[发明专利]聚光内球面太阳能电池

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池。

技术背景

提高太阳能电池光电效率和降低制造成本是太阳能电池技术发展的两大趋势和要求。目前平板太阳能电池和聚光太阳能电池仍然存在硅材料用量大制造成本比较高、光电转换效率低的问题，聚光太阳能电池还有存在冷却降温问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光电转换率高、制造成本低的聚光内球面太阳能电池，如附图所示，本发明包括一个红外滤光性菲涅耳聚光透镜 ，其特征在于在一个玻璃空腔球体的内壁上制作半导体光伏电池，在内球面半导体光伏电池上有一个开口，内球面半导体太阳能电池开口上方设置红外滤光性菲涅耳聚光透镜。

本发明选择非晶硅（a—si）、微晶硅（nc－si）、碲化镉（cdTe ）、铜铟硒化物（CIGS）等半导体材料，通过溅射和气相沉积等技术方法在空腔玻璃球内壁表面制成如图2所示涂层结构的半导体光伏电池，可保证N型半导体层厚度大于0.2μm小于0.5μm，使PN结位于最佳光照深度 ，N型半导体层制作同时满足半导体表面绒化要求，整个半导体层厚仅需数μm，因此可较目前平板常规硅晶圆太阳能电池(半导体厚度350-450μm)减少原料用量80～90%。，大大降低太阳能电池成本。由于菲涅耳透镜的受光面积M倍于（一般M﹤20）玻璃球内表面积，这样内球面光伏电池将受到比普通日照高出数倍的光强照射，产生聚光光伏效应，提高光电转化率。阳光经菲涅耳透镜过滤、聚光后射入玻璃球形空腔内，入射进球腔内的有效的光子只能在腔内反射最终被光伏电池利用产生光电效应，所以本结构具有比普通一次照射型平板光伏电池更高更有效的光子利用率。红外滤光性菲涅耳透镜由掺杂性PMMA树脂制造，用二氧基苯基、丁氧基苯基、十六烷氧基苯基取代三种硫代双烯镍配合物。将三种配合物用注射成型方法掺入PMMA树脂中,该树脂可有效过滤阳光中1.1μm以上的无光伏效应的制热光子，降低聚光电池温度，有效解决现有聚光太阳能电池的降温冷却问题。本发明另外一个重要优点是球面电池较片状电池不但大大增加了PN结面积而且还无边缘损耗。

综上所述，本发明的积极效果如下：

1、可较目前平板常规硅晶圆太阳能电池减少原料用量80～90%，大大降低太阳能电池成本。

2、内球面光伏电池将受到比普通日照高出数倍的光强照射，产生聚光光伏效应，同时其PN结面积大，极大提高了光电转化率。 

3、采用掺杂性PMMA树脂制造红外滤光性菲涅耳透镜，有效过滤阳光中1.1μm以上的无光伏效应的制热光子，降低聚光电池温度，解决了现有聚光太阳能电池的降温冷却问题。

4、无边缘损耗。

附图说明

附图1为本发明结构示意图。

附图2为本发明内球面半导体光伏电池涂层结构示意图。

图例：1、菲涅耳透镜，2、封闭罩，3、透光连接器，4、电池输出端子，5、玻璃空腔球体，6、半导体光伏电池，7、ZnO膜，8、透明电极层SnO2膜，9、N型半导体层，10、P型半导体层，11、Al膜，12、玻璃基底。

具体实施方式

在空腔玻璃内壁上用溅射和气相沉积等技术方法形成如附图2所示的涂层，在玻璃基底上依次向上为金属Al膜、P型半导体层、N型半导体层、透明电极层SnO2膜和ZnO膜，制成内球面半导体光伏电池，在空腔球体上开一个圆形口，在圆形口中心向上方固定一个封闭罩，用螺丝扣和卡扣塑料连接器将红外滤光性菲涅耳透镜安装在封闭罩的上端，使红外滤光性菲涅耳透镜的焦点在圆形口下方的空腔内。在空腔球体上再开一个圆形小口用于引出电池输出端子。本实施例红外滤光性菲涅耳透镜直径 600 毫米，空腔球体直径150 毫米，菲涅耳透镜的受光面积是内球面半导体光伏电池面积的4倍。

玻璃空腔球体的内壁上的半导体光伏电池半导体涂层采用非晶硅（a—si）材料掺入锗和硼形成PN结层。

红外滤光性菲涅耳透镜由掺杂性PMMA树脂制造，将二氧基苯基、丁氧基苯基、十六烷氧基苯基三种配合物用注射成型方法掺入PMMA树脂中制成红外滤光性PMMA菲涅耳聚光镜。