[發明專利]利用反轉變質多結太陽能電池的用于空間飛行器或衛星的太陽能電力系統

有效

• 申請號: 201410342854.8
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104348402B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: D·麥格林;P·R·夏普斯;A·科恩菲爾德;M·A·斯坦
• 申請（專利權）人: 索埃爾科技公司
• 主分類號: H02S20/30
• 分類號: H02S20/30;H02S10/40;H01L31/0735
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 劉倜

技術領域

本發明總的來說涉及用于將太陽光轉換成電能的太陽能電力系統，更具體地，涉及使用III-V族化合物半導體太陽能電池。

背景技術

可商業獲得的用于陸基太陽能應用的硅太陽能電池效率范圍從8％到15％。基于III-V族化合物的化合物半導體太陽能電池在正常工作條件下具有28％的效率，并且在匯聚下具有32.6％的效率。此外，公知的是，將太陽能匯集到光伏電池上增加了單元的效率。

考慮到硅太陽能電池的低成本以及可廣泛獲得性，陸基太陽能電力系統當前使用硅太陽能電池。盡管化合物半導體太陽能電池已經廣泛地使用在衛星應用中，在衛星應用中在選擇這樣的器件時，其功率對重量的效率比每瓦成本考慮更重要，但是這樣的太陽能電池尚未被設計和配置用于陸基系統，也沒有陸基太陽能電力系統被配置和優化來采用化合物半導體太陽能電池。

在常規的用硅(Si)襯底構造的太陽能電池中，通常一個電觸點放置在太陽能電池的光吸收面或正面上，第二觸點放置在單元的背面上。光靈敏的半導體設置在襯底的光吸收面上，并且其包括一個或多個p-n結，其在光在電池內被吸收時生成電子流。

電池的光進入的面上的觸點通常以網格圖案的形式在正面的表面之上擴展，并且通常由良好的導體(諸如，金屬)構成。網格圖案并不覆蓋電池的整個面，這是因為網格材料盡管是良好的電導體但通常對于光是不透明的。

該電池面上的網格圖案通常較寬地間隔開，以允許光進入太陽能電池，但是不到電接觸層收集電池中的電子流所產生的電流將有困難的程度。背電觸點沒有這樣的徑然相反的限制。背觸點簡單地作為電觸點，并因此通常覆蓋電池的整個背表面。由于背觸點須是非常良好的電導體，因此其幾乎總是由金屬層制成。

電池背面上的陽極觸點和陰極觸點兩者的該放置簡化了其中各電池串聯電連接的水平陣列中各太陽能電池的互連。對于硅電池，這樣的背觸點設計可從Gee等人的PCT專利公開WO2005/076960A2已知，以及對于化合物半導體太陽能電池可以從本受讓人的2005年4月19日提交的美國專利申請No.11/109,016知道，通過引用將其并入在此。

陸基太陽能電力系統的另一方面是使用會聚裝置(諸如，透鏡和反射鏡)來將進入的太陽射線聚焦到太陽能電池或太陽能電池陣列上。這樣的系統的幾何設計還要求太陽能跟蹤機制，其允許在白天期間太陽橫過天空時太陽能電池的平面持續面對太陽，從而優化入射在電池上的太陽光的量。

基于會聚裝置的太陽能電池配置設計的又一方面在于，用于耗散入射在半導體主體的表面上的強烈的光所產生的相關聯的熱量的熱耗散結構或冷卻技術的設計。現有技術的設計(諸如，2002年10月10日公開的PCT國際公開WO02/080286A1中所描述的)采用與(硅)光伏電池熱接觸的復雜冷卻劑流路徑。

太陽能電池系統的又一方面在于，構成太陽能電池的半導體材料的物理結構。太陽能電池常常以垂直多結結構制造，并以水平陣列設置，各太陽能電池以電串聯形式連接在一起。陣列的形狀和結構以及其包含的電池的數目部分地由期望的輸出電壓和電流確定。在根據本發明的設計中有用的一種多結結構是反轉的變質太陽能電池結構，諸如，如美國專利No.6,951,819(Iles等人)中描述的，M.W.Wanless等人的Lattice Mismatched Approaches for High Performance,III-V Photovoltaic Energy Converters(Conference Proceedings of31^stIEEE Photovoltaic Specialists Conference，2005年1月3-7日，IEEE Press,2005)；以及美國專利申請公開No.2007/0277873A1(Cornfeld等人)，通過引用將其并入在此。

發明內容

1.發明目的

本發明的一個目的是提供一種改善的多結太陽能電池。

本發明的另一目的是提供一種作為符合非平面支撐件的薄的柔性膜的太陽能電池。

某些實現方式或實施例可以實現比全部前述目的更少的目的。

2.本發明實施例的特征