廣譜電磁太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏太陽能領(lǐng)域，具體涉及一種廣譜電磁太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池(Solar cell)是通過吸收太陽光，將太陽輻射能通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。按材料不同可分為晶體硅太陽能電池，非晶體硅太陽能電池，化學(xué)染料太陽能電池和多元化合物太陽能電池四種。晶體硅又可分成多晶硅和單晶硅。目前，太陽能電池對太陽光能量的吸收率比較低，至多為25%左右，通常的吸收率是15%或更低。由于可見光只是電磁頻譜的一部分，而電磁輻射是由一系列不同波長(進(jìn)而產(chǎn)生的一系列能級)組成。因此射到電池的光的光子能量范圍很廣。有些光子沒有足夠的能量來形成電子空穴對，當(dāng)這些光子接觸到太陽能電池時，它們只是穿過電池，就像電池是透明的一樣。但其他一些光子的能量卻很強(qiáng)，他們和太陽能電池接觸時，會和電池材料產(chǎn)生光電或光化學(xué)效應(yīng)，從而直接或間接的產(chǎn)生電能。
[0003]依賴于硅本身的一些特性，硅是晶體硅太陽能電池中使用最普遍的一種半導(dǎo)體原料，目前，各種太陽能能電池中，晶體娃太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率最好，但也不會超過25%。太陽能電池通常制作成平板型以保證輻射面積，其典型結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。整個太陽能電池包括鋼化玻璃(1)，EVA(2)，電池片(3)，TPT (4)和鋁合金框(5)組成。其中電池片(3)為硅或硅和其它一些化學(xué)材料組成。平板型太陽能電池雖然在一定程度上保證了接觸面積，但是卻嚴(yán)重制約了有效光照時間，通常在晴朗的天氣有效光照時間只有3.5-4.5小時，其余時間由于太陽角度的問題，導(dǎo)致太陽能電池吸收率更低。而且現(xiàn)行技術(shù)中，電池片基本都采用單接面結(jié)構(gòu)，使得電池片吸收的太陽光頻譜波長有限，通常為0.4-1.2um之間，不能吸收其它波長的太陽輻射能量。正是由于這些原因嚴(yán)重限制了太陽能電池的吸收率和轉(zhuǎn)化率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種具有特殊結(jié)構(gòu)的廣譜電磁太陽能電池，能高效吸收和轉(zhuǎn)換太陽能，且對太陽輻射吸收波長的范圍更廣，涵蓋紫外線，可見光，大于1.2um的其它波長光線。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明提供了一種廣譜電磁太陽能電池，包括底座、弧形鋼化玻璃、外表面電池片以及內(nèi)表面電池片；所述底座和弧形鋼化玻璃連接形成一個封閉空間，所述外表面電池片設(shè)置于弧形鋼化玻璃外表面，所述內(nèi)表面電池片設(shè)置于弧形鋼化玻璃內(nèi)表面；所述底座和弧形鋼化玻璃連接形成的封閉空間內(nèi)底面還設(shè)置有弧形聚焦面?；⌒尉劢姑娴脑O(shè)置可保證日照較弱時候的光線穿過弧形鋼化玻璃后準(zhǔn)確的聚焦至內(nèi)表面電池片上，以達(dá)到放大和內(nèi)表面電池片接觸能量的目的，從而增加內(nèi)表面電池片對弱光的吸收率。
[0007]優(yōu)選地，所述弧形聚焦面采用特殊角度弧形結(jié)構(gòu)。所述弧形聚焦面采用高反射材料。
[0008]優(yōu)選地，外表面電池片和內(nèi)表面電池片均采用多接面結(jié)構(gòu)。所述多接面結(jié)構(gòu)是指電池片采用多種材料疊加而成，光線最先接觸的層面采用帶隙較高的半導(dǎo)體材質(zhì)，最底層采用帶隙較低材質(zhì)。
[0009]優(yōu)選地，所述外表面電池片從上至下依次包括金屬導(dǎo)電層、帶隙較高材料層、帶隙較小材料層和金屬導(dǎo)電層。這樣的結(jié)構(gòu)可保證電池片吸收多種波長的太陽光輻射頻譜能量。
[0010]優(yōu)選地，所述內(nèi)表面電池片從上至下依次包括金屬導(dǎo)電層、帶隙較小材料層、帶隙較高材料層和金屬導(dǎo)電層。這樣的結(jié)構(gòu)可保證電池片吸收多種波長的太陽光輻射頻譜能量。
[0011]所述帶隙較高材料層為ZnS，ZnSe, CdS, InGaAs等；所述帶隙較低材料層為GalnP，InAs，GaSb，InSb 等。
[0012]優(yōu)選地，所述底座內(nèi)表面采用多截面拼接結(jié)構(gòu)，且內(nèi)表面涂裝高反射材料。
[0013]優(yōu)選地，所述高反射材料為銀或其它鏡面材質(zhì)。
[0014]優(yōu)選地，所述弧形鋼化玻璃采用特殊角度弧形結(jié)構(gòu)。
[0015]優(yōu)選地，所述底座兩側(cè)的各個側(cè)面與底面形成特殊角度。
[0016]本發(fā)明還提供了一種廣譜電磁太陽能電池的使用方法，包括以下任一或多個步驟:
[0017]太陽輻射照射在外表面電池片上，直接被外表面電池片吸收；
[0018]太陽輻射照射在弧形鋼化玻璃上，通過弧形鋼化玻璃的折射進(jìn)入封閉空間，并通過弧形聚焦面聚焦并反射至內(nèi)表面電池片上，被內(nèi)表面電池片吸收；
[0019]太陽輻射照射在底座內(nèi)表面，通過反射至弧形鋼化玻璃，再經(jīng)過折射進(jìn)入密閉空間，并通過弧形聚焦面聚焦并反射至內(nèi)表面電池片上，被內(nèi)表面電池片吸收。
[0020]本發(fā)明提供的廣譜電磁太陽能電池，其表面鋼化玻璃制成弧形結(jié)構(gòu)，且固定在特殊形狀的底座上，該底座內(nèi)表面涂裝特殊材料，加之其特殊的外形，可保證任何時段的太陽光都能最大限度的照射到玻璃上，延長電池對太陽輻射吸收有效照射時間。
[0021]外表面電池片負(fù)責(zé)吸收日照強(qiáng)烈時候的太陽輻射，日照有限時間和普通太陽能電池一樣，約為3-4.5h，由于其本身采用了多接面結(jié)構(gòu)，因此可比普通太陽能電池吸收的波長范圍更廣。內(nèi)表面電池片負(fù)責(zé)吸收弱光時段以及強(qiáng)日照時段進(jìn)入封閉空間的太陽輻射。由于弧形鋼化玻璃特殊的結(jié)構(gòu)，加之還設(shè)置有弧形聚焦面，可保證弱光時段大部分的太陽光正好透過弧形鋼化玻璃未設(shè)置電池片部分，弱光經(jīng)弧形鋼化玻璃折射后照射至封閉空間內(nèi)底部的弧形聚焦面，可對照射在其表面的光線進(jìn)行聚焦，聚焦后的光線再反射至內(nèi)表面電池片上。多束弱光經(jīng)折射聚焦后能量可疊加，多重疊加后的弱光輻射可直接被內(nèi)表面電池片吸收。內(nèi)表面電池片采用多接面結(jié)構(gòu)，可吸收比普通太陽能電池波長更廣的輻射。其它照射在底座內(nèi)表面而不是直接照射在電池片或鋼化玻璃的太陽輻射，經(jīng)底座內(nèi)表面反射后也能進(jìn)入內(nèi)部空間進(jìn)行聚焦。如此，廣譜太陽能電池在其有限的空間范圍內(nèi)，最大限度的將照射在其空間的太陽輻射吸收。對可以直接吸收的能量通過外表面電池片吸收；對弱光輻射進(jìn)行能量聚焦疊加后通過內(nèi)表面電池片吸收，同時外表面電池片和內(nèi)表面電池片均采用多接面結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大了其吸收能量波長范圍，這樣使得電池的吸收率和有效吸收時間遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方式，從而最大限度的增加了電池材料對太陽輻射的吸收。
[0022]本發(fā)明提供的廣譜電磁太陽能電池，其工作原理為:當(dāng)太陽照射到電池空間時，一部分太陽輻射和外表面電池片直接接觸，一部分太陽輻射透過鋼化玻璃經(jīng)聚焦后與內(nèi)表面電池片接觸，另一部分通過底座多個內(nèi)表面反射后穿過弧形鋼化玻璃經(jīng)聚焦后再與內(nèi)表面電池片接觸。該方式除了確保強(qiáng)光照條件下的太陽輻射能被吸收外，同時可對若光照條件下的輻射進(jìn)行能量疊加，保證其達(dá)到能被電池材料吸收的能量級。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0024]1、本發(fā)明的廣譜電磁太陽能電池，大大提高了太陽輻射的有效時間，是普通太陽能電池的3-4倍，高達(dá)12-14小時。
[0025]2、本發(fā)明的廣