[发明专利]聚光器系统

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的聚光器系统。

背景技术

聚光器系统已知被用于转化入射电磁射束尤其是太阳光，其具有聚光器单元和接收器。该接收器又具有承载基材和至少一个光伏太阳能电池。

入射电磁射束借助聚光器单元被聚集到至少一个光伏太阳能电池上，结果，在光伏太阳能电池的设计用于光入射的正面存在比入射光更高的光强。

这样的聚光器系统尤其具有以下优点，照中聚光器单元入射面的射束被聚集到其面积明显小于入射面的太阳能电池上，结果，与非聚光器系统相比，尤其需要较少材料来制造太阳能电池。

在高聚能式聚光器系统中一般有至少100的聚光系数，这样的高聚能式聚光器系统一般与光伏III-V太阳能电池相关联，尤其在采用具有多个pn结的太阳能电池结构的情况下应用。

此时，该接收器一般具有按照模块方式布线相连的多个光伏太阳能电池。这样的聚光器系统在WO2008/107205A2中已做说明。

发明内容

本发明任务在于，实现已知聚光器系统的一种低成本替代方式，尤其是扩展具有硅基太阳能电池的已知聚光器系统的应用领域。

通过根据权利要求1的聚光器系统来完成该任务。在权利要求2至13中找到了本发明聚光器系统的有利实施方式。兹明确将所有权利要求的字句参引纳入本说明书。

本发明聚光器系统包括聚光器单元和接收器，该接收器具有承载基材和至少一个太阳能电池。该聚光器单元和该接收器是如此互相配合地设置的，即，在使用该聚光器系统时，入射的电磁射束能够借助聚光器单元被聚集到太阳能电池正面的至少局部区域上。

太阳能电池被构成为光伏半导体太阳能电池，其具有：至少一个基极区（Basisbereich）、至少一个发射极区、至少一个金属基极接触结构和至少一个金属发射极接触结构，其中，该至少一个金属基极接触结构与该基极区导电相连，所述至少一个金属发射极接触结构与该发射极区导电相连。基极接触结构和发射极接触结构分别例如被构造用于借助电池连接条实现外部的导电接通。

重要的是，在本发明的聚光器系统中，该基极接触结构和发射极接触结构间接或直接设置在太阳能电池正面上，因而在太阳能电池背面间接或直接设置与基极导电相连的至少一个基极背面金属化部，并且太阳能电池具有至少一个基极通路结构，其从基极接触结构延伸出，从而基极背面金属化部和基极接触结构通过基极通路结构导电相连。基极通路结构也以金属形式构成，因而从背面金属化部起存在与基极接触结构的金属导电连接。

本发明基于申请人的以下认识，在聚光器系统中一般在太阳能电池上出现的、比非聚光式太阳能电池应用中更高的电流因串联电阻损耗而尤其可造成效率降低。同时，在聚光器应用中在太阳能电池上的热力学预算一般显著高于在非聚光式应用时，因而需要与散热元件的大面积热接触。

而不同于典型的非聚光式应用，在聚光器系统中不一定必然由金属接触结构遮蔽尽量少的太阳能电池正面面积。因为在太阳能电池正面的边缘可留下不受光照的太阳能电池表面区域，该表面区域因而可被尺寸足够大的金属接触结构占据，不会由此造成成本显著增加和整个系统效率的降低。

因此，在本发明的聚光器系统中，第一次借助金属基极通路结构将背面金属化部的电流传导至设置于太阳能电池正面的基极接触结构。由此得到一系列优点：

其一，聚光器系统内的多个太阳能电池的布线连接明显简化，这是因为两极的金属接触结构，即，基极接触结构和发射极接触结构设置在光伏太阳能电池正面上，因而能以简单方式连接相邻太阳能电池的同极性的接触结构或者在典型串联的情况下是相邻太阳能电池的极性相反的接触结构。

另外，电池连接条不必通至基极背面金属化部，因而基极背面金属化部可以整面地设置在散热元件上，最好是导热且同时电绝缘的元件例如像铝阳极氧化铝或涂覆陶瓷材料上。由此可以实现经过最好形成在太阳能电池背面的整面上的基极背面金属化部的最大程度的散热。

在本发明范围内的是，该基极通路结构设置在基极区侧旁。由此得到以下优点，即，该基极通路结构可以简单方式延伸于基极区的总宽度范围内，因此以简单方式获得小的导体电阻。

特别有利的是，基极通路结构贯穿该基极。为此，太阳能电池优选包括多个基极通路结构，每个基极通路结构均贯穿基极。该基极通路结构最好大致垂直于背面地贯穿基极。

尤其有利的是，该基极通路结构至少贯穿该光伏有源基极区，即，贯穿基本上进行载流子孔对生成的区域。