[發明專利]光伏電池

無效

• 申請號: 201010625163.0
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102136516A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: B·A·科爾瓦爾;L·察卡拉科斯;F·R·艾哈邁德
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01L31/06
• 分類號: H01L31/06;H01L31/0352
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱海煜;盧江

背景技術

本發明一般涉及半導體光伏(PV)電池領域。更具體地，本發明涉及PV電池領域，其中采用的半導體吸收材料為碲化鎘(CdTe)。

太陽光譜“陽光”包含作為頻率的函數的強度分布。可以顯示，通過半導體利用陽光得到電力的轉換效率對于在大約1.4-1.5電子伏特(eV)范圍內的半導電帶隙是優化的。碲化鎘(CdTe)的半導電帶隙很好地匹配該需求。相當一般地，為了本文描述的簡潔，包含作為光活性材料(photo-active?material)的碲化鎘(CdTe)的PV電池可被稱作為“碲化鎘(CdTe)PV電池”。

大規模碲化鎘(CdTe)PV裝置的商業可行性已經被證實，并且通過這種大規模碲化鎘(CdTe)PV裝置獲得電力的成本接近于電網平價。面積受限的較小規模裝置的商業可行性由于這種較小規模裝置相對較差的整體效率而仍然是本領域內的挑戰。盡管付出了很多學術和工業研究以及研發的努力，碲化鎘(CdTe)PV電池的最大效率在近十年來一直停滯不前，約為16.5％，而碲化鎘(CdTe)PV電池對于太陽能光譜的理論效率(entitlement-efficiency)為大約23％。這些轉換效率數值可比得上包括這種碲化鎘(CdTe)PV電池的目前可獲得的典型商業大規模碲化鎘(CdTe)PV裝置的整體效率，其轉換效率更低，在大約10-11％。

在碲化鎘(CdTe)PV裝置整體效率上的改進將會提高其相對于諸如來自天然氣或者煤炭等傳統發電方法的競爭力。很明顯的是，整體效率的改進將會使得碲化鎘(CdTe)PV技術能夠成功地滲透到需要面積受限的小規模裝置的市場中，如家用PV裝置市場等。

因此，非常希望設計一種碲化鎘(CdTe)PV電池，其更加可靠并且其實現超出目前這一代碲化鎘(CdTe)PV電池效率的轉換效率。

發明內容

本發明的實施例針對光伏電池。

一種光伏(PV)電池，其包括多個電耦合于多晶光活性吸收層并嵌入在該多晶光活性吸收層中的超微結構(ultrafine?structure)，其中該多晶光活性吸收層包括p型碲化鎘(CdTe)。

一種太陽能光伏電池，其包括：光學窗口電極(OWE)層；電耦合于多晶光活性吸收層并嵌入在該多晶光活性吸收層中以及大致上沿著該多晶光活性吸收層的厚度方向的包括n型半導體的多個超微結構，其中該多晶光活性吸收層包括p型碲化鎘(CdTe)；以及包括p型半導體的電極層。

一種光伏(PV)電池，其包括：多個超微結構，該多個超微結構電耦合于多晶光活性吸收層并嵌入到該多晶光活性吸收層中，其中該多晶光活性吸收層包括p型化合物半導體。

從下面結合附圖而給出的本發明優選實施例的詳細描述中，將會更容易地理解這些以及其它優點和特征。

附圖說明

圖1是包含p型碲化鎘(CdTe)層的普通PV電池的一部分的圖解圖示。

圖2是根據本發明一個實施例的碲化鎘(CdTe)PV電池的圖解圖示。

圖3是根據本發明一個實施例的具有n型半導體共形涂層的多個金屬化超微結構的圖解圖示。

圖4是根據本發明一個實施例的如圖2所示的PV電池的一部分的大致圖解圖示。

具體實施方式

在下面的描述中，每當本發明實施例的特定方面或特征被說成包括一組中的至少一個元件及其組合或者由一組中的至少一個元件及其組合構成時，應當理解的是，該方面或特征可包括該組中的任意元件或由該組中的任意元件構成，它們可以是單獨的，也可以是與該組中的任意其它元件組合。

如下面詳細描述的那樣，本發明的實施例針對改進的光伏(PV)電池設計。本文提出的本發明特定實施例提供PV電池，該PV電池包括光活性吸收層(包括n型碲化鎘(CdTe))，并具有高于目前可得到的碲化鎘(CdTe)PV電池的效率(約為16.5％)的提高的效率。本文公開的碲化鎘(CdTe)PV電池的實施例可顯示接近于或者甚至超過大約20％的效率。本文公開的光活性吸收層是PV電池的一部分，其中發生諸如陽光的入射光的電磁能到電能的轉換。

然而，如下面更詳細描述的那樣，相當一般地，設想到本文提出的設計和概念對于包括光活性吸收層(包含除碲化鎘(CdTe)之外的化合物半導體)的PV電池的開發將是有用的。化合物半導體的非限制性例子包括砷化鎵、砷化銦鎵、磷化銦、硒化銅銦鎵、硫化銅銦、Cu(In，Ga，Al，Ag)(S，Se)₂、或硫化銅鋅錫。