專利名稱：一種可提高太陽(yáng)光能利用率的組合太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池，具體是指一種可以極大提高對(duì)太陽(yáng)光能利用率的組合太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的化石能源發(fā)電帶來的環(huán)境污染問題正在威脅著人類賴以生存的地球，由于利用太陽(yáng)能具有許多優(yōu)點(diǎn)，因此越來越受到世界各國(guó)的重視。因?yàn)樘?yáng)光譜的能量分布較寬，現(xiàn)有的任何一種半導(dǎo)體材料都僅能吸收其中能量比其能隙值高的光子，其余的光子都不能通過產(chǎn)生光生載流子變成電能。為此目前所制備的太陽(yáng)能電池都未達(dá)到理想的光電轉(zhuǎn)換效率。為了提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，人們嘗試了各種方法，比如用能量寬度與太陽(yáng)光譜不同波段有最好匹配的材料做成電池，并按能隙從大到小的順序從外向里疊合起來，讓波長(zhǎng)最短的光被最外邊的寬帶隙材料電池利用，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光能夠透射進(jìn)去讓較窄能隙材料電池利用，這樣就有可能最大限度地將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換成電能，具有這種結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池稱為疊層電池。傳統(tǒng)的疊層電池的制備方法有兩種，一種是機(jī)械堆疊法，先制備出兩個(gè)獨(dú)立的太陽(yáng)能電池，一個(gè)高帶寬，一個(gè)低帶寬。然后把高帶寬的堆疊在低帶寬的電池上面；另一種是一體化的方法，先制備出一個(gè)完整的太陽(yáng)能電池，再在該電池上生長(zhǎng)或直接沉積第二層電池。由于太陽(yáng)能電池大都對(duì)溫度、材料交叉污染十分敏感，而太陽(yáng)能電池的制備往往涉及沉積不同材料及高溫工藝。因此這種一體化結(jié)構(gòu)的疊層電池有局限性、有固有缺陷。機(jī)械堆疊法制備的疊層電池，工藝集成則會(huì)簡(jiǎn)單很多，因?yàn)樗鼉H僅是各自分立的層，只需對(duì)分立的單層進(jìn)行加工，而無需進(jìn)行電流匹配，也不再需要考慮晶格匹配。但機(jī)械疊層結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池本身也具有一定程度的復(fù)雜性，這包括如何構(gòu)成機(jī)械疊層，如何使子電池間的禁帶寬度匹配，如何增加波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光能的透過率，以及如何從分立的子電池中提取電流等。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述已有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種無需考慮禁帶寬度匹配以及波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光能的透過率，子電池彼此不受干擾，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光電轉(zhuǎn)換效率高的組合太陽(yáng)能電池。本發(fā)明的一種可提高太陽(yáng)光能利用率的組合太陽(yáng)能電池，包括一由聚合物構(gòu)成的箱體，箱體內(nèi)有二個(gè)分別固定在箱體內(nèi)壁相對(duì)兩側(cè)的太陽(yáng)能電池，以及在聚合物箱體內(nèi)底部有兩個(gè)與中心法線形成Θ角度固定的兩個(gè)對(duì)稱反射鏡，該角度Θ是由反射鏡的迎光面與聚合物箱體內(nèi)底部法線的夾角形成的，箱體的頂面蓋有能透過太陽(yáng)光的玻璃頂蓋，由此形成一個(gè)入射光區(qū)。所說的角度O < Θ < 90。，L3 = L4 = L, L1 = L2 = L/cos Θ。L1 和 L2 分別為固定在箱體內(nèi)壁兩側(cè)的太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)度，L3和L4分別為固定在聚合物箱體底部的兩個(gè)反射鏡的長(zhǎng)度。
所說的ニ個(gè)太陽(yáng)能電池可以是單結(jié)太陽(yáng)能電池或多結(jié)太陽(yáng)能電池中的任ー種。或單結(jié)太陽(yáng)能電池與多結(jié)太陽(yáng)能電池的組合。本發(fā)明的基于上述相同原理的另ー種可提高太陽(yáng)光能利用率的組合太陽(yáng)能電池， 包括一由聚合物構(gòu)成的箱體，箱體內(nèi)底部中心有ー圓錐體型反射鏡，在圓錐體型反射鏡上，沿著錐體ロ環(huán)繞有圓環(huán)形太陽(yáng)能電池。圓錐體型反射鏡的迎光面與聚合物箱體內(nèi)底部中心法線形成夾角0，0< 0 < 90°，L5為錐體型反射鏡邊長(zhǎng)，L6為圓環(huán)形太陽(yáng)能電池的高度，L6 = L5/cos 0。圓環(huán)形太陽(yáng)能電池由單結(jié)太陽(yáng)能子電池、多結(jié)太陽(yáng)能子電池的任意組合。所說的聚合物為EVA、PBD、含氟聚合物、聚碳酸酷、聚氨酯中的任ー種。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于I.可實(shí)現(xiàn)任意類型的電池間的隨意組合(I).相同太陽(yáng)能電池的組合。相對(duì)單個(gè)子電池，本發(fā)明可以提高該太陽(yáng)能電池組合對(duì)同一波段光能的吸收利用率，從而達(dá)到提高光電轉(zhuǎn)換效率的目的；(2).不同類太陽(yáng)能電池的組合。本發(fā)明可以拓寬該太陽(yáng)能電池組合吸收光能的波長(zhǎng)范圍，并且不需考慮子電池間禁帶寬度匹配等傳統(tǒng)疊層電池面臨的問題，從而達(dá)到提高光電轉(zhuǎn)換效率的目的。2.子電池間可以被任意串聯(lián)或并聯(lián)。


圖I為實(shí)施例I的一種組合太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實(shí)施例2的一種組合太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為碲化鎘太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為碲鋅鎘/單晶硅疊層太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面給出本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖做詳細(xì)說明。實(shí)施例I見圖1，該組合太陽(yáng)能電池，包括一由聚合物構(gòu)成的箱體1，箱體內(nèi)有ニ個(gè)分別固定在箱體內(nèi)壁相對(duì)兩側(cè)的碲化鎘太陽(yáng)能電池6和碲鋅鎘/單晶硅疊層太陽(yáng)能電池7，以及在聚合物箱體內(nèi)底部有兩個(gè)與中心法線形成9角度固定的兩個(gè)對(duì)稱反射鏡4、5，該角度0 是由反射鏡的迎光面與聚合物箱體內(nèi)底部法線的夾角形成的，箱體的頂面蓋有能透過太陽(yáng)光的玻璃頂蓋2,由此形成ー個(gè)入射光區(qū)3。碲化鎘太陽(yáng)能電池6的結(jié)構(gòu)見圖3，包括玻璃襯底6-1，在玻璃襯底上依次沉積有透明導(dǎo)電氧化物前電極層6-2、n型CdS窗ロ層6-3、p型締化鎘吸收層6_4、背面電極6-5。碲鋅鎘/單晶硅疊層太陽(yáng)能電池7結(jié)構(gòu)見圖4，包括玻璃襯底7-1，在玻璃襯底上依次沉積的透明導(dǎo)電氧化物前電極層7-2、n型CdS窗ロ層7-3、p型碲鋅鎘吸收層7_4、透明導(dǎo)電層7-5、背電極7-6。表面電極7-7、單晶硅半導(dǎo)體n型層7-8和p型層7-9形成的 pn結(jié)、背面電極7-10。角度0 要滿足 0 < 0 <90。，L3 = L4 = L, L1 = L2 = L/cos 0。0 為反射鏡的迎光面與聚合物箱體內(nèi)底部法線形成的夾角，L1和L2分別為固定在箱體內(nèi)壁兩側(cè)的碲化鎘太陽(yáng)能電池6和碲鋅鎘/單晶硅疊層太陽(yáng)能電池7的長(zhǎng)度,L3和L4分別為固定在聚合物箱體底部的兩個(gè)反射鏡4、5的長(zhǎng)度。本實(shí)施例中Θ =60°，因此，碲化鎘太陽(yáng)能電池6和碲鋅鎘/單晶硅疊層太陽(yáng)能電池7的長(zhǎng)度是反射鏡4、5長(zhǎng)度的兩倍。所說的聚合物為EVA、PBD、含氟聚合物、聚碳酸酯、聚氨酯材料中的任一種。當(dāng)太陽(yáng)光射入入射光區(qū)3時(shí)，入射到反射鏡4迎光面的太陽(yáng)光被反射進(jìn)入碲鋅鎘 /單晶硅疊層太陽(yáng)能電池7，產(chǎn)生光電流；入射到反射鏡5迎光面的太陽(yáng)光被反射進(jìn)入碲化鎘太陽(yáng)能電池6，產(chǎn)生光電流。實(shí)施例2見圖2，該組合太陽(yáng)能電池組與實(shí)施例I原理相同，不同之處在于將兩個(gè)反射鏡
4、5換成了圓錐體型反射鏡8，將太陽(yáng)能電池6、7換成了由多個(gè)子電池組成的圓環(huán)形太陽(yáng)能電池9。其中圓錐體型反射鏡8的迎光面與聚合物箱體I內(nèi)底部中心法線形成夾角Θ，本實(shí)施例中Θ =60°，因此由多個(gè)子電池組成的圓環(huán)形太陽(yáng)能電池9的高度是圓錐體型反射鏡8邊長(zhǎng)長(zhǎng)度的兩倍。其中組成圓環(huán)形太陽(yáng)能電池9的子電池可以是任意材料的單結(jié)太陽(yáng)能電池、多結(jié)太陽(yáng)能電池的任意組合。當(dāng)太陽(yáng)光經(jīng)過玻璃頂蓋2射入入射光區(qū)3時(shí)，太陽(yáng)光被圓錐體型反射鏡8的迎光面反射進(jìn)入圓環(huán)形太陽(yáng)能電池9中，產(chǎn)生光電流。經(jīng)過多次來回反射，充分地提高了太陽(yáng)光能的利用，并有效提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
權(quán)利要求
1.一種可提高太陽(yáng)光能利用率的組合太陽(yáng)能電池，包括一由聚合物構(gòu)成的箱體(1)， 其特征在于箱體內(nèi)有ニ個(gè)分別固定在箱體內(nèi)壁相對(duì)兩側(cè)的太陽(yáng)能電池出、7)，以及在聚合物箱體內(nèi)底部有兩個(gè)以中心法線形成e角度固定的兩個(gè)對(duì)稱的反射鏡(4、5)，該角度0是由反射鏡的迎光面與聚合物箱體內(nèi)底部法線的夾角形成的，箱體的頂面蓋有能透過太陽(yáng)光的玻璃頂蓋(2)，由此形成ー個(gè)入射光區(qū)(3)；所說的角度0 < 0 <90。，L3 = L4 = L5L1 = L2 = L/cos 0 和L2分別為固定在箱體內(nèi)壁兩側(cè)的太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)度，L3和L4分別為固定在聚合物箱體內(nèi)底部的兩個(gè)反射鏡的長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的一種可提高太陽(yáng)光能利用率的組合太陽(yáng)能電池，其特征在于所說的ニ個(gè)太陽(yáng)能電池可以是單結(jié)太陽(yáng)能電池、多結(jié)太陽(yáng)能電池中的任ー種或單結(jié)太陽(yáng)能電池和多結(jié)太陽(yáng)能電池的組合。
3.一種可提高太陽(yáng)光能利用率的組合太陽(yáng)能電池，包括一由聚合物構(gòu)成的箱體(1)， 箱體內(nèi)底部中心有ー圓錐體型反射鏡(8)，在圓錐體型反射鏡上，沿著錐體ロ環(huán)繞有圓環(huán)形太陽(yáng)能電池(9)；圓錐體型反射鏡的迎光面與聚合物箱體內(nèi)底部中心法線形成夾角0，0< 0 <90°， L5為錐體型反射鏡邊長(zhǎng)，L6為圓環(huán)形太陽(yáng)能電池的高度，L6 = L5/cos 0。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的一種可提高太陽(yáng)光能利用率的組合太陽(yáng)能電池，其特征在于所說的圓環(huán)形太陽(yáng)能電池由單結(jié)太陽(yáng)能子電池或多結(jié)太陽(yáng)能子電池或單結(jié)太陽(yáng)能子電池和多結(jié)太陽(yáng)能子電池的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I和3的一種可提高太陽(yáng)光能利用率的組合太陽(yáng)能電池，其特征在于 所說的聚合物為EVA、PBD、含氟聚合物、聚碳酸酷、聚氨酯中的任ー種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可提高太陽(yáng)光能利用率的組合太陽(yáng)能電池，包括一由聚合物構(gòu)成的箱體，箱體內(nèi)有二個(gè)固定在箱體內(nèi)壁兩側(cè)的太陽(yáng)能電池，以及以角度θ固定在聚合物箱體內(nèi)底部的兩個(gè)反射鏡?；?qū)蓚€(gè)反射鏡換成了圓錐體型反射鏡，將兩個(gè)電池?fù)Q成了由多個(gè)子電池組成的圓環(huán)形太陽(yáng)能電池。該角度θ是由反射鏡的迎光面與聚合物箱體內(nèi)底部法線的夾角形成的，箱體的頂面蓋有能透過太陽(yáng)光的玻璃頂蓋，由此形成一個(gè)入射光區(qū)。這種太陽(yáng)能電池組合結(jié)構(gòu)不僅提高了太陽(yáng)光能的利用率和太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，而且在該組合結(jié)構(gòu)中，電池彼此不受干擾，可實(shí)現(xiàn)任意子電池間的組合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效避免了傳統(tǒng)疊層電池存在的問題。
文檔編號(hào)H01L25/10GK102610601SQ20121009167
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者曹鴻, 王善力, 褚君浩 申請(qǐng)人:上海太陽(yáng)能電池研究與發(fā)展中心