[發(fā)明專利]光伏發(fā)電裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780040630.3
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN109463018A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王孟;張軍彪;王興華
• 申請（專利權(quán)）人: 加拿大芯光道能技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L31/054
• 分類號: H01L31/054;H01L31/042;H01L31/0352
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王小衡;胡彬

本發(fā)明涉及三維光伏結(jié)構(gòu)和包括該三維光伏結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置。光伏結(jié)構(gòu)包括透光固體光學(xué)芯體，其具有縱向軸線、頂端、底端和一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁，其中頂端具有暴露的外表面以接收光。光伏層圍繞光學(xué)芯體的側(cè)壁中的一個(gè)或多個(gè)的至少一部分，并且光學(xué)包層圍繞光伏層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，并且特別涉及諸如太陽能電池的三維光伏發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

大多數(shù)光伏太陽能電池是扁平設(shè)計(jì)，其中陽光獲得發(fā)生在二維半導(dǎo)體布局上。這是因?yàn)橐韵率聦?shí)：太陽輻射中攜帶的大多數(shù)光子只能穿透幾微米的固態(tài)半導(dǎo)體(光子到達(dá)太陽能電池內(nèi)部更深區(qū)域的概率隨著深度呈指數(shù)下降)，并且因此來自太陽輻射的光子與半導(dǎo)體中的電子之間的光伏相互作用主要發(fā)生在太陽能電池的表面上。由于納米技術(shù)的進(jìn)步，半導(dǎo)體材料可以在分子和原子水平上進(jìn)行操作，并且已經(jīng)可以在太陽能電池上堆疊多個(gè)(兩個(gè)或三個(gè))PN結(jié)層，以通過在更寬的光譜中獲得更多的太陽輻射能量而產(chǎn)生具有更高光伏轉(zhuǎn)換率的所謂串聯(lián)太陽能電池。然而，這種層的進(jìn)一步堆疊受到以下事實(shí)的限制：光子簡單地不能到達(dá)甚至更深的固態(tài)材料層。

作為結(jié)果，光伏轉(zhuǎn)換率受到活動(dòng)(event)截面(ECS)的限制，該活動(dòng)截面由發(fā)生光伏相互作用(“活動(dòng)”)的給定光伏太陽能電池的表面區(qū)域限定。作為典型的現(xiàn)有技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了約10-20％的轉(zhuǎn)換率，這意味著到達(dá)該區(qū)域的太陽輻射所實(shí)現(xiàn)的能量的僅10-20％被轉(zhuǎn)換成電能。

已經(jīng)努力提供具有改進(jìn)的轉(zhuǎn)換率的光伏結(jié)構(gòu)/器件/電池。US 20120279561公開了一種中空光伏纖維，其包括在中空管的內(nèi)表面上或隨后形成為中空管的柔性基板上形成的半導(dǎo)體。中空光伏纖維可適用于包括太陽能電池的各種半導(dǎo)體器件。該參考文獻(xiàn)公開了進(jìn)入中空光伏纖維的光在其穿過管時(shí)在半導(dǎo)體中沉積能量。中空管允許來自所有方向的入射光，并且不能參與光伏活動(dòng)并且不會(huì)被管吸收的光子的很大一部分將從管中逸出并且沒有機(jī)會(huì)再次貢獻(xiàn)。

US2013/0104979公開了一種太陽能器件，其包括聚光器、光導(dǎo)構(gòu)件、多個(gè)光纖和轉(zhuǎn)換器端部。聚光器被配置為用于會(huì)聚入射光。光導(dǎo)構(gòu)件將會(huì)聚后的光轉(zhuǎn)換成多個(gè)聚焦光束。光纖接收會(huì)聚光束。轉(zhuǎn)換器端部包括光電轉(zhuǎn)換器，其被配置為用于接收來自光纖的光并將其轉(zhuǎn)換成電。

US 2013/0186452公開了一種光伏結(jié)構(gòu)，其包括光伏納米結(jié)構(gòu)陣列和光伏器件，該光伏器件至少是半透明的。陣列相對于光伏器件定位，使得穿過光伏器件的光穿透陣列。該參考文獻(xiàn)中公開的納米結(jié)構(gòu)包括從基板延伸的納米電纜陣列。納米電纜具有：由模板的空隙的內(nèi)表面限定的間距和表面紋理；沿基板延伸的電絕緣層；以及至少一個(gè)覆蓋納米電纜的層。

US 2015/0263302公開了包括圖案化納米纖維的光伏器件。納米纖維包括：芯體(core)，其沿納米纖維的軸線延伸，并且其主要成分包括Ag(NH₃)₂⁺或AgNO₃；殼體，其沿納米纖維延伸并覆蓋納米纖維的芯體，并且其殼體結(jié)構(gòu)的主要成分包括：PVP、TBAP、SDS、石墨烯、PMAA或PFBT納米粒子。

US 2016/0043250公開了包括非導(dǎo)電芯體的三維光伏器件。該參考文獻(xiàn)中公開的光伏結(jié)構(gòu)包括：介電材料層，其包括具有均勻厚度的平面部分和從平面部分的平面表面延伸的突出部分陣列；以及層堆疊，其位于介電材料層上并且包括芯體導(dǎo)電材料層、光伏材料層和透明導(dǎo)電材料層。芯體導(dǎo)電材料層與介電材料層的平面表面和突出部分接觸，透明導(dǎo)電材料層通過光伏材料層與芯體導(dǎo)電材料層隔開，并且介電材料層的突出部分和圍繞突出部分的層堆疊的部分的每個(gè)組合構(gòu)成光伏刷毛(bristle)。該參考文獻(xiàn)的器件中的基本構(gòu)建塊是光伏刷毛，其還允許來自所有方向的入射光并且還允許不能參與光伏活動(dòng)的光的很大一部分逸出。

仍然需要可以表現(xiàn)出從太陽輻射到電力的提高的轉(zhuǎn)換率的光伏發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)/太陽能電池。

提供該背景信息以揭示申請人認(rèn)為可能與本發(fā)明相關(guān)的信息。未必旨在承認(rèn)也不應(yīng)當(dāng)被解釋為任何前述信息構(gòu)成針對本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。