广谱电磁太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光伏太阳能领域，具体涉及一种广谱电磁太阳能电池。
【背景技术】
[0002]太阳能电池(Solar cell)是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。按材料不同可分为晶体硅太阳能电池，非晶体硅太阳能电池，化学染料太阳能电池和多元化合物太阳能电池四种。晶体硅又可分成多晶硅和单晶硅。目前，太阳能电池对太阳光能量的吸收率比较低，至多为25%左右，通常的吸收率是15%或更低。由于可见光只是电磁频谱的一部分，而电磁辐射是由一系列不同波长(进而产生的一系列能级)组成。因此射到电池的光的光子能量范围很广。有些光子没有足够的能量来形成电子空穴对，当这些光子接触到太阳能电池时，它们只是穿过电池，就像电池是透明的一样。但其他一些光子的能量却很强，他们和太阳能电池接触时，会和电池材料产生光电或光化学效应，从而直接或间接的产生电能。
[0003]依赖于硅本身的一些特性，硅是晶体硅太阳能电池中使用最普遍的一种半导体原料，目前，各种太阳能能电池中，晶体娃太阳能电池的转化效率最好，但也不会超过25%。太阳能电池通常制作成平板型以保证辐射面积，其典型结构组成如图1所示。整个太阳能电池包括钢化玻璃(1)，EVA(2)，电池片(3)，TPT (4)和铝合金框(5)组成。其中电池片(3)为硅或硅和其它一些化学材料组成。平板型太阳能电池虽然在一定程度上保证了接触面积，但是却严重制约了有效光照时间，通常在晴朗的天气有效光照时间只有3.5-4.5小时，其余时间由于太阳角度的问题，导致太阳能电池吸收率更低。而且现行技术中，电池片基本都采用单接面结构，使得电池片吸收的太阳光频谱波长有限，通常为0.4-1.2um之间，不能吸收其它波长的太阳辐射能量。正是由于这些原因严重限制了太阳能电池的吸收率和转化率。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有特殊结构的广谱电磁太阳能电池，能高效吸收和转换太阳能，且对太阳辐射吸收波长的范围更广，涵盖紫外线，可见光，大于1.2um的其它波长光线。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]本发明提供了一种广谱电磁太阳能电池，包括底座、弧形钢化玻璃、外表面电池片以及内表面电池片；所述底座和弧形钢化玻璃连接形成一个封闭空间，所述外表面电池片设置于弧形钢化玻璃外表面，所述内表面电池片设置于弧形钢化玻璃内表面；所述底座和弧形钢化玻璃连接形成的封闭空间内底面还设置有弧形聚焦面。弧形聚焦面的设置可保证日照较弱时候的光线穿过弧形钢化玻璃后准确的聚焦至内表面电池片上，以达到放大和内表面电池片接触能量的目的，从而增加内表面电池片对弱光的吸收率。
[0007]优选地，所述弧形聚焦面采用特殊角度弧形结构。所述弧形聚焦面采用高反射材料。
[0008]优选地，外表面电池片和内表面电池片均采用多接面结构。所述多接面结构是指电池片采用多种材料叠加而成，光线最先接触的层面采用带隙较高的半导体材质，最底层采用带隙较低材质。
[0009]优选地，所述外表面电池片从上至下依次包括金属导电层、带隙较高材料层、带隙较小材料层和金属导电层。这样的结构可保证电池片吸收多种波长的太阳光辐射频谱能量。
[0010]优选地，所述内表面电池片从上至下依次包括金属导电层、带隙较小材料层、带隙较高材料层和金属导电层。这样的结构可保证电池片吸收多种波长的太阳光辐射频谱能量。
[0011]所述带隙较高材料层为ZnS，ZnSe, CdS, InGaAs等；所述带隙较低材料层为GalnP，InAs，GaSb，InSb 等。
[0012]优选地，所述底座内表面采用多截面拼接结构，且内表面涂装高反射材料。
[0013]优选地，所述高反射材料为银或其它镜面材质。
[0014]优选地，所述弧形钢化玻璃采用特殊角度弧形结构。
[0015]优选地，所述底座两侧的各个侧面与底面形成特殊角度。
[0016]本发明还提供了一种广谱电磁太阳能电池的使用方法，包括以下任一或多个步骤:
[0017]太阳辐射照射在外表面电池片上，直接被外表面电池片吸收；
[0018]太阳辐射照射在弧形钢化玻璃上，通过弧形钢化玻璃的折射进入封闭空间，并通过弧形聚焦面聚焦并反射至内表面电池片上，被内表面电池片吸收；
[0019]太阳辐射照射在底座内表面，通过反射至弧形钢化玻璃，再经过折射进入密闭空间，并通过弧形聚焦面聚焦并反射至内表面电池片上，被内表面电池片吸收。
[0020]本发明提供的广谱电磁太阳能电池，其表面钢化玻璃制成弧形结构，且固定在特殊形状的底座上，该底座内表面涂装特殊材料，加之其特殊的外形，可保证任何时段的太阳光都能最大限度的照射到玻璃上，延长电池对太阳辐射吸收有效照射时间。
[0021]外表面电池片负责吸收日照强烈时候的太阳辐射，日照有限时间和普通太阳能电池一样，约为3-4.5h，由于其本身采用了多接面结构，因此可比普通太阳能电池吸收的波长范围更广。内表面电池片负责吸收弱光时段以及强日照时段进入封闭空间的太阳辐射。由于弧形钢化玻璃特殊的结构，加之还设置有弧形聚焦面，可保证弱光时段大部分的太阳光正好透过弧形钢化玻璃未设置电池片部分，弱光经弧形钢化玻璃折射后照射至封闭空间内底部的弧形聚焦面，可对照射在其表面的光线进行聚焦，聚焦后的光线再反射至内表面电池片上。多束弱光经折射聚焦后能量可叠加，多重叠加后的弱光辐射可直接被内表面电池片吸收。内表面电池片采用多接面结构，可吸收比普通太阳能电池波长更广的辐射。其它照射在底座内表面而不是直接照射在电池片或钢化玻璃的太阳辐射，经底座内表面反射后也能进入内部空间进行聚焦。如此，广谱太阳能电池在其有限的空间范围内，最大限度的将照射在其空间的太阳辐射吸收。对可以直接吸收的能量通过外表面电池片吸收；对弱光辐射进行能量聚焦叠加后通过内表面电池片吸收，同时外表面电池片和内表面电池片均采用多接面结构，扩大了其吸收能量波长范围，这样使得电池的吸收率和有效吸收时间远高于传统方式，从而最大限度的增加了电池材料对太阳辐射的吸收。
[0022]本发明提供的广谱电磁太阳能电池，其工作原理为:当太阳照射到电池空间时，一部分太阳辐射和外表面电池片直接接触，一部分太阳辐射透过钢化玻璃经聚焦后与内表面电池片接触，另一部分通过底座多个内表面反射后穿过弧形钢化玻璃经聚焦后再与内表面电池片接触。该方式除了确保强光照条件下的太阳辐射能被吸收外，同时可对若光照条件下的辐射进行能量叠加，保证其达到能被电池材料吸收的能量级。
[0023]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0024]1、本发明的广谱电磁太阳能电池，大大提高了太阳辐射的有效时间，是普通太阳能电池的3-4倍，高达12-14小时。
[0025]2、本发明的广