材的半导体纳米涂料组成物，以于该N型层5上形成染料与抗反射材堆迭的一抗反射层7（如图所示，该抗反射层7具有染料层7a及抗反射表层7b），且如图2b所示在该抗反射层7成形且经烘烤后，再于该抗反射层7上网印金属线L2，且于该抗反射层7网印金属线L2的表面形成该透明层6；借此，透过该抗反射层7来降低光的反射性，并同时达到增加太阳能电池对入射光的光吸收效能的功效。
综上所述，由于本发明半导体纳米涂料组成物以纳米化N/P型杂质添加剂粉体、纳米化半导体基材及纳米碳管共同混掺而成，故该半导体纳米涂料组成物所含分子粒径相对趋近于10-9～10-7米等级，且亦通过该纳米碳管自身特性呈现电磁波遮蔽效果，更可以就非固态物质的混掺而形成涂料或喷剂。是以，本发明具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物不仅能以涂料或喷剂的型态适用于各种基板，还特别能因应软性基板或可挠性基板，而轻易在基板表面成形紧密贴附的N/P型半导体膜层，借此使本发明半导体纳米涂料组成物具有较佳且广泛的应用性，并且致使所制成的太阳能电池均能兼具导电性及电磁波遮蔽等的较佳效果；甚至，该半导体纳米涂料组成物在通过纳米微细化后，更能导致白光中所有全区光谱的光皆能让N/P型半导体膜层的电子电洞游离激发，并同时解决传统材料粒子堆迭时所产生的间隙，以能透过更紧密的分子堆迭而提升该半导体纳米涂料组成物喷洒/涂布于基板表面的成膜均匀度，而使太阳能电池能进一步仰赖均匀的N/P型半导体膜层膜层达到提升整体太阳能电池发电效率的功效，并借纳米碳管同时遮蔽外界电磁波。
本发明具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物，其能够兼具较佳导电性及电磁波遮蔽效果，进而使用于各种型态的基板，以同时呈现较佳粒子堆迭均匀度，就此提升其应用性。
本发明以具电磁波遮蔽效果的半导体纳米涂料组成物制成太阳能电池的方法，其能够易于控制半导体纳米涂料组成物的尺寸大小与均匀度，以借纳米尺寸的发电单体增加发电效率并使该太阳能电池富含电磁波遮蔽作用。且于室温下制作更可大幅降低生产成本，以符合经济效益。