[发明专利]带有自聚焦透镜层的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术，特别涉及一种带有自聚焦透镜的太阳能电池。

背景技术

太阳能电池利用光生伏特效应使太阳能转化为电能，在石油、天燃气等不可再生能源日益枯竭的今天，清洁、环保的太阳能资源得到了人们越来越多的研究和应用。但在如何提高太阳能使用效率，使其更经济、高效、方便的应用于人们的日常生活中等问题也越来越来受到人们的重视。

现有的太阳能电池可以是硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形；由于它得结构(图1)只是部分解决了太阳光的吸收问题。然而，在光照产生激子中，由于激子的迁移距离只有几十纳米，如果激子到不了半导体层，就不能使P区吸收电子；N区吸收空穴，从而就不能产生光电流。所以只有靠近半导体层PN结界面附近的激子才能产生光电流。

通过在现有太阳能电池中加入自聚焦透镜，从而把太阳光聚焦在PN结界面附近，使得光照产生的激子聚集在PN结界面附近，造成P区容易吸收电子；N区容易吸收空穴，从而更容易产生光电流。

发明内容：

为了克服现有太阳能电池对光能利用不充分的缺陷，本发明通过对太阳能电池器件的结构设计，提供了一种可以对自然光有效利用并提高太阳能转换效率的带有自聚焦透镜的太阳能电池。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种带有自聚焦透镜层的太阳能电池，从上到下依次设置有玻璃基板、梳状上部电极、半导体层、下部电极，其特征在于：在玻璃基板与梳状上部电极之间另外设有一层自聚焦透镜层。

上述方案中，所述自聚焦透镜由多块小聚焦透镜按阵列拼装组成。所述自聚焦透镜由多块小矩形聚焦透镜按阵列拼装组成为大矩形。

本发明通过自聚焦透镜将太阳光聚焦在PN结界面附近，使得吸收光子后产生的激子处于PN结附近，以使激子容易进入P区或N区，易于电荷分离，即产生光电流，提高了光电转换效率。实施该技术后的明显效果是：太阳能电池对太阳光的有效利用率提高，进而提高太阳能电池的产能。

附图说明

图1是现有的一种太阳能电池结构的立体图。

图2是本发明带有自聚焦透镜的太阳能电池的立体图。

图3是自聚焦透镜在图2太阳能电池中的工作原理图。

图4是阵列组合式自聚焦透镜的平面图。

图1至图4中：1、下部电极；2、半导体层；3、上部电极；4、玻璃基板；5、自聚焦透镜层；6、PN结界面；7、小矩形聚焦透镜。

具体实施方式

如图2所示，一种带有自聚焦透镜的高效太阳能电池，结构为：从上至下包括玻璃基板4、自聚焦透镜层5、上部电极3、半导体层2和下部电极1。上部电极3为梳状银电极薄膜。半导体层2可以分为两层硅薄膜：下层为N型硅，上层为P型硅。下部电极1为铝电极。自聚焦透镜层5的形状与由其它各层的形状一致，如矩形。该太阳能电池的制作：在玻璃基板上依次制作自聚焦透镜层、梳状银电极、N型硅、P型硅、铝电极薄膜。

如图3所示，自聚焦透镜5把平行的太阳光线通过梳状的上部电极3聚焦在半导体材料层2的PN结界面6附近，使得光照产生的激子聚集在PN结界面附近，造成P区容易吸收电子；N区容易吸收空穴，容易电荷分离，即最易产生光电流，达到提高太阳能电池光电转换效率的目的。

如图4所示，为进一步提高电池的光电转换效率，本发明可以将自聚焦透镜5做成阵列组合式，即将多块小矩形聚焦透镜7按阵列拼装成一块大的矩形透镜，这样可以在一个较大面积上实现多点聚焦及或均匀聚焦。