一种新的太阳电池的PN结制造技术

本发明专利技术是太阳电池PN结制作技术领域中的、一种新的PN结的制作方法。本发明专利技术通过改变传统太阳电池PN结结构形式和电流引出环节，有效地解除了，传统太阳电池PN结制作原理，对太阳电池PN结制作的紧紧束缚。创造性地提出，用多模块组合的方法，来制作太阳电池PN结的概念。本发明专利技术的积极意义体现在：一是借用现有太阳电池PN结制作材料、工艺和技术，通过进一步充分发挥光敏材料的光电转换潜能，降低和减少光生载流子在PN结中的能量损耗，获得PN结光电转换效能显著提升的效果。二是既可利用现有材料和技术，也可通过研发，具有更能发挥新太阳电池PN结优势的、新材料新工艺和新技术，来获得更加令人期待的光电转换效果。

【技术实现步骤摘要】
一、
本专利技术是太阳电池PN结(英文：P-N juNctioN)制作
中的，一种新的太阳电池PN结的制作方法。 二、
技术介绍
目前，太阳电池PN结的光电转换原理已阐明，太阳电池PN结制作工艺技术也日趋成熟，实验室和市场应用型太阳电池PN结的光电转换效率，已达到较高水平①。如仍然按照目前传统太阳电池PN结的制作原理和思路，要想让太阳电池PN结的光电转换效率，得到显著提升，是非常困难的①。为了打破僵局，改变现状，本专利技术大胆地从太阳电池PN结制作原理切入，创造性地应用多模块组合的方法，来制作太阳电池PN结。从而通过最大限度地发挥光敏材料的光电转换潜能，和降低光生载流子在太阳电池PN结内的能量损耗，来实现进一步显著提高太阳电池PN结光电转换效率的目的。 三、
技术实现思路
本专利技术解决的问题是：利用现有材料和太阳电池PN结制作技术，显著提高太阳电池PN结的光电转换效率。 在目前广泛使用的、传统的太阳电池光电转换原理中，一方面，由于一个光波粒子仅能产生一个光生载流子。而由高能光子，激发产生的高能光生载流子的富余能量，没能得到有效利用，光能损耗很大。而另一方面，在传统太阳电池PN结的结构和功能上，它还需要具备四个基本要素：1.一块PN结就是一个光电转换的最小单位；2.在一个光电转换的最小单位中，有一个内建电场；3.光生空穴和光生电子的数量，在每一个光电转换单位内实现平衡；4.同一光电转换单位内，光敏材料材质的本征具有同一性。即便有所差别，但在晶格常数、带隙宽度等与光电转换能量传递关系密切的物理常量上，都具有一定的连续性 ①。如见附图1所示。 目前，在以传统太阳电池PN结的光电转换原理为支撑的，太阳电池的光电转换效率，似乎已经迈入了一个平台期，使传统太阳电池PN结光电转换效率的提升，进入了一个很难获得较大突破的僵持阶段。让我们以硅材料太阳电池PN结为例，其光电转换效率的理论值，就只能在30％以内。若期望用硅材料太阳电池PN结，获得高于30％的光电转换效果，在理论上是难以实现的②。 为了打破上述僵局，希望能够在充分利用现有材料和工艺技术的情况下， 进一步显著提高太阳电池PN结的光电转换效率，本专利技术在认真研究传统太阳电池PN结结构、功能特点，和一些与光电转换，能量传递关系密切的因素之后，以改变传统太阳电池PN结的结构形式和电流引出环节为切入，有效地解除了，传统太阳电池PN结制作原理，对太阳电池PN结制作的紧紧束缚。创造性地提出，用多模块组合的方法，来制作太阳电池PN结的概念。从而，让我们从中看到了太阳电池PN结应用，和太阳能光电转换事业更加令人振奋的前景。 本专利技术的具体体现是： 1.从太阳电池PN结的结构形式上看：新太阳电池PN结，是由两种功能单一的P型和N型光敏功能模块组合形成。如附图2所示。其中： P型光敏功能模块，是用P型光敏材料，制作成P型光敏功能模块的主体部分；在P型光敏功能模块主体部分的一端，生长一层或多层，仅为满足能够在P型光敏功能模块上，建立内建电场的N型光敏材料；再在N型光敏材料上，铺上一层透明导电层，然后在透明导电层上，接上只允许电子从N型光敏材中单向流出的二极管，由此形成一块独立的P型光敏功能模块。而在模块中，由P型光敏材料的一小部分、N型光敏材料的全部、N型光敏材料上的导电材料层、和二极管等，四个部分共同组成一个完整的、P型光敏功能模块的内建电场。如说明书附图2中“1”所示的部分。 N型光敏功能模块，是用N型光敏材料，制作成N型光敏功能模块的主体部分；在N型光敏功能模块主体部分的一端，生长一层或多层，仅为满足能够在N型光敏功能模块上，建立内建电场的P型光敏材料；再在P型光敏材料上，铺上一层透明导电材料层，然后在透明导电层上，接上只允许电子从外接电路中单向流入P型光敏材的二极管，由此形成一块独立的N型光敏功能模块。而在模块中，由N型光敏材料的一小部分、P型光敏材料的全部、P型光敏材料上的导电材料层、和二极管等，四个部分共同组成一个完整的、N型光敏功能模块的内建电场。如说明书附图2中“2”所示的部分。 2.从太阳电池PN结的工作原理上看：新太阳电池PN结的光电转换过程，是由两种功能单一的、但又能独立完成光电转换过程的、P型和N型光敏功能模块的组合，来共同完成实现的。如附图2所示。其中： P型光敏功能模块负责完成光生空穴的功能任务；N型光敏功能模块负责完成光生电子的功能任务。 而存在于P型光敏功能模块中的内建电场部分，一是负责将P型光敏功能模块中的光生少子电子，从模块中分离并抽取出来，通过接有负载的外接电路，回到P型光敏功能模块的、远离内建电场的另一端，从而完成光电转换过程的 一次循环；二是负责将P型光敏功能模块中的光生多子空穴，从内建电场的近端，赶向远离内建电场的另一端，与被内建电场抽取出来、并通过接有负载的外接电路传输过来的光生少子电子复合，从而也让其参与光敏功能模块完成光电转换的过程。 而存在于N型光敏功能模块中的内建电场部分，一是负责将N型光敏功能模块中的光生少子空穴，从模块中分离并抽取出来，并与从接有负载的外接电路传输过来的、N型光敏功能模块中的光生多子电子复合，从而参与完成光电转换的过程；二是负责将N型光敏功能模块中的光生多子电子，从内建电场的近端，赶向远离内建电场的另一端，并通过接有负载的外接电路，传输至N型光敏功能模块的、内建电场光生少子空穴的输出端，与内建电场从N型光敏功能模块中分离并抽取出来的光生少子空穴复合，从而完成光电转换的全过程。 虽然，从光电转换原理的角度看，每一块光敏功能模块，都可以完成光电转换的能量传递过程。但是，由于本专利技术的光敏功能模块，都是以完成单一的、光生电子或光生空穴为目的的光敏功能模块。因此，若只是使用单一的一种光生电子或光生空穴的功能模块，所能获得的电能，只是单一光敏功能模块能够输出的、光生少子的那一部分。而占绝对多数的，光生多子所携带的能量却不能输出。但当将两种光敏功能模块组合起来使用时，得到的便是两种光敏功能模块，能够输出的全部光电转换能量。如附图2所示。 四、本专利技术功能模块在应用上的一些相关问题 1.模块需要以组合的形式应用。 由于本专利技术的模块，只具有P型或N型的光敏功能，因此，在使用时，需要将两种光敏功能模块相互配对组合起来，才能获得理想的光电转换效果。 2.P型或N型功能模块的采光要求。 ①采光形式的要求。由于本专利技术概念制作的P型和N型功能模块，都是吸收同样光谱的功能模块。因此，在阳光采集的需求上，P、N两种模块，都需要直接接受光源照射。如附图3所示。 ②P、N两种功能模块，采光面积的比例设定。合理设定P、N两种功能模块，采光面积的比例，是满足光敏模块实现光电转换功能最大化的必然要求。由于要在同等光照条件下，如组成同一PN结组合的P、N两种功能模块，一般都置放在同一块太阳能电池板的板面上。这时，既要满足P、N两种功能模块产生等量光生载流子、实现PN结组合内光生空穴和光生电子平衡的需要，又要满足P、N两种功能模块，都能最大限度地发挥光电转换效能的需要，最有本文档来自技高网...

【技术保护点】
功能专一，光生多子为空穴的P型光敏功能模块的制作方法；其特征是用P型光敏材料，制作成P型光敏功能模块的主体部分，在P型光敏功能模块主体部分的一端，生长一层或多层，仅为满足能够在P型光敏功能模块上，建立内建电场的N型光敏材料，再在N型光敏材料上，铺上一层透明导电层上，接上只允许电子从N型光敏材料中单向流出的二极管，由此形成一块独立的P型光敏功能模块。而在模块中，有P型光敏材料的一部分、N型光敏材料的全部、N型光敏材料上的导电材料层和二极管等，四个部分共同组成一个完整的、P型光敏功能模块的内建电场，如说明书附图2中“1”所示的部分。

【技术特征摘要】
1.功能专一，光生多子为空穴的P型光敏功能模块的制作方法；
其特征是用P型光敏材料，制作成P型光敏功能模块的主体部分，在
P型光敏功能模块主体部分的一端，生长一层或多层，仅为满足能够
在P型光敏功能模块上，建立内建电场的N型光敏材料，再在N型
光敏材料上，铺上一层透明导电层上，接上只允许电子从N型光敏
材料中单向流出的二极管，由此形成一块独立的P型光敏功能模块。
而在模块中，有P型光敏材料的一部分、N型光敏材料的全部、N型
光敏材料上的导电材料层和二极管等，四个部分共同组成一个完整
的、P型光敏功能模块的内建电场，如说明书附图2中“1”所示的
部分。
2.功能专一，光生多子为电子的N型光敏功能模块的制作方法；
其特征是用N型光敏材料，制作成N型光敏功能模块的主体部分，
在N型光敏功能模块主体部分的一端，生长一层或多层，仅为满足
能够在N型光敏功能模块上，建立内建电场的P型光敏材料；再在P
型光敏材料上，铺上一层透明导电材料层，然后在透明导电层上，接
上只允许电子从外接电路中单向流入P型光敏材料的二极管，由此形
成一块独立的N型光敏功能模块；而在模块中，由N型光敏...

【专利技术属性】
技术研发人员：王运怀，
申请(专利权)人：王运怀，
类型：发明
国别省市：四川;51