专利名称：太阳能电池模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池模块。
背景技术：
对于作为清洁能源的太阳能电池的大量研究已经进行了几十年，目前太阳能电池的发展发向是提高单个电池的转化效率并且降低制作成本。为了提高单个电池的转化效率，到目前为止，已经采用了以下材料作为太阳能电池的材料，例如单晶硅，多晶硅，非晶硅，非晶炭化硅，非晶SiGe和非晶SiSn等的基于VI族的材料，例如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等的基于III-V族的材料等等。太阳能电池的结构也从最初的单结太阳能电池，双结太阳能电池，发展到如今的三结太阳能电池，多结太阳能电池等，随着太阳能电池材料，制作工艺，以及太阳能电池结构的不断改进，太阳能电池的光电转换效率也从原来的8%左右增加到现在的30%以上。 以申请号为200910024443. 3的中国专利申请文件为例，提供一种三结太阳能电池，参考附图l所示，所述三结太阳能电池结构，从下到上包括背电极层l，底电池层，过渡层，下隧穿结层，中间电池层，上隧穿结层，顶电池层，减反射膜层14和上电极层15，其中底电池层从下至上由P型Ge单晶衬底2与n型Ge外延层3组成；过渡层为n型GaAs层a4 ;下隧穿阶层从下至上由重掺杂的n型GaAs层a5与重掺杂的P型GaAs层a6组成；中间电池层从下至上由P型GaAs层7、 n型GaAs层b9以及夹在所述P型GaAs层7和n型GaAs层b9中间的量子阱结构8组成，所述量子阱结构8分为量子阱层和势垒层，量子阱层和势垒层均由三五族半导体材料制成，上隧穿结层从下之上由重掺杂的n型GaAs层b10与重掺杂的P型GaAs层bll组成；顶电池层从下之上由P型GalnP层12与n型GalnP层13组成。 所述的三结太阳能电池，底电池层，中间电池层和顶电池层具有不同的禁带宽度，由于具有不同禁带宽度的太阳能电池吸收不同波长的太阳辐射，因此在太阳光照射所述三结太阳能电池时，可以捕获更大光谱范围的太阳辐射，从而达到提高太阳能电池光电转换效率的目的。 然而，所述的三结太阳能电池结构在提高光电转换效率方便也存在局限，如果材料和制作工艺无法进一步改善，单单依靠所述结构再提高太阳能电池的转换效率是很有限的。而且，所述的三结太阳能电池主要是采用在衬底上外延生长底电池层，中间电池层以及顶电池层的工艺制作形成的，由于外延制作工艺的成本较高，因此，导致所述三结太阳能电池成本增加。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种太阳能电池模i央，以提高太阳能电池的光电转换效
率，并且降低制作成本。 本发明提供了一种太阳能电池模块，包括光学系统，用于汇聚太阳光，并把汇聚的太阳光分成一束以上具有不同波长范围的光束；太阳能电池组，所述的太阳能电池组包
括一个以上具有相同或者不同禁带宽度的太阳能电池，从光学系统出射的一个以上光束的
波长范围分别与太阳能电池的禁带宽度对应，可激发对应禁带宽度的太阳能电池。 可选的，所述的光学系统包括聚光系统和分光系统，聚光系统，用于汇聚太阳光；
分光系统，用于将太阳光分成一束以上波长不同的光束。 可选的，所述的聚光系统包括一个以上的聚光镜(凹面镜)。 可选的，所述的分光系统包括三棱镜。 可选的，所述的光学系统包括高色散度的凸透镜。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点 采用所述的太阳能电池模块，将光学系统和对应排放的太阳能电池组合起来，使
得不同波长的光束可以分别照射到对应禁带宽度的太阳能电池上，从而实现对太阳光整个
波长范围内的高效吸收。 所述的太阳能电池模块可以降低太阳能电池的制造难度，可以较容易实现三种以上禁带宽度太阳能电池的集成。
图1为现有的三结太阳能电池的结构示意 图2为本发明实施例提供的一种太阳能电池模块的结构简 图3为本实施例提供的一个光学系统聚光以及分光的光学原理 图4为本实施例提供的另一个光学系统聚光以及分光的光学原理图。
具体实施例方式
根据对现有技术的描写，现有技术通过制作多结太阳能电池来增加太阳能电池的转换效率，然而，所述方法依赖于半导体材料以及太阳能制作工艺的发展，对提高太阳能电池的转换效率的能力有限，而且，多结太阳能电池通常在衬底上通过外延工艺形成各太阳能电池，成本较高。因此，本实施例提供一种太阳能电池模块，通过增加一个光学系统，来实现太阳光的汇聚和分光，将太阳光分成与太阳能电池禁带宽度对应的多束光束，所述的多束光束照射在对应禁带宽度的太阳能电池上，从而实现提高太阳能光电转换效率的目的，并且，结构简单，节约成本。 下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。 为本实施例提供的一种太阳能电池模块的结构简图，所述太阳能电池模块包括参考附图2所示，光学系统110，用于汇聚太阳光100，并把汇聚的太阳光100分成一束以上具有不同波长范围的光束，参考附图2中所示出的为本发明的一个实施例，所述的光学系统110将太阳光分成波长分别为Al， A 2， A3，入4的光束，当然，根据对应的太阳能电池的禁带宽度的不同，可以设计所述的光学系统的出射波长A 1， A 2， A3，入4的具体波长范围，以及出射光束的数量，例如为2束，3束，4束，5束等等。对应的光学系统也根据出射波长数量以及波长范围的不同进行调整。 从所述的光学系统出射的不同波长范围的光束照射到对应的太阳能电池组120，所述的太阳能电池组包括一个以上具有相同或者不同禁带宽度的太阳能电池，从光学系统
4出射的一个以上光束的波长范围分别与太阳能电池的禁带宽度对应，可激发对应禁带宽度的太阳能电池。 继续参考附图2所示，为本发明的一个实施例中，所述的太阳能电池组的示意图，从图中可以看出，所述的太阳能电池组120包括禁带宽度分别为El， E2， E3， E4的四排太阳能电池121，122，123，124，其中，波长为A 1的波长可以激发禁带宽度为El的太阳能电池121，波长为A 2的波长可以激发禁带宽度为E2的太阳能电池122，波长为A 3的波长可以激发禁带宽度为E3的太阳能电池123，波长为A 4的波长可以激发禁带宽度为E4的太阳能电池124。 根据出射的波长不同光束的数量，对应的不同禁带宽度的太阳能电池的数量也不同，例如为2排，3排，4排，5排等等。 在本发明的另一个实施例中，通过光学系统出射的光束的波长分别为A 1的范围为大于1400nm， A 2的范围为1000nm到1400nm， A 3的范围为700nm到1000nm， A 4的范围为小于700nm，太阳能电池组120中对应的太阳能电池的禁带宽度分别为E1等于0. 7eV， E2等于1. leV， E3等于1. 43eV， E4等于1. 84eV，也就是说，所述的太阳能电池组中包括的四排太阳能电池分别为锗太阳能电池，单晶硅太阳能电池，GaAs太阳能电池，InGaP太阳能电池。 采用所述的太阳能电池模块，将光学系统和对应排放的太阳能电池组合起来，使得不同波长的光束可以分别照射到对应禁带宽度的太阳能电池上，从而实现对太阳光整个波长范围内的高效吸收。 所述的太阳能电池模块可以降低太阳能电池的制造难度，可以较容易实现三种以上禁带宽度太阳能电池的集成。 对于所述的光学系统的结构，要求减少光学系统的光能损耗，强化聚光分光作用，以及分光后光束方向的可控性。因此，在本发明的一个具体实施例中，将所述的光学系统设计为包括聚光系统和分光系统，聚光系统，用于汇聚太阳光；分光系统，用于将太阳光分成一束以上波长不同的光束。聚光系统把大面积的光聚集到小面积上，可以提高单位面积的光强，以增加电池的效率；分光系统将太阳光分成一束以上波长不同的光束，以实现对不同禁带宽度的太阳能电池的组合，以提高太阳能电池的光电转换效率。 参考附图3所示，为本实施例提供的一个光学系统聚光以及分光的光学原理图，从图中可以看出，设定太阳光入射到具有汇聚作用的聚光镜200上，所述的聚光镜例如为凹面镜，既可以实现光线的汇聚作用，汇聚后的太阳光照射到一个分光系统210，所述的分光系统例如为组合起来的多个三棱镜(附图中仅仅画出一个做示意性的表示)，通过三棱镜的分光作用，可以出射波长分别为A 1， A 2， A3， A4的光束。 参考附图4所示，为本实施例提供的另一个光学系统聚光以及分光的光学原理图，从图中可以看出，设定太阳光入射到同时具有汇聚作和分光作用的高色散度的凸透镜300上，所述太阳光从所述的凸透镜300出射之后，可以得到波长分别为A 1， A 2， A 3，入4的光束。 虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
一种太阳能电池模块，其特征在于，包括光学系统，用于汇聚太阳光，并把汇聚的太阳光分成一束以上具有不同波长范围的光束；太阳能电池组，所述的太阳能电池组包括一个以上具有相同或者不同禁带宽度的太阳能电池，从光学系统出射的一个以上光束的波长范围分别与太阳能电池的禁带宽度对应，可激发对应禁带宽度的太阳能电池。
2. 根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述的光学系统包括聚光系 统和分光系统，聚光系统用于汇聚太阳光；分光系统用于将太阳光分成一束以上波长不同 的光束。
3. 根据权利要求2所述的太阳能电池模块，其特征在于，聚光系统包括一个以上的聚 光镜。
4. 根据权利要求2所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述的分光系统包括三棱镜。
5. 根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述的光学系统包括高色散 度的凸透镜。
全文摘要
一种太阳能电池模块，包括光学系统，用于汇聚太阳光，并把汇聚的太阳光分成一束以上具有不同波长范围的光束；太阳能电池组，所述的太阳能电池组包括一个以上具有相同或者不同禁带宽度的太阳能电池，从光学系统出射的一个以上光束的波长范围分别与太阳能电池的禁带宽度对应，可激发对应禁带宽度的太阳能电池。所述的太阳能电池模块，将光学系统和对应排放的太阳能电池组合起来，使得不同波长的光束可以分别照射到对应禁带宽度的太阳能电池上，从而实现对太阳光整个波长范围内的高效吸收。
文档编号H01L31/052GK101707221SQ20091019854
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者高超 申请人:上海宏力半导体制造有限公司