專利名稱：帶有自聚焦透鏡層的太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)，特別涉及一種帶有自聚焦透鏡的太陽能電池。
背景技術(shù)：
太陽能電池利用光生伏特效應(yīng)使太陽能轉(zhuǎn)化為電能，在石油、天燃氣等不可再生 能源日益枯竭的今天，清潔、環(huán)保的太陽能資源得到了人們越來越多的研究和應(yīng)用。但在如 何提高太陽能使用效率，使其更經(jīng)濟、高效、方便的應(yīng)用于人們的日常生活中等問題也越來 越來受到人們的重視?，F(xiàn)有的太陽能電池可以是硅薄膜形、化合物半導(dǎo)體薄膜形和有機膜形；由于它得 結(jié)構(gòu)(圖1)只是部分解決了太陽光的吸收問題。然而，在光照產(chǎn)生激子中，由于激子的遷 移距離只有幾十納米，如果激子到不了半導(dǎo)體層，就不能使P區(qū)吸收電子；N區(qū)吸收空穴，從 而就不能產(chǎn)生光電流。所以只有靠近半導(dǎo)體層PN結(jié)界面附近的激子才能產(chǎn)生光電流。通過在現(xiàn)有太陽能電池中加入自聚焦透鏡，從而把太陽光聚焦在PN結(jié)界面附近， 使得光照產(chǎn)生的激子聚集在PN結(jié)界面附近，造成P區(qū)容易吸收電子；N區(qū)容易吸收空穴，從 而更容易產(chǎn)生光電流。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有太陽能電池對光能利用不充分的缺陷，本發(fā)明通過對太陽能電池器 件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提供了一種可以對自然光有效利用并提高太陽能轉(zhuǎn)換效率的帶有自聚焦透 鏡的太陽能電池。為達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的—種帶有自聚焦透鏡層的太陽能電池，從上到下依次設(shè)置有玻璃基板、梳狀上部 電極、半導(dǎo)體層、下部電極，其特征在于在玻璃基板與梳狀上部電極之間另外設(shè)有一層自 聚焦透鏡層。上述方案中，所述自聚焦透鏡由多塊小聚焦透鏡按陣列拼裝組成。所述自聚焦透 鏡由多塊小矩形聚焦透鏡按陣列拼裝組成為大矩形。本發(fā)明通過自聚焦透鏡將太陽光聚焦在PN結(jié)界面附近，使得吸收光子后產(chǎn)生的 激子處于PN結(jié)附近，以使激子容易進入P區(qū)或N區(qū)，易于電荷分離，即產(chǎn)生光電流，提高了 光電轉(zhuǎn)換效率。實施該技術(shù)后的明顯效果是太陽能電池對太陽光的有效利用率提高，進而 提高太陽能電池的產(chǎn)能。


圖1是現(xiàn)有的一種太陽能電池結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2是本發(fā)明帶有自聚焦透鏡的太陽能電池的立體圖。圖3是自聚焦透鏡在圖2太陽能電池中的工作原理圖。圖4是陣列組合式自聚焦透鏡的平面圖。
3
圖1至圖4中1、下部電極；2、半導(dǎo)體層；3、上部電極；4、玻璃基板；5、自聚焦透鏡 層；6、PN結(jié)界面；7、小矩形聚焦透鏡。
具體實施例方式如圖2所示，一種帶有自聚焦透鏡的高效太陽能電池，結(jié)構(gòu)為從上至下包括玻璃 基板4、自聚焦透鏡層5、上部電極3、半導(dǎo)體層2和下部電極1。上部電極3為梳狀銀電極 薄膜。半導(dǎo)體層2可以分為兩層硅薄膜下層為N型硅，上層為P型硅。下部電極1為鋁電 極。自聚焦透鏡層5的形狀與由其它各層的形狀一致，如矩形。該太陽能電池的制作在玻 璃基板上依次制作自聚焦透鏡層、梳狀銀電極、N型硅、P型硅、鋁電極薄膜。如圖3所示，自聚焦透鏡5把平行的太陽光線通過梳狀的上部電極3聚焦在半導(dǎo) 體材料層2的PN結(jié)界面6附近，使得光照產(chǎn)生的激子聚集在PN結(jié)界面附近，造成P區(qū)容易 吸收電子；N區(qū)容易吸收空穴，容易電荷分離，即最易產(chǎn)生光電流，達到提高太陽能電池光 電轉(zhuǎn)換效率的目的。如圖4所示，為進一步提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率，本發(fā)明可以將自聚焦透鏡5做成 陣列組合式，即將多塊小矩形聚焦透鏡7按陣列拼裝成一塊大的矩形透鏡，這樣可以在一 個較大面積上實現(xiàn)多點聚焦及或均勻聚焦。
權(quán)利要求
一種帶有自聚焦透鏡層的太陽能電池，從上到下依次設(shè)置有玻璃基板、梳狀上部電極、半導(dǎo)體層、下部電極，其特征在于在玻璃基板與梳狀上部電極之間另外設(shè)有一層自聚焦透鏡層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有自聚焦透鏡層的太陽能電池，其特征在于所述自聚焦 透鏡由多塊小聚焦透鏡按陣列拼裝組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有自聚焦透鏡層的太陽能電池，其特征在于所述自聚焦 透鏡由多塊小矩形聚焦透鏡按陣列拼裝組成為大矩形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有自聚焦透鏡層的太陽能電池，從上到下依次設(shè)置有玻璃基板、梳狀上部電極、半導(dǎo)體層、下部電極，其特征在于在玻璃基板與梳狀上部電極之間另外設(shè)有一層自聚焦透鏡層。自聚焦透鏡把平行的太陽光線通過梳狀的上部電極聚焦在半導(dǎo)體材料層的PN結(jié)界面附近，使得光照產(chǎn)生的激子聚集在PN結(jié)界面附近，造成P區(qū)容易吸收電子；N區(qū)容易吸收空穴，容易電荷分離，即最易產(chǎn)生光電流，達到提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的目的。
文檔編號H01L31/04GK101882633SQ20101022637
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者丁文, 史興武, 司金海, 徐傳鑲, 朱保榮, 朱江 申請人:西安交通大學