[发明专利]交流偏置热载流子太阳能电池

权利要求书

1.一种操作太阳能电池的方法，包括：

针对具有单个结以及第一和第二接触部的太阳能电池，使跨越第一和第二接触部的偏置在最小和最大偏置值之间周期性地交替；

该偏置在最小和最大偏置值之间的交替的周期比太阳能电池的热载流子冷却时间短，以从太阳能电池提取跨越能级范围的光激励载流子。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，太阳能电池是散装材料太阳能电池。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，太阳能电池结合了量子限制。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

最小偏置值是以下偏置值：以该偏置值，太阳能电池内置电势足够高，以使在太阳能电池内光激励的电子和空穴（载流子）以逼近或达到其最大值的传输速度向太阳能电池的第一和第二接触部加速；以及

最大偏置值实质上等于在太阳能电池内生成的光激励载流子（热载流子）的电化电势的最大值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，太阳能电池首先以固定偏置进行操作，以将功率提供给电路，使跨越第一和第二接触部的偏置然后在最小和最大偏置值之间周期性地交替。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，将太阳能电池偏置值逼近或达到最小偏置值的子周期选择为足够短，以将由太阳能电池实现的平均光电压保持在最高可能值处或附近。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，将太阳能电池偏置值逼近或达到最小偏置值的子周期选择为足够长，以维持用于在热载流子冷却时间内将太阳能电池内的实质上所有光激励载流子传输至太阳能电池的第一和第二接触部的平均载流子传输速度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在最小和最大偏置值之间周期性地交替的周期以及子周期的持续时间与交替周期之比是响应于太阳能电池的带隙、载流子移动性和晶格特性而选择的。

9.根据权利要求4所述的方法，其中，最大和最小偏置值均处于太阳能电池的正向偏置范围内。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，正向偏置的交替包括比交替周期短的至少一个时间间隔，在所述至少一个时间间隔期间，太阳能电池偏置达到持续时间和重复周期的反向偏置值，以维持足以在热载流子冷却时间内将太阳能电池内的实质上所有光激励载流子传输至第一和第二接触部的平均载流子传输速度。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，将太阳能电池偏置值逼近或达到最小偏置值的子周期选择为足够长，以维持用于在热载流子冷却时间内将太阳能电池内的实质上所有光激励载流子传输至太阳能电池的第一和第二接触部的平均载流子传输速度，将太阳能电池偏置值逼近或达到最小偏置值的子周期选择为足够短，以将由太阳能电池实现的平均光电压保持在最高可能值处，以及在最小和最大偏置值之间周期性地交替的周期以及子周期的持续时间与交替周期之比是响应于太阳能电池的带隙、载流子移动性和晶格特性而选择的，允许太阳能电池接触部之间的提取能量分离在时间上扫过实质上与太阳能电池内的光激励载流子的电化电势的分布图相匹配的提取能量的范围，从而允许单结太阳能电池具有多结太阳能电池的能量提取效率效益。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，将太阳能电池偏置值逼近或达到最小偏置值的子周期选择为足够长，以维持用于在热载流子冷却时间内将太阳能电池内的实质上所有光激励载流子传输至太阳能电池的第一和第二接触部的平均载流子传输速度，将太阳能电池偏置值逼近或达到最小偏置值的子周期选择为足够短，以将由太阳能电池实现的平均光电压保持在最高可能值处，以及在最小和最大偏置值之间周期性地交替的周期以及子周期的持续时间与交替周期之比是响应于太阳能电池的带隙、载流子移动性和晶格特性而选择的，从而在太阳能电池接触部之间提供提取能量分离，以便以与热载流子冷却速率相当或比热载流子冷却速率更快的速率在时间上扫过大范围的提取能量，允许在每个接触部处通过在时间上离散的窄提取能带以及利用实质上等于太阳能电池内的光激励载流子之间的能量分离的接触部之间的瞬时能量分离，将到达太阳能电池接触部的光激励载流子传送至太阳能电池负载。