[发明专利]光能电池及其红光转换层

说明书

【发明所属技术领域】

本发明系关于一种能源技术领域。具体而言，是指一种硅基光能电池及其红光转换层，其不同于石油、天然气和煤炭等资源，其可通过转换层提升太阳能电池的光转换效率。

【先前技术】

光能电池，更确切地说是硅基光能电池作为自备能源广泛应用于移动通信器材、微机、照明光源等现代技术中。对于宇宙航行目标，专业硅基太阳能电池是唯一的供给能源，这是与创造太阳能电池的研究领域相关联的一个特殊方向。

硅基太阳能电池的设计开始于20世纪中期，更确切地说是20世纪60年代，当时人们正在积极地开发近地宇宙空间。硅基太阳能电池的积极倡导者是美国、苏俄以及日本的科学家和工程师。这些最初的研究成果编录于专题论文集(请参照“半导体辐射能量转换”408页，莫斯科，外国文献出版社，1959年)。按照最初的分类人们进行了如下划分：1.光电辐射能量转换器；2.热电辐射能量转换器；以及3.半导体电磁辐射转换器。

请参照图1，其绘示了一般硅基光能电池的结构示意图。如图所示，可以将硅基光阳能电池理解为一种装置，在这个装置中具有壳体10，其可容置硅基光能电池，在壳体10中安置有硅基片20，在该硅基片20的表面为p-n接面薄层30。上述结构的硅基光能电池在光线40照射的情况下可产生能量，此外，其还具有一电极系统50、一转换层60，且于该转换层60上面覆盖了一层玻璃70。

对于硅基光能电池而言，可应用一些参数来说明其特征。这些参数首先是电池电压V，单位为伏特，电池电流J，单位为安培，电池最大供给电功率W，单位为瓦特，以及电池的最重要参数-实际效率ζ，其单位为％。

正如大家所熟知的，当地球表面受到太阳照射时，太阳照射到地球表面能量功率为0.1W/cm²或1000W/m²。关于硅基光能电池的实际效率，人们理解为电池所达到的功率与作用于电池表面的太阳光功率的比值。硅基光能电池这个最重要的参数在大量的科学和专利文献中得以研究。依据大量的计算，譬如E.S.Rittner.所提出(请参照Phys Rev.V96 N 6，1708，1954)，对于具有宽禁区Eg＝1.1eV的材料，其效率为25％。这一理论值被认为是非常准确的，以致在最近50年中没有变化。按照这些值，照明时当硅基光能电池面积为1m²，太阳光功率为1000W/m²时，能获得250W的电功率。

因为这个理论值(请参照Phys Rev.V96 N 6，1708，1954)的准确性，在50年的时间里，使用硅基作为主要构件的最好的太阳能电池的效率为20～22％(请参照www.comp.krit.ru/index.php网站的资料)。全世界许多公司生产的工业太阳能电池，譬如″Sun Tech″、″Motech″等，其效率为14.5～18％。有关这种实际效率和最大计算值具有不适应性的详细原因是本专利申请的目标和对象。

为了指出这一最重要的原因，本发明比较了两种曲线，它们在图5及图6中引用。图5中揭示了北纬38度八月正午时分的太阳光谱辐射。对于这一曲线我们进行了专业的测量，因为在这些宽度和白昼条件下能够很好地再现太阳常数值0.1W/cm²。对于太阳辐射光谱曲线的特征，其为极值类型，光谱最大值位于波长λ＝473±5nm，并且这一最大值不会因为太阳的位置和角度而有所改变，只有大气现象能改变极值位置，譬如浓雾、多云以及强降雨天气。