[发明专利]太阳基元和电池三维集成

说明书

技术领域

本发明一般涉及光伏技术，更具体而言，涉及利用三维（3D）集成的光伏基元（cell）和电池（battery）集成。

背景技术

光伏器件或太阳基元是将太阳辐射转换成电能的电子器件。由太阳基元产生的电能通常存储在电池中以备使用。

在现有太阳功率系统中公知的太阳基元和电池为具有布线连接的独立部件。因此，现有太阳功率系统损耗大且在能量管理上不是有效的。

发明内容

因此，本发明的一个方面提供一种集成光伏基元和电池器件。该器件包括：具有第一侧的光伏基元，所述光伏基元的第一侧具有到在所述光伏基元中设置的n型层和p型层的隔离电接触；

具有第一侧的电池，所述电池的第一侧具有到在所述电池中设置的阴极和电子的集电体的隔离电接触，其中所述光伏基元的第一侧接合到所述电池的第一侧；以及至少一个互连，其将所述光伏基元和所述电池三维集成为用于俘获和存储太阳能的集成器件。

本发明的另一方面提供一种制造光伏基元和电池集成器件的方法。提供光伏基元，其中所述光伏基元的第一侧包括到n型层和p型层二者的隔离电接触。提供电池，其中所述电池的第一侧包括到阴极和集电体二者的隔离电接触。将所述光伏基元和所述电池接合，以形成用于俘获和存储太阳能的集成器件。

本发明另一方面提供一种光伏功率系统，其包括多个三维集成光伏基元和电池器件，以及用于优化能量转换的逻辑电路。

附图说明

图1是根据本发明实施例的集成光伏基元和电池器件的横截面图。

图2是根据本发明实施例的集成光伏基元和电池器件的制造流程图。

图3是光伏基元的第一制造步骤中的光伏基元横截面图。

图4a是光伏基元的第二制造步骤中的光伏基元横截面图。

图4b是光伏基元的第二制造步骤中的光伏基元顶视图。

图5是光伏基元的第三制造步骤中的光伏基元横截面图。

图6是光伏基元的第四制造步骤中的光伏基元横截面图。

图7a是光伏基元的第五制造步骤中的光伏基元横截面图。

图7b是光伏基元的第五制造步骤中的光伏基元顶视图。

图8a是光伏基元的第六制造步骤中的光伏基元横截面图。

图8b是光伏基元的第六制造步骤中的光伏基元顶视图。

图9a是光伏基元的第七制造步骤中的光伏基元横截面图。

图9b是光伏基元的第七制造步骤中的光伏基元顶视图。

图10a是光伏基元的第八制造步骤中的光伏基元横截面图。

图10b是光伏基元的第八制造步骤中的光伏基元底视图。

图11是电池的第一制造步骤中的电池横截面图。

图12是电池的第二制造步骤中的电池横截面图。

图13是电池的第三制造步骤中的电池横截面图。

图14是电池的第四制造步骤中的电池横截面图。

图15是电池的第五制造步骤中的电池横截面图。

图16是电池的第六制造步骤中的电池横截面图。

图17是根据本发明实施例的集成器件的集成制造步骤中的光伏基元和电池器件的横截面图。

图18是根据本发明实施例的光伏功率系统的系统流程图。

图19是根据本发明实施例用于集成光伏基元和电池器件的示例性设计流程方框图。

具体实施方式

图1示出根据本发明优选实施例的集成光伏基元和电池器件100。器件100包括集成为单个器件的光伏基元110和电池120。光伏基元110将太阳辐射转换成电能然后存储在电池120中。光伏基元110和电池120可以分别制造，以便最大化制造效率，然后再将两个部件接合在一起形成单个集成器件100。

在该示例中，光伏基元110基于晶体硅制成；然而，也可以采用其它类型的太阳基元，包括薄膜太阳基元，这不会脱离本发明的范围。例如，光伏基元110可以基于非晶硅、碲化镉或硒化铜铟镓制成。如要了解薄膜型太阳基元技术，可以参阅K.L.Chopra的“Thin-Film Solar Cells:An Overview”PROGRESS IN PHOTOVOLTAICS:RESEARCH AND APPLICATIONS,Prog.Photovolt:Res.Appl.,2004;12:6992，该文章被并入本文。