[发明专利]光伏电池

说明书

技术领域

本发明一般涉及光伏(PV)电池的领域。更具体地说，本发明涉及PV电池的领域，其中，采用的光敏(photo-active)吸收体材料是例如碲化镉(CdTe)的化合物半导体。

背景技术

太阳光谱“阳光”包含随频率变化的强度分布。能够看到，经半导体利用阳光获得电能的转换效率被优化以用于在大约1.4-1.5电子伏特(eV)的范围附近的半导体带隙。CdTe的半导体带隙是对此要求的良好匹配。相当概括地说，为本文中讨论的简明起见，包括CdTe作为光敏材料的PV电池可称为“CdTe PV电池”。

大规模CdTe PV安装的商业可行性已得以证明，并且从此类大规模p型CdTe PV安装获得的电力的成本接近于电网平价(parity)。较小规模(即区域受限的)安装的商业可行性由于此类较小规模安装的较差总体效率而在该领域内仍是一个难题。尽管付出了相当大的学术和行业研究与开发努力，甚至在CdTe PV电池对太阳能谱的权利效率(entitlement-efficiency)是大约23％时，CdTe PV电池的最佳转换效率在接近十年也一直停滞在大约16.5％，这些转换效率数可比于包括此类CdTe PV电池的典型的当前可用的商业大规模CdTe PV安装的总体效率，该转换效率更低，在大约10-11％。

CdTe PV效率的改进将可能产生CdTe PV安装的总体效率的改进。此类改进将可能增强CdTe PV安装与诸如从天然气或煤炭等发电的传统方法相比的竞争力。明显的是，总体效率的改进将可能使得CdTe PV技术能够成功渗透要求小规模区域受限安装的市场，例如对于家庭PV安装的市场。

因此，能够实现比大约16％更大的转换效率的CdTe PV电池将是高度合乎需要的。

发明内容

本发明的实施例涉及一种光伏电池。

一种光伏(PV)电池包括嵌在包括n型碲化镉(CdTe)的光敏吸收体层内的多个超细结构。

一种光伏(PV)电池包括嵌在包括n型化合物半导体的光敏吸收体层内的多个超细结构。

一种发电系统包括多个超细结构，所述多个超细结构包括具有第一类型的掺杂的半导体，嵌在包括具有第二类型的掺杂的CdTe的光敏吸收体层内。

一种太阳能电池包括光学窗口电极(optical window electrode)(OWE)层、在包括n型碲化镉(CdTe)的光敏吸收体层内且大致沿其厚度方向嵌入的包括p型半导体的多个超细结构以及包括金属的电极层。

一种光伏(PV)电池包括光学窗口电极(OWE)层、在包括n型碲化镉(CdTe)的光敏吸收体层内且大致沿其厚度方向嵌入的包括p型半导体的多个超细结构、与所述多个超细结构的至少一部分电接触的包括金属的电极层以及在光敏吸收体层与电极层之间的介电层。

一种PV系统包括至少一个PV模块，该模块包括：PV电池，包括嵌在包括n型化合物半导体的光敏吸收体层内的多个超细结构；以及辐射集中器，布置成在所述PV电池集中电磁辐射。

从结合附图提供的本发明的优选实施例的以下详细说明，将更容易理解这些和其它优点和特征。

附图说明

图1是包括p型CdTe层的PV电池的一部分的示意图示。

图2是根据本发明的一个实施例的PV电池的示意图示。

图3是根据本发明的一个实施例的具有p型半导体的共形覆盖层(conformal coating)的多个金属超细结构的示意图示。

图4是根据本发明的一个实施例的大致是图2所示PV电池的一部分的示意图示。

图5是根据本发明的一个实施例的PV模块的示意图示。

图6是根据本发明的一个实施例的PV系统的示意图示。

图7是根据本发明的一个实施例的电力网的示意图示。

具体实施方式

在下面的描述中，无论何时本发明的实施例的特定方面或特征描述为包括组的至少一个要素及其组合，或由其组成，可理解的是，该方面或特征可单独地或与该组的任何其它要素组合地包括组的任何要素，或由其组成。

如下面所详细讨论的，本发明的实施例涉及改进的光伏(PV)电池设计。此处提议的本发明的特定实施例提供用于包括含有n型CdTe的光敏吸收体层的PV电池，其具有与当前可用CdTe PV电池的效率(大约16.5％)相比增强的效率。本文中公开的CdTe PV电池的实施例可显示超过20％的效率。本文中公开的光敏吸收体层是PV电池的发生例如阳光等入射光的电磁能到电能的转换的部分。