專利名稱：寬光譜吸收的機(jī)械組裝太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池，具體是指一種可以極大提高光電轉(zhuǎn)換效率的寬光譜吸收的機(jī)械組裝太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
能源是人類社會(huì)存在和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著社會(huì)的發(fā)展，煤炭、石油等不可再生資源的日益減少，開發(fā)清潔能源迫在眉睫。太陽(yáng)能是取之不盡的新能源，太陽(yáng)能電池是人們利用太陽(yáng)能的一種重要方式。太陽(yáng)能電池將資源無(wú)限、清潔干凈的太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為電能。近些年，世界太陽(yáng)能電池的產(chǎn)量以年增長(zhǎng)率30%的速度快速發(fā)展。2011年全球太陽(yáng)能 光伏系統(tǒng)安裝增長(zhǎng)了 24%，總裝機(jī)容量達(dá)到了 24GW。其中歐洲僅增長(zhǎng)3%，美國(guó)和亞洲加速了全球安裝量的膨脹?？茖W(xué)家預(yù)言，在21世紀(jì)中期太陽(yáng)能光伏發(fā)電將成為重要的發(fā)電方式。不管是利用晶體硅還是利用薄膜制備的太陽(yáng)能電池，基本的結(jié)構(gòu)都是單一的PN結(jié)結(jié)構(gòu)，理論上計(jì)算的功率轉(zhuǎn)換效率很高，但實(shí)際上實(shí)驗(yàn)室水平也還達(dá)不到理論預(yù)計(jì)的轉(zhuǎn)化效率，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品其轉(zhuǎn)換效率就更低，以CdTe多晶薄膜太陽(yáng)能電池為例，理論計(jì)算給出的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)30%以上，但實(shí)驗(yàn)室最好的轉(zhuǎn)換效率只有16. 7%，作為產(chǎn)品化的CdTe多晶薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率只有10%。隨著材料制備技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，采用疊層結(jié)構(gòu)的高性能太陽(yáng)能電池成為提高功率轉(zhuǎn)換效率的最有效手段。疊層結(jié)構(gòu)一般由兩個(gè)或兩個(gè)以上的PN結(jié)構(gòu)成，每一個(gè)PN結(jié)吸收相應(yīng)波段的光子，這樣，多個(gè)PN結(jié)就可以吸收不同波段的太陽(yáng)光，使得轉(zhuǎn)換效率大幅度提高。在制備疊層太陽(yáng)能電池的技術(shù)方面可分為單片集成和機(jī)械疊加。單片集成的方法是在襯底上依次生長(zhǎng)所有的材料，而機(jī)械疊加的方法是將單獨(dú)制備好的每一個(gè)PN結(jié)電池疊加在一起。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)械疊加制備的疊層電池具有一定程度的復(fù)雜性，這包括如何構(gòu)成機(jī)械疊層，以及如何從分立的子電池中提取電流。并且，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也增加了成本。
發(fā)明內(nèi)容為克服上述已有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種光譜吸收范圍廣、光電轉(zhuǎn)換效率高、子太陽(yáng)能電池彼此不受干擾、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的機(jī)械組裝太陽(yáng)能電池。本實(shí)用新型的寬光譜吸收的機(jī)械組裝太陽(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)的長(zhǎng)波太陽(yáng)能電池，以及在聚合物箱體內(nèi)底部的中心法線二側(cè)有兩個(gè)以Θ角度固定的短波太陽(yáng)能電池，并且該兩個(gè)短波太陽(yáng)能電池的一端是分別固定在長(zhǎng)波太陽(yáng)能電池下端的箱體內(nèi)壁上，該角度Θ是由太陽(yáng)能電池的入射光面與聚合物箱體內(nèi)底部中心法線的夾角形成的，箱體的頂面蓋有能透過(guò)太陽(yáng)光的玻璃頂蓋，由此形成一個(gè)入射光區(qū)。[0007]所說(shuō)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)的長(zhǎng)波太陽(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)短波太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)度。所說(shuō)的兩個(gè)短波太陽(yáng)能電池的入射光面上置有能透射短波反射長(zhǎng)波的濾光片。所說(shuō)的聚合物為EVA、PBD、含氟聚合物、聚碳酸酯、聚氨酯中的任一種。所說(shuō)的短波太陽(yáng)能電池為非晶硅、碲鋅鎘、碲化鎘和 碲錳鎘太陽(yáng)能電池中的任一種，主要用于吸收太陽(yáng)光譜中波長(zhǎng)較短的光。所說(shuō)的長(zhǎng)波太陽(yáng)能電池為單晶硅、多晶硅、微晶硅和銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池中的任一種，主要用于吸收太陽(yáng)光譜中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于不僅能提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率，而且還有效解決了傳統(tǒng)疊層電池存在的問題。

圖I為本實(shí)用新型的寬光譜吸收的機(jī)械組裝太陽(yáng)能電池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面給出本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖做詳細(xì)說(shuō)明。見圖1，該機(jī)械組裝太陽(yáng)能電池，包括一由聚合物構(gòu)成的箱體1，箱體內(nèi)有二個(gè)分別固定在箱體內(nèi)壁相對(duì)兩側(cè)的長(zhǎng)波太陽(yáng)能電池6、7，以及在聚合物箱體內(nèi)底部的中心法線二側(cè)有兩個(gè)以Θ角度固定的短波太陽(yáng)能電池4、5，并且該兩個(gè)短波太陽(yáng)能電池的一端是分別固定在長(zhǎng)波太陽(yáng)能電池下端的箱體內(nèi)壁上，該角度Θ是由短波太陽(yáng)能電池的入射光面與聚合物箱體內(nèi)底部中心法線的夾角形成的，箱體的頂面蓋有能透過(guò)太陽(yáng)光的玻璃頂蓋2，由此形成一個(gè)入射光區(qū)3。所說(shuō)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)的長(zhǎng)波太陽(yáng)能電池6、7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)短波太陽(yáng)能電池4、5的長(zhǎng)度。所說(shuō)的兩個(gè)短波太陽(yáng)能電池4、5的入射光面上分別置有能透射短波反射長(zhǎng)波的濾光片8、9。濾光片8、9 為 Ti02、Ta2O5, ZrO2, SiO2 材料中的任一種。所說(shuō)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。所說(shuō)的短波太陽(yáng)能電池為非晶硅、碲鋅鎘、碲化鎘和碲錳鎘太陽(yáng)能電池中的任一種，主要用于吸收太陽(yáng)光譜中波長(zhǎng)較短的光。所說(shuō)的長(zhǎng)波太陽(yáng)能電池為單晶硅、多晶硅、微晶硅和銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池中的任一種，主要用于吸收太陽(yáng)光譜中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光。當(dāng)入射太陽(yáng)光進(jìn)入入射光區(qū)3時(shí)，短波太陽(yáng)光分別經(jīng)濾光片8、9透射進(jìn)入短波太陽(yáng)能電池4、5的吸收層，產(chǎn)生光電流；長(zhǎng)波太陽(yáng)光分別經(jīng)濾光片8、9反射進(jìn)入長(zhǎng)波太陽(yáng)能電池6、7，產(chǎn)生光電流。這樣不僅充分地利用了太陽(yáng)光能，提高了光電轉(zhuǎn)換效率，而且還有效解決了傳統(tǒng)疊層電池存在的問題。
權(quán)利要求1.一種寬光譜吸收的機(jī)械組裝太陽(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)有二個(gè)分別固定在箱體內(nèi)壁相對(duì)兩側(cè)的長(zhǎng)波太陽(yáng)能電池出、7)，以及在聚合物箱體內(nèi)底部的中心法線二側(cè)有兩個(gè)以Θ角度固定的短波太陽(yáng)能電池(4、5)，并且該兩個(gè)短波太陽(yáng)能電池的一端是分別固定在長(zhǎng)波太陽(yáng)能電池下端的箱體內(nèi)壁上，該角度Θ是由短波太陽(yáng)能電池的入射光面與聚合物箱體內(nèi)底部中心法線的夾角形成的，箱體的頂面蓋有能透過(guò)太陽(yáng)光的玻璃頂蓋(2)，由此形成一個(gè)入射光區(qū)(3)； 所說(shuō)的角度O < Θ <90°，L3 = L4 = UL1 = L2 = L/cos Θ ,L1和L2分別為固定在箱體內(nèi)壁兩側(cè)的長(zhǎng)波太陽(yáng)能電池出、7)的長(zhǎng)度，!^和匕分別為固定在聚合物箱體內(nèi)底部的兩個(gè)短波太陽(yáng)能電池(4、5)的長(zhǎng)度； 所說(shuō)的兩個(gè)短波太陽(yáng)能電池(4、5)的入射光面上分別置有能透射短波反射長(zhǎng)波的濾光片(8、9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的一種機(jī)械組裝太陽(yáng)能電池，其特征在于所說(shuō)的短波太陽(yáng)能電池為非晶硅、碲鋅鎘、碲化鎘和碲錳鎘太陽(yáng)能電池中的任一種，主要用于吸收太陽(yáng)光譜中波長(zhǎng)較短的光。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的一種機(jī)械組裝太陽(yáng)能電池，其特征在于所說(shuō)的長(zhǎng)波太陽(yáng)能電池為單晶硅、多晶硅、微晶硅和銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池中的任一種，主要用于吸收太陽(yáng)光譜中波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種機(jī)械組裝太陽(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)的長(zhǎng)波太陽(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)稱的短波太陽(yáng)能電池，該角度θ是由太陽(yáng)能電池的入射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(guò)太陽(yáng)光的玻璃頂蓋，由此形成一個(gè)入射光區(qū)。其中短波太陽(yáng)能電池的入射光面上置有能透射短波反射長(zhǎng)波的濾光片。本實(shí)用新型不僅有效地提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各太陽(yáng)能電池彼此獨(dú)立，可有效解決傳統(tǒng)疊層電池存在的問題。
文檔編號(hào)H01L31/048GK202633344SQ20122015761
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者曹鴻, 褚君浩, 王善力 申請(qǐng)人:上海太陽(yáng)能電池研究與發(fā)展中心