一種新的太陽電池的PN結制造技術

本發明專利技術是太陽電池PN結制作技術領域中的、一種新的PN結的制作方法。本發明專利技術通過改變傳統太陽電池PN結結構形式和電流引出環節，有效地解除了，傳統太陽電池PN結制作原理，對太陽電池PN結制作的緊緊束縛。創造性地提出，用多模塊組合的方法，來制作太陽電池PN結的概念。本發明專利技術的積極意義體現在：一是借用現有太陽電池PN結制作材料、工藝和技術，通過進一步充分發揮光敏材料的光電轉換潛能，降低和減少光生載流子在PN結中的能量損耗，獲得PN結光電轉換效能顯著提升的效果。二是既可利用現有材料和技術，也可通過研發，具有更能發揮新太陽電池PN結優勢的、新材料新工藝和新技術，來獲得更加令人期待的光電轉換效果。

【技術實現步驟摘要】
一、
本專利技術是太陽電池PN結(英文：P-N?juNctioN)制作
中的，一種新的太陽電池PN結的制作方法。?二、
技術介紹
目前，太陽電池PN結的光電轉換原理已闡明，太陽電池PN結制作工藝技術也日趨成熟，實驗室和市場應用型太陽電池PN結的光電轉換效率，已達到較高水平①。如仍然按照目前傳統太陽電池PN結的制作原理和思路，要想讓太陽電池PN結的光電轉換效率，得到顯著提升，是非常困難的①。為了打破僵局，改變現狀，本專利技術大膽地從太陽電池PN結制作原理切入，創造性地應用多模塊組合的方法，來制作太陽電池PN結。從而通過最大限度地發揮光敏材料的光電轉換潛能，和降低光生載流子在太陽電池PN結內的能量損耗，來實現進一步顯著提高太陽電池PN結光電轉換效率的目的。?三、
技術實現思路
本專利技術解決的問題是：利用現有材料和太陽電池PN結制作技術，顯著提高太陽電池PN結的光電轉換效率。?在目前廣泛使用的、傳統的太陽電池光電轉換原理中，一方面，由于一個光波粒子僅能產生一個光生載流子。而由高能光子，激發產生的高能光生載流子的富余能量，沒能得到有效利用，光能損耗很大。而另一方面，在傳統太陽電池PN結的結構和功能上，它還需要具備四個基本要素：1.一塊PN結就是一個光電轉換的最小單位；2.在一個光電轉換的最小單位中，有一個內建電場；3.光生空穴和光生電子的數量，在每一個光電轉換單位內實現平衡；4.同一光電轉換單位內，光敏材料材質的本征具有同一性。即便有所差別，但在晶格常數、帶隙寬度等與光電轉換能量傳遞關系密切的物理常量上，都具有一定的連續性?①。如見附圖1所示。?目前，在以傳統太陽電池PN結的光電轉換原理為支撐的，太陽電池的光電轉換效率，似乎已經邁入了一個平臺期，使傳統太陽電池PN結光電轉換效率的提升，進入了一個很難獲得較大突破的僵持階段。讓我們以硅材料太陽電池PN結為例，其光電轉換效率的理論值，就只能在30％以內。若期望用硅材料太陽電池PN結，獲得高于30％的光電轉換效果，在理論上是難以實現的②。?為了打破上述僵局，希望能夠在充分利用現有材料和工藝技術的情況下，?進一步顯著提高太陽電池PN結的光電轉換效率，本專利技術在認真研究傳統太陽電池PN結結構、功能特點，和一些與光電轉換，能量傳遞關系密切的因素之后，以改變傳統太陽電池PN結的結構形式和電流引出環節為切入，有效地解除了，傳統太陽電池PN結制作原理，對太陽電池PN結制作的緊緊束縛。創造性地提出，用多模塊組合的方法，來制作太陽電池PN結的概念。從而，讓我們從中看到了太陽電池PN結應用，和太陽能光電轉換事業更加令人振奮的前景。?本專利技術的具體體現是：?1.從太陽電池PN結的結構形式上看：新太陽電池PN結，是由兩種功能單一的P型和N型光敏功能模塊組合形成。如附圖2所示。其中：?P型光敏功能模塊，是用P型光敏材料，制作成P型光敏功能模塊的主體部分；在P型光敏功能模塊主體部分的一端，生長一層或多層，僅為滿足能夠在P型光敏功能模塊上，建立內建電場的N型光敏材料；再在N型光敏材料上，鋪上一層透明導電層，然后在透明導電層上，接上只允許電子從N型光敏材中單向流出的二極管，由此形成一塊獨立的P型光敏功能模塊。而在模塊中，由P型光敏材料的一小部分、N型光敏材料的全部、N型光敏材料上的導電材料層、和二極管等，四個部分共同組成一個完整的、P型光敏功能模塊的內建電場。如說明書附圖2中“1”所示的部分。?N型光敏功能模塊，是用N型光敏材料，制作成N型光敏功能模塊的主體部分；在N型光敏功能模塊主體部分的一端，生長一層或多層，僅為滿足能夠在N型光敏功能模塊上，建立內建電場的P型光敏材料；再在P型光敏材料上，鋪上一層透明導電材料層，然后在透明導電層上，接上只允許電子從外接電路中單向流入P型光敏材的二極管，由此形成一塊獨立的N型光敏功能模塊。而在模塊中，由N型光敏材料的一小部分、P型光敏材料的全部、P型光敏材料上的導電材料層、和二極管等，四個部分共同組成一個完整的、N型光敏功能模塊的內建電場。如說明書附圖2中“2”所示的部分。?2.從太陽電池PN結的工作原理上看：新太陽電池PN結的光電轉換過程，是由兩種功能單一的、但又能獨立完成光電轉換過程的、P型和N型光敏功能模塊的組合，來共同完成實現的。如附圖2所示。其中：?P型光敏功能模塊負責完成光生空穴的功能任務；N型光敏功能模塊負責完成光生電子的功能任務。?而存在于P型光敏功能模塊中的內建電場部分，一是負責將P型光敏功能模塊中的光生少子電子，從模塊中分離并抽取出來，通過接有負載的外接電路，回到P型光敏功能模塊的、遠離內建電場的另一端，從而完成光電轉換過程的?一次循環；二是負責將P型光敏功能模塊中的光生多子空穴，從內建電場的近端，趕向遠離內建電場的另一端，與被內建電場抽取出來、并通過接有負載的外接電路傳輸過來的光生少子電子復合，從而也讓其參與光敏功能模塊完成光電轉換的過程。?而存在于N型光敏功能模塊中的內建電場部分，一是負責將N型光敏功能模塊中的光生少子空穴，從模塊中分離并抽取出來，并與從接有負載的外接電路傳輸過來的、N型光敏功能模塊中的光生多子電子復合，從而參與完成光電轉換的過程；二是負責將N型光敏功能模塊中的光生多子電子，從內建電場的近端，趕向遠離內建電場的另一端，并通過接有負載的外接電路，傳輸至N型光敏功能模塊的、內建電場光生少子空穴的輸出端，與內建電場從N型光敏功能模塊中分離并抽取出來的光生少子空穴復合，從而完成光電轉換的全過程。?雖然，從光電轉換原理的角度看，每一塊光敏功能模塊，都可以完成光電轉換的能量傳遞過程。但是，由于本專利技術的光敏功能模塊，都是以完成單一的、光生電子或光生空穴為目的的光敏功能模塊。因此，若只是使用單一的一種光生電子或光生空穴的功能模塊，所能獲得的電能，只是單一光敏功能模塊能夠輸出的、光生少子的那一部分。而占絕對多數的，光生多子所攜帶的能量卻不能輸出。但當將兩種光敏功能模塊組合起來使用時，得到的便是兩種光敏功能模塊，能夠輸出的全部光電轉換能量。如附圖2所示。?四、本專利技術功能模塊在應用上的一些相關問題?1.模塊需要以組合的形式應用。?由于本專利技術的模塊，只具有P型或N型的光敏功能，因此，在使用時，需要將兩種光敏功能模塊相互配對組合起來，才能獲得理想的光電轉換效果。?2.P型或N型功能模塊的采光要求。?①采光形式的要求。由于本專利技術概念制作的P型和N型功能模塊，都是吸收同樣光譜的功能模塊。因此，在陽光采集的需求上，P、N兩種模塊，都需要直接接受光源照射。如附圖3所示。?②P、N兩種功能模塊，采光面積的比例設定。合理設定P、N兩種功能模塊，采光面積的比例，是滿足光敏模塊實現光電轉換功能最大化的必然要求。由于要在同等光照條件下，如組成同一PN結組合的P、N兩種功能模塊，一般都置放在同一塊太陽能電池板的板面上。這時，既要滿足P、N兩種功能模塊產生等量光生載流子、實現PN結組合內光生空穴和光生電子平衡的需要，又要滿足P、N兩種功能模塊，都能最大限度地發揮光電轉換效能的需要，最有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
功能專一，光生多子為空穴的P型光敏功能模塊的制作方法；其特征是用P型光敏材料，制作成P型光敏功能模塊的主體部分，在P型光敏功能模塊主體部分的一端，生長一層或多層，僅為滿足能夠在P型光敏功能模塊上，建立內建電場的N型光敏材料，再在N型光敏材料上，鋪上一層透明導電層上，接上只允許電子從N型光敏材料中單向流出的二極管，由此形成一塊獨立的P型光敏功能模塊。而在模塊中，有P型光敏材料的一部分、N型光敏材料的全部、N型光敏材料上的導電材料層和二極管等，四個部分共同組成一個完整的、P型光敏功能模塊的內建電場，如說明書附圖2中“1”所示的部分。

【技術特征摘要】
1.功能專一，光生多子為空穴的P型光敏功能模塊的制作方法；
其特征是用P型光敏材料，制作成P型光敏功能模塊的主體部分，在
P型光敏功能模塊主體部分的一端，生長一層或多層，僅為滿足能夠
在P型光敏功能模塊上，建立內建電場的N型光敏材料，再在N型
光敏材料上，鋪上一層透明導電層上，接上只允許電子從N型光敏
材料中單向流出的二極管，由此形成一塊獨立的P型光敏功能模塊。
而在模塊中，有P型光敏材料的一部分、N型光敏材料的全部、N型
光敏材料上的導電材料層和二極管等，四個部分共同組成一個完整
的、P型光敏功能模塊的內建電場，如說明書附圖2中“1”所示的
部分。
2.功能專一，光生多子為電子的N型光敏功能模塊的制作方法；
其特征是用N型光敏材料，制作成N型光敏功能模塊的主體部分，
在N型光敏功能模塊主體部分的一端，生長一層或多層，僅為滿足
能夠在N型光敏功能模塊上，建立內建電場的P型光敏材料；再在P
型光敏材料上，鋪上一層透明導電材料層，然后在透明導電層上，接
上只允許電子從外接電路中單向流入P型光敏材料的二極管，由此形
成一塊獨立的N型光敏功能模塊；而在模塊中，由N型光敏...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王運懷，
申請(專利權)人：王運懷，
類型：發明
國別省市：四川;51