[发明专利]具有光伏直立物的三维超颖材料装置

说明书

相关申请案

本申请案主张2013年1月28日申请的第13/751,914号美国申请案和2013年2月8日申请的第13/763,073号美国申请案的优先权。申请案13/751,914及13/763,073的全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本申请案大体上涉及光伏装置，且更具体来说涉及以大量光伏直立物为特征的光伏电池。

背景技术

太阳能是流行的清洁能源，但其一般比其碳基竞品(例如，石油、煤炭及天然气)及其它传统非碳基能源(例如，水力发电)更昂贵。通常，太阳能还因为具有平面配置的传统光伏电池通常具有较低的总效率而相对昂贵。总效率是基于当太阳飞越天空时在一整天中从太阳能电池产生的总电力。总效率不同于将以零入射角(例如，当太阳在太阳能电池正上方的瞬间)照射光伏电池的给定量的光能转换成电的理论效率。

发明内容

各种实施例的系统、方法及装置提供一种光伏电池，所述光伏电池的特征为由多个光伏直立物(bristle)形成的超颖材料，所述光伏直立物的光伏及导电材料经配置以展现高光子吸收及内反射概率。由于高光子吸收及内光子反射概率，光伏直立物的超颖材料展现出将光能转换成电能的较高总效率。实施例光伏电池的高总效率可导致提高的效率及自光伏电池产生更多电力。

各种实施例还包含结构特征，所述结构特征在暴露于足以产生电势的光时可导致对电流的减小的电阻。此增强的导电性可增进效率及从光伏电池产生的净电力(在某些操作条件下)。

附图说明

并入本文中且构成本说明书的部分的附图说明本发明的示范性实施例，且与上文给出的一般描述及下文给出的详细描述一起用于解释本发明的特征。

图1A为根据实施例的从衬底延伸以形成超颖材料的若干光伏直立物的透视图。

图1B为图1A中说明的光伏直立物的俯视图。

图1C为说明光子的波前的常规光伏装置的横截面图。

图1D为说明当光伏直立物阵列的轴与入射光子成某个角度定向时的光子相互作用的光伏直立物的透视图。

图2A为其中光伏直立物具有导电芯体及两个吸收体子层或区域的实施例的区段的横截面俯视图。

图2B为图2A中说明的光伏直立物的横截面侧视图。

图2C为图2A中说明的光伏直立物中的一者的横截面俯视图。

图2D为图2A中说明的光伏直立物中的一者的横截面侧视图。

图2E为说明与圆形横截面光伏直立物相互作用的光子波的斜角元素的图式。

图3A为其中光伏直立物具有导电芯体及三个吸收体子层或区域的实施例的区段的横截面俯视图。

图3B为图3A中说明的光伏直立物的横截面侧视图。

图3C为图3A中说明的光伏直立物中的一者的横截面俯视图。

图3D为图3A中说明的光伏电池的一个光伏直立物的横截面侧视图。

图4A为其中光伏直立物具有分层导电芯体及两个吸收体子层或区域的实施例的区段的横截面俯视图。

图4B为图4A中说明的光伏直立物的横截面侧视图。

图4C为图4A中说明的光伏直立物中的一者的横截面俯视图。

图4D为图4A中说明的光伏直立物中的一者的横截面侧视图。

图5A为其中光伏直立物具有分层导电芯体及三个吸收体子层或区域的实施例的区段的横截面俯视图。

图5B为图5A中说明的光伏直立物的横截面侧视图。

图5C为图5A中说明的光伏直立物中的一者的横截面俯视图。

图5D为图5A中说明的光伏直立物中的一者的横截面侧视图。

图6A为其中光伏直立物具有半导体芯体及一个吸收体子层的实施例的区段的横截面俯视图。

图6B为图6A中说明的光伏直立物的横截面侧视图。

图6C为图6A中说明的光伏直立物中的一者的横截面俯视图。

图6D为图6A中说明的光伏直立物中的一者的横截面侧视图。

图7A为其中光伏直立物具有掺杂半导体芯体及两个吸收体子层或区域的实施例的区段的横截面俯视图。

图7B为图7A中说明的光伏直立物的横截面侧视图。

图7C为图7A中说明的光伏直立物中的一者的横截面俯视图。

图7D为图7A中说明的光伏直立物中的一者的横截面侧视图。