新太阳电池光敏模块及应用_2

文档序号:9330003阅读:来源:国知局
各个原子的价带电子运行状态的变化,以及在这种变化过程中所显露出来的、原子核中的正电荷及正电荷的量。也可以说,它的实质是原子价带电子运行状态的变化在原子间的传递。这种电子运行状态变化,源于弱正电荷平衡区域中,吸收了光波能量的电子。在光敏材料中,当这种变化的触发点,处于匀强电场环境中时,变化的影响均匀地向周围扩散,直至完全衰减;当这种变化的触发点,处于非匀强电场环境中时,正电荷能量的传递,会自然地以吸收光波能量的原子为原点,逆电势差由高到低,呈现出“漂移”和“扩散”的现象。这是由于电子吸收光波粒子能量,发生跃迀,逃离它原有的运行轨道后,使它原来占据的运行轨道空出,导致它所在的原子的弱正电荷状态,上升为明显的正电荷状态。此时,在原子能带填充和正负电荷吸引规律的支配下,相邻原子的价带电子中,与吸收光波粒子能量发生跃迀的电子,跃迀前处于相同能带水平的电子,会自动地,填充吸收光波粒子能量发生跃迀的电子,跃迀后留下的空的运行轨道。这样,吸收光波能量后发生电子跃迀的原子电荷不平衡状态,会因为相邻原子的电子,填充补位,而趋于平衡。然而,相邻原子则由于自身的电子,去填充吸收光波能量原子的电子空出的运行轨道,而导致它自身又产生了,因失去电子而形成的负电荷相对不足,正电荷相对过剩的状态,这就使原来吸收光波能量的原子的正电荷凸显矛盾,从吸收光波能量的原子,转移给了它相邻的、提供给它电子的原子,从而,使正电荷相对过剩突出的矛盾,就这样,随着原子间电子运动状态的改变,从一个原子传递给另一个原子。因此,正电荷能量传递形式的特点,相对于负电荷能量传递形式的特点而言,一,必须依赖于相邻原子的电子的运动状态变化,以及这种变化的接力传递来实现。因此,正电荷能量的传递,对材料原子物理特性的连续性有比较高的要求;二,正电荷能量传递的最小单位的距离,是相邻原子占有的空间距离的单位,每一段能量传递的距离都很有限。不像负电荷能量传递那样,通过电子在导体材料的导带中移动,来得直接、快捷、大尺度;三,参与正电荷能量接力传递过程的节点多,正电荷能量容易衰减。
[0019]需要指出的是,用本发明方法制作的光敏功能模块,在实现光电转换的过程中,由于舍弃了对光敏材料中,光生少子的利用,且被舍弃的光生少子,还将消耗等量的光生多子,从而对电池的光电转换效率会带来一定的拖累。但无论是在P型,还是在N型光敏材料中,一是光生少子的浓度都相对很低,舍弃对光生少子的利用,对电池光电转换效率的拖累,远不及传统硅太阳电池PN结制作过程中,扩散制结时,在扩散结内,P型和N型两种材料共存状态,形成的复合中心带来拖累的影响(2)’ (4)’⑸。二是当把光敏材料微粉颗粒的体量,做得远比传统太阳电池PN结的体量小时,这一因素,将非常有益于光生载流子,特别是光生空穴的及时收集U),从而,可以非常显著地提高光敏模块的光电转换效率。而由于舍弃了对光生少子的利用,又为降低使用多种光敏材料,制作多光谱吸收光敏功能模块的难度,创造良好的条件。正是基于这样认识,本发明提出了,将光敏微粉,作为一粒粒微小的,独立完成光电转换的微型光敏机构,融入透明导电基质中,制作为一种制作技术要求低,构造形式简单,光电转换效率高的太阳电池光敏功能模块的创意。
[0020]本发明中所述的,太阳电池光敏功能模块构造形式和功能创新的具体内容是:
[0021]3.1.一种新的,专一承担光生正电荷功能任务的P型光敏模块。如说明书附图1中第“6”的部分所示。
[0022]其技术方案的特征是:将分别混悬容融有各种P型光敏功能材料微粉颗粒的透明导电基质,按照混悬容融在透明导电基质中的光敏功能材料微粉颗粒,对光波能量敏感的特性,将混悬容融有对长波能量敏感的P型光敏微粉颗粒的透明导电基质,分布在下;将混悬融容有对短波能量敏感的P型光敏微粉颗粒的透明导电基质,分布在上;制作成一块,所含各种光敏微粉颗粒,分布层次分明;而透明导电基质又是融为一体的;实现光生正电荷功能的;特殊构造形式和功能的P型光敏功能t吴块。
[0023]3.2.一种新的,专一承担光生负电荷功能任务的N型光敏模块。如说明书附图1中第“7”的部分所示。
[0024]其技术方案的特征是:将分别混悬容融有各种N型光敏功能材料微粉颗粒的透明导电基质,按照混悬容融在透明导电基质中的光敏功能材料微粉颗粒,对光波能量敏感的特性,将混悬容融有对长波能量敏感的N型光敏微粉颗粒的透明导电基质,分布在下;将混悬融容有对短波能量敏感的N型光敏微粉颗粒的透明导电基质,分布在上;制作成一块,所含各种光敏微粉颗粒,分布层次分明;而透明导电基质又是融为一体的;实现光生负电荷功能的;特殊构造形式和功能的N型光敏功能t吴块。
[0025]3.3.为适应本发明光敏模块功能发挥的需要,而设计的,将本发明所述的P型和N型光敏功能模块,用二极管单向电子输入和单向电子回路通道,连接组合起来,实现光电转换的电路。如说明书附图1中“8”和“9”的部分所示。
[0026]其技术方案的特征是:以本发明所述的P型光敏功能模块的光生正电荷,为正电荷电源;以本发明所述的N型光敏功能模块的光生负电荷,为以负电荷电源;用串联二极管电路形成的单向电子输入通道,如说明书附图1中第“8”的部分所示,将电子从本发明所述的N型光敏功能模块,引导输入到本发明所述的P型光敏功能模块;又用另一条,串联二极管电路形成的单向电子回流通道,如说明书附图1中第“9”的部分所示,将电子又从本发明所述的P型光敏功能模块,引导回流到本发明所述的N型光敏功能模块;并在电子从本发明所述的N型光敏功能模块,到P型光敏功能模块的二极管单向电子输入通道上,串联接入负载,作为电能输出的节点,如附图1中的“5”所示。
[0027]3.4.将本发明所述的,P型光敏功能模块的光生正电荷,作为正电荷电源,将地表中蕴藏的负电荷,作为负电荷电源,用二极管单向电子输入通道,和二极管单向电子回路通道,连接组合起来,实现光地电转换,同时获得光电电能和地电电能的新方法。如说明书附图2所示。
[0028]其技术方案的特征是:以本发明所述的P型光敏功能模块的光生正电荷,为正电荷电源;以地表中自然蕴藏的负电荷,为负电荷电源;用二极管电路形成的单向电子输入通道,将电子从地表中引出,引导输入到本发明所述的P型光敏功能模块中;又用另一条二极管电路形成的,单向电子回流通道,将电子又从本发明所述的P型光敏功能模块中,引导回流到地表;并在电子从地表,到P型光敏功能模块的二极管单向电子输入通道上,串联接入负载,作为电能输出的节点。
[0029]3.5.为化解本发明所述的光地电转换方法中,P型光敏功能模块,随着光照的变化,对负电荷电量的需求量,也在不断变化的矛盾,和实现光地电转换装置电压电流关系填充因子最大化的需要,用一块与正电荷电源的P型光敏模块光敏性能一致的样本模块,产生的正电荷电压,作为本发明所述的,光电地电转换方法中,负电荷引入量控制开关的启动电源,来同时实现,光电地电转换过程中,对负电荷引入量的实时自动控制,和光地电转换装置电压电流关系填充因子最大化的方法。如说明书附图2所示。
[0030]其技术方案的特征是:在光地电转换装置中,用一块光敏性能与光生正电荷电源一致的P型光敏功能的样本模块,生成的光生正电荷电压,去驱动一组正电荷感应开关,再由这组正电荷电压感应开关,去控制一组负电荷电量引入控制开关,从而实现的,对负电荷引入量的实时控制。
[0031]4.本发明的有益效果
[0032]本发明的有益效果,主要体现在光电转换应用,光电地电电能转换应用的两个方面。
[0033]4.1.在光电转换应用方面:
[0034]4.1.1.显著降低了,多光谱吸收太阳电池光敏功能模块的制作难度。制作本发明所述的太阳电池光敏功能模块,只要将选定的光敏材料的微粉,先融入透明导电基质中,再将融容有不同光敏微粉的导电基质,逐层融合成一块整体的,太阳电池光敏功能模块即可。这相对于目前的,太阳电池PN结制作,特别是多结型太阳电池PN结的制作来讲,工艺相对简单⑵。
[0035]4.1.2.为制作多光谱吸收光敏功能模块,创造了便利的条件。本发明消除了吸收不同光谱能量的光敏材料,搭配制作光敏功能模块时,需要考虑晶格常数等,材料原子结构物理因素连续性的影响。在传统太阳电池PN结中,由光能转换生成的电能,特别是生成的空穴能量,从光敏模块的一端,传递至另一端,必须依赖于材料的晶格常数等物理特性的连续性,若失去了材料物理特性的这种连续性,就失去了空穴能量传递的前提条件,就会导致空穴能量,无法在光敏模块材料中相继传递⑴。而能够分别吸收不同光谱能量的光敏材料之间,各种光敏材料与能量传递关系密切的物理特性的连续性,往往很差⑴’因此,一般都采用,制作多层重叠的PN结的形式,来现实广谱光能吸收(2)。这样的PN结,制作工艺复杂,难度大(2)。本发明,通过将光敏材
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