[发明专利]一种提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法

说明书

 

技术领域

本发明公开一种半导体太阳能电池或电池组的改进方法，一种通过增加电容电场的方法，提高半导体太阳能电池及电池组工作时的输出功率，提高光电效率的方法。

背景技术

随着地球能源的日益枯竭，人们对清洁能源、可再生能源的追求日益增加，太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新能源备受关注，太阳能电池是目前人们对太阳能利用的重要方面，也是重点研究方向。目前公知的半导体太阳能电池虽然制造方法各异，但其原理都是利用半导体的PN结自建电场的作用，令其在光照条件下产生的电子-空穴对发生漂移，漂移的结果是在PN结两侧的P区积累正自由电荷（即自由空穴），N区积累数量相等的负自由电荷（即自由电子）（积累在PN结两侧的自由空穴和电子本发明定义为积累电荷或积累自由电荷），当连接外电路时，即可在外电路产生光电流。由于在PN结两侧积累的正负自由电荷所产生的电场与PN结自建电场方向相反，所以积累电荷建立的电场将阻碍空间电荷区自由电荷的漂移运动，也就阻碍了光电流的产生。根据功率公式：P=IU，电流I被限制，功率P也被限制；同时，光电流在外电路负载上的电压降会导致PN结正偏，这时PN结有正向电流——暗电流。暗电流的发生也降低了太阳能电池的有用效率。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的半导体太阳电池效率较低的缺点，本发明提供一种新的提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，通过给半导体太阳能电池或半导体太阳能电池组增加（反偏）电容电场的方法，达到既提高光电流又提高开路电压和输出功率的目的，提高光电效率。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，所述的方法为在半导体太阳能电池正负自由电荷积累区外侧或电池表面的上下两侧的外侧分别设有一个与相邻积累自由电荷绝缘的电容极板，使电容极板板面与对应的半导体太阳能电池PN结电场垂直，对应于半导体太阳能电池光照面的电容极板为透光电容极板，并给电容极板充电，使电容极板上自由电荷产生的电场与对应的半导体太阳能电池的PN结自建电场在PN结上全部或部分重叠并且方向相同。

所述的提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，对应于半导体太阳能电池光照面的透光电容极板采用透明材料结构。

所述的提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，其对应于半导体太阳能电池光照面的透光电容极板采用导电网状结构。

所述的提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，其对应于半导体太阳能电池光照面的透光电容极板采用掺杂导电材料的透光材料。

所述的提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，其电容极板与半导体太阳能电池相邻积累电荷之间设有绝缘材料。

所述的提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，其电容极板相对于半导体太阳能电池的外侧设有绝缘材料。

所述的提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，其电容极板除充电接口外的所有部分都被绝缘材料绝缘。

所述的提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，其电容极板充电接口连接充电线后被绝缘材料绝缘。

所述的提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，其对应于半导体太阳能电池光照面的绝缘材料采用透光结构材料。

所述的电容极板与半导体太阳能电池之间采用接触或非接触形式组装。

所述的提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，其电容极板与半导体太阳能电池相邻积累电荷之间垫装有一个以上的绝缘支撑点。

所述的电容极板应用于半导体太阳能电池组时，对应于半导体太阳能电池组中的每个半导体太阳能电池都分别设有单独的电容极板，或报道提太阳能电池组中的两个以上的半导体太阳能电池共用一个或两个电容极板，每个半导体太阳能电池PN结自建电场都与对应的电容极板板面垂直。

所述的提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，给电容极板充电是采用外接电源充电或采用设于电容极板之间的半导体太阳能电池或半导体太阳能电池组充电。

所述的提高半导体太阳能电池及电池组光电效率的方法，其电容极板面积大于或等于或小于半导体太阳能电池上下两侧表面面积，并使极板板面与对应的半导体太阳能电池PN结自建电场方向垂直，电容充电后，电容电场与对应的PN结自建电场在PN结上全部或部分重叠，并且电容电场与对应的PN结自建电场方向相同。