專(zhuān)利名稱(chēng)：高效太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的是一種高效太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)。
能源緊張是世界性的問(wèn)題，它威脅到人類(lèi)未來(lái)的生存，因此世界各國(guó)都在尋找新的能源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源。特別是太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，是各國(guó)解決未來(lái)能源的希望。據(jù)有關(guān)資料表明，本世紀(jì)末世界的能源特別是電力，將有20-30%來(lái)源于太陽(yáng)能電池。
目前，太陽(yáng)能電池還有許多問(wèn)題尚未解決，主要是生產(chǎn)成本高，光電轉(zhuǎn)換效率低，不能在大范圍廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在太陽(yáng)能電池有多種形式，主要的有單晶硅電池、多晶硅電池、非晶硅電池、化合物和有機(jī)物電池，單晶硅電池是成熟的商品，它的光轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定性好，但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，流程長(zhǎng)，不易得到大面積，生產(chǎn)成本高達(dá)4-7美元/峰瓦。效率僅12-15%。
多晶硅電池效率低于單晶硅電池，但生產(chǎn)成本要比單晶硅低許多，而且生產(chǎn)效率很高，能形成大面積電池。
非晶硅電池能大規(guī)模生產(chǎn)，但它的光熱穩(wěn)定性差，效率較低，生產(chǎn)成本較高，使用壽命短。
技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，現(xiàn)在都在尋找新的生產(chǎn)工藝和新的材料，以便降低成本，能廣泛地應(yīng)用。如美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室和能源轉(zhuǎn)換公司，日本的太陽(yáng)能公司、東芝公司，西德的西門(mén)子公司等。但目前尚無(wú)效率高、生產(chǎn)成本低和能大規(guī)模應(yīng)用的太陽(yáng)能電池。
參考資料期刊《太陽(yáng)能》1987、2，1983、2，1987、1?！峨娮硬牧稀?日)特開(kāi)昭60-160673，60-161680。美國(guó)專(zhuān)利4.282.394，4.262.161號(hào)。
本發(fā)明的目的是向人們提供一種高效率、長(zhǎng)壽命、低成本的太陽(yáng)能電池，以便使太陽(yáng)能電池得到普及，利用太陽(yáng)光向人們提供電能，解決人類(lèi)未來(lái)的能源需求，也使家庭有一個(gè)獨(dú)立電源系統(tǒng)的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。
本發(fā)明的基本原理是利用半導(dǎo)體PN結(jié)受光照后激發(fā)電子，產(chǎn)生電流。但本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有太陽(yáng)能電池有很大區(qū)別。本發(fā)明是使用顆粒的多晶和單晶硅組合而成，它有三層結(jié)構(gòu)，一層是透明導(dǎo)電薄膜如氧化錫等，一層是顆粒PN結(jié)的單晶或多晶硅，一層是導(dǎo)電金屬層如鋁等。
圖中，1-導(dǎo)電透明薄膜、2-微三棱鏡、3-顆粒PN結(jié)、4-金屬層。
參照結(jié)構(gòu)圖，說(shuō)明本發(fā)明的工作過(guò)程，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。當(dāng)太陽(yáng)光入射通過(guò)透明薄膜1和三棱鏡2，照射到顆粒PN結(jié)3上激發(fā)產(chǎn)生光電流，入射光在顆粒PN結(jié)間反復(fù)折射和反射，光電流增加，通過(guò)金屬背板4引出。
太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一是透明膜下有無(wú)數(shù)個(gè)微型三棱鏡;二是顆粒PN結(jié)受光面積大。
這種太陽(yáng)能電池的優(yōu)點(diǎn)一是顆粒PN的受光面積要比相同尺寸的面積大4-7倍，若平板表面積為1個(gè)單位的平方，則顆粒的表面就是6，28個(gè)單位的平方;二是顆粒間凹處能積存透明材料，使這些材料形成一個(gè)一個(gè)微小的三棱鏡;根據(jù)光學(xué)的基本定律可知，入射光在顆粒PN結(jié)上發(fā)生反射，光經(jīng)三棱鏡又折射到對(duì)面的顆粒PN結(jié)上，同樣，對(duì)面光也被折射、反射，充分利用各能級(jí)的光子，光的利用率提高，據(jù)計(jì)算光的效率在40%以上，比目前的光效率高4-5倍;三是顆粒PN形成的電場(chǎng)是半球形的，使PN結(jié)的放電電壓相對(duì)提高，能加速電子的分離;四是通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝手段即可得到單晶化PN結(jié)，使電池的穩(wěn)定性和壽命提高;五是顆粒材料摻雜時(shí)間短，生產(chǎn)效率高。
這種結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池可以制成大面積的，也可以制成小面積的使用。它使用的材料是通過(guò)簡(jiǎn)單工藝處理的冶金級(jí)硅，這樣材料成本很低。本發(fā)明的新型結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池，所用設(shè)備簡(jiǎn)單，一般半導(dǎo)體廠都有，工藝簡(jiǎn)單，能機(jī)械化連續(xù)生產(chǎn)，效率高，因此，這種結(jié)構(gòu)的太裟艿緋厴殺臼嗆艿偷模浪慍殺窘 .5-1元/峰瓦，所以，完全可以大面積推廣使用，解決人類(lèi)的能源危機(jī)，讓房頂成為發(fā)電站變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)和可能。
權(quán)利要求
1.一種高效太陽(yáng)光發(fā)電裝置，它由透明導(dǎo)電層、PN結(jié)層、背板電極層構(gòu)成，其特征是PN結(jié)是顆粒狀的。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的高效太陽(yáng)光發(fā)電裝置，其特征是透明導(dǎo)電材料在顆粒之間形成許多類(lèi)似的三棱鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述的高效太陽(yáng)光發(fā)電裝置，其特征是背板電極厚度不小于電池總厚度的三分之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種新型結(jié)構(gòu)的高效太陽(yáng)能電池。
文檔編號(hào)H01L31/06GK1031157SQ8710535
公開(kāi)日1989年2月15日 申請(qǐng)日期1987年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1987年8月7日
發(fā)明者賴(lài)志勤 申請(qǐng)人:賴(lài)志勤