[發明專利]光伏器件

無效

• 申請號: 201110309927.X
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102446998A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: L·查卡拉科斯;A·M·斯里瓦斯塔瓦;B·A·科雷瓦爾;O·I·斯特恩岡薩雷斯;Y·A·奚
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01L31/055
• 分類號: H01L31/055;H01L31/042
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張金金;朱海煜

關于聯邦資助研究&開發的聲明

本發明用政府支持、根據由能源部授予的合同號DE-EE0000568做出。政府在本發明中具有某些權利。

技術領域

本發明大體上涉及通過光子的增強降頻轉換(down-conversion)具有提高的效率的光伏器件。更加特別地，本發明至少部分涉及用于改進光伏器件中的能量轉換的降頻轉換層。

背景技術

光伏器件的領域中的主要焦點中的一個是能量轉換效率(從電磁能到電能或反之亦然)的提高。這些器件常常由于光的損耗遭受降低的性能。因此，這些器件的光學設計中的研究包括光收集和俘獲、光譜匹配吸收和升頻/降頻光能轉換。

典型地，光伏器件由于熱化機制(其中高能光子產生的載流子在晶體中損耗為聲子)而遭受效率的損失。具有大于吸收閾值能量的能量的入射光子的吸收導致典型地每個吸收的光子僅有一個電子空穴對產生，而不管光子能量。高于閾值能量的入射光子的過剩能量在產生的電子空穴對的熱化期間被浪費。采用異質結窗口層的某些電池設計由于該窗口層中的寄生吸收而損耗高能光子。因此將這些高能光子(短波長)轉換成可以在吸收體光伏層中被有效吸收的較低能量光子(長波長)，并且轉換成可收集的電荷載流子，這是可取的。

克服光的損耗和相關損耗機制的一個眾所周知的方法牽涉高電磁能從較短波長到較長波長的“降頻轉換”。因為必須避免高能光子在光電子器件的不期望的區域/層中的吸收，降頻轉換層可設置在器件的表面上，暴露于電磁輻射。

因此，產生具有降頻轉換性質的改進的光伏器件以便滿足各種性能要求，這將是可取的。

發明內容

本發明的一個實施例是光伏器件，其包括設置在該器件上的復合降頻轉換層。該復合降頻轉換層包括散布在基體中的降頻轉換材料微粒。這些降頻轉換材料微粒的大小是該降頻轉換材料和該基體的相應折射率的差別(Δn)的函數，使得：

對于小于大約0.05的Δn，降頻轉換材料微粒的大小在從大約0.5微米至大約10微米的范圍中，并且

對于至少大約0.05的Δn，降頻轉換材料微粒的大小在從大約1納米至大約500納米的范圍中。

另一個實施例是具有多個如上文描述的光伏器件的光伏模塊。

附圖說明

當下列詳細說明參照附圖閱讀時，本發明的這些和其他特征、方面和優勢將變得更好理解，其中：

圖1是與本發明的一個實施例有關的材料的能級圖；

圖2是根據本發明的一個實施例的復合降頻轉換層的示意圖；

圖3是根據本發明的另一個實施例的復合降頻轉換層的示意圖；

圖4是根據本發明的再另一個實施例的復合降頻轉換層的示意圖；

圖5是根據本發明的再另一個實施例的復合降頻轉換層的示意圖；

圖6是根據本發明的再另一個實施例的復合降頻轉換層的示意圖；

圖7是根據本發明的一個實施例的光伏器件的示意圖；

圖8是根據本發明的另一個實施例的光伏器件的示意圖；

圖9A是根據本發明的示范性實施例的光伏器件的示意圖；

圖9B是根據本發明的示范性實施例的光伏器件的示意圖；

圖9C是根據本發明的示范性實施例的光伏器件的示意圖；

圖10示出根據本發明的示范性實施例的復合降頻轉換層的顯微照片；

圖11是示出根據本發明的示范性實施例的CdTe?PV模塊的提高的效率的圖表。

具體實施方式

如下文詳細論述的，本發明的實施例中的一些向光學表面提供層或涂層來改進能量轉換。這些實施例有利地減少由于寄生吸收和熱化機制引起的光的損耗。本發明的實施例描述具有提高的效率的光伏器件，其具有設置該光伏器件的表面上的這樣的層。

如在本文中在說明書和權利要求書中使用的近似語言可應用于修飾任何定量表示，其可以獲準地改變而不引起它與之有關的基本功能中的變化。因此，由例如“大約”等術語或多個術語修飾的值不限于規定的精確值。在一些實例中，該近似語言可對應于用于測量該值的儀器的精確度。

在下列說明書和權利要求書中，單數形式“一”和“該”包括復數個指代物，除非上下文清楚地另外指明。