层和所述第二层分别与第三电极和第四电极接触的每个隧道二极管:在步骤c’)中，电势差被施加到所述第三电极与所述第四电极之间，使得流经所述隧道二极管的电流最小。
[0043]根据本发明的一个实施例，在步骤C，)中，对于所述第一层和所述第二层分别与第三电极和第四电极接触的每个隧道二极管，设法确定待施加到所述第三电极与所述第四电极之间以使流经所述隧道二极管的电流最小的所述电势差。
[0044]根据本发明的一个实施例，在步骤c’)中，对于每个子电池或者串联连接的子电池的组件，设法确定使得所述子电池或由子电池的组件传递的功率最大的所述子电池或子电池的所述组件的最佳极化。然后所述太阳能电池的每个电极可以被极化为使得每个子电池或者子电池的组件在所述最佳极化处被极化。
[0045]使用上述类型的太阳能电池的方法还可以包括重复步骤a)至步骤c)或者步骤a)至步骤c’)的步骤d)。通过这种方式，如果在使用太阳能电池时子电池的电流校准退化(例如由于子电池之一的特性的退化，或者由于诸如合聚透镜之类的太阳能电池外部的元件的退化，或者由于实际的太阳光谱与太阳能电池的设计中所使用的太阳光谱不一致)，那么太阳能电池从整体式操作模式变成多端子操作模式。这导致太阳能电池的优化效率。
[0046]根据本发明的一个实施例，随着步骤C，)的每次重复，还可以针对所述第一层和所述第二层分别与第三电极和第四电极接触的每个隧道二极管来再次设法确定待施加到所述第三电极与所述第四电极之间以使流经所述隧道二极管的电流最小的所述电势差。
[0047]随着步骤C，)的每次重复，可以再次设法确定每个子电池或子电池的组件的最佳极化。
[0048]可以以固定的时间间隔重复步骤d)。
[0049]使用上述类型的多结太阳能电池的方法的一个优势在于即使在不是所有子电池都传递相同电流的情况下也可以优化由太阳能电池传递的功率。这导致太阳能电池的最佳效率。
[0050]这种使用多结太阳能电池的方法的另一优势在于如果子电池的电流校准退化(例如由于子电池之一的运行特性的退化，或者由于太阳能电池外部的原因，或者由于实际的太阳光谱与太阳能电池的设计中所使用的太阳光谱不一致)，那么不会对其它子电池造成影响，这是因为子电池随后以多端子模式进行连接。
[0051]这种使用多结太阳能电池的方法的另一优势在于不需要将太阳能电池制造成使得所有的子电池都传递相同的电流。
[0052]本发明还涉及使用上述类型的太阳能电池的方法，包括下述步骤:a)测量由每个子电池传递的电流；b)比较由不同的子电池传递的电流；c)如果由不同的子电池传递的电流相等，那么将所述太阳能电池连接为使得所述太阳能电池以整体模式进行操作如果由不同的子电池传递的电流不全部相等，那么以整体模式将传递相同电流的相邻的子电池进行连接，并且以多端子模式将其它子电池进行连接。
[0053]本发明还涉及一种用于对上述类型的太阳能电池进行测试的设备，包括:用于测量或确定由每个子电池或串联连接的子电池的组件传递的电流的装置以及用于比较由不同的子电池或子电池的组件传递的电流的装置。装置还使太阳能电池能够被连接为使得在由不同的子电池或子电池的组件传递的电流相等时所述太阳能电池以整体模式进行操作，并且使得在由不同的子电池或子电池的组件传递的电流不全部相等时所述太阳能电池以多端子模式进行操作。
[0054]根据本发明的一个实施例，该测试设备还包括第一分析装置，所述第一分析装置用于针对每个隧道二极管来寻找待施加到第三电极与第四电极之间以使流经隧道二极管的电流最小的电势差。
[0055]测试设备还可以包括计算装置，所述计算装置用于计算随每个子电池或子电池的组件的极化变化的由每个子电池或子电池的组件传递的功率。
[0056]第二分析装置可以被设置成针对每个子电池或者子电池的组件来寻找使得由所述子电池或由子电池的所述组件传递的功率最大的所述子电池或子电池的所述组件的最佳极化。
[0057]测试设备还可以包括用于计算或确定待施加到所述太阳能电池的每个电极的电势的装置，该电势使得流经每个隧道二极管的电流最小并且使得由每个子电池或子电池的组件传递的功率最大。
[0058]根据本发明的一个实施例，测试设备可以包括使得能够计算或测量上文提到电势差和/或电势和/或功率输出的计算机或计算器或测量系统。
【附图说明】
[0059]在阅读了下面的描述并且参照附图之后，将更清楚地示出本发明的其他特征和优点，所述附图仅作为示例给出，并非意图限制。
[0060]图1是示意性地示出根据本发明的双结太阳能电池的实施例的截面图。
[0061]图2是隧道二极管的通常的电流-电压特性曲线。
[0062]图3A和图3B是示意性地示出根据本发明的分别连接为在整体模式中的操作以及在多端子模式中的操作的双结太阳能电池的截面图。
[0063]图4是示意性地示出根据本发明的三结太阳能电池的实施例的截面图。
[0064]图5是示意性地示出根据本发明的三结太阳能电池的变体的截面图。
[0065]图6是示意性地示出根据本发明的双结太阳能电池的变体的截面图。
[0066]图7是示出使用根据本发明的多结太阳能电池的方法的示意图。
[0067]图8A至图8D是示意性地示出制造根据本发明的双结太阳能电池的方法的连续步骤的截面图。
[0068]各图的相同的、相似的或相等的部分具有相同的附图标记，使得更容易地从一幅图到另一幅图。
[0069]为了使图更易读，图中所示的各个部分不必都以统一的尺度示出。
【具体实施方式】
[0070]发明人提议使用称为“整体式”集成的集成来制造多结太阳能电池，并且使用在不同的子电池之间放置的隧道二极管的以相反导电类型掺杂的层，使得不同的子电池可以彼此独立地连接。
[0071]图1是示意性地示出了根据本发明的双结太阳能电池的实施例的截面图。
[0072]太阳能电池包括两个子电池23和25的堆叠，其中在子电池23与子电池25之间插入隧道二极管27。每个子电池23、25由形成PN结的半导体层的堆叠组成。
[0073]子电池23包括两个主要面22和24，子电池25包括两个主要面26和28。面22和面28放置在堆叠的两端。如以下要描述的所有实施例中那样，在本实施例中，太阳能电池的面28优选是意图暴露于入射光辐射的面(称为正面)，而面22是与意图暴露于光辐射的面相对的面(称为背面)。在这种情况下，子电池23和子电池25形成为使得子电池25的带隙能量高于子电池23的带隙能量。从而子电池25没有吸收的入射辐射被传输到子电池23。
[0074]隧道二极管27包括两个叠加的半导体层29和31的至少一个堆叠，这两个叠加的半导体层是非常高度掺杂的，例如以高于119Cm 3的掺杂水平并且相反的导电类型掺杂，从而形成隧道结。隧道二极管27被制造成使得它具有高的光透射系数，以使由于隧道二极管的层对辐射的吸收而造成的电流损失最小化。如果每个子电池23、25包括覆盖有N型半导体层的P型半导体层的堆叠，那么隧道二极管27的层29和层31分别是N型和P型。
[0075]例如，隧道二极管27的层29和层31由GaAs制成并且厚度在5nm与30nm之间，例如厚度大约为15nm。例如，层29是N掺杂的，例如以在I.119Cm 3与8.10 19Cm3之间(例如大约3.119Cm 3)的掺杂水平掺杂。于是层31是P掺杂的，例如以在I.119Cm 3与8.119Cm 3之间(例如大约5.10 19cm 3)的掺杂水平掺杂。
[0076]电极(或者导电接头)35与面28接触，电极(或者导电接头)39与面22接触。接头35和接头39分别用来使太阳能电池的面28和面22极化。此外，接头35构成第一电极来极化子电池25，接头39构成第一电极来极化子电池23。
[0077]接头35可以基于完全覆盖面28的连续的导电层来形成。在这种情况下，接头35优选地由光学透明的导电材料制成。根据替换实施例，接头35仅部分地覆盖面28。这与基于完全覆盖面28的连续的导电层来形成接头35的情况相比，改善了子电池25对光辐射的吸收。如果接头35仅部分覆盖面28，那么可以用非光学透明的导电材料来制作接头35。如图1所示，接头35可以基于彼此以一定距离放置的导电引线(例如相互平行的导电引线)来形成。有利地，接头39基于完全覆盖面22的连续的导电层来形成。这导致与子电池23的改进的接触，从而优化所收集的电流。
[0078]发明人提出将隧道二极管27的层31和层29用作导电层，以分别极化子电池25和子电池23。
[0079]电极(或者导电接头)41与隧道二极管27的层31接触，电极(或者导电接头)43与隧道二极管27的层29接触。接头41和接头43中的每个接头与构成太阳能电池的堆叠的其它层电绝缘。例如，接头41和接头43放置在面28 —侧，或者换句话说，接头41和接头43与对应的层31、29的顶面接触。按照定义，层31的顶面对应于与子电池25接触的面，层29的顶面对应于与层31接触的面。层31和层29中的每个层还包括与如上所述的对应的顶面相对的底面。接头41和接头43分别用来使隧道二极管27的层31和层29极化。
[0080]因此可以通过电极35和电极41来使子电池25极化，并且可以通过电极39和电极43来使子电池23极化。
[0081]如图1所示，接头41和接头43例如被放置在太阳能电池的横向外端处。优选地，隧道二极管27的层31整个覆盖子电池25的面26，以使得由子电池25产生的所有载流子都能够被电极41收集。隧道二极管的非常高度掺杂的层31和层29允许载流子横向传导的机制。因此，无论载流子在层31中聚集在哪里，载流子都会产生电流，通过横向传导，该电流将能够被电极41收集。
[0082]优选地，接头35、39、41和43由金属材料的合金制成。接头35可以由光学透明导电材料(例如ITO(氧化铟锡))来制造，和/或接头39可以由掺杂半导体材料来制造。
[0083]根据图1中所示的太阳能电池的变体，隧道二极管27还可以包括放置在由层29和层31组成的隧道结的两侧的导电阻挡层。放置在子电池25与层31之间的阻挡层称为上阻挡层，放置在子电池23与层29之间的阻挡层称为下阻挡层。这些阻挡层使得能够阻止掺杂元素从隧道结到子电池23和子电池25的扩散。优选地，电极41和电极43分别与隧道结的层31和层29直接接触