專利名稱：一種新型太陽能電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及光伏電池的領域，特別是一種新型太陽能電池。
背景技術：
太陽能電池的光電轉化效率還很低。目前太陽能電池系統的安裝及發電成本都相對較高，這導致太陽能發電相對傳統發電方式還不具有競爭力。因此提高太陽能電池效率一直是太陽能研究的重點。目前的研究主要集中于新型材料的研發和聚光、鍍膜等系統的改進。通常，只有能量大于等于電離能的光子照射在光電池上才會形成電流，普通光電池中大量的太陽光能被浪費。如果使電離能降低將使更多的電子參與到光伏效應中去，可以提高光能利用率。但現有的解決方案都不能改變光電池的電離能。
另外，具有足夠能量的光子激發的電子空穴對并非全部參與到光電流中去，只有距離PN結較近的電子空穴對可以在內電場的作用下被分開，形成光電流。光電轉化元件的轉化效率一方面由其對太陽光譜的吸收情況決定，另一方面由被其吸收的光電子的能量能否轉化成電能的情況決定。本發明即針對上述技術問題研究而提出。
發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種新型太陽能電池，設有具有不同太陽光吸收譜的光電轉換層，同時導體層與電源連接，可在光電轉換層上形成外電場。所述外電場與內電場方向相同，在外電場的作用下，光電轉換層內部PN結的耗盡層將被加寬，內電場得到增強，該新型太陽能電池可以利用市場上其他已有的太陽能電池所無法利用的部分光子，具有獨有的優越性，其光電轉換效率較其它可提高10%以上。為解決上述技術問題，本發明一種新型太陽能電池采用如下技術方案本發明一種新型太陽能電池，包括若干層光電轉換層和若干層導體層，所述光電轉換層與導體層之間設置有絕緣層，所述導體層連接有用于提供外電場的電源。所述光電轉換層上可形成內電場，所述內電場方向與導體層上的外電場方向相同。 在本發明中，光電轉換層采用的材料能夠產生光電效應，即為能夠產生光電效應的任意材料。本發明所述光電轉換層為一層，所述導體層為一層，所述絕緣層為一層；或者所述光電轉換層為三層，所述導體層為三層，所述絕緣層為五層，所述光電轉換層與導體層之間由絕緣層隔開。根據需要，光電轉換層、導體層和絕緣層可以為任意層數。所述光電轉換層設置在不同的位置，具有不同的太陽光吸收譜。本發明中導體層可以是能夠形成外電場的任意形式，如平板狀，點陣或網格狀的導體、半導體或高分子等任何材料。所形成的外電場可以是均勻的，也可以是根據其空間位置不均勻分布的任何形式。本發明一種新型太陽能電池，設有不同的太陽光吸收譜的光電轉換層，同時導體層與電源連接，在導體層上形成外電場，在外電場的作用下，光電轉換層內部PN結的耗盡層將被加寬，內電場得到增強，使原本不能被利用的較低能量和更大空間內的電子都可以參與到光電轉換過程中，使電池的光電轉換效率更高。一方面，在外電場的疊加作用下，夕卜層電子對的電離能降低。具有較小能量的光子在未加外電場時無法激發出電子空穴對，但隨著外電場使電離能降低，一些原來不能激發出電子空穴對的電子可以激發出電子空穴對，有機會參與到光電轉換的過程中去。另一方面，光電轉換過程中，光子照射到半導體上，具有足夠能量的光子可以激發出一個電子空穴對。但只有距離PN結較近的電子空穴對才能被內電場分開，在內電場的作用下運動到PN結兩端從而形成光電流，完成光電轉換的過程。其他區域的電子空穴對在擴散中由于正負電荷之間的吸引，會重新復合， 這些區域的光子激發出的電子空穴對沒有參與到光電轉換中去。在外電場的疊加下，內電場得到了加強，耗盡層也變寬。這兩方面使得更廣大區域內的電子空穴對得以參與到光電流中去，使更多的光子參與到光電轉換作用中去。從而提高了光電轉化效率，其光電轉換效率較其它可提高10%以上。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細說明，其中圖1為本發明單層光電轉換層與單層導體層的結構示意圖。圖2為本發明三層光電轉換層與三層導體層的結構示意圖。
具體實施方式下面結合附圖對本發明的實施方式作詳細說明。本發明一種新型太陽能電池，在日光照射方向上，第一層為光電轉換層1，用于將光能轉化成電能，并通過光電轉換層I上下兩側的電極釋放出去。所述導體層2用以提供外電場，導體層2通常放置于光電轉換層I的沿光軸的后方，所述光電轉換層I上PN結的內電場5方向與導體層2上的外電場6方向相同。在光電轉換層I與導體層2之間為絕緣層3，用以將光電轉換層I與導體層2隔開，電源4的一端通過導線與導體層2相連，另一端接地。在光電轉換層I沿光軸方向的前方可以加上一層導體層2，該導體層2必須是透明的材料，以保證光可以從導體層2照射到光電轉換層1，然后將兩層導體層2分別與電源4兩極相連接，使外電場更均勻更強，可以更好地促進弱光子的吸收以及有效光子激發的電子空穴對參與到光電流中去。通常提供外電場6的電源4可以由光電池本身提供，這樣進一步減少了太陽能電池系統組成，使太陽能電池系統更加簡單，成本更低。圖2是由多個光電轉換層I和多層導體層2組成的太陽能電池，交替設置有三層導體層2，三層光電轉換層I和五層絕緣層3，不同位置設置的光電轉換層I具有各自的太陽光吸收譜，陽光經過光電轉換層I時，能量大于E1^Vl的光子被吸收，激發出電子空穴對后釋放出一個能量為E+eVl-Ei的次級光子，能量小于E1IVl的光子不能被吸收，這些能量小于E1-Wl的光子與次級光子E+eVl-Ei—起穿過光電轉換層1，繼續傳播下去。在對應的光電轉換層I之后的導體層2和絕緣層3必須是透明的，或對透過前一光電轉換I的光子 透明，以使其后的其它層光電轉換層I能夠與這些光電子再次發生光電效應。
權利要求
1.一種新型太陽能電池，其特征在于包括若干層光電轉換層(I)和若干層導體層(2)， 所述光電轉換層(I)與導體層(2 )之間設置有絕緣層(3 )，所述導體層(2 )連接有用于提供外電場(6 )的電源(4 )。
2.按權利要求1所述一種新型太陽能電池，其特征在于所述光電轉換層(I)上可形成內電場(5),所述內電場(5)方向與導體層(2)上的外電場(6)方向相同。
3.按權利要求1所述一種新型太陽能電池，其特征在于所述光電轉換層(I)采用的材料能夠產生光電效應。
4.按權利要求1或2或3所述一種新型太陽能電池，其特征在于所述光電轉換層(I) 為一層，所述導體層(2 )為一層，所述絕緣層(3 )為一層。
5.按權利要求1或2或3所述一種新型太陽能電池，其特征在于所述光電轉換層(I)、 導體層(2)的數量可以任意增加，所述光電轉換層(I)與導體層(2)之間由絕緣層(3)隔開。
6.按權利要求1所述一種新型太陽能電池，其特征在于所述光電轉換層(I)沿光軸設置在不同的位置，具有不同的太陽光吸收譜。
全文摘要
本發明公開了一種新型太陽能電池，具有不同太陽光吸收譜的光電轉換層，及與光電轉換層絕緣的導體層，所述導體層與電源連接，在導體層及光電轉化層上形成外電場，在外電場的作用下，光電轉換層內部PN結的耗盡層將被加寬，內電場得到增強，使之太陽光子利用能力及太陽能轉化效率具有更高的特點，其光電轉換效率較其它可提高10%以上。
文檔編號H02N6/00GK103000701SQ201210518028
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月5日 優先權日2012年12月5日
發明者謝俊騰, 鄒文鑌, 李建華, 龔俊強 申請人:中山聯合光電科技有限公司