專利名稱：太陽能電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池模塊。
背景技術(shù)：
對于作為清潔能源的太陽能電池的大量研究已經(jīng)進行了幾十年，目前太陽能電池的發(fā)展發(fā)向是提高單個電池的轉(zhuǎn)化效率并且降低制作成本。為了提高單個電池的轉(zhuǎn)化效率，到目前為止，已經(jīng)采用了以下材料作為太陽能電池的材料，例如單晶硅，多晶硅，非晶硅，非晶炭化硅，非晶SiGe和非晶SiSn等的基于VI族的材料，例如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等的基于III-V族的材料等等。太陽能電池的結(jié)構(gòu)也從最初的單結(jié)太陽能電池，雙結(jié)太陽能電池，發(fā)展到如今的三結(jié)太陽能電池，多結(jié)太陽能電池等，隨著太陽能電池材料，制作工藝，以及太陽能電池結(jié)構(gòu)的不斷改進，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率也從原來的8%左右增加到現(xiàn)在的30%以上。 以申請?zhí)枮?00910024443. 3的中國專利申請文件為例，提供一種三結(jié)太陽能電池，參考附圖l所示，所述三結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)，從下到上包括背電極層l，底電池層，過渡層，下隧穿結(jié)層，中間電池層，上隧穿結(jié)層，頂電池層，減反射膜層14和上電極層15，其中底電池層從下至上由P型Ge單晶襯底2與n型Ge外延層3組成；過渡層為n型GaAs層a4 ;下隧穿階層從下至上由重?fù)诫s的n型GaAs層a5與重?fù)诫s的P型GaAs層a6組成；中間電池層從下至上由P型GaAs層7、 n型GaAs層b9以及夾在所述P型GaAs層7和n型GaAs層b9中間的量子阱結(jié)構(gòu)8組成，所述量子阱結(jié)構(gòu)8分為量子阱層和勢壘層，量子阱層和勢壘層均由三五族半導(dǎo)體材料制成，上隧穿結(jié)層從下之上由重?fù)诫s的n型GaAs層b10與重?fù)诫s的P型GaAs層bll組成；頂電池層從下之上由P型GalnP層12與n型GalnP層13組成。 所述的三結(jié)太陽能電池，底電池層，中間電池層和頂電池層具有不同的禁帶寬度，由于具有不同禁帶寬度的太陽能電池吸收不同波長的太陽輻射，因此在太陽光照射所述三結(jié)太陽能電池時，可以捕獲更大光譜范圍的太陽輻射，從而達(dá)到提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的目的。 然而，所述的三結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)在提高光電轉(zhuǎn)換效率方便也存在局限，如果材料和制作工藝無法進一步改善，單單依靠所述結(jié)構(gòu)再提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率是很有限的。而且，所述的三結(jié)太陽能電池主要是采用在襯底上外延生長底電池層，中間電池層以及頂電池層的工藝制作形成的，由于外延制作工藝的成本較高，因此，導(dǎo)致所述三結(jié)太陽能電池成本增加。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種太陽能電池模i央，以提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效
率，并且降低制作成本。 本發(fā)明提供了一種太陽能電池模塊，包括光學(xué)系統(tǒng)，用于匯聚太陽光，并把匯聚的太陽光分成一束以上具有不同波長范圍的光束；太陽能電池組，所述的太陽能電池組包
括一個以上具有相同或者不同禁帶寬度的太陽能電池，從光學(xué)系統(tǒng)出射的一個以上光束的
波長范圍分別與太陽能電池的禁帶寬度對應(yīng)，可激發(fā)對應(yīng)禁帶寬度的太陽能電池。 可選的，所述的光學(xué)系統(tǒng)包括聚光系統(tǒng)和分光系統(tǒng)，聚光系統(tǒng)，用于匯聚太陽光；
分光系統(tǒng)，用于將太陽光分成一束以上波長不同的光束。 可選的，所述的聚光系統(tǒng)包括一個以上的聚光鏡(凹面鏡)。 可選的，所述的分光系統(tǒng)包括三棱鏡。 可選的，所述的光學(xué)系統(tǒng)包括高色散度的凸透鏡。
由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點 采用所述的太陽能電池模塊，將光學(xué)系統(tǒng)和對應(yīng)排放的太陽能電池組合起來，使
得不同波長的光束可以分別照射到對應(yīng)禁帶寬度的太陽能電池上，從而實現(xiàn)對太陽光整個
波長范圍內(nèi)的高效吸收。 所述的太陽能電池模塊可以降低太陽能電池的制造難度，可以較容易實現(xiàn)三種以上禁帶寬度太陽能電池的集成。
圖1為現(xiàn)有的三結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種太陽能電池模塊的結(jié)構(gòu)簡 圖3為本實施例提供的一個光學(xué)系統(tǒng)聚光以及分光的光學(xué)原理 圖4為本實施例提供的另一個光學(xué)系統(tǒng)聚光以及分光的光學(xué)原理圖。
具體實施例方式
根據(jù)對現(xiàn)有技術(shù)的描寫，現(xiàn)有技術(shù)通過制作多結(jié)太陽能電池來增加太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，然而，所述方法依賴于半導(dǎo)體材料以及太陽能制作工藝的發(fā)展，對提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的能力有限，而且，多結(jié)太陽能電池通常在襯底上通過外延工藝形成各太陽能電池，成本較高。因此，本實施例提供一種太陽能電池模塊，通過增加一個光學(xué)系統(tǒng)，來實現(xiàn)太陽光的匯聚和分光，將太陽光分成與太陽能電池禁帶寬度對應(yīng)的多束光束，所述的多束光束照射在對應(yīng)禁帶寬度的太陽能電池上，從而實現(xiàn)提高太陽能光電轉(zhuǎn)換效率的目的，并且，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約成本。 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。 為本實施例提供的一種太陽能電池模塊的結(jié)構(gòu)簡圖，所述太陽能電池模塊包括參考附圖2所示，光學(xué)系統(tǒng)110，用于匯聚太陽光100，并把匯聚的太陽光100分成一束以上具有不同波長范圍的光束，參考附圖2中所示出的為本發(fā)明的一個實施例，所述的光學(xué)系統(tǒng)110將太陽光分成波長分別為Al， A 2， A3，入4的光束，當(dāng)然，根據(jù)對應(yīng)的太陽能電池的禁帶寬度的不同，可以設(shè)計所述的光學(xué)系統(tǒng)的出射波長A 1， A 2， A3，入4的具體波長范圍，以及出射光束的數(shù)量，例如為2束，3束，4束，5束等等。對應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)也根據(jù)出射波長數(shù)量以及波長范圍的不同進行調(diào)整。 從所述的光學(xué)系統(tǒng)出射的不同波長范圍的光束照射到對應(yīng)的太陽能電池組120，所述的太陽能電池組包括一個以上具有相同或者不同禁帶寬度的太陽能電池，從光學(xué)系統(tǒng)
4出射的一個以上光束的波長范圍分別與太陽能電池的禁帶寬度對應(yīng)，可激發(fā)對應(yīng)禁帶寬度的太陽能電池。 繼續(xù)參考附圖2所示，為本發(fā)明的一個實施例中，所述的太陽能電池組的示意圖，從圖中可以看出，所述的太陽能電池組120包括禁帶寬度分別為El， E2， E3， E4的四排太陽能電池121，122，123，124，其中，波長為A 1的波長可以激發(fā)禁帶寬度為El的太陽能電池121，波長為A 2的波長可以激發(fā)禁帶寬度為E2的太陽能電池122，波長為A 3的波長可以激發(fā)禁帶寬度為E3的太陽能電池123，波長為A 4的波長可以激發(fā)禁帶寬度為E4的太陽能電池124。 根據(jù)出射的波長不同光束的數(shù)量，對應(yīng)的不同禁帶寬度的太陽能電池的數(shù)量也不同，例如為2排，3排，4排，5排等等。 在本發(fā)明的另一個實施例中，通過光學(xué)系統(tǒng)出射的光束的波長分別為A 1的范圍為大于1400nm， A 2的范圍為1000nm到1400nm， A 3的范圍為700nm到1000nm， A 4的范圍為小于700nm，太陽能電池組120中對應(yīng)的太陽能電池的禁帶寬度分別為E1等于0. 7eV， E2等于1. leV， E3等于1. 43eV， E4等于1. 84eV，也就是說，所述的太陽能電池組中包括的四排太陽能電池分別為鍺太陽能電池，單晶硅太陽能電池，GaAs太陽能電池，InGaP太陽能電池。 采用所述的太陽能電池模塊，將光學(xué)系統(tǒng)和對應(yīng)排放的太陽能電池組合起來，使得不同波長的光束可以分別照射到對應(yīng)禁帶寬度的太陽能電池上，從而實現(xiàn)對太陽光整個波長范圍內(nèi)的高效吸收。 所述的太陽能電池模塊可以降低太陽能電池的制造難度，可以較容易實現(xiàn)三種以上禁帶寬度太陽能電池的集成。 對于所述的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，要求減少光學(xué)系統(tǒng)的光能損耗，強化聚光分光作用，以及分光后光束方向的可控性。因此，在本發(fā)明的一個具體實施例中，將所述的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計為包括聚光系統(tǒng)和分光系統(tǒng)，聚光系統(tǒng)，用于匯聚太陽光；分光系統(tǒng)，用于將太陽光分成一束以上波長不同的光束。聚光系統(tǒng)把大面積的光聚集到小面積上，可以提高單位面積的光強，以增加電池的效率；分光系統(tǒng)將太陽光分成一束以上波長不同的光束，以實現(xiàn)對不同禁帶寬度的太陽能電池的組合，以提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。 參考附圖3所示，為本實施例提供的一個光學(xué)系統(tǒng)聚光以及分光的光學(xué)原理圖，從圖中可以看出，設(shè)定太陽光入射到具有匯聚作用的聚光鏡200上，所述的聚光鏡例如為凹面鏡，既可以實現(xiàn)光線的匯聚作用，匯聚后的太陽光照射到一個分光系統(tǒng)210，所述的分光系統(tǒng)例如為組合起來的多個三棱鏡(附圖中僅僅畫出一個做示意性的表示)，通過三棱鏡的分光作用，可以出射波長分別為A 1， A 2， A3， A4的光束。 參考附圖4所示，為本實施例提供的另一個光學(xué)系統(tǒng)聚光以及分光的光學(xué)原理圖，從圖中可以看出，設(shè)定太陽光入射到同時具有匯聚作和分光作用的高色散度的凸透鏡300上，所述太陽光從所述的凸透鏡300出射之后，可以得到波長分別為A 1， A 2， A 3，入4的光束。 雖然本發(fā)明己以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種太陽能電池模塊，其特征在于，包括光學(xué)系統(tǒng)，用于匯聚太陽光，并把匯聚的太陽光分成一束以上具有不同波長范圍的光束；太陽能電池組，所述的太陽能電池組包括一個以上具有相同或者不同禁帶寬度的太陽能電池，從光學(xué)系統(tǒng)出射的一個以上光束的波長范圍分別與太陽能電池的禁帶寬度對應(yīng)，可激發(fā)對應(yīng)禁帶寬度的太陽能電池。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其特征在于，所述的光學(xué)系統(tǒng)包括聚光系 統(tǒng)和分光系統(tǒng)，聚光系統(tǒng)用于匯聚太陽光；分光系統(tǒng)用于將太陽光分成一束以上波長不同 的光束。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池模塊，其特征在于，聚光系統(tǒng)包括一個以上的聚 光鏡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池模塊，其特征在于，所述的分光系統(tǒng)包括三棱鏡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其特征在于，所述的光學(xué)系統(tǒng)包括高色散 度的凸透鏡。
全文摘要
一種太陽能電池模塊，包括光學(xué)系統(tǒng)，用于匯聚太陽光，并把匯聚的太陽光分成一束以上具有不同波長范圍的光束；太陽能電池組，所述的太陽能電池組包括一個以上具有相同或者不同禁帶寬度的太陽能電池，從光學(xué)系統(tǒng)出射的一個以上光束的波長范圍分別與太陽能電池的禁帶寬度對應(yīng)，可激發(fā)對應(yīng)禁帶寬度的太陽能電池。所述的太陽能電池模塊，將光學(xué)系統(tǒng)和對應(yīng)排放的太陽能電池組合起來，使得不同波長的光束可以分別照射到對應(yīng)禁帶寬度的太陽能電池上，從而實現(xiàn)對太陽光整個波長范圍內(nèi)的高效吸收。
文檔編號H01L31/052GK101707221SQ20091019854
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者高超 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司