[发明专利]用于高功率太阳能电池的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于提高太阳能电池产生的功率和效率的方法和装置。

背景技术

光伏太阳能电池是最近发现的产生能量的新方法，该方法始于二十世纪五十年代前苏联和美国的卫星电源系统。光伏太阳能电池以非常小的环境影响产生电力，并由此而为公众所需要。目前的光伏太阳能电池的问题在于，不能够对于其成本和/或表面积来说产生足够的能量，以使得其在经济上是可行的。

因此，已经提出许多技术来提高太阳能电池的效率。EP 1724841A1描述了一种多层太阳能电池，其中并入并且一体地层压多个太阳能电池模块，从而不同灵敏度波长带是这样的：灵敏度波长带的中心波长越短的模块越靠近阳光入射侧。该文献以引用方式并入本文中。目前尚不清楚导致多层太阳能电池的效率方面的缺陷的全部因素。然而，根据本申请人的研究，一般的叠层太阳能电池主要受累于光子-声子过程，该过程发生在太阳能电池的最大量子效率的带以外，即频率空间内太阳能电池产生大量热能的位置。与缺点有关的各个因素也在US6689949的第1和第2栏中列出，其以引用方式并入本文中。

US 6689949公开了一种光伏反射腔，腔中具有若干太阳能电池。腔内的太阳能电池在滤波器下面，该滤波器对光进行滤波，使得入射光子通量更适合太阳能电池的量子效率，即更适合其响应或检测器响应。

NASA和JPL(喷气推进实验室)也已提出一种称为“Rainbow”(彩虹)的替代技术，该技术使用分束器和聚光器将太阳光谱分裂成不同的带，并将不同带的光会聚到不同的分立的太阳能电池中，这些太阳能电池能够最佳地处理分裂且会聚的光谱。该方案需要非常复杂的光学装置，并且到目前为止还没有投入实用。

US 5021100公开了一种叠层太阳能电池，该电池在第一太阳能电池和第二太阳能电池(在该公开中为阳光侧的入射电池)之间具有反射膜，假设反射膜将高能光子反射到第二太阳能电池，并将低能光子留给第一太阳能电池(在该公开中位于第二太阳能电池后面)。该文献以引用方式并入本文中。US 5021100有一个严重的问题，即反射膜是双向的，也就是说，第一太阳能电池中的任何反射光子将通过反射膜泄漏回第二太阳能电池，并且由于这些光子不能在第二太阳能电池内被吸收而产生声子和热。

发明内容

所研究的本发明涉及一种系统和方法，用于有效解决现有技术的问题和实现更大功率的太阳能电池。

本发明的更具体的目的是提供上述太阳能电池系统，该系统具有高的设计成本，但最终具有较低的生产成本和大的规模经济。为了实现这个目的，本发明提出了一种叠层太阳能电池，其中每个太阳能电池层利用具有一定能量的光子工作，在该能量下，太阳能电池层具有最高量子效率。

本发明的一个方面涉及一种在与阳光入射侧相反的一侧具有光子反射器的太阳能电池。该反射器被布置成将波长适于太阳能电池的量子效率函数的光子反射回太阳能电池。