光伏電池組電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及能量存儲(chǔ)領(lǐng)域，并且尤其設(shè)及設(shè)置有至少一個(gè)禪合到光伏電池上的二 次電池的能量存儲(chǔ)器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 由光伏電池形成的器件的電能存儲(chǔ)性能非常依賴于該器件所處的媒介中的陽(yáng)光 狀態(tài)。
[0003] 此類型的器件的缺點(diǎn)在于，該器件不允許在夜晚提供能量并供給需要大功率峰值 的系統(tǒng)。
[0004] 為了克服該問(wèn)題，已知的是將二次電池類型的能量存儲(chǔ)裝置與光伏電池相聯(lián)合， 當(dāng)光能充足時(shí)，光伏電池對(duì)二次電池再充電。
[0005] 例如，文件US 2003/0127126 A1公開(kāi)了一種將太陽(yáng)能電池和二次電池禪合的器 件。
[0006] 文件WO 2009/032986同樣公開(kāi)了一種將太陽(yáng)能電池和二次電化學(xué)電池互連并共 同整合到相同的支撐件上的器件。
[0007] 文件US 4481265公開(kāi)了另一種具有共同整合的光伏電池和二次電池的器件，該 光伏電池被制作在基板的第一面上，而電化學(xué)二次電池被設(shè)置在基板的與第一面相對(duì)的第 二面上。
[000引文件US 2009/072780介紹了一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)既能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)換為電能，還能夠 實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)。
[0009] 很難實(shí)現(xiàn)設(shè)置有與光伏電池禪合的電化學(xué)二次電池的改進(jìn)的儲(chǔ)能器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明首先設(shè)及一種用于將光能轉(zhuǎn)換為電能并且存儲(chǔ)電能的器件，包括至少一個(gè) 電化學(xué)二次電池，所述電池由第一電極和第二電極之間的電解質(zhì)形成，第二電極包括基于 半導(dǎo)體材料的包括用于將光子轉(zhuǎn)換為電子的區(qū)在內(nèi)的層。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的電池因此既作為電化學(xué)二次電池也作為光伏電池。
[0012] 因此實(shí)現(xiàn)了一種在整體空間受限的同時(shí)允許從光能中產(chǎn)生電能并存儲(chǔ)該電能的 器件。
[0013] 半導(dǎo)體材料層的所述區(qū)能夠包括PN結(jié)。
[0014] 該區(qū)包括滲雜有一個(gè)離子種類的離子的第一區(qū)域，該離子用于在第一電極與第二 電極之間交換。
[0015] 所述半導(dǎo)體材料層的適于將光子轉(zhuǎn)換為電子的區(qū)包括正對(duì)所述第一滲雜區(qū)域并 且與所述滲雜區(qū)域形成結(jié)的第二滲雜區(qū)域。
[0016] 在所述電池為裡二次電池的情況下，所述第一區(qū)域滲雜有Li+離子。
[0017] 滲雜有用于在電池的電極之間交換的該種類離子的第一區(qū)域尤其使得能夠?qū)崿F(xiàn) 優(yōu)良的滲雜水平控制并且獲得具有可調(diào)節(jié)滲雜水平的電池。
[001引該樣的滲雜能夠通過(guò)擴(kuò)散、通過(guò)在半導(dǎo)體材料層上沉積裡層或者對(duì)電池充電來(lái)完 成。
[0019] 根據(jù)一個(gè)可能的實(shí)施方式，半導(dǎo)體材料層包括被稱為"正面"的面，該面上有電解 質(zhì)并且與第S滲雜區(qū)域接觸，該第S滲雜區(qū)域的滲雜類型與第一滲雜區(qū)域的滲雜類型相同 并且雜質(zhì)濃度比第一滲雜區(qū)域的雜質(zhì)濃度更高，并且該第=滲雜區(qū)域被設(shè)置在所述正面與 所述第一滲雜區(qū)域之間。
[0020] 該第=滲雜區(qū)域使得在第二電極的正面上的，尤其是與適用于對(duì)二次電池實(shí)施放 電的外部電路或裝置的接觸得到改善。
[0021] 半導(dǎo)體材料層包括與所述正面相反且暴露在光福射下的背面。根據(jù)材料的分布并 且尤其是滲雜層的分布的不同，能夠?qū)崿F(xiàn)正面光照或者背面光照。
[0022] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該背面能夠與在所述背面和所述第二滲雜區(qū)域之間設(shè)置的第四 滲雜區(qū)域接觸，第四滲雜區(qū)域的滲雜類型與第二滲雜區(qū)域的滲雜類型相同并且雜質(zhì)濃度比 第二滲雜區(qū)域的雜質(zhì)濃度更高。
[0023] 該第四滲雜區(qū)域使得在第二電極上的，尤其是與適用于對(duì)二次電池實(shí)施充電的外 部電路或裝置的接觸得到改善。
[0024] 電池能夠包括位于基于半導(dǎo)體材料的層的電解質(zhì)所處的正面上的第一接觸區(qū)，W 及位于基于半導(dǎo)體材料的層的用于暴露在光福射下的背面上的第二接觸區(qū)。
[0025] 根據(jù)一個(gè)可能的實(shí)施方式，基于半導(dǎo)體材料的層的背面能夠包括多孔金屬元件， 所述第二接觸區(qū)為所述多孔金屬元件的區(qū)。
[0026] 該多孔金屬元件能夠采用例如梳狀形式。
[0027] 根據(jù)一個(gè)可能的實(shí)施方式，所述半導(dǎo)體材料能夠包括諸如碳之類的添加物W促進(jìn) 所述半導(dǎo)體材料中的電傳導(dǎo)。
[002引該器件還能夠包括電路，該電路包括：
[0029] 用于允許所述二次電池充電的裝置；
[0030] 用于允許所述二次電池放電的裝置；
[0031] 用于將所述電池交替置于充電或放電狀態(tài)下的裝置。
[0032] 根據(jù)另一方面，本發(fā)明設(shè)及一種用于制作電化學(xué)二次電池的方法，包括基于半導(dǎo) 體材料形成電池的電極并且在該電極的所述半導(dǎo)體材料中形成用于將光子轉(zhuǎn)換為電子的 裝置。
[0033] 該些用于將光子轉(zhuǎn)換為電子的裝置能夠由在所述半導(dǎo)體材料中制作的至少一個(gè) PN結(jié)形成。
[0034] 制作用于將光子轉(zhuǎn)換成電子的裝置包括使用在二次電池的電極之間流動(dòng)的離子 種類的離子對(duì)所述半導(dǎo)體材料的一個(gè)區(qū)域進(jìn)行滲雜。
[0035] 該尤其使得制作電池所要實(shí)施的步驟的數(shù)量得W減少。
[0036] 在裡二次電池的情況下，該滲雜能夠是Li+離子滲雜。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)施方式，該滲雜能夠通過(guò)W下方式完成：
[00測(cè)沉積裡層；
[0039] 熱退火W便Li+離子在所述半導(dǎo)體材料中擴(kuò)散。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的另一可能的實(shí)施方式，該滲雜能夠通過(guò)W下方式完成：
[0041] 對(duì)電池的另一電極進(jìn)行偏置，W便將Li+離子從所述另一電極導(dǎo)入所述半導(dǎo)體材 料，并隨后不斷修改所述偏置W便反導(dǎo)入，并且隨后再次導(dǎo)入半導(dǎo)體材料的Li+離子。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 根據(jù)閱讀參考附圖的僅作為示例給出并且決不是限制性的示例性實(shí)施例的說(shuō)明， 將更好地理解本發(fā)明，在附圖中：
[0043] 圖1示出了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的器件的一般原理，該器件設(shè)置有作為電化學(xué)二次電 池和光伏電池的電池；
[0044] 圖2A-2D示出了根據(jù)本發(fā)明的器件的工作原理；
[0045] 圖3示出了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的器件的一個(gè)特定示例；
[0046] 圖4示出了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的器件的另一特定示例。
[0047] 不同附圖中的相同、相似或等效部分具有相同的附圖標(biāo)記W便于在附圖之間進(jìn)行 轉(zhuǎn)換。
[0048] 附圖中示出的不同部分不一定按相同的比例繪出，W使附圖更具有可讀性。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 圖1中示出了設(shè)置有同樣形成光伏電池的電化學(xué)二次電池的一個(gè)示例性器件。
[0化0] 該電池能夠通過(guò)使用一堆薄層來(lái)制作并且包括在電解質(zhì)105的兩側(cè)所設(shè)置的第 一電極102和第二電極108。
[0化1] 第一電極102能夠由至少一個(gè)基于離子和電子導(dǎo)電材料的第一有源層103形成， 使得第一電極102 -方面能夠含有至少一種離子，另一方面能夠釋放和/或接受該種離子。 [0化2] 電池能夠是裡二次電池。在此情況下，要流過(guò)電極102和108之間的離子為L(zhǎng)i+ 離子。
[0053] 第一有源層103的材料能夠根據(jù)制作第二電極108的材料來(lái)進(jìn)行選擇。設(shè)置第一 層103的材料使得第一層103針對(duì)諸如Li+離子之類的所述種類的離子的插入電位高于或 者等于第二電極108的插入電位。
[0化4] 特別是在第二電極108基于娃制作的情況下，形成第一電極102的第一有源層103 例如能夠基于 W下材料中的一種；V205、LiCo〇2、LiFeP〇4、TiSa、TiOS、Ti〇2、佩2〇5、LiMri2〇4、 LiJisO。、FeS2。
[0055] 還能夠想到的是，第一電極102和第二電極108 W娃為基礎(chǔ)。
[0056] 根據(jù)一個(gè)可能的實(shí)施例，能夠在第一電極102的材料中加入添加物W提高該材料 的離子和/或電子導(dǎo)電性。該添加物例如可W是碳W提高第一電極102的電子導(dǎo)電性。 [0化7] 第二電極108自身能夠由基于一材料的第二有源層109形成，該材料使得第二有 源層109能夠包含所述種類的離子并且在另一方面釋放和/或接受諸如Li+離子之類的所 述種類的離子。
[0化