[發明專利]一種太陽能電池組件

有效

• 申請號: 201711026349.2
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107768475B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 季蓮;丁超;周劍秋;陸書龍;葉賽
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H01L31/055
• 分類號: H01L31/055;H01L31/0687
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 馮艷芬

本發明公開了一種太陽能電池組件，包括太陽能電池和位于太陽能電池背光面下方的上轉換模塊，所述上轉換模塊包括從下到上依次疊加的底電極、下接觸層、子電池組、發光二極管、上接觸層和頂電極，所述底電極和頂電極通過導線連接，所述上轉換模塊的頂電極透光，所述太陽能電池透光，所述太陽能電池的帶隙高于子電池組的帶隙，所述發光二極管的帶隙高于或等于太陽能電池的帶隙。本發明通過背光面的上轉換模塊將低能量光子轉化為高能量光子，提高了太陽能電池效率。

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，尤其涉及一種背面具有上轉換模塊的太陽能電池。

背景技術

在上個世紀70年代引發的能源危機刺激下，也在空間飛行器能源系統的需求牽引下，光伏技術領域不斷取得突破。晶體硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、非晶硅薄膜太陽能電池、III-V族化合物半導體太陽能電池、II-VI族化合物半導體多晶薄膜太陽能電池等，越來越多的太陽能電池技術日趨成熟。光電轉換效率的不斷提高及制造成本的持續降低，使得光伏技術在空間和地面都得到了廣泛的應用。在傳統的太陽能電池中，能量小于電池帶隙的光子不能被有效地吸收以產生電子—空穴對，因此光電轉換效率就受到限制。如果能夠將低能量光子轉化為高能量光子被太陽能電池吸收，那么電池的效率將會增加。實現將低能量光子轉換為高能量光子的一種方法是通過在太陽能電池中引入上轉換發光材料。

上轉換發光材料是一種在紅外或近紅外光激發下發出可見光的新型功能材料，即將紅外光或近紅外光轉換成為可見光的材料,將上轉換發光材料與太陽能電池相結合，可以擴展太陽能電池光譜的利用范圍。然而，當前存在的問題是，上轉換發光材料的發光效率普遍較低，這樣即使材料吸收譜域寬、吸收強度強，應用于電池中也難以提高電池的光電性能。因此開發一種能夠高效地將低能量光子轉化為高能量光子的上轉換系統，對太陽能電池效率的提高，具有現實意義。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種太陽能電池組件，通過背光面的上轉換模塊將低能量光子轉化為高能量光子，提高了太陽能電池效率。

技術方案：本發明所述的太陽能電池組件，包括太陽能電池和位于太陽能電池背光面下方的上轉換模塊，所述上轉換模塊包括從下到上依次疊加的底電極、下接觸層、子電池組、發光二極管、上接觸層和頂電極，所述底電極和頂電極通過導線連接，所述上轉換模塊的頂電極和所述太陽能電池均透光，所述太陽能電池的帶隙高于子電池組的帶隙，所述發光二極管的帶隙高于或等于太陽能電池的帶隙。

進一步的，所述太陽能電池包括從下到上依次疊加的底電極、下接觸層、背場層、基區、發射區、窗口層、上接觸層和頂電極。

作為可選的實施方式，所述子電池組可以是單個子電池或多個子電池，多個子電池之間通過隧道結連接。若所述子電池組包括多個子電池，則多個子電池按照帶隙從低到高依次從下到上排列設置。所述子電池具體為InGaAs子電池、InGaAsP子電池、GaAs 子電池和Ge子電池中任意一種，包括從下到上依次疊加的背場層、基區、發射區和窗口層。

進一步的，所述太陽能電池的頂電極和底電極為柵狀電極或透明導電電極。所述上轉換模塊的頂電極也為柵狀電極或透明導電電極。所述透明導電電極的材料為氧化銦錫、氧化銦鋅和石墨烯中任意一種。

有益效果：本發明與現有技術相比，其顯著優點是：本發明的上轉換模塊通過低帶隙子電池組與高帶隙發光二極管(LED)結合，使用低帶隙子電池組驅動高帶隙發光二極管，所發出的光被上方的高帶隙太陽能電池吸收，轉化為電能。與上轉換發光材料相比，本發明提出的上轉換模塊能夠更加高效的將低能量光子轉化為高能量光子，提高了太陽能電池的轉化效率。

附圖說明

圖1為本發明提供的太陽能電池組件的一個實施例的結構示意圖；

圖2為圖1中太陽能電池的結構示意圖；

圖3為圖1中上轉換模塊的結構示意圖；