本发明专利技术涉及光学串叠型光伏电池面板。一种太阳能转换装置包括从上面板到下面板以层级形式堆叠的至少两个面板的垂直叠层，面板中的每一个包括太阳能电池的匹配阵列，具有与面板的垂直叠层中的其它太阳能电池面板不同的能带隙。垂直叠层中的面板的每一个可以被布置为面板之一具有位于层级中的带有较高能带隙的太阳能电池且在叠层中在包含具有较低能带隙的太阳能电池的其它面板之上。装置的顶面被配置为接收入射在最上层面板上的太阳能。每个上面板吸收具有大于其能带隙的较大太阳光子能的一部分阳光，且每个上面板使具有低于较大太阳光子能的光子能的太阳光子透射到在层级中较低且在叠层中位于较低位置的其余面板之一。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏型能量转换装置(ECD)，更具体地涉及例如ECD型电池的光伏电 池，其由上面安装有光伏电池阵列的面板的叠层(stack)组成。 定义 电磁辐射到电能转换装置(EREECD):与电磁(光学)辐射反应而产生电能的装置 光学辐射到电能转换装置(OREECD):与光学电磁辐射反应而产生电能的装置。此 类装置可以是辐射吸收装置，例如光探测器/计数器、光伏电池(太阳能电池)或辐射驱动 电解电池。 光电能量装置(OED):通过电子装置与光学辐射反应而产生电能的装置。光伏电池将入射在其表面上的在紫外线至红外线辐射范围内的光或其它辐射能量转换成功率/电压/电流形式的电能的电装置(例如半导体)，其具有两个电极，通常为具有上电极和电极性相反的下电极的二极管。光伏电池产生流过所述电极的直流电。如本文所采用的，术语光伏电池泛指将辐射能转换为电能的电池，包括如上文所定义的EREECD、OREECD 、和0ED。 太阳能电池将入射在其表面上的光转换为电能的电光伏装置(例如半导体)，其 具有两个电极，通常为具有上电极和电极性相反的下电极的二极管。太阳能电池产生流过 所述电极的直流电。如本文所采用的，术语太阳能电池泛指将辐射能转换为电能的电池。 面板在由玻璃、石英、金属或其它材料形成的衬底上形成的结构，其上面安装有 多个太阳能电池，该结构可以包括电输入和输出装置。 TCO(透明导电氧化物)光学透明导电体。 叠层相互堆叠地安装的面板的层叠，其被布置为使阳光入射在最上面的面板上 且阳光的一部分滤出或透至下层面板。 太阳光谱作为入射光子的波长的函数可用的太阳能的量，其中每个光子的能量 是被单位为微米的波长除的1. 24伏。光谱响应在入射光子的波长下由太阳能电池产生的电流的量。 电并联太阳能电池的上电极和下电极与其它太阳能电池的上电极和下电极连接 而产生相加的太阳能电池电流。 电串联太阳能电池的上电极连接到另一太阳能电池的下电极以使电池所产生的 电压加在一起。 光学串联使入射在例如半导体的一个装置上的光被该装置部分吸收且其余光传 递至其它装置(例如半导体)的布置。 串叠型太阳能电池其中某些入射光被较高层电池吸收且未被吸收的部分被向下 传递至较低层电池的太阳能电池叠层。 带隙或能带隙半导体装置的特征能量分布，其确定半导体装置的电性能、电流和电压输出，其特别包括半导体的价带与导带之间的差。 p/n结由p型半导体与n型半导体之间的连接形成的二极管。 隧道结被如此高度地掺杂以至于表现出欧姆电特性而不是二极管特性的p/n结。 接触栅格连接在一起以便将由具有低电阻的太阳能电池产生的电流聚集在一起并允许入射阳光到达作为半导体装置的太阳能电池的表面的大部分的金属线。 负载需要电源的使用电力的装置，例如电器、加热器、电视等。 底座(base):太阳能电池的主体，位于半导体中的结边界之下。 旁路二极管被设置为跨越一组太阳能电池以使过多的电流分流并因此而防止对在该组中的其它电池仍被照亮的同时变得避光的电池造成损坏的二极管。
技术介绍
使用具有不同带隙的多种太阳能电池制造串叠型太阳能转换装置的目的在于使太阳能电池在转换接近于其带隙的光子能时比其在转换比其带隙高得多的光子能时更加高效。通过将太阳光谱再分为多个部分并使用被优化为在适当的光谱部分内将太阳能转换为电能的多个太阳能电池，总体效率得到相当可观的提高。 某些类型的串叠型太阳能电池在本领域中众所周知。最常见的种类是单体形式，其中在第一半导体中形成p/n结，后面是通过外延而生长的隧道结，通过外延还生长更高带隙半导体的第二结。如果需要，还通过外延来生长第二隧道结和甚至更高带隙半导体的第三p/n结。位于其串叠型叠层中的其它半导体p/n结之上的每个半导体p/n结吸收比其带隙更大的光子能的光并将在该带隙之下的光子能的光的其余部分透射到位于其下面的半导体p/n结。隧道结的目的是充当低电阻欧姆接点以串联地连接单独的p/n结，促使每个电池的电压相互加在一起。由于结被串联，所以叠层中的每个p/n结太阳能电池所产生的电流必须是相同的，或者将会损失功率和能量转换效率。
技术实现思路
没有一种现有技术包括这样的步骤，S卩，连接串叠型结构的单独面板上的太阳能电池，以便叠层中的每个面板具有基本相同的电压或电流输出，允许面板串联地连接而将电压加在一起或并联地连接而将电流加在一起，由此，成品串叠型能量转换装置只具有两个电极( 一个是通常连接到电气地的输出电极，且另一个是输出电极)，以便该能量转换装置可以连接到单个负载。 依照本专利技术，一种光伏装置包括光伏电池的叠层，例如光伏(例如太阳能)能量转换装置(ECD)电池，其中每个叠层由多个光伏面板组成，每个光伏面板具有安装在其上面的例如太阳能电池等光伏电池阵列，以便当辐射(太阳)能入射在最上面的面板上时，辐射(太阳)能光谱的一部分被吸收，从而产生电能。堆叠面板的每个连续面板接收未被上面板吸收的辐射(太阳)能的部分。透射到叠层中的下层光伏电池的面板的能量被吸收，从而产生电能。 在本专利技术的一方面，叠层中的较高面板安装有具有较高能带隙的光伏(太阳能)电池，且叠层中的下面较低的后续面板安装有具有较低能带隙的光伏(太阳能)电池。光伏(太阳能)电池被串联和并联地电连接，使得每个面板产生期望的电压和电流输出，且面板被电连接在一起，使得转换为有用电的入射太阳能的量大于任何一个面板单独产生的量。5 依照本专利技术，提供了一种光伏(太阳)能转换装置，其包括从上面板到下面板以层级形式堆叠的至少两个面板的垂直叠层，每个面板包括具有与垂直面板叠层中的光伏(太阳能)电池的其它面板不同的能带隙的光伏(太阳能)电池的匹配阵列。所述垂直叠层中的每个面板被布置为所述面板之一具有位于所述层级中的带有较高能带隙的光伏(太阳能)电池且在所述叠层中在包含具有较低能带隙的光伏(太阳能)电池的其它所述面板之上。装置的顶面被配置为接收入射在最上层面板上的辐射(太阳)會^。 每个上面板吸收具有比其能带隙大的太阳光子能的一部分阳光，且每个上层面板使具有少于较大光伏(太阳)光子能的光子能的太阳光子透射到在层级中较低且在叠层中位于较低位置的其余面板之一。优选地，每个面板中的光伏(太阳能)电池被串联电连接；且面板被并联连接。或者，优选的是每个面板中的光伏(太阳能)电池被并联电连接且面板被串联连接。优选地，以串联电布置连接的每个面板上的太阳能电池的数目等于每个面板的期望输出电压除以每个面板上的每个光伏(太阳能)电池的工作电压。还优选的是两个面板的叠层在上面板上安装有GaAs光伏(太阳能)电池，且在下面板上安装有硅太阳能电池。 在另一个实施例中，上面板安装有选自GaAs、 GalnP、 GaAsP、非晶硅、CdTe、和CdZnTe的组的光伏(太阳能)电池；且下面板安装有选自由晶体硅、多晶硅、铜铟镓二硒、锗、氮化镓铟、和氮化镓铟砷组成的组的光伏(太阳能)电池。 还优选的是三个所述面板的叠层具有从上到下依次布置的上面板、中面板和下面板；上面板安装有其能带隙大于1. 7电子伏特的光伏(太阳能)电池，下面板安装有其能带隙小于1. 1电子伏特的光伏(太阳能)电池，且中面板安装有其带隙在安装在上面板与下面板上的电池的带隙之间的光伏(太阳能)电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能转换装置，包括：从上面板到下面板以层级形式堆叠的至少两个面板的垂直叠层，所述面板中的每一个包括太阳能电池的匹配阵列，具有与面板的所述垂直叠层中的其它太阳能电池面板不同的能带隙；其中所述垂直叠层中的所述面板的每一个被布置为所述面板之一具有位于所述层级中的带有较高能带隙的太阳能电池且在所述叠层中在包含具有较低能带隙的太阳能电池的其它所述面板之上；提供了被配置为接收入射在所述最上层面板上的太阳能的所述装置的顶面；以及每个所述上面板吸收具有大于其所述能带隙的较大太阳光子能的一部分阳光，且每个所述上面板使具有低于所述较大太阳光子能的光子能的太阳光子透射到在所述层级中较低且在所述叠层中位于较低位置的其余所述面板之一。
【技术特征摘要】
US 2008-10-1 12/242,962一种太阳能转换装置，包括从上面板到下面板以层级形式堆叠的至少两个面板的垂直叠层，所述面板中的每一个包括太阳能电池的匹配阵列，具有与面板的所述垂直叠层中的其它太阳能电池面板不同的能带隙；其中所述垂直叠层中的所述面板的每一个被布置为所述面板之一具有位于所述层级中的带有较高能带隙的太阳能电池且在所述叠层中在包含具有较低能带隙的太阳能电池的其它所述面板之上；提供了被配置为接收入射在所述最上层面板上的太阳能的所述装置的顶面；以及每个所述上面板吸收具有大于其所述能带隙的较大太阳光子能的一部分阳光，且每个所述上面板使具有低于所述较大太阳光子能的光子能的太阳光子透射到在所述层级中较低且在所述叠层中位于较低位置的其余所述面板之一。2. 权利要求l的能量转换装置，其中，每个所述面板中的所述太阳能电池被串联电连 接且所述面板被并联地连接。3. 权利要求l的能量转换装置，其中，每个所述面板中的所述太阳能电池被并联电连 接且所述面板被串联地连接。4. 权利要求2的能量转换装置，其中，以并联电布置连接的所述面板中的每个上的太 阳能电池的数目等于每个所述面板的期望输出电压除以每个所述面板上的每个所述太阳 能电池的工作电压。5. 权利要求4的能量转换装置，包括两个面板的叠层，其中GaAs太阳能电池被安装在 上面板上且硅太阳能电池被安装在下层所述面板上。6. 权利要求4的能量转换装置，其中所述上面板安装有选自GaAs、 GalnP、 GaAsP、非晶硅、CdTe、和CdZnTe的组的太阳能电 池；以及所述下面板安装有选自由晶体硅、多晶硅、铜铟镓二硒、锗、氮化镓铟、和氮化镓铟砷组 成的组的太阳能电池。7. 权利要求4的能量转换装置，包括三个所述面板的叠层，包括从上到下依次布置的上面板、中面板和下面板； 所述上面板安装有其能带隙大于1. 7电子伏特的太阳能电池； 所述下面板安装有其能带隙小于1. 1电子伏特的太阳能电池；以及 所述中面板安装有其带隙在安装在所述上面板与所述下面板上的所述电池的带隙之 间的太阳能电池。8. 权利要求l的能量转换装置，其中，每个所述面板中的所述太阳能电池被介电间隔 件分开。9. 权利要求8的能量转换装置，其中，一组所述太阳能电池被指定为一个单元，且每个 单元包括保护性旁路二极管。10. ...
【专利技术属性】
技术研发人员：HJ豪威尔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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