双面级联光伏电池和模块制造技术

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。所述级联光伏电池。所述级联光伏电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双面级联光伏电池和模块
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]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。


[0003]本专利技术涉及双面双端级联光伏电池和模块。

技术介绍

[0004]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。

技术实现思路

[0005]本专利技术描述了双面双端级联光伏电池和模块的各种实施方式。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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
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场(Al
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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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]在一些实施方式中，每个级联光伏电池并联电耦接到所述至少一个其他级联光伏电池。在一些实施方式中，每个级联光伏电池串联电耦接到所述至少一个其他级联光伏电池。
[0016]在一些实施方式中，所述光伏模块包括接近所述光伏模块的第一侧的第一保护层和接近所述光伏模块的第二侧的第二保护层，并且所述多个级联光伏电池定位在所述第一保护层和所述第二保护层之间。所述第二保护层被配置为将太阳辐射传输到所述多个级联光伏电池的每个底部电池的第二表面。所述多个级联光伏电池的每个底部电池被配置为通过所述第二保护层接收太阳辐射。
[0017]本文所描述的双面双端级联光伏电池和模块的优点包括所述顶部和底部电池吸收体相对于单面双端光伏电池的电能输出增加和稳定性更高。双面双端子级联光伏电池非常适合安装在高反照率表面上方的光伏电池和模块，这些表面将阳光反射到所述底部电池的第二表面，并且通常在光、热、湿气，以及其他压力源(stressor)下不易降级(degradation)。双面双端级联光伏电池和模块的另一个优点包括相对于双面四端对应物易于制造。在一个示例中，双端级联光伏电池比四端级联光伏电池少两个电端子。在一些情况下，双端级联光伏模块被配置为在没有电力电子器件的情况下运行，或与四端级联光伏模块一起使用，以分别优化所述顶部电池串和底部电池串。
[0018]本专利技术的主题的一个或多个实施例的细节在附图和说明书中阐述。本专利技术主题的其他特征、方面以及优点将从说明书、附图以及权利要求中变得显而易见。
附图说明
[0019]图1是双面级联光伏电池的横截面图。
[0020]图2是双面级联光伏电池的横截面图。
[0021]图3是具有钙钛矿顶部电池和硅异质结底部电池的双面级联光伏电池的横截面图。
[0022]图4是具有钙钛矿顶部电池和硅双面TOPCon底部电池的双面级联光伏电池的横截面图。
[0023]图5是具有钙钛矿顶部电池和硅单面TOPCon底部电池的双面级联光伏电池的横截面图。
[0024]图6是具有钙钛矿顶部电池和硅PERC底部电池的双面级联光伏电池的横截面图。
[0025]图7是具有钙钛矿顶部电池和钙钛矿底部电池的处于覆板配置的双面级联光伏电池的横截面图。
[0026]图8是具有钙钛矿顶部电池和钙钛矿底部电池的处于基板配置的双面级联光伏电池的横截面图。
[0027]图9是由独立式双面级联光伏电池形成的双面级联光伏电池模块的横截面图。
[0028]图10是由在覆板上制造的双面级联光伏电池形成的双面级联光伏模块的横截面图。
[0029]图11是由在基板上制造的双面级联光伏电池形成的双面级联光伏模块的横截面图。
具体实施方式
[0030]本专利技术描述了一种双面双端级联光伏电池。如本文所用，“双面”光伏电池通常是指其中光伏电池的相对两侧被配置为用于接收光的光伏电池。如本文所用，“级联”光伏电池总体是指包括两个光伏子电池的光伏电池，每个子电池被配置为吸收阳光并将其转化为电能，其中第一子电池中的吸收体具有与第二子电池中的吸收体不同的带隙。光伏电池具有被配置为面向太阳的第一侧(即，“朝阳”侧)和与第一侧相对的第二侧(即，“后”侧)。第一子电池(即，被配置为面向太阳的子电池，在本文中称为“顶部电池”)吸收高能光子并将其转化为电能，并将低能光子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种级联光伏电池，包括：顶部电池，包括第一吸收体；和底部电池，包括第二吸收体，其中，所述顶部电池和所述底部电池串联电耦接，并且其中，所述顶部电池被配置成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成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。2.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，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。3.根据权利要求2所述的光伏电池，其中，所述第一吸收体的带隙能量在大约1.5eV至大约2.1eV之间的范围内。4.根据权利要求2所述的光伏电池，其中，所述第二吸收体的带隙能量在大约1eV至大约1.5eV之间的范围内。5.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述第一吸收体的带隙能量超过所述光子的能量。6.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述第二吸收体包括钙钛矿。7.根据权利要求6所述的光伏电池，其中，所述第一吸收体包括钙钛矿。8.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述第二吸收体包括硅。9.根据权利要求8所述的光伏电池，其中，所述底部电池是硅异质结电池、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
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场(Al
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BSF)电池。10.根据权利要求8所述的光伏电池，其中，所述第一吸收体包括钙钛矿。11.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，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。12.根据权利要求1所述的光伏电池，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于征汕，Z霍尔曼，A奥诺，N罗德基，
申请(专利权)人：代表亚利桑那大学的亚利桑那校董事会，
类型：发明
国别省市：