本发明专利技术名称为“光伏电池”。公开了一种光伏(PV)电池(200)。该PV电池包括嵌在包括n型化合物半导体的光敏吸收体层(204)内的多个超细结构(202)。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及光伏(PV)电池的领域。更具体地说，本专利技术涉及PV电池的领域， 其中，采用的光敏(Photo-active)吸收体材料是例如碲化镉(CdTe)的化合物半导体。
技术介绍
太阳光谱“阳光”包含随频率变化的强度分布。能够看到，经半导体利用阳光获得 电能的转换效率被优化以用于在大约1.4-1.5电子伏特(eV)的范围附近的半导体带隙。 CdTe的半导体带隙是对此要求的良好匹配。相当概括地说，为本文中讨论的简明起见，包括 CdTe作为光敏材料的PV电池可称为“CdTe PV电池”。大规模CdTe PV安装的商业可行性已得以证明，并且从此类大规模ρ型CdTe PV 安装获得的电力的成本接近于电网平价(parity)。较小规模(即区域受限的)安装的 商业可行性由于此类较小规模安装的较差总体效率而在该领域内仍是一个难题。尽管付 出了相当大的学术和行业研究与开发努力，甚至在CdTe PV电池对太阳能谱的权利效率 (entitlement-efficiency)是大约23%时，CdTe PV电池的最佳转换效率在接近十年也一 直停滞在大约16. 5%，这些转换效率数可比于包括此类CdTe PV电池的典型的当前可用的 商业大规模CdTe PV安装的总体效率，该转换效率更低，在大约10-11%。CdTe PV效率的改进将可能产生CdTe PV安装的总体效率的改进。此类改进将可 能增强CdTe PV安装与诸如从天然气或煤炭等发电的传统方法相比的竞争力。明显的是， 总体效率的改进将可能使得CdTe PV技术能够成功渗透要求小规模区域受限安装的市场， 例如对于家庭PV安装的市场。因此，能够实现比大约16%更大的转换效率的CdTe PV电池将是高度合乎需要 的。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及一种光伏电池。一种光伏(PV)电池包括嵌在包括η型碲化镉(CdTe)的光敏吸收体层内的多个超细结构。一种光伏(PV)电池包括嵌在包括η型化合物半导体的光敏吸收体层内的多个超细结构。一种发电系统包括多个超细结构，所述多个超细结构包括具有第一类型的掺杂的 半导体，嵌在包括具有第二类型的掺杂的CdTe的光敏吸收体层内。一种太阳能电池包括光学窗口电极(optical window electrode) (OWE)层、在包 括η型碲化镉(CdTe)的光敏吸收体层内且大致沿其厚度方向嵌入的包括ρ型半导体的多 个超细结构以及包括金属的电极层。一种光伏(PV)电池包括光学窗口电极(OWE)层、在包括η型碲化镉(CdTe)的光 敏吸收体层内且大致沿其厚度方向嵌入的包括P型半导体的多个超细结构、与所述多个超细结构的至少一部分电接触的包括金属的电极层以及在光敏吸收体层与电极层之间的介 电层。一种PV系统包括至少一个PV模块，该模块包括PV电池，包括嵌在包括η型化合 物半导体的光敏吸收体层内的多个超细结构；以及辐射集中器，布置成在所述PV电池集中 电磁辐射。从结合附图提供的本专利技术的优选实施例的以下详细说明，将更容易理解这些和其 它优点和特征。附图说明图1是包括ρ型CdTe层的PV电池的一部分的示意图示。图2是根据本专利技术的一个实施例的PV电池的示意图示。图3是根据本专利技术的一个实施例的具有ρ型半导体的共形覆盖层(conformal coating)的多个金属超细结构的示意图示。图4是根据本专利技术的一个实施例的大致是图2所示PV电池的一部分的示意图示。图5是根据本专利技术的一个实施例的PV模块的示意图示。图6是根据本专利技术的一个实施例的PV系统的示意图示。图7是根据本专利技术的一个实施例的电力网的示意图示。具体实施例方式在下面的描述中，无论何时本专利技术的实施例的特定方面或特征描述为包括组的至 少一个要素及其组合，或由其组成，可理解的是，该方面或特征可单独地或与该组的任何其 它要素组合地包括组的任何要素，或由其组成。如下面所详细讨论的，本专利技术的实施例涉及改进的光伏(PV)电池设计。此处提议 的本专利技术的特定实施例提供用于包括含有η型CdTe的光敏吸收体层的PV电池，其具有与 当前可用CdTe PV电池的效率(大约16. 5% )相比增强的效率。本文中公开的CdTe PV电 池的实施例可显示超过20%的效率。本文中公开的光敏吸收体层是PV电池的发生例如阳 光等入射光的电磁能到电能的转换的部分。然而，如下面更详细讨论的，相当概括地说，设想了本文中提议的设计和概念可对 包括含有不同于CdTe的其它化合物半导体的光敏吸收体层的PV电池的开发有用。化合物 半导体的非限制性示例包括砷化镓铟(indium gallium arsenide)、砷化镓、磷化铟、硫化 铟铜(copperindium sulfide)、铜铟硒化嫁(copper indium gallium selenide)及其组口 O在本文中的讨论中，术语“超细结构”将理解为包括诸如纳米线、纳米管、量子线、 量子点、纳米壁(nanowall)的结构及此类结构的其组合，还包括能够显示类似于上述结构 的一个或多个物理属性的物理属性的任何其它结构。相当概括地说，术语“超细结构”将理 解为包括其中结构的最小物理尺寸或特征具有不到大约1微米的空间延展“aus”的任何结 构。可以理解的是，例如，例如纳米线的“网格”是根据本定义的超细结构的一个特定非限制 性示例，其中，网格在超过aus的空间延展上延伸，但其中纳米线的至少一部分具有基本上 小于aus的至少一个物理尺寸。此外，将理解的是，例如其中诸如孔隙或空隙等表征超细结构的至少一些特征的空间延展小于大约1微米的超细结构在本专利技术的范围内。在本文中公 开的本专利技术的特定实施例中，超细结构可布置在从其形成超细结构的相同材料的衬底(例 如，薄膜)上。在本文中公开的本专利技术的更多特定实施例中，衬底可从介电材料形成，该衬 底也可用作超细结构生长的模板。相当概括地说，为本文中讨论的简明起见，包括CdTe作为光敏材料的PV电池可称 为“CdTe PV电池”。CdTe的掺杂物的类型(P型或η型)将被指定，但却是非限制性的。P型CdTe是其中光敏材料为CdTe的PV电池中当前最常用的材料。当代CdTe PV 电池利用P型CdTe形成吸收体层。吸收体层是PV电池的其中发生入射光(例如，阳光) 的电磁能到电能(即，电流)的转换的部分。然而，采用P型CdTe形成吸收体层的PV电池 有多个问题，这些问题阻碍了效率接近CdTe PV电池对太阳能谱的权利效率的高性能PV电 池的开发。图1是用于讨论PV电池的一些通用操作原理的CdTe PV电池设计的一部分100 的示意图示。所示部分100包括三层102、104和106。PV电池部分100包括布置在η型光 学窗口层104与电极层106之间的ρ型CdTe层102。ρ型CdTe层102与η型光学窗口层 104之间的界面可适当地视为异质结112。根据光伏领域的技术人员将已知的原理，电场 110跨ρ型CdTe层102与η型光学窗口层104之间的异质结112生成。光能通量108在它 被允许入射到光学窗口层104上时，继续到CdTe层102上，其中，光能被吸收以生成电子空 穴对，即，光能被吸收以生成电力。电子空穴对的一个实例经参考标号114示出，电子空穴 对114的空穴118在电本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种光伏（ＰＶ）电池（２００），包括：多个超细结构（２０２），嵌在包括ｎ型碲化镉（ＣｄＴｅ）的光敏吸收体层（２０４）内。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·A·科雷瓦尔，L·特沙卡拉科斯，F·R·阿马德，H·贾因，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。