[发明专利]叠层光-热伏太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏电池技术领域，尤其是涉及叠层光-热伏太阳能电池（photo-thermovoltaicsolarcell，简称为PTVSC，下同）。

背景技术

在新兴能源中，太阳能是真正取之不尽、用之不竭并且最清洁、最环保的能源。

然而，在全世界范围内，现有的各种类型的太阳能光伏电池（包括航天上使用的高端光伏电池）的光电转换效率都很低，造成电池的成本很高。这成为制约光伏发电能够真正替代煤、石油、天然气等传统化石能源的最大瓶颈。以目前使用最广泛的晶硅（单层）太阳能光伏电池为例，根据传统的光伏发电理论计算，这种电池的光电转换效率可以达到30%左右。但实际上，在实验室条件下，这种电池的转换效率最高不超过25%；而其工业产品的转换效率最高也不超过20%。严酷的事实是，目前，业界即使要在上述光电转换效率的基础上再提高0.2个百分点都是极其困难的。

由于上述瓶颈的存在，长期以来，在整体上世界各国的光伏产业都处于亏损状态。为了使本国的光伏产业能够生存下去，各国政府不得不对该产业进行高比例的经济补贴，并频繁使用关税壁垒等手段对它国的光伏产品开展贸易战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供叠层光-热伏太阳能电池(PTVSC)，以大幅度提高所有类型光伏电池的光电转换效率，降低太阳能发电的成本。

本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：叠层光-热伏太阳能电池(PTVSC)。选择载流子的类型相异的、或者载流子的密度相异的、或者逸出电势相异的两种或多种导电材料进行相互接触，而在光伏电池的背电极的外部分别构建一个或多个导电材料结，并使所述一个或多个导电材料结中的每一个导电材料结的所在处分别出现的每一个静电场的方向，均与所述光伏电池运行时通过所述每一个静电场所在的导电材料结内部的电流的方向相反；所述一个或多个导电材料结以叠层方式进行排列；所述光伏电池与所述一个或多个导电材料结共同组成所述叠层光-热伏太阳能电池；构建的第一个导电材料结的所述导电材料靠近所述光伏电池的背电极，且与所述光伏电池的背电极在电气上相通；所述每一个导电材料结的所述导电材料，均靠近和该导电材料结相邻的导电材料结的所述导电材料，且均与所述相邻的导电材料结的所述导电材料在电气上相通；在构建的最末尾一个导电材料结的所述导电材料的外表面上，用导电材料形成导电层；把所述导电层作为所述叠层光-热伏太阳能电池的背电极，所述光伏电池原有的顶电极为所述叠层光-热伏太阳能电池的顶电极。

所述光伏电池将自身没有加以利用的、由太阳光光能转换而来的大部分热量，通过所述背电极向所述一个或多个导电材料结逐层进行传递，结果每一个导电材料结的所述导电材料都会得到一定数量的热量；在上述光伏电池发电的同时，上述每一个导电材料结内定向移动的自由电子的电子气构成的热力学系统，都会吸收该导电材料结的所述导电材料经由上述热量传递过程而得到的热量中的一部分热量，并将其转换为有用的电能。这样，上述每一个导电材料结均是一个热伏电池，而PTVSC总体是一个光-热伏电池。

作为优选，在所述光伏电池背电极的外部，用半导体材料以叠层方式分别构建一个或多个p-n结，所述一个或多个p-n结与所述光伏电池共同组成所述一种叠层光-热伏太阳能电池；构建的第一个p-n结的p型半导体靠近所述光伏电池的背电极；在所述第一个p-n结的n型半导体的外表面上，用导电材料形成导电层，该导电层称为第一个p-n结外设的导电层；构建的第二个p-n结的p型半导体靠近所述第一个p-n结外设的导电层，在所述第二个p-n结的n型半导体的外表面上，用导电材料形成导电层，该导电层称为第二个p-n结外设的导电层；从构建的第三个p-n结起，构建的每一个p-n结的p型半导体均靠近该p-n结后方的、且与该p-n结最相近的那一个p-n结外设的导电层，在该p-n结的n型半导体的外表面上，也均用导电材料形成导电层，该导电层称为该p-n结外设的导电层；把构建的最末尾一个p-n结外设的导电层，作为所述一种叠层光-热伏太阳能电池的背电极；所述光伏电池原有的顶电极也是所述一种叠层光-热伏太阳能电池的顶电极；所述一个或多个p-n结均属于所述导电材料结。