[發明專利]光伏電池

無效

• 申請號: 201010618404.9
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102117846A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: B·A·科雷瓦爾;L·特沙卡拉科斯;F·R·阿馬德;H·賈因
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/042;H01L31/052;H02N6/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 柯廣華;王忠忠

技術領域

本發明一般涉及光伏(PV)電池的領域。更具體地說，本發明涉及PV電池的領域，其中，采用的光敏(photo-active)吸收體材料是例如碲化鎘(CdTe)的化合物半導體。

背景技術

太陽光譜“陽光”包含隨頻率變化的強度分布。能夠看到，經半導體利用陽光獲得電能的轉換效率被優化以用于在大約1.4-1.5電子伏特(eV)的范圍附近的半導體帶隙。CdTe的半導體帶隙是對此要求的良好匹配。相當概括地說，為本文中討論的簡明起見，包括CdTe作為光敏材料的PV電池可稱為“CdTe?PV電池”。

大規模CdTe?PV安裝的商業可行性已得以證明，并且從此類大規模p型CdTe?PV安裝獲得的電力的成本接近于電網平價(parity)。較小規模(即區域受限的)安裝的商業可行性由于此類較小規模安裝的較差總體效率而在該領域內仍是一個難題。盡管付出了相當大的學術和行業研究與開發努力，甚至在CdTe?PV電池對太陽能譜的權利效率(entitlement-efficiency)是大約23％時，CdTe?PV電池的最佳轉換效率在接近十年也一直停滯在大約16.5％，這些轉換效率數可比于包括此類CdTe?PV電池的典型的當前可用的商業大規模CdTe?PV安裝的總體效率，該轉換效率更低，在大約10-11％。

CdTe?PV效率的改進將可能產生CdTe?PV安裝的總體效率的改進。此類改進將可能增強CdTe?PV安裝與諸如從天然氣或煤炭等發電的傳統方法相比的競爭力。明顯的是，總體效率的改進將可能使得CdTe?PV技術能夠成功滲透要求小規模區域受限安裝的市場，例如對于家庭PV安裝的市場。

因此，能夠實現比大約16％更大的轉換效率的CdTe?PV電池將是高度合乎需要的。

發明內容

本發明的實施例涉及一種光伏電池。

一種光伏(PV)電池包括嵌在包括n型碲化鎘(CdTe)的光敏吸收體層內的多個超細結構。

一種光伏(PV)電池包括嵌在包括n型化合物半導體的光敏吸收體層內的多個超細結構。

一種發電系統包括多個超細結構，所述多個超細結構包括具有第一類型的摻雜的半導體，嵌在包括具有第二類型的摻雜的CdTe的光敏吸收體層內。

一種太陽能電池包括光學窗口電極(optical?window?electrode)(OWE)層、在包括n型碲化鎘(CdTe)的光敏吸收體層內且大致沿其厚度方向嵌入的包括p型半導體的多個超細結構以及包括金屬的電極層。

一種光伏(PV)電池包括光學窗口電極(OWE)層、在包括n型碲化鎘(CdTe)的光敏吸收體層內且大致沿其厚度方向嵌入的包括p型半導體的多個超細結構、與所述多個超細結構的至少一部分電接觸的包括金屬的電極層以及在光敏吸收體層與電極層之間的介電層。

一種PV系統包括至少一個PV模塊，該模塊包括：PV電池，包括嵌在包括n型化合物半導體的光敏吸收體層內的多個超細結構；以及輻射集中器，布置成在所述PV電池集中電磁輻射。

從結合附圖提供的本發明的優選實施例的以下詳細說明，將更容易理解這些和其它優點和特征。

附圖說明

圖1是包括p型CdTe層的PV電池的一部分的示意圖示。

圖2是根據本發明的一個實施例的PV電池的示意圖示。

圖3是根據本發明的一個實施例的具有p型半導體的共形覆蓋層(conformal?coating)的多個金屬超細結構的示意圖示。

圖4是根據本發明的一個實施例的大致是圖2所示PV電池的一部分的示意圖示。

圖5是根據本發明的一個實施例的PV模塊的示意圖示。

圖6是根據本發明的一個實施例的PV系統的示意圖示。

圖7是根據本發明的一個實施例的電力網的示意圖示。

具體實施方式

在下面的描述中，無論何時本發明的實施例的特定方面或特征描述為包括組的至少一個要素及其組合，或由其組成，可理解的是，該方面或特征可單獨地或與該組的任何其它要素組合地包括組的任何要素，或由其組成。

如下面所詳細討論的，本發明的實施例涉及改進的光伏(PV)電池設計。此處提議的本發明的特定實施例提供用于包括含有n型CdTe的光敏吸收體層的PV電池，其具有與當前可用CdTe?PV電池的效率(大約16.5％)相比增強的效率。本文中公開的CdTe?PV電池的實施例可顯示超過20％的效率。本文中公開的光敏吸收體層是PV電池的發生例如陽光等入射光的電磁能到電能的轉換的部分。