专利名称：一种可提高太阳光能利用率的组合太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池，具体是指一种可以极大提高对太阳光能利用率的组合太阳能电池。
背景技术：
传统的化石能源发电带来的环境污染问题正在威胁着人类赖以生存的地球，由于利用太阳能具有许多优点，因此越来越受到世界各国的重视。因为太阳光谱的能量分布较宽，现有的任何一种半导体材料都仅能吸收其中能量比其能隙值高的光子，其余的光子都不能通过产生光生载流子变成电能。为此目前所制备的太阳能电池都未达到理想的光电转换效率。为了提高太阳能电池的光电转换效率，人们尝试了各种方法，比如用能量宽度与太阳光谱不同波段有最好匹配的材料做成电池，并按能隙从大到小的顺序从外向里叠合起来，让波长最短的光被最外边的宽带隙材料电池利用，波长较长的光能够透射进去让较窄能隙材料电池利用，这样就有可能最大限度地将太阳光能转换成电能，具有这种结构的太阳能电池称为叠层电池。传统的叠层电池的制备方法有两种，一种是机械堆叠法，先制备出两个独立的太阳能电池，一个高带宽，一个低带宽。然后把高带宽的堆叠在低带宽的电池上面；另一种是一体化的方法，先制备出一个完整的太阳能电池，再在该电池上生长或直接沉积第二层电池。由于太阳能电池大都对温度、材料交叉污染十分敏感，而太阳能电池的制备往往涉及沉积不同材料及高温工艺。因此这种一体化结构的叠层电池有局限性、有固有缺陷。机械堆叠法制备的叠层电池，工艺集成则会简单很多，因为它仅仅是各自分立的层，只需对分立的单层进行加工，而无需进行电流匹配，也不再需要考虑晶格匹配。但机械叠层结构的太阳能电池本身也具有一定程度的复杂性，这包括如何构成机械叠层，如何使子电池间的禁带宽度匹配，如何增加波长较长的光能的透过率，以及如何从分立的子电池中提取电流等。
发明内容
为克服上述已有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种无需考虑禁带宽度匹配以及波长较长的光能的透过率，子电池彼此不受干扰，结构简单，光电转换效率高的组合太阳能电池。本发明的一种可提高太阳光能利用率的组合太阳能电池，包括一由聚合物构成的箱体，箱体内有二个分别固定在箱体内壁相对两侧的太阳能电池，以及在聚合物箱体内底部有两个与中心法线形成Θ角度固定的两个对称反射镜，该角度Θ是由反射镜的迎光面与聚合物箱体内底部法线的夹角形成的，箱体的顶面盖有能透过太阳光的玻璃顶盖，由此形成一个入射光区。所说的角度O < Θ < 90。，L3 = L4 = L, L1 = L2 = L/cos Θ。L1 和 L2 分别为固定在箱体内壁两侧的太阳能电池的长度，L3和L4分别为固定在聚合物箱体底部的两个反射镜的长度。
所说的ニ个太阳能电池可以是单结太阳能电池或多结太阳能电池中的任ー种。或单结太阳能电池与多结太阳能电池的组合。本发明的基于上述相同原理的另ー种可提高太阳光能利用率的组合太阳能电池， 包括一由聚合物构成的箱体，箱体内底部中心有ー圆锥体型反射镜，在圆锥体型反射镜上，沿着锥体ロ环绕有圆环形太阳能电池。圆锥体型反射镜的迎光面与聚合物箱体内底部中心法线形成夹角0，0< 0 < 90°，L5为锥体型反射镜边长，L6为圆环形太阳能电池的高度，L6 = L5/cos 0。圆环形太阳能电池由单结太阳能子电池、多结太阳能子电池的任意組合。所说的聚合物为EVA、PBD、含氟聚合物、聚碳酸酷、聚氨酯中的任ー种。本发明的优点在于I.可实现任意类型的电池间的随意组合(I).相同太阳能电池的组合。相对单个子电池，本发明可以提高该太阳能电池组合对同一波段光能的吸收利用率，从而达到提高光电转换效率的目的；(2).不同类太阳能电池的组合。本发明可以拓宽该太阳能电池组合吸收光能的波长范围，并且不需考虑子电池间禁带宽度匹配等传统叠层电池面临的问题，从而达到提高光电转换效率的目的。2.子电池间可以被任意串联或并联。
图I为实施例I的一种组合太阳能电池结构示意图。图2为实施例2的一种组合太阳能电池结构示意图。图3为碲化镉太阳能电池结构示意图。图4为碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池结构示意图。
具体实施例方式下面给出本发明的较佳实施例，并结合附图做详细说明。实施例I见图1，该组合太阳能电池，包括一由聚合物构成的箱体1，箱体内有ニ个分别固定在箱体内壁相对两侧的碲化镉太阳能电池6和碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池7，以及在聚合物箱体内底部有两个与中心法线形成9角度固定的两个对称反射镜4、5，该角度0 是由反射镜的迎光面与聚合物箱体内底部法线的夹角形成的，箱体的顶面盖有能透过太阳光的玻璃顶盖2,由此形成ー个入射光区3。碲化镉太阳能电池6的结构见图3，包括玻璃衬底6-1，在玻璃衬底上依次沉积有透明导电氧化物前电极层6-2、n型CdS窗ロ层6-3、p型締化镉吸收层6_4、背面电极6-5。碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池7结构见图4，包括玻璃衬底7-1，在玻璃衬底上依次沉积的透明导电氧化物前电极层7-2、n型CdS窗ロ层7-3、p型碲锌镉吸收层7_4、透明导电层7-5、背电极7-6。表面电极7-7、单晶硅半导体n型层7-8和p型层7-9形成的 pn结、背面电极7-10。角度0 要满足 0 < 0 <90。，L3 = L4 = L, L1 = L2 = L/cos 0。0 为反射镜的迎光面与聚合物箱体内底部法线形成的夹角，L1和L2分别为固定在箱体内壁两侧的碲化镉太阳能电池6和碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池7的长度,L3和L4分别为固定在聚合物箱体底部的两个反射镜4、5的长度。本实施例中Θ =60°，因此，碲化镉太阳能电池6和碲锌镉/单晶硅叠层太阳能电池7的长度是反射镜4、5长度的两倍。所说的聚合物为EVA、PBD、含氟聚合物、聚碳酸酯、聚氨酯材料中的任一种。当太阳光射入入射光区3时，入射到反射镜4迎光面的太阳光被反射进入碲锌镉 /单晶硅叠层太阳能电池7，产生光电流；入射到反射镜5迎光面的太阳光被反射进入碲化镉太阳能电池6，产生光电流。实施例2见图2，该组合太阳能电池组与实施例I原理相同，不同之处在于将两个反射镜
4、5换成了圆锥体型反射镜8，将太阳能电池6、7换成了由多个子电池组成的圆环形太阳能电池9。其中圆锥体型反射镜8的迎光面与聚合物箱体I内底部中心法线形成夹角Θ，本实施例中Θ =60°，因此由多个子电池组成的圆环形太阳能电池9的高度是圆锥体型反射镜8边长长度的两倍。其中组成圆环形太阳能电池9的子电池可以是任意材料的单结太阳能电池、多结太阳能电池的任意组合。当太阳光经过玻璃顶盖2射入入射光区3时，太阳光被圆锥体型反射镜8的迎光面反射进入圆环形太阳能电池9中，产生光电流。经过多次来回反射，充分地提高了太阳光能的利用，并有效提高了太阳能电池的光电转换效率。
权利要求
1.一种可提高太阳光能利用率的组合太阳能电池，包括一由聚合物构成的箱体(1)， 其特征在于箱体内有ニ个分别固定在箱体内壁相对两侧的太阳能电池出、7)，以及在聚合物箱体内底部有两个以中心法线形成e角度固定的两个对称的反射镜(4、5)，该角度0是由反射镜的迎光面与聚合物箱体内底部法线的夹角形成的，箱体的顶面盖有能透过太阳光的玻璃顶盖(2)，由此形成ー个入射光区(3)；所说的角度0 < 0 <90。，L3 = L4 = L5L1 = L2 = L/cos 0 和L2分别为固定在箱体内壁两侧的太阳能电池的长度，L3和L4分别为固定在聚合物箱体内底部的两个反射镜的长度。
2.根据权利要求I的一种可提高太阳光能利用率的组合太阳能电池，其特征在于所说的ニ个太阳能电池可以是单结太阳能电池、多结太阳能电池中的任ー种或单结太阳能电池和多结太阳能电池的组合。
3.一种可提高太阳光能利用率的组合太阳能电池，包括一由聚合物构成的箱体(1)， 箱体内底部中心有ー圆锥体型反射镜(8)，在圆锥体型反射镜上，沿着锥体ロ环绕有圆环形太阳能电池(9)；圆锥体型反射镜的迎光面与聚合物箱体内底部中心法线形成夹角0，0< 0 <90°， L5为锥体型反射镜边长，L6为圆环形太阳能电池的高度，L6 = L5/cos 0。
4.根据权利要求3的一种可提高太阳光能利用率的组合太阳能电池，其特征在于所说的圆环形太阳能电池由单结太阳能子电池或多结太阳能子电池或单结太阳能子电池和多结太阳能子电池的组合。
5.根据权利要求I和3的一种可提高太阳光能利用率的组合太阳能电池，其特征在于 所说的聚合物为EVA、PBD、含氟聚合物、聚碳酸酷、聚氨酯中的任ー种。
全文摘要
本发明公开了一种可提高太阳光能利用率的组合太阳能电池，包括一由聚合物构成的箱体，箱体内有二个固定在箱体内壁两侧的太阳能电池，以及以角度θ固定在聚合物箱体内底部的两个反射镜。或将两个反射镜换成了圆锥体型反射镜，将两个电池换成了由多个子电池组成的圆环形太阳能电池。该角度θ是由反射镜的迎光面与聚合物箱体内底部法线的夹角形成的，箱体的顶面盖有能透过太阳光的玻璃顶盖，由此形成一个入射光区。这种太阳能电池组合结构不仅提高了太阳光能的利用率和太阳能电池的光电转换效率，而且在该组合结构中，电池彼此不受干扰，可实现任意子电池间的组合，结构简单，有效避免了传统叠层电池存在的问题。
文档编号H01L25/10GK102610601SQ20121009167
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者曹鸿, 王善力, 褚君浩 申请人:上海太阳能电池研究与发展中心