太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种太阳能电池，包括：光汇聚组件，对太阳光进行采集并进行汇聚以形成汇聚光；光斑转换组件，包括：顶面，为透明材料以形成光入口；底面，为透明材料以形成光出口；周面，周面的材料为非透明材料且周面的内壁涂覆有反射层；其中，光入口与光汇聚组件相连以使汇聚光通过光入口进入光斑转换器，并在光斑转换组件之内通过反射对光汇聚组件形成的汇聚光进行均匀化和整形以使处理后的光线按照光出口的形状均匀地发射；光电转换芯片，位于光斑转换组件的光出口之下，且光电转换芯片的形状与尺寸与出光口的形状和尺寸相互匹配。本实用新型专利技术可以显著地改善光电转换芯片上光辐照的分布，提高光电转换芯片的利用率以及可靠性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光电
，特别涉及一种太阳能电池。
技术介绍
聚光型太阳能(Concentrator Photovoltaic,CPV)是指将汇聚后的太阳光通过高转化效率的太阳能电池直接转换为电能的技术。CPV采用多结的III-V族化合物电池，具有宽光谱吸收、高转换效率等优点。并且CPV所需的电池面积不大，采用相对廉价的聚光器件替代昂贵的半导体材料，在大规模应用于发电时可有效降低成本、降低生产能耗。由上可知，CPV是最具有发展成为大型支撑电源潜力的太阳能发电方式。但是传统的CPV采用菲涅尔透镜和抛物面反射镜进行聚光，体积庞大，重量过重， 增加了对追踪系统的要求，并且成本较高。为了解决上述问题，对聚光型太阳能技术进行改进发展了导光型聚光太阳能技术。该导光型聚光太阳能与传统聚光透镜最大的区别在于 太阳光是在镜片内部汇聚，因此电池芯片可以直接和镜片粘合在一起，从而大大简化系统结构，整个系统的成本也将随之大幅下降。此外，在汇聚可见光的同时，能够阻止红外辐射的汇聚，使电池芯片甚至无需配备主动冷却系统即可正常工作。专利文献1(申请号为US20100705415，申请日为2010年2月12日)公开了一种太阳能系统。在专利文献1中记载的导光型聚光太阳能电池只有一个入射部分和导光部分，输出的光斑为一个高斯分布的圆形。高斯分布的圆形光斑将导致如下问题(1)电池芯片通常切割成边长为3 10毫米的方形，而圆形光斑和方形芯片的不匹配将使得芯片载流子分布不均勻，形成热斑效应，导致芯片损坏；(2)圆形光斑不能覆盖到方形芯片的全部区域，造成昂贵芯片的浪费；(3)在芯片上圆形光斑不能覆盖到的区域将具有高电阻区，从而阻碍芯片生成的电流向外输出，造成电流传输效率低，进而降低了芯片性能。
技术实现思路
本技术的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别提出一种光能传输效率高且制造工艺简单的太阳能电池。为此，本技术的实施例提供了一种太阳能电池，包括光汇聚组件，所述光汇聚组件对太阳光进行采集，并对所述采集的太阳光进行汇聚以形成汇聚光；光斑转换组件， 所述光斑转换组件包括顶面，所述顶面为透明材料以形成光入口 ；底面，所述底面为透明材料以形成光出口 ；和位于所述顶面和所述底面之间的周面，所述周面的材料为非透明材料，且所述周面的内壁涂覆有反射层；其中，所述光入口与所述光汇聚组件相连以使所述汇聚光通过所述光入口进入所述光斑转换器，并在所述光斑转换组件之内通过反射对所述光汇聚组件形成的汇聚光进行均勻化和整形以使处理后的光线按照所述光出口的形状均勻地发射；光电转换芯片，所述光电转换芯片位于所述光斑转换组件的光出口之下，且所述光电转换芯片的形状与尺寸与所述出光口的形状和尺寸相互匹配。根据本技术实施例的太阳能电池，通过光斑转换组件将汇聚光进行多次反射以均勻地入射到光电转换芯片上，从而可以消除光斑效应、显著地改善光电转换芯片上光辐照的分布，提高光电转换芯片的利用率以及可靠性。并且，本技术实施例提供的太阳能电池的制造工艺简单、生成成本低。在本技术的一个实施例中，所述光汇聚组件包括基板；形成在所述基板之上的光入射部分，所述光入射部分将垂直射入的太阳光向所述基板的中心折射；和形成在所述基板之内的导光部分，所述导光部分将所述光入射部分折射的光向所述基板的中心部分反射，其中，所述光斑转换组件的光入口设置在所述基板的中心部分。在本技术的一个实施例中，所述光汇聚组件的导光部分和所述光斑转换组件一体形成。在本技术的一个实施例中，所述光汇聚组件的导光部分和所述光斑转换组件的材料为亚克力或光学玻璃。在本技术的一个实施例中，所述光电转换芯片和所述光斑转换组件之间通过光学胶粘接，且所述光学胶的折射率介于所述光电转换芯片的折射率和所述光斑转换组件的折射率之间以对所述光电转换芯片和所述光斑转换组件的折射率进行匹配。在本技术的一个实施例中，所述光斑转换组件为柱形。在本技术的一个实施例中，所述光斑转换组件的底面大于所述光斑转换组件的顶面。由此，顶面的入光口较小有利于光线的集中，并且底面的出光口较大也可以满足出光口的形状和尺寸与光电转换芯片的形状与尺寸与相互匹配，从而有利于将经过光斑转换组件反射后的光线均勻地入射到光电转换芯片上。在本技术的一个实施例中，所述光斑转换组件的底面的中心部位具有凹凸结构以对所述光斑转换组件的中心区域射入的光线进行散射。由于光斑转换组件的中心区域集中射入的光线(例如垂直入射的光线)的强度较高，通过凹凸结构对光斑转换组件的中心区域集中射入的光线进行散射，可以避免中心区域集中射入的光线对光电转换芯片的损伤，并且有利于提高光电转换芯片的光辐照分布的均勻性。在本技术的一个实施例中，所述导光部分的中心处涂覆有反射层以将所述汇聚光射入到所述光斑转换组件的光入口。由此，导光部分的中心处两侧的汇聚光均可以通过中心处的反射层射入到光斑转换组件的光入口。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术上述的和/或附加的方面和优点从以下结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1为根据本技术实施例的太阳能电池的剖视图；图2为根据本技术实施例的太阳能电池的中心部分的局部剖视放大图；图3为根据本技术实施例的太阳能电池的三维俯视示意图；图4为根据本技术实施例的太阳能电池的三维仰视示意图；图5为光线在太阳能电池内的传播示意图；和图6为光斑转换组件的不同位置处光能量分别效果示意图。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和 /或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。下面参考图1至图4描述本技术实施例提供的太阳能电池1000。其中， 根据本技术实施例的太阳能电池1000可以应用于聚光型太阳能(Concentrator Photovoltaic, CPV)技术。如图1所示，根据本技术实施例的太阳能电池1000包括光汇聚组件100、光斑转换组件200和光电转换芯片300。其中，所述光汇聚组件100、光斑转换组件200和光电转换芯片300由上至下依次设置，并且光斑转换组件200位于光汇聚组件100下方的中心位置。光汇聚组件100采集太阳光，并对采集到的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王杏华，
申请(专利权)人：王杏华，
类型：实用新型
国别省市：