[发明专利]用于聚光光伏的包含堆叠的太阳能电池的高效率太阳能接收器

说明书

优先权要求

本申请要求在2013年3月14日提交的标题是“HIGHEFFICIENCYSOLARRECEIVERSINCLUDINGSTACKEDSOLARCELLSFORCONCENTRATORPHOTOVOLTAICS”的美国临时专利申请号61/782,983的优先权，该美国临时专利申请号61/782,983的公开通过参考被整体地结合在本文中。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电，并且更具体地，涉及聚光光伏（CPV）发电。

背景技术

聚光光伏（CPV）是用于在阳光充足的环境中可再生发电的越来越有前途的技术。CPV使用相对便宜的、高效的光学器件来将日光聚光到太阳能电池上，由此减少半导体材料的成本需求并且实现高效电池（例如，多结太阳能电池）的经济使用。这个在减少成本时的高效率结合其他方面使得CPV在阳光充足的气候和地理区域中是更经济的可再生太阳能电力技术之一。

聚光光伏太阳能电池系统可以使用透镜或镜子来将相对大面积的日光集中到相对小的太阳能电池上。太阳能电池能够将集中的日光转换成电功率。通过将日光光学地聚光到更小的面积中，具有更大的转换性能的更少的和更小的太阳能电池能够被用于以较低的成本产生更高效的光伏系统。

例如，由于简化了从这样的电池的能量提取，使用小的太阳能电池（例如，小于大约4mm²的电池）的CPV模块设计可以显著地受益。优良的能量提取特性能够应用于可用电能和废热两者，从而潜在地允许比使用更大的电池的CPV模块设计更好的性价比。为了增加或最大化聚光光伏系统的性能，CPV系统能够被装配在将所述CPV系统光学器件与光源（典型地，太阳）对齐的跟踪系统上，使得入射光与聚光光学元件的光轴基本平行，从而将入射光集中在所述光伏元件上。

用于制作微聚光太阳能模块的一些设计和工艺被描述在美国专利申请公开号2008/0121269中。而且，用于制作高级聚光光伏模块、接收器和子接收器的一些方法被描述在美国专利申请公开号2010/0236603中。

发明内容

根据本发明的一些实施例，太阳能接收器包含：第一光伏电池；第二光伏电池，堆叠在所述第一光伏电池上并且与所述第一光伏电池电气独立；以及多层电介质堆叠，在第一和第二光伏电池之间。所述多层电介质堆叠包含：至少两个具有不同的折射率的电介质层。

在一些实施例中，所述多层电介质堆叠可以包含：第一电介质层；中间电介质层，在所述第一电介质层上；以及第二电介质层，在所述中间电介质层上。所述中间电介质层可以比所述第一电介质层具有更低的折射率，并且所述第二电介质层可以比所述中间电介质层具有更高的折射率。

在一些实施例中，所述多层电介质堆叠可以限定在所述第一光伏电池的半导体层和所述第二光伏电池的半导体层之间的界面。所述第一光伏电池的半导体层可以比所述第一电介质层具有更高的折射率，并且所述第二光伏电池的半导体层可以比所述第二电介质层具有更高的折射率。

在一些实施例中，第一和第二光伏电池可以包含各自的具有不同的晶格常数的半导体材料。

在一些实施例中，第一和/或第二光伏电池可以分别包含至少两个传导端子。

在一些实施例中，第一和/或第二光伏电池可以是单结或多结光伏电池。

在一些实施例中，第一和第二光伏电池之一可以包含高带隙半导体材料。第一和第二光伏电池中的另一个可以包含低带隙半导体材料。

在一些实施例中，第一和/或第二光伏电池可以是具有在所述第二光伏电池的半导体层和所述多层电介质堆叠的第二电介质层之间的接合界面的转印电池。

在一些实施例中，所述中间电介质层的厚度和电介质强度可以比第一和第二电介质层的厚度和电介质强度更大。

在一些实施例中，第一和第二电介质层可以是金属氧化物，并且所述中间电介质层可以是二氧化硅或氮化硅。

根据本发明的进一步的实施例，太阳能接收器包含第一光伏电池和第二光伏电池，所述第二光伏电池堆叠在所述第一光伏电池上并且与所述第一光伏电池串联电气连接。第一和第二光伏电池包含各自的具有不同晶格常数的半导体材料，其中在第一和第二光伏电池之间的接合界面出现在各自的半导体材料之间。

在一些实施例中，电流可以直接通过所述接合界面。

在一些实施例中，所述太阳能接收器可以具有小于大约4mm²的光接收面积。

在一些实施例中，在第一和第二光伏电池之间的所述接合界面可以是不良的电导体。