光伏电池组电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及能量存储领域，并且尤其设及设置有至少一个禪合到光伏电池上的二 次电池的能量存储器件。
【背景技术】
[0002] 由光伏电池形成的器件的电能存储性能非常依赖于该器件所处的媒介中的阳光 状态。
[0003] 此类型的器件的缺点在于，该器件不允许在夜晚提供能量并供给需要大功率峰值 的系统。
[0004] 为了克服该问题，已知的是将二次电池类型的能量存储装置与光伏电池相联合， 当光能充足时，光伏电池对二次电池再充电。
[0005] 例如，文件US 2003/0127126 A1公开了一种将太阳能电池和二次电池禪合的器 件。
[0006] 文件WO 2009/032986同样公开了一种将太阳能电池和二次电化学电池互连并共 同整合到相同的支撑件上的器件。
[0007] 文件US 4481265公开了另一种具有共同整合的光伏电池和二次电池的器件，该 光伏电池被制作在基板的第一面上，而电化学二次电池被设置在基板的与第一面相对的第 二面上。
[000引文件US 2009/072780介绍了一种结构，该结构既能够将光能转换为电能，还能够 实现电能存储。
[0009] 很难实现设置有与光伏电池禪合的电化学二次电池的改进的储能器件。
【发明内容】
[0010] 本发明首先设及一种用于将光能转换为电能并且存储电能的器件，包括至少一个 电化学二次电池，所述电池由第一电极和第二电极之间的电解质形成，第二电极包括基于 半导体材料的包括用于将光子转换为电子的区在内的层。
[0011] 根据本发明实现的电池因此既作为电化学二次电池也作为光伏电池。
[0012] 因此实现了一种在整体空间受限的同时允许从光能中产生电能并存储该电能的 器件。
[0013] 半导体材料层的所述区能够包括PN结。
[0014] 该区包括渗杂有一个离子种类的离子的第一区域，该离子用于在第一电极与第二 电极之间交换。
[0015] 所述半导体材料层的适于将光子转换为电子的区包括正对所述第一渗杂区域并 且与所述渗杂区域形成结的第二渗杂区域。
[0016] 在所述电池为裡二次电池的情况下，所述第一区域渗杂有Li+离子。
[0017] 渗杂有用于在电池的电极之间交换的该种类离子的第一区域尤其使得能够实现 优良的渗杂水平控制并且获得具有可调节渗杂水平的电池。
[001引该样的渗杂能够通过扩散、通过在半导体材料层上沉积裡层或者对电池充电来完 成。
[0019] 根据一个可能的实施方式，半导体材料层包括被称为"正面"的面，该面上有电解 质并且与第S渗杂区域接触，该第S渗杂区域的渗杂类型与第一渗杂区域的渗杂类型相同 并且杂质浓度比第一渗杂区域的杂质浓度更高，并且该第=渗杂区域被设置在所述正面与 所述第一渗杂区域之间。
[0020] 该第=渗杂区域使得在第二电极的正面上的，尤其是与适用于对二次电池实施放 电的外部电路或装置的接触得到改善。
[0021] 半导体材料层包括与所述正面相反且暴露在光福射下的背面。根据材料的分布并 且尤其是渗杂层的分布的不同，能够实现正面光照或者背面光照。
[0022] 根据一个实施例，该背面能够与在所述背面和所述第二渗杂区域之间设置的第四 渗杂区域接触，第四渗杂区域的渗杂类型与第二渗杂区域的渗杂类型相同并且杂质浓度比 第二渗杂区域的杂质浓度更高。
[0023] 该第四渗杂区域使得在第二电极上的，尤其是与适用于对二次电池实施充电的外 部电路或装置的接触得到改善。
[0024] 电池能够包括位于基于半导体材料的层的电解质所处的正面上的第一接触区，W 及位于基于半导体材料的层的用于暴露在光福射下的背面上的第二接触区。
[0025] 根据一个可能的实施方式，基于半导体材料的层的背面能够包括多孔金属元件， 所述第二接触区为所述多孔金属元件的区。
[0026] 该多孔金属元件能够采用例如梳状形式。
[0027] 根据一个可能的实施方式，所述半导体材料能够包括诸如碳之类的添加物W促进 所述半导体材料中的电传导。
[002引该器件还能够包括电路，该电路包括：
[0029] 用于允许所述二次电池充电的装置；
[0030] 用于允许所述二次电池放电的装置；
[0031] 用于将所述电池交替置于充电或放电状态下的装置。
[0032] 根据另一方面，本发明设及一种用于制作电化学二次电池的方法，包括基于半导 体材料形成电池的电极并且在该电极的所述半导体材料中形成用于将光子转换为电子的 装置。
[0033] 该些用于将光子转换为电子的装置能够由在所述半导体材料中制作的至少一个 PN结形成。
[0034] 制作用于将光子转换成电子的装置包括使用在二次电池的电极之间流动的离子 种类的离子对所述半导体材料的一个区域进行渗杂。
[0035] 该尤其使得制作电池所要实施的步骤的数量得W减少。
[0036] 在裡二次电池的情况下，该渗杂能够是Li+离子渗杂。
[0037] 根据本发明的一个可能的实施方式，该渗杂能够通过W下方式完成：
[00測沉积裡层；
[0039] 热退火W便Li+离子在所述半导体材料中扩散。
[0040] 根据本发明的另一可能的实施方式，该渗杂能够通过W下方式完成：
[0041] 对电池的另一电极进行偏置，W便将Li+离子从所述另一电极导入所述半导体材 料，并随后不断修改所述偏置W便反导入，并且随后再次导入半导体材料的Li+离子。
【附图说明】
[0042] 根据阅读参考附图的仅作为示例给出并且决不是限制性的示例性实施例的说明， 将更好地理解本发明，在附图中：
[0043] 图1示出了实现根据本发明的器件的一般原理，该器件设置有作为电化学二次电 池和光伏电池的电池；
[0044] 图2A-2D示出了根据本发明的器件的工作原理；
[0045] 图3示出了实现根据本发明的器件的一个特定示例；
[0046] 图4示出了实现根据本发明的器件的另一特定示例。
[0047] 不同附图中的相同、相似或等效部分具有相同的附图标记W便于在附图之间进行 转换。
[0048] 附图中示出的不同部分不一定按相同的比例绘出，W使附图更具有可读性。
【具体实施方式】
[0049] 图1中示出了设置有同样形成光伏电池的电化学二次电池的一个示例性器件。
[0化0] 该电池能够通过使用一堆薄层来制作并且包括在电解质105的两侧所设置的第 一电极102和第二电极108。
[0化1] 第一电极102能够由至少一个基于离子和电子导电材料的第一有源层103形成， 使得第一电极102 -方面能够含有至少一种离子，另一方面能够释放和/或接受该种离子。 [0化2] 电池能够是裡二次电池。在此情况下，要流过电极102和108之间的离子为Li+ 离子。
[0053] 第一有源层103的材料能够根据制作第二电极108的材料来进行选择。设置第一 层103的材料使得第一层103针对诸如Li+离子之类的所述种类的离子的插入电位高于或 者等于第二电极108的插入电位。
[0化4] 特别是在第二电极108基于娃制作的情况下，形成第一电极102的第一有源层103 例如能够基于 W下材料中的一种；V205、LiCo〇2、LiFeP〇4、TiSa、TiOS、Ti〇2、佩2〇5、LiMri2〇4、 LiJisO。、FeS2。
[0055] 还能够想到的是，第一电极102和第二电极108 W娃为基础。
[0056] 根据一个可能的实施例，能够在第一电极102的材料中加入添加物W提高该材料 的离子和/或电子导电性。该添加物例如可W是碳W提高第一电极102的电子导电性。 [0化7] 第二电极108自身能够由基于一材料的第二有源层109形成，该材料使得第二有 源层109能够包含所述种类的离子并且在另一方面释放和/或接受诸如Li+离子之类的所 述种类的离子。
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