專利名稱：一種提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效
率的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能光伏技術(shù)經(jīng)過(guò)近幾十年的發(fā)展，已經(jīng)在新能源領(lǐng)域確立了其重要地位。大 力發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電已成為人類解決未來(lái)能源問(wèn)題的重要途徑。在產(chǎn)業(yè)界，當(dāng)前太陽(yáng)能 技術(shù)的重點(diǎn)仍是硅太陽(yáng)能電池，包括多晶硅和非晶硅薄膜電池等。由于多晶硅和非晶硅薄 膜電池具有相對(duì)較高的轉(zhuǎn)換效率和相對(duì)較低的成本，逐漸成為市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。而其它種 類的薄膜電池由于技術(shù)不是很成熟，似乎很難在短期內(nèi)替代硅系太陽(yáng)能電池。目前的硅系 太陽(yáng)能電池最高轉(zhuǎn)換效率只有20%左右，要想再進(jìn)一步提高已經(jīng)非常困難。眾所周知，提高 轉(zhuǎn)換效率和降低成本是太陽(yáng)能光伏技術(shù)中的根本因素。開(kāi)展高效太陽(yáng)能電池技術(shù)研究，開(kāi) 發(fā)新的電池材料、電池結(jié)構(gòu)，也一直是該領(lǐng)域的熱點(diǎn)。在這其中，高效多結(jié)太陽(yáng)能電池技術(shù) 的研究尤為引人注目。一般所說(shuō)的高效多結(jié)太陽(yáng)能電池是指針對(duì)太陽(yáng)光譜，在不同的波段選取不同帶寬 的半導(dǎo)體材料做成多個(gè)太陽(yáng)能子電池，最后將這些子電池串聯(lián)形成多結(jié)太陽(yáng)能電池。如專 利號(hào)為200810207925的發(fā)明專利《高效多結(jié)太陽(yáng)能電池的制造方法》所公開(kāi)的多結(jié)太陽(yáng)能 電池。目前研究較多的III-V族材料體系，如InGaP/GaAs/Ge三結(jié)電池，所報(bào)道的轉(zhuǎn)換效率 可達(dá)42. 8%左右。多結(jié)太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)近十幾年的發(fā)展，其在太空領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，效 率紀(jì)錄也不斷被刷新。但是，多結(jié)太陽(yáng)能電池目前必需采用外延生長(zhǎng)技術(shù)制備，并要求高倍 聚光以達(dá)到較高的太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率。由于成本等原因，很難得以大規(guī)模地面推廣。因 此迫切需要發(fā)展一種具大規(guī)模生產(chǎn)潛力的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高光電轉(zhuǎn)化效率和低成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化 效率的結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型的提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率的結(jié)構(gòu)，包括設(shè)在在太陽(yáng)光的入射方 向的第一層光譜分割片，第一層光譜分割片的太陽(yáng)光透射方向設(shè)有高能隙太陽(yáng)能電池，第 一層光譜分割片的太陽(yáng)光反射方向設(shè)有第二層光譜分割片，第二層光譜分割片的太陽(yáng)光透 射方向設(shè)有中能隙太陽(yáng)能電池，第二層光譜分割片的太陽(yáng)光反射方向設(shè)有窄能隙太陽(yáng)能電 池。優(yōu)選的，所述第一層光譜分割片為透射紫外光波段光子的反射片或?yàn)V光片；第二 層光譜分割片為透射可見(jiàn)光波段光子的反射片或?yàn)V光片。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型的提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率的結(jié)構(gòu)通過(guò)光譜分割片對(duì)選定的光譜范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳的透射和反射，從而實(shí)現(xiàn)不同的太陽(yáng)能電池工作在特定的光譜范圍中。 本實(shí)用新型可避免多結(jié)太陽(yáng)能電池中的晶格和電流匹配問(wèn)題，且可實(shí)現(xiàn)不同材料太陽(yáng)能電 池的任意組合。使用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池39%的高光電轉(zhuǎn)化效率。 且本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，成本較低，便于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)在太陽(yáng)能電池中應(yīng)用的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。參見(jiàn)附圖1，本實(shí)用新型的提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率的結(jié)構(gòu)包括設(shè)在在太陽(yáng) 光的入射方向的第一層光譜分割片1，第一層光譜分割片1的太陽(yáng)光透射方向設(shè)有高能隙 太陽(yáng)能電池2，第一層光譜分割片1的太陽(yáng)光反射方向設(shè)有第二層光譜分割片3，第二層光 譜分割片3的太陽(yáng)光透射方向設(shè)有中能隙太陽(yáng)能電池4，第二層光譜分割片3的太陽(yáng)光反射 方向設(shè)有窄能隙太陽(yáng)能電池5。高能隙太陽(yáng)能電池2，中能隙太陽(yáng)能電池4和窄能隙太陽(yáng)能 電池5即分別由高能隙、中能隙和窄能隙材料制成的太陽(yáng)能電池。第一層光譜分割片1為透射紫外光波段光子的反射片或?yàn)V光片；第二層光譜分割 片3為透射可見(jiàn)光波段光子的反射片或?yàn)V光片。工作過(guò)程太陽(yáng)光的路徑由圖1中的箭頭所示，太陽(yáng)光A、B和C分別代表紫外光、 可見(jiàn)光和近紅外光三個(gè)波段太陽(yáng)光。太陽(yáng)光首先通過(guò)第一層光譜分割片1，此時(shí)紫外波段的 光子透過(guò)第一層光譜分割片1后被高能隙太陽(yáng)能電池2吸收并轉(zhuǎn)化為電能；其余被反射光 子繼續(xù)進(jìn)入第二層光譜分割片3，可見(jiàn)光波段的光子被第二層光譜分割片3選擇透過(guò)，并被 設(shè)在第二層光譜分割片3后的中能隙太陽(yáng)能電池4吸收轉(zhuǎn)化為電能；最后剩下近紅外光波 段的光子被第二層光譜分割片3反射到窄能隙太陽(yáng)能電池5上進(jìn)行吸收轉(zhuǎn)化為電能。使用 時(shí)，可將如圖1所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行多塊并列排布，形成整片的太陽(yáng)能電池，結(jié)構(gòu)如圖2所示。
權(quán)利要求1.提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率的結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括設(shè)在太陽(yáng)光的入射方向 的第一層光譜分割片(1)，所述的第一層光譜分割片(1)的太陽(yáng)光透射方向設(shè)有高能隙太 陽(yáng)能電池O)，所述第一層光譜分割片(1)的太陽(yáng)光反射方向設(shè)有第二層光譜分割片(3)， 所述的第二層光譜分割片(3)的太陽(yáng)光透射方向設(shè)有中能隙太陽(yáng)能電池G)，所述的第二 層光譜分割片(3)的太陽(yáng)光反射方向設(shè)有窄能隙太陽(yáng)能電池(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一層光譜分割片(1)為透射紫外 光波段光子的反射片或?yàn)V光片；所述的第二層光譜分割片( 為透射可見(jiàn)光波段光子的反 射片或?yàn)V光片。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種應(yīng)用在太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)光譜分割片對(duì)選定的光譜范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳的透射和反射，從而實(shí)現(xiàn)不同的太陽(yáng)能電池工作在特定的光譜范圍中。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，成本較低，便于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的利用多結(jié)太陽(yáng)能電池提高光電轉(zhuǎn)換效率帶來(lái)的成本高、晶格和電流不易匹配、且不可實(shí)現(xiàn)不同材料太陽(yáng)能電池的任意組合的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L31/052GK201868455SQ20102061490
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
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