[发明专利]多带隙中空光电转换电池板

说明书

技术领域；

本发明涉及光电转换电池板。 

背景技术；

太阳能光谱中只有能量大于其禁带宽度的光子才会被吸收并引起光生载流子，被吸收的光子，不管其能量有多高，它对外电路能量贡献不会超过禁带宽度的数值，其余能量消耗在带内的驰豫过程中转化为热量，对于太阳光谱，最佳的禁带宽度为1。4eV。不同的电池材料具有不同的禁带宽度，可以吸收不同波段的光，通过不同电池材料吸收不同波段的光产生光电转换效应的叠加，提高电池光电转换效率。 

中国专利201010610412.9《多带隙太阳能电池及其生产方法》使用一透明中间层接合具有不同带隙的两个太阳能电池来制造具有多带隙的太阳能电池。该透明中间层具有高于6000V的击穿电压，该透明中间层为一绝缘体以防止氧气及湿气穿透该透明中间层，该透明中间层包含至少一层粘接层。 

中国专利201010215793.0《介孔ZnO组装半导体量子点/非晶硅多带隙叠层太阳能电池》一位于顶部吸收偏向短波的高能太阳光的多带隙非晶硅太阳能电池；以及一位于底部 吸收偏向长波的低能太阳光的组装半导体量子点的介孔ZnO太阳能电池；其中多带隙非晶硅太阳能电池和组装半导体量子点的介孔ZnO太阳能电池通过一透明导电薄膜连接形成叠层结构。 

上述专利的共同特点是：采用透明中间层将高带隙电池材料与低带隙电池材料结合在一起。存在的共同问题是：1、透明中间层具有高于6000V的击穿电压，材料价格高，与高带隙电池材料与高带隙电池材料结合制造工艺复杂，透明中间层不具备散热功能。2、不适宜不透明或低透明的高带隙电池材料。3、未解决电极材料的高透光问题。4、未解决高带隙电池材料与低带隙电池材料组合产生的温度升高降低电池材料光电转换效能问题。 

发明内容：

本发明的目的是：1、将高带隙电池材料和低带隙电池材料结合制造电池板，通过不同带隙电池材料吸收不同波段的光产生光电转换效应的叠加，提高电池光电转换效率。2、高带隙光电转换材料上加工多个阵列透光孔或加工多个阵列透光格栅，孔或格栅增加高带隙电池材料的透光性能，解决低透光或不透光高带隙电池材料的透光问题。3、电极材料上加工多个阵列透光孔或加工多个阵列透光格栅，解决电极材料的透光问题。4、电极材料的透光孔或透光格栅与电池材料上的透光孔或透光格栅具有压缩光束截面和提高光 功率密度和光频电场强度作用。5、上层高带隙电池与下层低带隙电池间空气层内的气体吸收激光或太阳光照射产生的热量，解决组合电池材料温度升高降低电池材料光电转换效能问题。6、高带隙电池材料和低带隙电池材料分别制造后进行组装，简化制造工艺、降低制造成本。 

本发明提出的多带隙中空光电转换电池板，包括：透光面板，电池芯片或薄膜，透明导电材料，保护膜，外框架，密封材料，胶，外框架上部设上层电池板镶嵌槽，外框架下部设下层电池板镶嵌槽，上层电池板插进外框架上层电池板镶嵌槽内，上层电池板上设带隙较高的光电转换材料，吸收激光或太阳光照射较高能量的光子，下层电池板插进外框架下层电池板镶嵌槽内，下层电池板上设带隙较低的光电转换材料，吸收激光或太阳光穿过高带隙光电转换材料和透明导电材料照射较低能量的光子，上层高带隙电池与下层低带隙电池间是空气层，空气层内的气体吸收激光或太阳光照射产生的热量。 

为解决低透光或不透光高带隙电池材料的透光问题，高带隙光电转换材料上加工多个阵列透光孔或加工多个阵列透光格栅，多个阵列透光孔或多个阵列透光格栅将上层电池板带隙较高的光电转换材料吸收高能量光子的剩余光子通过多个阵列透光孔或多个阵列透光格栅照射到低带隙光电转换材料上进行光电转换。 

为解决电极材料的透光问题，电极材料上加工多个阵列透光孔或加工多个阵列透光格栅，多个阵列透光孔或多个阵列透光格栅减少对光的阻挡，提高光子的透光数量，解决了金属电极材料的透光问题。 

电极材料的透光孔或透光格栅与电池材料上的透光孔或透光格栅具有压缩光束截面和提高光功率密度和光频电场强度作用。 

上层高带隙电池与下层低带隙电池间是空气层，空气层内惰性气体包括：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氮气(N2)、二氧化碳(CO2)。惰性气体具有防止光电转换材料氧化，吸收光子热量，提高光电转换材料使用寿命的作用。