专利名称：一种提高太阳能光电转化效率的方法及结构的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种提高太阳能光电转化效率的方法及结构，，属于太阳能发电技术 领域。
背景技术：
太阳能光伏技术经过近几十年的发展，已经在新能源领域确立了其重要地位。大 力发展太阳能光伏发电已成为人类解决未来能源问题的重要途径。在产业界，当前太阳能 技术的重点仍是硅太阳能电池，包括多晶硅和非晶硅薄膜电池等。由于多晶硅和非晶硅薄 膜电池具有相对较高的转换效率和相对较低的成本，逐渐成为市场的主导产品。而其它种 类的薄膜电池由于技术不是很成熟，似乎很难在短期内替代硅系太阳能电池。目前的硅系 太阳能电池最高转换效率大约在左右，要想再进一步提高已经非常困难。众所周知，提 高转换效率是降低太阳能光伏发电成本的根本因素。开展高效太阳能电池技术研究包括开 发新的电池材料和设计新的电池结构，一直是该领域的热点。而其中，高效多结太阳能电池 技术的研究尤为引人注目。一般所说的高效多结太阳能电池是指针对太阳光谱，在不同的频谱范围选取不同 带宽的半导体材料做成多个太阳能子电池，最后将这些子电池串联形成多结太阳能电池。 如专利号为200810207925的发明专利《高效多结太阳能电池的制造方法》所公开的多结太 阳能电池。目前研究较多的III-V族材料体系，如InGaP/GaAs/Ge三结电池。德国研究机 构弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraimhofer ISE)日前公布，他们首次达到41. 1 %的太 阳能光电转换效率。方法是使太阳光聚光倍数达到4M倍，照射到5mm2大小、III-V族半导 体fe^nP/felnAs/Ge制成的多结太阳电池上。多结太阳能电池经过近十几年的发展，其在 太空领域已经被广泛应用，效率纪录也不断被刷新。但是，多结太阳能电池由于存在界面匹 配等问题，目前必需采用外延生长技术制备，并要求高倍聚光以达到较高的太阳能电池转 化效率。由于成本等原因，很难得以大规模地面推广。因此迫切需要发展一种具大规模生 产潜力的技术来实现高光电转化效率和低成本。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种提高太阳能光电转化效率的方法及结构。它可以在 日常光照条件下，有效实现太阳能电池的高光电转化效率，而且成本较低，便于实现大规模生产。本发明的技术方案一种提高太阳能光电转化效率的方法，其特征在于通过将 入射太阳光分割为不同频谱范围的光束，针对不同频谱范围的光子，采用相应材料的太阳 能电池分别进行光电转化，利用不同材料的太阳能电池对某个频谱范围的光束转化率较高 的特性，充分吸收太阳光的各个频谱范围的光子以提高光电转化效率。前述的提高太阳能光电转化效率的方法中，将太阳光分割为紫外光、可见光和红 外光三个频谱范围的光束，并对应地使用高能隙、中能隙和窄能隙的太阳能电池进行吸收。
前述的提高太阳能光电转化效率的方法中，所述太阳光的分割由光学滤光片完 成；光学滤光片既为透射片又为反射片可选择一部分频谱范围的光子进行透射，一部分 频谱范围的光子进行反射。一种提高太阳能电池光电转化效率的结构，其特征在于它包括设在在太阳光的 入射方向的第一层光学滤光片，第一层光学滤光片的太阳光透射方向设有高能隙太阳能电 池，第一层光学滤光片的太阳光反射方向设有第二层光学滤光片，第二层光学滤光片的太 阳光透射方向设有中能隙太阳能电池，第二层光学滤光片的太阳光反射方向设有窄能隙太 阳能电池。前述的提高太阳能电池光电转化效率的结构中，所述第一层光学滤光片可透射紫 外光频谱范围光子并反射紫外光以下频谱范围的光子；第二层光学滤光片为透射可见光频 谱范围光子并反射可见光以下频谱范围的光子。与现有技术相比，本发明通过光学滤光片对选定的光谱范围来实现最佳的透射和 反射，从而实现不同的太阳能电池工作在特定的光谱范围中。本发明可避免多结太阳能电 池中的晶格和电流匹配问题，且可实现不同材料太阳能电池的任意组合。使用本发明的技 术方案，已经可以实现太阳能电池39%的高光电转化效率。且本发明的结构十分简单，成本 较低，便于实现大规模生产。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明实施例的应用结构示意图。附图中的标记1-第一层光学滤光片，2-高能隙太阳能电池，3-第二层光学滤光 片，4-中能隙太阳能电池，5-窄能隙太阳能电池。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。实施例。一种提高太阳能光电转化效率的方法，它通过将太阳光分割为不同频谱 范围的光束，针对不同频谱范围的光子使用相应材料的太阳能电池分别进行光电转化，利 用不同材料的太阳能电池对某个频谱范围的光束转化率较高的性质，充分利用太用光的各 个频谱范围内的光子以提高光电转化效率。前述的提高太阳能光电转化效率的方法，具体是将太阳光分割为紫外光、可见光 和红外光三个频谱范围的光束，并对应地使用高能隙、中能隙和窄能隙的太阳能电池进行 吸收。高能隙、中能隙和窄能隙的太阳能电池即分别由高能隙、中能隙和窄能隙材料制成的 太阳能电池。前述太阳光的分割由光学滤光片完成；光学滤光片为反射片或滤光片，可选择一 部分频谱范围的光子进行透射，一部分频谱范围的光子进行反射。实现前述方法的一种提高太阳能电池光电转化效率的结构，如图1所示，它包括 设在在太阳光的入射方向的第一层光学滤光片1，第一层光学滤光片1的太阳光透射方向 设有高能隙太阳能电池2，第一层光学滤光片1的太阳光反射方向设有第二层光学滤光片3，第二层光学滤光片3的太阳光透射方向设有中能隙太阳能电池4，第二层光学滤光片3的 太阳光反射方向设有窄能隙太阳能电池5。高能隙太阳能电池2，中能隙太阳能电池4和窄 能隙太阳能电池5即分别由高能隙、中能隙和窄能隙材料制成的太阳能电池。所述第一层光学滤光片1可透射紫外光频谱范围光子并反射紫外光以下频谱范 围的光子；第二层光学滤光片3为透射可见光频谱范围光子并反射可见光以下频谱范围的 光子。工作过程太阳光的路径由图1中的箭头所示，太阳光A、B和C分别代表紫外光、 可见光和红外光三个频谱范围太阳光。太阳光首先通过第一层光学滤光片1，此时紫外频谱 范围的光子透过第一层光学滤光片1后被高能隙太阳能电池2吸收并转化为电能；其余频 谱光子被发射继续进入第二层光学滤光片3，可见光频谱范围的光子被第二层光学滤光片 3选择透过，并被设在第二层光学滤光片3后的中能隙太阳能电池4吸收转化为电能；最后 剩下红外频谱的光子被第二层光学滤光片3反射到窄能隙太阳能电池5上进行吸收转化为 电能。使用时，可将如图1所示的结构进行多块并列排布，形成整片的太阳能电池，结构如 图2所示。
权利要求
1.一种提高太阳能光电转化效率的方法，其特征在于通过将太阳光分割为不同频谱 范围的光束，针对不同频谱范围的光束使用不同材料的太阳能电池分别进行光电转化，利 用不同材料的太阳能电池对某个频谱范围内的太阳光束吸收转化率较高的特性，充分利用 吸收太阳光的各个频谱范围内的光子以提高光电转化效率。
2.根据权利要求1所述的提高太阳能光电转化效率的方法，其特征在于将太阳光分 割为紫外光、可见光和红外光三个频谱范围，并对应地使用高能隙、中能隙和窄能隙的太阳 能电池进行吸收。
3.根据权利要求1或2所述的提高太阳能光电转化效率的方法，其特征在于所述太 阳光的分割由光学滤光片完成；光学滤光片可以选择性的针对一部分频谱范围的光子进行 透射，一部分频谱范围的光子进行反射。
4.一种提高太阳能电池光电转化效率的结构，其特征在于它包括设在在太阳光的入 射方向的第一层光学滤光片(1)，第一层光学滤光片(1)的太阳光透射方向设有高能隙太 阳能电池O)，第一层光学滤光片(1)的太阳光反射方向设有第二层光学滤光片(3)，第二 层光学滤光片C3)的太阳光透射方向设有中能隙太阳能电池G)，第二层光学滤光片(3)的 太阳光反射方向设有窄能隙太阳能电池(5)。
5.根据权利要求4所述的提高太阳能电池光电转化效率的结构，其特征在于所述第 一层光学滤光片(1)透射紫外光频谱范围光子并反射紫外光以下频谱范围的光子；第二层 光学滤光片(3)为透射可见光频谱范围光子并反射可见光以下频谱范围的光子。
全文摘要
本发明公开了一种提高太阳能光电转化效率的方法及结构，其特征在于通过将太阳光分割为不同频谱范围的光束，针对不同频谱范围的光束使用相应材料的太阳能电池分别进行光电转化，利用不同材料的太阳能电池对某个频谱范围的光束转化率较高的性质，充分利用太用光的各个频谱范围内的光子以提高光电转化效率。本发明可以实现太阳能电池的高光电转化效率，而且低成较本，便于实现大规模生产。
文档编号H01L31/052GK102064227SQ201010547338
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者任宇珂, 任宇航 申请人:尚越光电科技有限公司