[发明专利]具有被配置用于共振和漫射耦合的表面微扰的光伏器件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求2011年4月29日提交的美国临时申请S/N：61/480808的优先权以及根据U.S.C.§120要求2012年4月12日提交的美国申请S/N：13/445250的优先权，本申请基于这些申请的内容并且这些申请的内容通过引用而整体结合于此。

本申请涉及2008年11月3日提交的S/N12/263583、2011年2月23日提交的S/N13/033175的共同待审美国专利申请以及2011年2月23日提交的美国申请No.13/033075，但是不要求其优先权。

背景技术

本公开涉及光伏器件，包括但不限于光电二极管、太阳能电池、光伏模块、光伏阵列或者包括被配置成将光转换成电或以其它方式展现光伏效应（即，一旦暴露于光则在材料中产生电压或相应电流）的一个或多个层的任何器件。

简要概述

根据本公开的主题，可以构想光伏器件，其中器件的TCO层设置有共振耦合周期性Λ_R的分布，同时器件的玻璃基板设置有漫射耦合周期性Λ_D的分布。限定这些周期的相应表面纹理在与光电转换层的界面处叠加，并且共同地限定器件中的依赖于频率的功率谱密度反演。

构想的光伏器件通常包括入射侧玻璃基板、背侧发射器、多个透明导电氧化物（TCO）层以及光电转换层。这些器件的入射侧TCO层包括由共振耦合周期性Λ_R的分布所表征的表面微扰。类似地，这些器件的入射侧玻璃基板包括由漫射耦合周期性Λ_D的分布所表征的表面微扰。根据本公开的许多实施例，共振耦合周期性Λ_R的分布和漫射耦合周期性Λ_D的分布在与光电转换层的入射侧界面处叠加并且共同地限定依赖于频率的功率谱密度反演。根据本公开的其它实施例，漫射耦合周期性Λ_D的分布的功率谱密度与共振耦合周期性Λ_R的分布相比在相对大的耦合周期上被更重地加权，而共振耦合周期性Λ_R的分布的功率谱密度与漫射耦合周期性Λ_D的分布相比在相对小的耦合周期上被更重地加权。

附图说明

本公开的特定实施例的以下详细描述可在结合以下附图阅读时被最好地理解，在附图中相同的结构使用相同的附图标记指示，而且在附图中：

图1是根据本公开的一个实施例的单电池光伏器件的示意图；

图2是包括由多个耦合周期性的分布所表征的表面微扰的表面的图像；

图3是根据本公开的一个实施例的漫射和共振耦合周期性分布的图形表示；

图4示出在图3的图形表示上叠加的漫射和共振耦合周期性的所选范围；以及

图5是根据本公开的一个实施例的串联电池光伏器件的示意图。

具体实施方式

图1是光伏器件100的示意图，其包括入射侧玻璃基板10、背侧反射器20、多个透明导电氧化物（TCO）层30、35以及光电转换层40。光电转换层40和TCO层30、35位于入射侧玻璃基板10和背侧反射器20之间，并且被安排成使得从入射侧玻璃基板10传播到背侧反射器20的入射光λ在穿过光电转换层40和背侧TCO层35之前穿过入射侧TCO层30。

在操作中，入射光λ穿过入射侧玻璃基板10进入光电转换层40。光电转换层的半导体材料可以是如图1示意性地示出的单结非晶硅转换层或者是如图5示意性地示出的串联转换层，并且包括p-n结，该p-n结具有在光穿过该结时产生无束缚电荷（电子和空穴）以及生成跨TCO层30、35的电压的特性。如图5所示，除了非晶硅层和居间的TCO层之外，串联转换层40'通常包括一个或多个微晶硅、掺杂的非晶硅或者非晶锗硅层。典型串联电池100'合并了前述的入射侧玻璃基板10、串联转换层40'、入射侧和背侧TCO层30、35以及背侧反射器20。在任一情况下，还可以构想半导体材料不需要是基于硅的。相反，它可包括各种合适的光伏半导体材料，包括但不限于基于CIGS和CdT_e（这两者在现有技术中有良好记载）的薄膜光伏技术。