[发明专利]双面级联光伏电池和模块

说明书

一种级联光伏电池包括具有第一吸收体的顶部电池和具有第二吸收体的底部电池。顶部电池和底部电池串联电耦接。顶部电池被配置为通过顶部电池的第一表面接收太阳辐射并且通过顶部电池的第二表面将光子传输到底部电池，并且底部电池被配置为通过底部电池的第一表面接收来自顶部电池的光子并且通过底部电池的第二表面接收太阳辐射。一种光伏模块包括多个所述级联光伏电池。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年12月20日提交的申请号为62/951,733的名称为“双面级联光伏(BIFACIAL TANDEM PHOTOVOLTAICS)”的美国专利申请的权益。

技术领域

本发明涉及双面双端级联光伏电池和模块。

背景技术

级联光伏电池将具有互补带隙能量的半导体吸收体的两个光伏子电池配对，以比任何一个子电池独立时更高效地将阳光转化为电能。可以配对的示例半导体吸收体包括具有硅的钙钛矿材料，以及具有不同组成的钙钛矿材料的钙钛矿材料。一个子电池称为顶部电池，位于级联光伏电池的朝阳侧；另一个子电池称为底部电池，如果底部电池的后表面是金属或不透明的，则仅接收通过顶部电池传输的光。级联光伏电池的一个配置是双端级联，其中一个子电池通过重组层或结形式的串联互连与另一个子电池串联电耦接。

发明内容

本发明描述了双面双端级联光伏电池和模块的各种实施方式。

在第一总体方面，级联光伏电池包括具有第一吸收体的顶部电池和具有第二吸收体的底部电池。所述顶部电池和所述底部电池串联电耦接。所述顶部电池被配置为通过所述顶部电池的第一表面接收太阳辐射并且通过所述顶部电池的第二表面将光子传输到所述底部电池，并且所述底部电池被配置为通过所述底部电池的第一表面接收来自所述顶部电池的光子并且通过所述底部电池的第二表面接收太阳辐射。

第二总体方面包括具有多个所述第一总体方面的级联光伏电池的光伏模块。在所述光伏模块中，每个级联光伏电池电耦接到所述多个级联光伏电池中的至少一个其他级联光伏电池。所述光伏模块的第一侧接近所述多个级联光伏电池的每个顶部电池的第一表面，并且所述光伏模块的第二侧接近所述多个级联光伏电池的每个底部电池的第二表面。

所述第一和第二总体方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

在一些实施方式中，所述第一吸收体的带隙能量超过所述第二吸收体的带隙能量。所述第一吸收体的带隙能量通常超过光子的带隙能量。所述第一吸收体的带隙能量可以在大约1.5eV至大约2.1eV之间的范围内。所述第二吸收体的带隙能量可以在大约1eV至大约1.5eV之间的范围内。

在一些实施方式中，所述第一吸收体包括钙钛矿，所述第二吸收体包括钙钛矿，或两者兼而有之。

在一些实施方式中，所述第二吸收体包括硅。当所述第二吸收体包括硅时，所述底部电池可以是硅异质结电池、隧道氧化物钝化接触(TOPCon)电池、钝化发射极背接触(PERC)电池，或铝背表面-场(Al-BSF)电池。当所述第二吸收体包括硅时，所述第一吸收体可以包括钙钛矿。

在一些实施方式中，所述底部电池的第二表面与所述顶部电池的第一表面相对。所述顶部电池和所述底部电池通过光学透明的导电层串联电耦接。所述顶部电池和所述底部电池可以通过一个或多个掺杂的半导体层串联电耦接。当有两个掺杂的半导体层时，所述掺杂的半导体层通常具有相反的掺杂极性。

所述第二总体方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

在一些实施方式中，每个级联光伏电池通过所述每个级联光伏电池和所述多个级联光伏电池中的至少一个其他级联光伏电池之间的开口电耦接到所述至少一个其他级联光伏电池，所述光伏电池与导电材料，在所述多个级联光伏电池的朝阳侧上的第一导电材料和在所述多个级联光伏电池的后侧上的第二导电材料，电耦接。