CN101292367A - 包括两个光电池和两个光子源的光电池 - Google Patents

包括两个光电池和两个光子源的光电池 Download PDF

Info

Publication number
CN101292367A
CN101292367A CNA2006800355426A CN200680035542A CN101292367A CN 101292367 A CN101292367 A CN 101292367A CN A2006800355426 A CNA2006800355426 A CN A2006800355426A CN 200680035542 A CN200680035542 A CN 200680035542A CN 101292367 A CN101292367 A CN 101292367A
Authority
CN
China
Prior art keywords
photon
photon source
photons
battery
photocell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006800355426A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100565939C (zh
Inventor
基思·威廉·约翰·巴恩哈姆
马西莫·马泽尔
伊恩·马克·巴拉德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ip2ipo Innovations Ltd
Original Assignee
Imperial Innovations Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Imperial Innovations Ltd filed Critical Imperial Innovations Ltd
Publication of CN101292367A publication Critical patent/CN101292367A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100565939C publication Critical patent/CN100565939C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/078—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers including different types of potential barriers provided for in two or more of groups H01L31/062 - H01L31/075
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/043—Mechanically stacked PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0475—PV cell arrays made by cells in a planar, e.g. repetitive, configuration on a single semiconductor substrate; PV cell microarrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/061—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being of the point-contact type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/30—Thermophotovoltaic systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Landscapes

  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

一种光电装置，该光电装置包括由电绝缘层所隔离的上电池和下电池。这些电池和层被制造为单个整体结构，而且，为上电池和下电池提供单独的电触点，以使得能够单独地从每个电池获取电流。上电池的带隙比下电池的带隙更大，使得上电池所未吸收且未转换的入射低能光子能够传播到下电池，以便转换。可以选择这两个带隙来包括所关心的光谱范围。将该装置结合到包括具有与这两个电池的带隙相关的不同波长范围的两个光子源的系统中，使得每个电池能够转换来自一个源的光子。一个源可以是太阳，另一个源可以是诸如热源的本地光子源。或者，两个光子源都可以是本地源。可以通过将上电池配置为级联电池或以MIMS排列形式或者同时采用这两种方式，来对该装置的运行进一步地优化和扩展。

Description

包括两个光电池和两个光子源的光电池
技术领域
本发明涉及光电池。
背景技术
从光电池发电已经是多年的事实，但是，这并没有构成整个发电中的重要部分。其中一个原因是，主要因为单个光电池的成本还比较高，所以光电池发电比传统发电更加昂贵。有两种方法可用来降低成本。一个选择是，由更便宜的材料来制造这些电池，但是这通常会导致更低的转换效率。或者，可以提高电池效率。高效率电池可用在太阳能集能器(其中，在较大面积上收集来自太阳的光，并将其集中到较小面积的光电池上)中，或者在热光电系统(其中，由从诸如燃料燃烧得到的热源所产生的高强度光来照射这些电池)中。
光电池可以由单一带隙(bandgap)的半导体材料(诸如，硅[1])制成，但是当对来自宽谱范围的光(诸如太阳光照射)进行转换时，即使是这种类型的理想材料也只能得到有限的转换效率。一种用于提高效率的技术是使用具有不同带隙的多个电池，以对所照射太阳光谱范围的不同部分进行转换，使每个电池对所接收的受限的照射光谱进行优化。这种方法以增加复杂度为代价，提高了总体转换效率。例如，可以利用光学将该光谱的恰当部分偏转到相关电池，来实现所要求的光谱分离，但是这是难于实施的，尤其是对光的集中而言。
可替换的技术是将两个或更多个不同电池以带隙的次序堆叠，带隙最高的电池位于该结构的被照射面。来自每个电池的未被吸收的光进一步地穿进该堆叠结构，以由最优电池对其进行转换。这样的装置称为级联电池。可以将构成级联的这些电池单独地进行生长并以机械方式堆叠在一起[2]，或者，可以使用任何已知的生长技术(例如，金属有机化学汽相沉积(MOCVD)，分子束外延生长(MBE)和液相外延生长(LPE))[3，4]，来将整个装置一体地进行生长。机械堆叠电池具有多个工程和商业上的缺点。机械堆叠中的每个电池需要其自己的生长衬底，这增加了总成本。另外，需要复杂的工艺来提供到该堆叠的良好电连接、这些电池之间良好的热连接(以进行散热，否则这些热会降低效率)以及这些电池之间的良好光学连接。总体上，这些电池会遭受低效率和低可靠性的缺陷。为此，这些电池的一体堆叠优选在公共衬底上将电池一个一个上下叠加地生长。在一体电池结构中，要求在这些不同带隙区域之间形成欧姆电连接。这可以通过在这些电池之间使用隧道二极管来实现，使得总体结构只具有两个电连接。将该结构中的单个电池串联连接，使得流经任一电池的电流对于所有电池而言都是相同的。这种设计导致了每个电池必须为有效运行而产生相同的电流的电流限制。可以设计并优化针对特定光谱(例如，AM1.5D)的结构，但是，当用于实际时，例如在陆地太阳能集能器系统中，该光谱全天和全年都会变化。这意味着，对于大部分时间而言，这些单个电池不能被电流匹配，而装置效率会从在所设计的照射光谱的条件下所记录的最佳值下降。此外，在集能器系统中温度变化非常重要，因此，电池带隙变化将意味着效率会从电流匹配的最佳值下降。
发明内容
因此，本发明的第一方面致力于一种光电系统，该光电系统包括：光电装置，该光电装置包括：下光电池，其由具有第一带隙的半导体材料制成，并具有用于从所述下电池获取电流的第一电触点；电绝缘层，其被一体地制造在所述下光电池上；以及上光电池，其由具有比所述第一带隙更大的第二带隙的半导体材料一体地制造在所述电绝缘层上，并具有用于从所述上电池获取电流的第二电触点；一个或多个第一光子源，其可操作以向所述光电装置提供多个光子，这些光子具有在主要与所述第一带隙相关的第一波长范围内的多个波长；以及一个或多个第二光子源，其可操作以向所述光电装置提供多个光子，这些光子具有在主要与所述第二带隙相关的第二波长范围内的多个波长。
本发明使用该可靠并已证实的一体装置技术来提供可操作于两个独立波长区域上的光电装置，但该技术取消了在单个电池之间电流匹配的需要，而且不需要任何隧道结。因此，可以避免现有技术的级联和堆叠多电池光电装置的许多缺点。上电池和下电池的电隔离使得能够以最佳效率对完全不同的光谱范围来设计和运行每个电池。各个电池彼此完全独立操作，使得能够针对其自己的相关光子源的最大光子转换效率来对各个电池进行优化，而且，各个电池能够有效地运行，而不论其他电池和/或源的运行。因此，本发明提供了用于独立和最优地转换来自在单个紧凑装置中的不同的源的光子的混合系统。可以选择这两个电池的带隙，以按照需要设计该系统的光谱范围，因此，与单个电池相比扩展了运行范围，但却没有标准级联装置的电流限制。可以将运行在不同波长的完全独立的光子源与单个光电装置相耦合，以通过混合并匹配的可用的光功率来提供高效的发电。
在某些实施方式中，所述第一光子源和所述第二光子源中的一个是光子收集组件，所述光子收集组件被设置为收集来自太阳或经修正的太阳光谱的多个光子，并将所述多个光子传送到所述光电装置，而且，所述第一光子源和所述第二光子源中的另一个是本地光子源。例如，所述本地光子源是热光子源、单色光子源或发光光子源(luminescent photonsource)。这样，通过在白天期间从太阳光子发电而在晚上期间切换到所述本地光子源，该系统可以昼夜不停地用于发电。与传统的太阳能电池相比，其优势在于，因为在两个运行区域之间分摊了电池的全部成本而同时在这两个模式中仍然保持了高效率，所以降低了成本。针对这种情况的实际设置是，将所述上电池用作太阳能电池，在这种情况下，所述第二光子源是光子收集组件，而且，针对由太阳发出的光子的光电转换或由所述太阳发出的并以某种方式(诸如通过发光源在短波长进行衰减或者由高带隙光电池进行的修正)经过修正的太阳光谱发出的光子的光电转换，对所述上光电池进行优化。此外，可以针对由所述本地光子源发出的光子的光电转换而对所述下光电池进行优化。但是，在合适的大带隙材料可用于所述上电池且光子源产生用于所述上电池中的转换的短波长光子的情况下，所述下电池可以用于太阳光转换。
在其他实施方式中，所述第一光子源可以是本地光子源，而所述第二光子源也可以是本地光子源，诸如热光子源、单色光子源或发光光子源。可以按照需要使用本地源的任意组合，例如来开发具有特定带隙或吸收阈值的特别高效的半导体材料。这使得能够非常精确地设计用于高效发电的装置。
或者，所述第一光子源可以是光子收集组件，其被设置为收集来自太阳或经修正的太阳光谱的多个光子，并将所述多个光子传送到所述光电装置，而且，所述第二光子源可以是光子收集组件，其被设置为收集来自太阳或经修正的太阳光谱的多个光子，并将所述多个光子传送到所述光电装置。这种设置通过以有效的方式向所述装置中的转换整体地提供这些光子，能够高效地利用太阳光谱(取决于这两个单个电池的这些带隙)。这些带隙选择为彼此互补，以尽可能地覆盖该太阳光谱。根据其波长，可以将这些太阳光子引导到最合适的电池。
再或者，所述第一光子源和第二光子源可以是公共本地光子源，其可操作以提供所述第一波长范围和所述第二波长范围内的多个光子。这两个电池可以被选择为使得它们的带隙能够一起尽可能地覆盖本地源的输出光谱，从而尽可能多地利用源输出。例如，这对于从相对宽带的本地源实现高转换效率是有用的。
在这些配置的任意一个中，可以经由所述上光电池和所述绝缘层将来自所述第一光子源的多个光子提供到所述下光电池，而将来自所述第二光子源的多个光子直接提供到所述上光电池。换言之，将所述装置的顶表面暴露于这两个光子源的输出，使来自所述第一源的较长波长的多个光子不被吸收地经过所述上电池，而在所述下电池中被吸收，以进行发电。因为只需要将所述光电装置的一个表面针对光子曝光而进行优化，例如，通过对所希望的曝光区域之外的电触点和外壳进行增透涂覆(anti-reflection coating)和定位(situating)，所以这种配置是有用的。为便于进行这种配置，该光电系统还可以包括：定位机构，其可操作以将所述光电系统设置在第一配置和第二配置这两者之间，其中，在所述第一配置中，所述上光电池能够接收由所述第一光子源提供的多个光子，而在所述第二配置中，将所述上光电池暴露于由所述第二光子源提供的多个光子。
关于所述光电装置，针对所述上电池和所述下电池可以使用半导体材料和p-n结结构的许多组合，这提供了较宽的功能性。例如，所述下光电池可由间接带隙半导体材料(诸如硅、锗或硅-锗合成物)制成。
有利的是，所述第一电触点位于所述下光电池的下侧，与所述电绝缘层相对。
优选地，所述电绝缘层具有比制成所述上电池的半导体材料的带隙更大的吸收阈值。这使得波长太长以至于不能被所述上电池所转换的任意光子不被吸收地经过所述电绝缘层，并进入所述下电池中，以进行转换。
在某些实施方式中，所述上光电池可以包括两个或更多个子光电池，其被串联地电连接并设置为在所述上光电池的平面中相互靠近，以形成一体的集成模块结构(monolithic integrated module structure，MIMS)。这使得将MIMS配置的优点与本发明的优点相结合。由一体生长(monolithically-grown)的电绝缘层来进行这种设置。此外，每个子光电池可包括两个或更多个p-n结结构，所述多个p-n结结构被设置为彼此上下层叠并由具有不同带隙的半导体材料制成，并由一个或多个隧道结(tunnel junction)串联电连接以形成级联子光电池。或者，可以将级联结构的这两个电池单独地连接到该电池的顶部。由此也可以结合级联电池的优点。或者，可以不用MIMS配置而采用级联电池的优点。例如，所述上光电池可以包括两个或更多个p-n结结构，所述多个p-n结结构被设置为彼此上下层叠并由具有不同带隙的半导体材料制成，并由一个或多个隧道结串联电连接以形成级联子光电池。再者，或者，可以将级联结构的这两个电池独立地连接到该电池的顶部。
通过对所述装置进行配置，使得所述上光电池包括一个或多个布拉格反射器和/或光子腔结构，以增加所述上光电池中的光子回收，来提高效率。可选地或附加地，对所述下电池的一个或多个表面进行钝化，以降低电荷载流子的表面再组合。
虽然可以根据用于所述上电池和所述下电池的结配置来选择电触点的总数量，但是有吸引力的简单设置方案是四端子装置。据此，所述第一电触点包括电触点的第一单一对，而所述第二电触点包括电触点的第二单一对。
本发明的第二方面致力于一种经由光生伏打效应来发电的方法，该方法包括以下步骤：提供光电装置，该光电装置包括：下光电池，其由具有第一带隙的半导体材料制成，并具有用于从所述下电池获取电流的第一电触点；电绝缘层，其被一体地制造在所述下光电池上；以及上光电池，其由具有比所述第一带隙更大的第二带隙的半导体材料制造在电绝缘层上，并具有用于从所述上电池获取电流的第二电触点；将所述装置暴露于由一个或多个第一光子源提供的光子，这些光子具有在主要与所述第一带隙相关的第一波长范围中的多个波长，并至少从所述下光电池获取电流；以及将所述装置暴露于由一个或多个第二光子源提供的多个光子，这些光子具有在主要与所述第二带隙相关的第二波长范围中的多个波长，并至少从所述上光电池获取电流。
所述第一光子源和第二光子源中的一个可以是太阳或经修正的太阳光谱，而且，所述第一光子源和第二光子源中的另一个可以是本地光子源。例如，所述第二光子源可以是太阳或经修正的太阳光谱，而且，针对由所述太阳或经修正的太阳光谱发出的光子的光电转换而对所述上光电池进行优化。因此，该方法可以包括以下步骤：在白天期间将所述装置暴露于由太阳提供的多个光子，以及，在白天以外的期间将所述装置暴露于由所述本地光子源提供的多个光子。
或者，所述第一光子源可以是本地光子源，而且，所述第二光子源也可以是本地光子源。该方法可以包括以下步骤：在一个或多个第一时段期间将所述装置暴露于由所述第一光子源提供的多个光子，以及，在与所述一个或多个第一时段不同的一个或多个第二时段期间将所述装置暴露于由所述第二光子源提供的多个光子。或者，该方法可以包括以下步骤：将所述装置同时暴露于由所述第一光子源提供的多个光子以及由所述第二光子源提供的多个光子。
将所述装置暴露于由所述第一光子源提供的多个光子的步骤以及将所述装置暴露于由所述第二光子源提供的多个光子的步骤都包括将所述上光电池暴露于这些光子。此外，将所述装置暴露于由所述第一光子源提供的多个光子的步骤包括将所述装置设置在第一配置，在所述第一配置中，将所述上光电池暴露于来自所述第一光子源的多个光子，以及将所述装置暴露于由所述第二光子源提供的多个光子的步骤包括将所述装置设置在第二配置，在所述第二配置中，将所述上光电池暴露于来自所述第二光子源的多个光子。或者，将所述装置暴露于由所述第一光子源提供的多个光子的步骤包括将所述下光电池暴露于来自所述第一光子源的多个光子，以及将所述装置暴露于由所述第二光子源提供的多个光子的步骤包括将所述上光电池暴露于来自所述第二光子源的多个光子。
附图说明
为了更好地理解本发明并显示如何实施本发明，现在通过附图示例的方式进行说明，在附图中：
图1示出了根据现有技术的光电池的示意性表示；
图2示出了在本发明的实施方式中使用的光电装置的示意性表示；
图3A、3B和3C示出了从根据本发明的实施方式使用的光电装置中可获得的转换效率的图；
图4示出了在本发明的另一实施方式中使用的结合了MIMS设置的光电装置的示意性表示；
图5示出了在本发明的再一实施方式中使用的结合了隧道结的光电装置的示意性表示；以及
图6、7、8和9示出了根据本发明的各种实施方式的结合了各光电装置的系统的示意性表示。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的简单的光电池(诸如太阳能电池)的示意性表示。电池10包括半导体材料(诸如硅)的部件12，其包含p-n结，即，半导体材料部件12包括第一部分14(其为n-型半导体)，其靠近第二部分16(其为p-型半导体)设置。这种设置形成了穿过该p-n结的电场，由在一侧的离子化施主(ionised donor)和在另一侧的离子化受体(ionised acceptor)产生该电场。电触点18设置在电池10的两侧，因此设置在该p-n结的两侧。
当具有合适能量(例如，在合适的波长范围中)的电磁辐射的光子入射在电池10上并被该半导体所吸收时，其能量将电子从半导体的价带(valence band)转移到导带(conduction band)，因此产生电子-空穴对。该电场使得该电子移动到该p-n结的n-型侧，并使得该空穴移动到该p-n结的p-型侧。因此，有电荷的运动。如果通过将导线连接到电触点18而提供了外部电流路径，则电子会作为电流沿着这条路径流到p-型侧，以与空穴(其已经在该电场的作用下移动到这里)组合。因此，将这些光子的能量转换为电流，而该电流可以被连接到该外部电流路径的负载19所利用。这就是光生伏打效应。在这些光子源自太阳发光(即，太阳光)的情况下，光电池10是太阳能电池，其可操作以从太阳能发电。
但是，当对具有宽波长范围的光子(诸如，太阳光照射)进行转换时，图1所示类型的电池(其由单一带隙的半导体材料制成)只能得到有限的转换效率。例如，硅虽然是一种优异的半导体材料，但是其吸收近红外光和可见光的能力很差。
本发明寻求通过建议一种结合光电装置的系统来解决这个问题，其中该光电装置包括上光电池和下光电池，该光电装置被配置为通过具有专用的电触点并由绝缘层分隔而进行独立的运行。因此，该装置可以与多种光子源一起使用，其在不同时刻被一个或两个光子源同时照射。
图2示出了这种光电装置的第一实施方式的示意性表示。装置20包括下光电池22、上光电池24和设置在这两个电池之间的电绝缘层26。下电池22具有p-n结结构，该结构由一系列的由p-型半导体材料和n-型半导体材料相互交替且靠近下电池22的下表面或后表面而形成的区28所限定，并在较大区或本征或轻微掺杂的半导体材料的衬底30中形成。每个区28都具有电触点。将p-型区电连接到一起，以形成正电极端子或接点32，而将n-型区电连接到一起，以形成负电极端子或接点34，通过这两个接点能够从下电池22获取电流。
上电池24具有与图1的p-n结结构相类似的p-n结结构，上电池24包括n-型材料的层38和位于其上的p-型材料的层36。由位于上电池24的上表面的电触点42来提供用于从上电池24获取电流的电连接，而位于上电池24的下方并延伸经过上电池24的各边缘的横向导电层39为另一电触点40提供空间。在绝缘层26的上方形成横向导电层39。
由与制成下电池22的半导体材料的有效带隙相比具有更高的有效带隙的半导体材料制成上电池24。因此，具有太长的波长以至于不能被上电池24的材料所吸收的入射光子可以穿过到下电池22中，在下电池22中被较低带隙的材料所吸收。因此，对于具有覆盖了这两个带隙的光谱范围的入射照射而言，可以超出单独的任意一个电池的范围和效率而提高该光电装置的光谱范围和转换效率。
电绝缘层26设置在上电池24和下电池22之间，即，在上电池24的下表面和下电池22的上表面之间。因此，上电池和下电池彼此独立地运行，这两者之间没有电流。
装置20是整体结构，通过依次在下层上直接地生长或沉积各个层而制成。可以使用任何合适的半导体生长/沉积技术，例如，金属有机化学汽相沉积(MOCVD)、分子束外延生长(MBE)或液相外延生长(LPE)。可以使用扩散、离子注入技术(ion implantation)或其他工艺来掺杂衬底层，以在附加随后各层之前或之后形成p-型区和n-型区。因此，可以通过以下步骤制造装置：采用适于下电池的材料作衬底；通过沉积或生长各层和/或形成掺杂区来从该衬底制造下电池；在下电池的表面或其衬底上形成绝缘层；并再次通过形成层或各层和/或掺杂层在绝缘层上制成上电池。或者，在生长或沉积各层之后，可以将形成下电池的掺杂与形成上电池的掺杂一起执行。此外，在单个阶段中，或在整个制造工艺的不同阶段中，形成上电池和下电池的电接触。
与以前建议的扩展光谱范围的装置(诸如堆叠电池和级联电池)相比，上述结构提供了许多优点。例如：
-上电池和下电池的电隔离使得能够优化每个电池的运行状况，从而得到改善的转换效率。在其中运行最糟糕的电池会限制其他电池的传统级联电池中，这是不可能的。
-电隔离以及每个电池的相关专用电连接将该装置从传统级联电池的电流限制中解放出来，在传统级联电池中，使用隧道二极管或结来串联连接单个电池或结区，使得将总电流限制为具有最低电流的电池的电流。因此，该装置具有对光谱和温度变化的、改善的效率依赖性。
-在该装置的二十年或更长的期望寿命期间，各个电池以相互不同的速度劣化。因为每个电池能够得到连续最优的转换而不会被其他电池影响，所以各个电池的独立电运行使得这种劣化与串联电池相比不那么重要。
-与堆叠电池相比，所述整体结构在上电池和下电池之间提供了良好的光学连接。对于在上电池中经受辐射复合(radiative recombination)的实施方式，诸如，如果上电池包括应变均衡(strain-balanced)量子阱太阳能电池[5]，则因此可以将所生成的光子有效地耦合到下电池，从而得到提高的总效率。
-与传统级联电池相比，一体地生长但相互独立的电池更容易表征，在传统级联电池中，要求对一个电池进行光偏置，以使得能够对其他电池进行表征。在当前情况下，可以直接测量诸如暗IV(dark IV)、光IV(lightIV)和量子效率的特征值。
-所述整体结构确保了该装置的各个部分之间良好的热连接，使得能够有效地将多余的热量传送到热沉，否则这些热会降低转换效率。
-因为与结合多个隧道结的设计相比，该设计更加能够容错，因此在制造期间应当能够实现这些装置的高产出。与本发明的装置相比，传统级联的效率存在更大的变化，所述效率与上电池的带隙的制造而引起的变化相关。
图3A、3B和3C示出了可从根据本发明的装置中获得的潜在效率的图。图3A涉及具有硅下电池的装置，而图3B涉及具有锗下电池的装置，每个都处于500倍浓缩的水平。在每种情况下，针对各种上电池带隙Eg，将上电池的单独效率Eff(线46)和下电池的单独效率Eff(线48)与在根据本发明的装置中所结合的那些电池的效率(线44)进行比较。这些图示出了，效率是怎样提高的(对于所述上电池的单独效率或者所述下电池的单独效率来说，在任意给定的电池带隙条件下)。
图3C也示出了针对上电池带隙的效率变化。在这种情况下，将根据本发明的实施方式的四端子装置的下电池效率(线100)、上电池效率(线102)和总效率(线104)与理想的二端子传统级联电池的效率(线108)进行比较。还示出了砷化镓(GaAs)的带隙(线106)。可以看到，与级联电池的效率相比，该四端子装置的效率对于顶电池带隙更不敏感。因为该带隙强烈依赖于温度，因此与传统级联电池的效率相比，该四端子装置的效率对于在太阳能集能器系统中出现的温度变化，是更为不敏感的。
应当强调的是，图2的装置20只是根据本发明的光电装置的一个示例。上光电池和下光电池中的每一个都可以具有就获取电流而言能够使得该电池与其他电池相独立地运行的任意光电池结构。p-型区和n-型区可以具有这样的任意形状和设置，所述任意形状和设置形成可工作的结(可以与未掺杂的、本征或轻微掺杂的半导体材料的各层或区连接在一起)，并使得为每个电池提供单独的电触点。以下将讨论其他示例；这些示例是示例性而非限制性的。此外，可以为这两个电池使用各种不同的半导体材料，使得就不同应用来对该装置的各属性进行调整。在某些实施方式中，由间接带隙半导体材料(诸如，硅、锗或硅-锗组合或合金)来制成下电池。
例如，上电池可以是基于砷化镓的电池(诸如，应变均衡量子阱太阳能电池或磷化镓铟GaInP/砷化镓级联电池)，而下电池可以由锗衬底形成。各种材料的组合是特别有利的。锗带隙非常适于扩展光谱范围并因此提高了砷化镓上电池的效率。此外，砷化镓的晶格常数与锗的晶格常数类似，因此能够通过外延附生在下电池上成功地生长上电池，而且，在任何情况下，锗衬底都比砷化镓衬底便宜。
将锗用于下电池使得能够对该电池很大程度的优化，而不必昂贵且耗时的金属有机化学汽相沉积增生(overgrowth)阶段(其经常用于单个电池锗装置)。这降低了总开发时间和成本。
关于该绝缘层，通过任意的合适制造方法(诸如外延附生)，将该绝缘层一体地生长在下电池的上表面(其中，下电池可以包括此前已经生长的电池结构，或具有简单半导体衬底，稍后通过诸如扩散的技术将结区形成在该简单半导体衬底中)。如果该装置用于其中经由上电池来传送这两部分电池的光子的设置中，则该绝缘层所需要的属性是，未被上电池所吸收的光子中的至少一些光子能够经过该绝缘层进入到下电池中。因此与上电池相比，该绝缘层优选地具有更高效率的带隙或吸收阈值(同时也与下电池相比)，以降低在该层中的吸收。这也会使得该层能够用作少数载流子镜面，将电荷载流子保持在其原始电池中。砷化镓和磷化镓铟合金(其与砷化镓晶格匹配，并且与砷化镓相比具有更高的带隙)是适于该绝缘层的材料的示例。但是，也可以使用提供了所要求的功能性的其他材料。
可以使用的任意合适制造技术(诸如，蒸发、激光开槽埋藏接触敷金属法或丝网印刷(screen print))，来制造位于该装置的前表面和后表面的电触点。在电子工业中，已经很好地确立了许多这种技术。如上所述，在该装置(以及上电池)的上表面或前表面提供上电池的电触点，在该装置(以及下电池)的后表面或下表面提供下电池的电触点。但是，并不排除其中以其他方式设置这些电触点的实施方式。这两个电池的单独触点使得每个电池能够独立地运行，这在最大效率的获得方面以及在该效率如何随着变化光谱状况一起变化方面，提供了优点。另外，每个电池的电独立性提供了将多个装置连接在一起(以例如，形成太阳能板或太阳能集能器中所使用的模块)方面的更多灵活性。但是，在任意实施方式中，最低要求是，针对两对电触点(总共4个)，其中单独一对用于上电池和单独一对用于下电池。
因此，下电池可以是后部接触(rear-contacted)的电池，诸如如图2所示。在二十世纪七十年代已经开发了这样的电池，用于热光电学[6]，其中将来自热体的光转换成电。为了获得高效率，将光源包裹在选择性发射器中，使得入射在该电池上的照射光谱是窄带的。但是，因为该结构对于在靠近有损耗的前表面的位置生成大量电流的太阳能应用并无用处，因此，后来的工作通过使用高掺杂的前表面以降低损耗，来对类似结构进行优化，以用于太阳光照射[7]。再后来，提出了后部接触的锗电池[3，4，7，8]。在一个设计中，三端子级联配置包括作为传统的后部接触的两端子锗电池的下电池，以及用于一个上电池或多个电池的附加触点。
在某些实施方式中，可以将该光电装置的上电池设置为一体的集成模块结构(MIMS)[9到15]。MIMS设置可以提供上电池的顶接触以及其他优点。从针对给定高照射水平而降低电流并提高电压、并由此降低串联电阻影响的观点出发，已经开发了用于热光电学的MIMS。当将MIMS装置用于高度集中的太阳光时，可以得到相同的优点。该结构的下部或衬底应当尽可能地纯净，以降低自由载流子吸收并使得将未被吸收的光从该电池反射回该源。但是，使用纯净或未掺杂的衬底排除了将衬底用作电池的电触点的传统用法。因此，将所有的触点都设置在该电池的顶表面，这使得该配置在本发明(其中，在绝缘层上直接地生长上电池的下部，因此要将其用作接触表面并不简便)的情况下也有用。
MIMS装置包括两个或更多个子光电池，每个子光电池包括p-n结，该p-n结由n-型材料的区和p-型材料的区形成，诸如图1的分层结构。这些子光电池也可以具有p-i-n结结构，其具有包含或不包含量子阱的本征区域。将单个子光电池形成为在公共衬底中或公共衬底上相互靠近的离散实体(物理上分立的结区域)并位于与入射照射基本上垂直的公共平面中，使得将所有的子电池一起暴露于照射。串联地电连接这些子电池，使得将这些电池的单个贡献加到一起。与具有相同总照射面积的单个电池相比，使用多个单独的MIMS子电池得到了提高的电压和减小的电流，这降低了欧姆损耗。对于相同尺寸的子电池，如果该装置在其上表面上接收到均匀照射，从而使得串联连接的这些子电池的每一个都生成相同的电流，则MIMS设置最有效率地运行。或者，可以针对非均匀照射来对这些子电池进行优化，使得每个子电池具有不同的尺寸但是生成相同的电流。
图4示出了其中上电池包含了多个MIMS子电池的本发明的一个实施方式的示意性表示。与前述一样，装置50包括通过绝缘层26而与上电池24电隔离的下电池22，其中绝缘层26和上电池24一体地生长在下电池22上。在这个示例中，下电池包括后部接触的电池，其具有在衬底30中相互交替的多个p-型表面区域和n-型表面区域(如参照图2所讨论的)，这些表面区域被相互连接，以形成正端子和负端子。上电池24包括3个MIMS子电池52。子电池52生长在高掺杂的横向导电层54，横向导电层54本身生长在绝缘层26上。每个子电池52包括p-n结，该p-n结由位于横向导电层54上的n-型半导体层56、位于n-型层56上的p-型半导体层58以及位于这两个层之间的本征材料中间层57(可以基于优选结构或是否包含量子阱而省略该中间层57)组成。将每个子电池52与临近的电池实体上分离。在横向导电层54中形成凹槽，而且在每个子电池的侧面附加绝缘层60，桥接该p-n结，并通过为每个电池形成横向导电层54而电隔离这些子电池。然后将导电层62附加到绝缘层60的顶部，以将一个子电池的横向导电层54串行地连接到位于相邻子电池的顶部的相对掺杂的层58。位于最左侧子电池上的上导电层62具有触点59，而最右侧子电池的横向导电层54具有触点61，用于从子电池52获取电流。每个子电池的电配置可以是图4所示的p-i-n(或p-n)，也可以是n-i-p(或n-p)。用于子电池52的半导体材料比用于下电池22的半导体材料具有更大的带隙，并将横向导电层54和绝缘层26的材料选择为使得未被吸收的光子能够穿过这两个层到达下电池22。
图4的示例是相当简单的配置；在实际中，MIMS子电池的数量可能更大，而且将这些子电池设置在与该装置的上表面平行的一维或二维阵列中。换言之，将这些子电池设置在该装置和上电池的平面中，其中，该平面与所期望的入射光的传播方向近似正交。可以对这些子电池的位置、形状和数量进行优化，以匹配通常会被聚焦或集中的入射照射光斑的形状。此外，每个子电池中的p-型区域和n-型区域的设置也可以与图4所示的设置不同；可以使用任意设置，只要该设置能够给出可运行的结而该结能够实现各子电池在电串联的情况下的实体分隔。
在其他实施方式中，上电池24可以包括传统级联电池，在该级联电池中，将具有增加的带隙的两个或更多个p-n结(单独的子电池)彼此位于对方顶部地生长，以与隧道结一起将这些子电池电串联连接[9]。不论级联电池的各种缺点(诸如，电流限制)，与规则的级联电池相比，或与具有单个结的上电池的本发明的装置相比，这种配置可以提供更高的效率。此外，由电隔离的下电池来扩展级联电池设置的光谱范围。为使得下电池运行，应当由具有比制造下电池的半导体材料的带宽更大的带宽的半导体材料来制造上级联电池的每个子光电池。
图5示出了其中上电池具有包含两个子电池的级联电池形式的装置的示意性表示。与前述一样，装置70包括通过绝缘层26而相互隔离的、并设置有独立电连接的上电池24和下电池22。下电池22具有先前参照图2所描述的结结构。上电池包括上子电池或p-n结区域64以及下子电池或p-n结区域66。在这两个结64和66之间是隧道结68，其允许电流在这两个结之间流动并因此电串联地连接这两个结。由位于上子电池64的顶表面上的电触点72以及设置在外延生长的高掺杂横向导电层73(在下子电池66以下生长但凸出超过下子电池66)的边缘的电触点74，来提供从作为整体的上电池24获取公共电流的电连接性。上子电池比下子电池具有更大的带隙，而下子电池比下电池具有更大的带隙，使得未被吸收的入射光子穿过该装置，直到他们到达具有合适带隙的结为止。这些子电池的电配置可以是所示的n-p(或n-i-p)，或者，p-n(或p-i-n)。i-区域可以包含或不包含量子阱。
可以通过如图5所示的级联电池的生长、然后将该级联电池制造成MIMS子电池，来将上电池的级联方案与MIMS设置相结合。
此外，构思了上电池和下电池的其他特征。例如，上电池(或子电池)可以包括一个或多个布拉格反射器和/或光子腔结构，以增加上电池中的光子循环利用，得到增强的吸收。可以对下电池进行钝化处理，这是表面处理，其降低了在该表面附近光子生成的载流子的复合率[16]，或者可以通过掺杂，形成少数载流子镜面，以降低光子损耗。这些方法的目的也在于得到增强的光子吸收，并因此得到更高的转换效率。
根据本发明的光电装置适用于广泛范围的发电应用，部分是因为光谱范围能够相对的宽而且能够通过为各个电池选择合适的材料对给定的光子源进行专门设计。具体地，可以将该装置进行调整、以使得其适应于太阳光谱或热光电光谱(其中，光子由热源生成)地运行[17]，使得能够将该装置用于太阳能/热光电混合模式，其中，在白天期间将该装置暴露于太阳照射以及在夜晚期间将该装置暴露于热源照射。可以将上电池或下电池中的一个进行设计，用于太阳光子的有效转换(这是由可见光波长决定的)，而将另一个设计为用于热光子的有效转换(这是由红外波长决定的)。可以将上电池选择为太阳能电池，将下电池选择为热电池；其各自有效的带隙使得上电池对于波长更长的热光子有效地透明，使得热光子穿过上电池到达下电池，而且该装置的上表面可以接收太阳光子和热光子。在太阳光运行中，虽然上电池会发出大部分的电，但是底电池也会发出相当数量的电。在热光电模式中，在下电池中会发出大部分的电。可以将该装置以可移动的方式安装，诸如，安装在枢轴上，使得该装置能够从接收太阳光的最佳位置移动到接收适当定位的热源的光子的最佳位置。太阳光位置通常是在白天跟踪太阳的可变位置。可以采用能够在这些位置之间移动该装置的任意合适的定位机构；该选择可以基于诸如尺寸、成本以及太阳和热源的相对位置的因素。或者，可以与该装置的移动一起，将热源移进或移出为该装置提供热光子的位置。在另一实施方式中，可以采用透镜、镜面和/或光纤的设置(包括可移动设置)，以将有关的照射(太阳光或热)从其源引导到该装置的合适部分。一般地，可以采用可操作以对包括装置、热源和任意透镜等的系统进行配置的任意定位装置，所述装置、热源和任意透镜等被应用于将该装置设置为接收太阳光子的配置和将该装置设置为接收热光子的配置之间。
因为这种混合运行要求在所有时刻在每个电池中生成相同的电流以进行有效的运行，所以这种混合运行(其中，每个电池决定该装置在不同时刻的功能)在传统串联级联电池中是不可能的。
图6示出了用于在这种混合模式中使用本发明的装置的系统的简化示意性表示。装置10包括针对来自太阳82的光子转换而优化的上光电池24和针对来自热源84(位于装置10附近，但不在装置10与太阳82之间)的波长更长的光子转换而优化的下光电池22。根据本发明，绝缘层26分隔这两个电池。将装置10安装在枢轴系统80上，其可操作以将装置10从该装置的顶表面暴露于太阳的第一位置(如图所示)移动到该装置的顶表面暴露于热源84的第二位置(如图虚线所示)。该图是高度简化的，而且，除了代表性的透镜86(光子收集组件，其从太阳收集多个光子并将其汇聚在装置10上)以外，没有示出以下部件：用于上电池和下电池的电触点、这些触点所连接的电路、用于将光子集中并引导到该装置上的透镜和其他光耦合器、用于移动该装置的马达等、或热负载。
这种混合运行(其中，本发明提供了由以不同波长给出光子的两种不同的光源来照射该光电装置的系统)并不限于太阳能/热组合。用于太阳能发电的另选系统可以采用其他光源作为本地光子源，以代替该热源。热源是可以产生照射(光子)(其强度和光谱分布取决于该源的温度和制造该源的材料)的源。可以由任意其他辐射源来代替该源以提供光子，来补充太阳光子，其中，该源可以提供可由该光电装置中的一个或其他电池所转换的波长范围中的光子，这由这些电池的带隙决定。本地光子源的示例包括基本上单色辐射的源，诸如激光器和发光二极管以及发光源，其通常通过各种材料(诸如磷、有机染料、半导体晶体和纳米微粒)的辐射退激(radiative de-excitation)来提供窄带辐射。窄带源或单色源的优点在于，可以将所发出的光子的波长范围与相关光电池的带隙相互紧密地匹配，使得能够吸收大部分光子。尽管如此，也可以使用宽带或白光源替代。
因此，该混合系统包括单色光电装置，其具有两个相互电隔离的、具有不同的有效带隙的电池，设置有具有不同输出波长范围的两个相关光子源，每个都提供在这两个电池的至少一个中能够被转换的光子。对于具有补充的在夜晚提供光子的本地光子源的太阳能系统，这些光子源中的一个是本地源，其可以采用以上讨论的任意形式。另一个光子源实际上是太阳，但为了以有效的方式向该光电装置提供太阳光子，该系统应当还包括透镜、镜面、光纤、光管道、波导等的某些设置，以收集太阳光辐射并将其引导和汇聚到该装置的合适部分。可以将该太阳光子收集组件视为光子源。因此，该系统具有两个光子源，根据波长和带隙，各个光子源与各个电池相关联。
此外，来自太阳的光子供应可以是基本上全太阳光谱的直接供应，也可以是来自经修正的太阳光谱的光子供应，其中，在被传送到该光电装置之前，已经对太阳光输出进行了衰减、截取或其他方式的改变。
此外，该系统可以是全太阳能系统，其中，这两个光子源都提供从太阳光谱所得到的光子。因此，每个光子源可以是输送全部或经修正的太阳光谱的太阳光子收集组件。
但是，该装置并不限于用于太阳能发电的系统。代替前面的实施方式中的太阳/光子收集组件，该系统可以改为包括另一本地光子源。每个本地光子源根据带隙，提供其波长范围针对该装置中的一个或其他电池中的有效转换而匹配的光子。根据合适的本地光子源的任意组合，这两个本地源可以是运行在不同波长的相同类型，诸如，具有不同输出波长的两个激光器，或者可以是两种不同类型的。这些本地源可以被选择为提供与制造这些电池的半导体材料的带隙的良好光谱匹配，例如，可以利用特别有效的光电材料。
与太阳能系统一样，具有两个本地源的系统可以运行在轮替模式，其中，这些源运行在不同的时刻。或者，这些源可以运行在相同的时刻，使得这两者同时向该光电装置提供光子。另一可选方式是补充模式，其中，这些源中的一个提供大部分的光子，而如果该系统对电力的需求有暂时的增加，则可以另外打开另一个源。
在其中希望两个源运行在不同的时刻的系统中，该系统可以包括移动或位置配置组件(如针对太阳能系统所讨论的)，以将这些组件配置在第一位置(其中，上电池从第一本地源接收光子，这些光子穿过上电池传到下电池)和第二位置(其中，上电池从第二本地源接收光子，这些光子在上电池中被吸收)之间。
图7示出了这种系统的示例的简化表示，其中，装置10在枢轴系统80上第一位置(其中，上电池24靠近第一本地光子源88)和第二位置(其中，上电池靠近第二本地光子源90，如图虚线10’所示)之间移动。同样，没有示出透镜、电连接、热负载等。
或者，该系统可以设置为同时由这两个本地源来照射上电池。图8示出了这种设置的示例的简化表示。装置10可以相对于每个光子源88和90固定，而且，每个光子源可以具有透镜、镜面等的组件92和94，其配置为将从该源所发射的光引导到装置10的上电池24上。将这种类型的固定配置针对两个本地源实施比针对太阳能和本地源系统实施更简单，这是因为不需要透镜组件中的一个全天地跟踪太阳的位置。图8的系统被用于来自两个源的光子的同时和交替供应的情况。
图9示出了适于同时和交替照射的使用的另一示例系统的简化表示。在这种情况下，这两个光子源88和90被定位为分别向与其相关的电池22和24直接地提供光子。如图8一样，这并不需要任何移动的部件，而且，并不需要绝缘层26对来自第一光子源88的光子(希望其到达下电池22)是透明的。但是，确实需要这两个电池22和24都具有适于接收入射光子以进行吸收的表面。也可以将图9的设置调整为适于其中太阳光子收集组件形成了光子源中的一个的太阳能系统。
在所有的示例中，光电池中的一个或两个可以是具有传统带隙的半导体电池。或者，一个或两个电池可以是量子阱电池，其中，将带隙更普通地按照有效带隙、吸收边缘或能带边缘而加以考虑。为了理解和实施本发明的目的，应当认为这些术语的含义是相同的，并因此在本说明书中可以互换地使用。
此外，可以用两个或更多个光子源(其一起运行，以提供与第一和第二带隙相关的第一和第二波长范围中的光子)来代替第一光子源和第二光子源中的每一个。该选项可以用于实现特定光子光谱，以与一个或其他带隙匹配，或者例如，用于实现所期望的光功率水平。
参考文献
[1]W.P.Mulligan，A.Terao，S.G.Daroczi，O.C.Pujol，M.J.Cudzinovic，P.J.Verlinden，R.M.Swanson，P.Benitez，and J.C.Minano，“A flat-plateconcentrator：Micro-concentrator design overview，”in Conference Record ofthe Twenty-Eighth IEEE Photovoltaic Specialists Conference-2000，IEEEPhotovoltaic Specialists Conference，2000，pp.1495-1497.
[2]Terao，A.and R.M.Swanson，“Mechanically Stacked Cells forFlat-Plate concentrator：Micro-concentrators，”in Proceedings of 19thEuropean  Photovoltaic Solar Energy Conference 2004：Paris，France，p.2285-2288.
[3]JP 2002368238
[4]Nagashima，T.，K.Okumura，and K.Murata，“Carrier Recombinationof Germanium Back-Contacted type bottom cells for three-terminal TandemSolar Cells，”in Proceedings of 17th European Photovoltaic Solar EnergyConference.2001：Munich，Germany，p.2203-2206.
[5]US 10/841,843
[6]Kittl，E.，M.D.Lemmert，and R.J.Schwartz，“Performance ofGermanium PIN-Photovoltaic cells at high incident Radiation Intensity，”inProceedings of 11th Photovoltaic Specialists Conference 1975.p.424-430.
[7]Chiang，S.-Y.，B.G.Carbajal，and F.Wakefield，“Thin TandemJunction Photovoltaic，”in Conference Record，13th IEEE PhotovoltaicSpecialists Conference 1978.New York：IEEE.p1290-1293.
[8]T.Nagashima，K.Okumura，K.Murata，and M.Yamaguchi，“Agermanium back-contact type cell for thermophotovoltaic application，”inProceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion，Vols.A-C，2003，pp.200-203.
[9]WO 03/100868
[10]US 4,341,918
[11]Bennett，A.L.，W.R.Harding，and E.R.Stonebrake，“An IntegratedHigh-Voltage Solar Cell，”in Proceedings of the 6th Photovoltaic SpecialistConference，1967，p.148-159.
[12]Borden，P.G.，“A Monolithic series-connected AlGaAs/GaAs SolarCell Array，”in Proceedings of the 14th Photovoltaic Specialist Conference，1980，p.554-562.
[13]D.Krut，R.Sudharsanan，W.Nishikawa，T.Isshiki，J.Ermer，andN.H.Karam，“Monolithic multi-cell GaAs laser power converter with veryhigh current density，”in Conference Record of the Twenty-Ninth IEEEPhotovoltaic Specialists Conference 2002，pp.908-911.
[14]S.van Riesen，F.Dimroth，and A.W.Bett，“Fabrication of MIM-GaAs solar cells for high concentration PV，”in Proceedings of the 3rd WorldConference on Photovoltaic Energy Conversion，Vols.A-C，2003，pp.833-836.
[15]US 6239354
[16]W.P.Mulligan，A.Terao，D.D.Smith，P.J.Verlinden，R.M.Swanson，“Development of chip-size silicon solar cells，”in Conference Record of theTwenty-Eighth IEEE Photovoltaic Specialists Conference - 2000，IEEEPhotovoltaic Specialists Conference，2000，pp.158-163.
[17]Andreev，V.M.，V.P.Khvostikov，O.A.Khvostikova，E.V.Oliva，andV.D.Rumyantsev，“Thermophotovoltaic Cells With Sub-Bandgap PhotonRecirculation，”in Proceedings of 17th European Photovoltaic Solar EnergyConference.2001：Munich，Germany，p.219-222.

Claims (38)

1、一种光电系统，该光电系统包括：
光电装置，该光电装置包括：
下光电池，其由具有第一带隙的半导体材料制成，并具有用于从该下电池提取电流的第一电触点；
电绝缘层，其被一体地制造在所述下光电池上；以及
上光电池，其由具有比所述第一带隙更大的第二带隙的半导体材料制成，所述上光电池被一体地制造在所述电绝缘层上并具有用于从所述上电池提取电流的第二电触点；
一个或多个第一光子源，其可工作为向所述光电装置提供多个光子，这些光子具有在主要与所述第一带隙相关的第一波长范围中的多个波长；以及
一个或多个第二光子源，其可工作为向所述光电装置提供多个光子，这些光子具有在主要与所述第二带隙相关的第二波长范围中的多个波长。
2、根据权利要求1所述的光电系统，其中，所述第一光子源和所述第二光子源中的一个是被设置为收集来自太阳或经修正的太阳光谱的多个光子、并将该多个光子传送到所述光电装置的光子收集组件，而所述第一光子源和所述第二光子源中的另一个是本地光子源。
3、根据权利要求2所述的光电系统，其中，所述本地光子源是热光子源、单色光子源或发光光子源。
4、根据权利要求2或3所述的光电系统，其中，所述第二光子源是所述光子收集组件，而且，所述上光电池是针对由所述太阳或经修正的太阳光谱发出的多个光子的光电转换而优化的。
5、根据权利要求4所述的光电系统，其中，所述下光电池是针对由所述本地光子源发出的多个光子的光电转换而优化的。
6、根据权利要求1所述的光电系统，其中，所述第一光子源是本地光子源，而且，所述第二光子源也是本地光子源。
7、根据权利要求6所述的光电系统，其中，这两个本地光子源中的一个或两个是热光子源、单色光子源或发光光子源。
8、根据权利要求1所述的光电系统，其中，所述第一光子源是被设置为收集来自太阳或经修正的太阳光谱的多个光子并将其传送到所述光电装置的光子收集组件，而且，所述第二光子源是被设置为收集来自太阳或经修正的太阳光谱的多个光子并将其传送到所述光电装置的光子收集组件。
9、根据权利要求1所述的光电系统，其中，所述第一光子源和所述第二光子源是公共本地光子源，其可工作为提供所述第一波长范围和所述第二波长范围中的多个光子。
10、根据权利要求1到9中任意一项所述的光电系统，其中，经由所述上光电池和所述绝缘层将来自所述第一光子源的多个光子提供到所述下光电池，而将来自所述第二光子源的多个光子直接提供到所述上光电池。
11、根据权利要求10所述的光电系统，该光电系统还包括：定位机构，其可工作为在第一配置和第二配置之间设置所述光电系统，其中，在所述第一配置中，所述上光电池能够接收由所述第一光子源提供的多个光子，而在所述第二配置中，将所述上光电池暴露于由所述第二光子源提供的多个光子。
12、根据权利要求1到9中任意一项所述的光电系统，其中，将来自所述第一光子源的光子直接提供到所述下光电池，而将来自所述第二光子源的光子直接提供到所述上光电池。
13、根据前述权利要求中任意一项所述的光电系统，其中，所述下光电池由间接带隙半导体材料制成。
14、根据权利要求13所述的光电系统，其中，所述间接带隙半导体材料是硅、锗或硅-锗合金。
15、根据前述权利要求中任意一项所述的光电系统，其中，所述第一电触点位于所述下光电池的下侧，与所述电绝缘层相对。
16、根据前述权利要求中任意一项所述的光电系统，其中，所述电绝缘层具有比制成所述上电池的半导体材料的带隙更大的带隙。
17、根据权利要求1到16中任意一项所述的光电系统，其中，所述上光电池包括两个或更多个子光电池，所述两个或更多个子光电池被串联地电连接并被设置为在所述上光电池的平面中相互邻接，以形成一体的集成模块结构(MIMS)。
18、根据权利要求17所述的光电系统，其中，每个子光电池包括两个或更多个p-n结结构，所述p-n结结构被设置为彼此上下层叠并由具有不同带隙的半导体材料制成，并且所述p-n结结构由一个或多个隧道结串联地电连接以形成级联子光电池。
19、根据权利要求1到16中任意一项所述的光电系统，其中，所述上光电池包括两个或更多个p-n结结构，所述p-n结结构被设置为彼此上下层叠并由具有不同带隙的半导体材料制成，并且所述p-n结结构由一个或多个隧道结串联地电连接以形成级联子光电池。
20、根据前述权利要求中任意一项所述的光电系统，其中，所述上光电池包括一个或多个布拉格反射器和/或光子腔结构，以增加所述上光电池中的光子循环利用。
21、根据前述权利要求中任意一项所述的光电系统，其中，所述下电池的一个或多个表面被钝化，以降低电荷载流子的表面复合。
22、根据前述权利要求中任意一项所述的光电系统，其中，所述第一电触点包括第一个一对电触点，而所述第二电触点包括第二个一对电触点。
23、一种经由光生伏打效应来发电的方法，该方法包括以下步骤：提供光电装置，该光电装置包括：
下光电池，其由具有第一带隙的半导体材料制成，并具有用于从该下电池提取电流的第一电触点；
电绝缘层，其被一体地制造在所述下光电池上；以及
上光电池，其由具有比所述第一带隙更大的第二带隙的半导体材料制成，所述上光电池被一体地制造在所述电绝缘层上并具有用于从该上电池提取电流的第二电触点；
将所述装置暴露于由一个或多个第一光子源提供的光子，这些光子具有在主要与所述第一带隙相关的波长范围中的多个波长，并至少从所述下光电池提取电流；以及
将所述装置暴露于由一个或多个第二光子源提供的多个光子，这些光子具有在主要与所述第二带隙相关的波长范围中的多个波长，并至少从所述上光电池提取电流。
24、根据权利要求23所述的方法，其中，所述第一光子源和所述第二光子源中的一个是太阳或经修正的太阳光谱，而所述第一光子源和所述第二光子源中的另一个是本地光子源。
25、根据权利要求24所述的方法，其中，所述本地光子源是热光子源、单色光子源或发光光子源。
26、根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述第二光子源是太阳或经修正的太阳光谱，而所述上光电池是针对由太阳或经修正的太阳光谱发出的多个光子的光电转换而优化的。
27、根据权利要求24到26中任意一项所述的方法，该方法包括以下步骤：
在白天期间将所述装置暴露于由太阳提供的光子，以及在白天以外的期间将所述装置暴露于由所述本地光子源提供的光子。
28、根据权利要求23所述的方法，其中，所述第一光子源是本地光子源，而且所述第二光子源也是本地光子源。
29、根据权利要求28所述的方法，其中，这两个本地光子源中的一个或两个是热光子源、单色光子源或发光光子源。
30、根据权利要求28或29所述的方法，该方法包括以下步骤：
在一个或多个第一时段期间将所述装置暴露于由所述第一光子源提供的光子，以及，在与所述一个或多个第一时段不同的一个或多个第二时段期间将所述装置暴露于由所述第二光子源提供的光子。
31、根据权利要求28或29所述的方法，该方法包括以下步骤：
将所述装置同时暴露于由所述第一光子源提供的光子以及由所述第二光子源提供的光子。
32、根据权利要求23所述的方法，其中，所述第一光子源是被设置为从太阳或经修正的太阳光谱收集多个光子、并将所述多个光子传送到所述光电装置的光子收集组件，而且，所述第二光子源是被设置为从太阳或经修正的太阳光谱收集多个光子、并将所述多个光子传送到所述光电装置的光子收集组件。
33、根据权利要求23所述的方法，其中，所述第一光子源和所述第二光子源是公共本地光子源，其可工作为提供所述第一波长范围和所述第二波长范围中的多个光子。
34、根据权利要求23到33中任意一项所述的方法，其中，将所述装置暴露于由所述第一光子源提供的多个光子的步骤以及将所述装置暴露于由所述第二光子源提供的多个光子的步骤都包括将所述上光电池暴露于这些光子。
35、根据权利要求34所述的方法，其中，将所述装置暴露于由所述第一光子源提供的多个光子的步骤包括将所述装置以第一配置进行设置，在所述第一配置中，将所述上光电池暴露于来自所述第一光子源的多个光子；以及将所述装置暴露于由所述第二光子源提供的多个光子的步骤包括将所述装置以第二配置进行设置，在所述第二配置中，将所述上光电池暴露于来自所述第二光子源的多个光子。
36、根据权利要求23到33中任意一项所述的方法，其中，将所述装置暴露于由所述第一光子源提供的多个光子的步骤包括将所述下光电池暴露于来自所述第一光子源的多个光子；以及将所述装置暴露于由第二光子源提供的多个光子的步骤包括将所述上光电池暴露于来自所述第二光子源的多个光子。
37、一种基本上参照附图2到9所述的光电系统。
38、一种基本上参照附图2到9所述的通过光生伏打效应来发电的方法。
CNB2006800355426A 2005-09-26 2006-09-26 光电装置、光电系统和光发电方法 Expired - Fee Related CN100565939C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0519599.5 2005-09-26
GBGB0519599.5A GB0519599D0 (en) 2005-09-26 2005-09-26 Photovoltaic cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101292367A true CN101292367A (zh) 2008-10-22
CN100565939C CN100565939C (zh) 2009-12-02

Family

ID=35335467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006800355426A Expired - Fee Related CN100565939C (zh) 2005-09-26 2006-09-26 光电装置、光电系统和光发电方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20080230112A1 (zh)
EP (1) EP1941551A2 (zh)
JP (1) JP5345396B2 (zh)
KR (1) KR20080070632A (zh)
CN (1) CN100565939C (zh)
AU (1) AU2006293699B2 (zh)
CA (1) CA2623192C (zh)
GB (1) GB0519599D0 (zh)
WO (1) WO2007034228A2 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103280483A (zh) * 2013-05-08 2013-09-04 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种三结太阳电池及其制备方法
CN103337548A (zh) * 2013-06-19 2013-10-02 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 含Bi热光伏电池的结构及其制备方法
CN103346189A (zh) * 2013-05-10 2013-10-09 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 三结太阳电池及其制备方法
CN104868007A (zh) * 2014-02-21 2015-08-26 信越化学工业株式会社 聚光型光电转换装置及其制造方法
CN109309137A (zh) * 2017-07-28 2019-02-05 国家科学研究中心 串联光伏电池
CN113340158A (zh) * 2021-05-11 2021-09-03 上海机电工程研究所 基于可见光传输的无线传能装置与方法

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4986056B2 (ja) * 2007-12-13 2012-07-25 シャープ株式会社 集光式光電変換装置
EP2277192B1 (en) * 2008-05-12 2014-11-12 Villanova University Solar cells and method of making solar cells
US20110168234A1 (en) * 2008-06-11 2011-07-14 John Beavis Lasich Photovoltaic device for a closely packed array
DE202008010452U1 (de) * 2008-08-06 2009-09-17 Linder, Patrik Fotovoltaikmodul und Fotovoltaikanlage
US20110017257A1 (en) * 2008-08-27 2011-01-27 Stion Corporation Multi-junction solar module and method for current matching between a plurality of first photovoltaic devices and second photovoltaic devices
WO2010091391A2 (en) 2009-02-09 2010-08-12 Semprius, Inc. Concentrator-type photovoltaic (cpv) modules, receivers and sub-receivers and methods of forming same
GB2476300B (en) * 2009-12-18 2012-11-07 Eastman Kodak Co Luminescent solar concentrator
KR101036213B1 (ko) * 2010-01-26 2011-05-20 광주과학기술원 발광소자와 태양전지 성능을 포함하는 전자소자
US8735791B2 (en) 2010-07-13 2014-05-27 Svv Technology Innovations, Inc. Light harvesting system employing microstructures for efficient light trapping
US8624294B2 (en) * 2010-11-02 2014-01-07 International Business Machines Corporation Semiconductor with power generating photovoltaic layer
TWI412149B (zh) * 2010-12-16 2013-10-11 Univ Nat Central Laser energy conversion device
JP5598818B2 (ja) * 2010-12-28 2014-10-01 独立行政法人物質・材料研究機構 複合太陽電池
FR2973944B1 (fr) * 2011-04-06 2014-01-10 Commissariat Energie Atomique Emetteur pour systeme thermophotovoltaique et systeme thermophotovoltaique comportant au moins un tel emetteur
US10115764B2 (en) * 2011-08-15 2018-10-30 Raytheon Company Multi-band position sensitive imaging arrays
WO2013112596A1 (en) * 2012-01-23 2013-08-01 Stc.Unm Multi-source optimal reconfigurable energy harvester
KR101440607B1 (ko) * 2013-04-15 2014-09-19 광주과학기술원 태양전지 모듈 및 이의 제조방법
JP6366914B2 (ja) * 2013-09-24 2018-08-01 株式会社東芝 多接合型太陽電池
CN103777547B (zh) * 2014-01-21 2016-04-20 南京理工技术转移中心有限公司 大量程线阵光电池光斑定位跟踪传感器及光斑定位方法
JP5835375B2 (ja) * 2014-02-27 2015-12-24 トヨタ自動車株式会社 太陽電池搭載構造
CN104880148B (zh) * 2014-02-28 2018-01-16 同方威视技术股份有限公司 一种测量物体间偏差的方法
US20150280025A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-01 Sharp Kabushiki Kaisha Highly efficient photovoltaic energy harvesting device
JP6338990B2 (ja) 2014-09-19 2018-06-06 株式会社東芝 多接合型太陽電池
WO2017059068A1 (en) * 2015-09-29 2017-04-06 Semprius, Inc. Multi-junction photovoltaic micro-cell architectures for energy harvesting and/or laser power conversion
JP2018207024A (ja) * 2017-06-08 2018-12-27 住友電気工業株式会社 光発電素子
US11508864B2 (en) * 2019-08-16 2022-11-22 Alliance For Sustainable Energy, Llc Tandem module unit

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US211850A (en) * 1879-02-04 Improvement in lamps
US4094704A (en) * 1977-05-11 1978-06-13 Milnes Arthur G Dual electrically insulated solar cells
US4128733A (en) * 1977-12-27 1978-12-05 Hughes Aircraft Company Multijunction gallium aluminum arsenide-gallium arsenide-germanium solar cell and process for fabricating same
US4295002A (en) * 1980-06-23 1981-10-13 International Business Machines Corporation Heterojunction V-groove multijunction solar cell
SE451353B (sv) * 1980-09-09 1987-09-28 Energy Conversion Devices Inc Fotokensligt, amorft flercellsdon
JPS5768083A (en) * 1980-10-14 1982-04-26 Kansai Electric Power Co Inc:The Converting method from solar energy to electric energy and device used for performing the same
US4341918A (en) * 1980-12-24 1982-07-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High voltage planar multijunction solar cell
JPS57153478A (en) * 1981-03-19 1982-09-22 Agency Of Ind Science & Technol Photoelectric conversion device
US4477721A (en) * 1982-01-22 1984-10-16 International Business Machines Corporation Electro-optic signal conversion
US4688068A (en) * 1983-07-08 1987-08-18 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Quantum well multijunction photovoltaic cell
US4632712A (en) * 1983-09-12 1986-12-30 Massachusetts Institute Of Technology Reducing dislocations in semiconductors utilizing repeated thermal cycling during multistage epitaxial growth
US4568958A (en) * 1984-01-03 1986-02-04 General Electric Company Inversion-mode insulated-gate gallium arsenide field-effect transistors
US4542256A (en) * 1984-04-27 1985-09-17 University Of Delaware Graded affinity photovoltaic cell
EP0197034A1 (en) * 1984-10-16 1986-10-15 TODOROF, William J. Multi-layer thin film, flexible silicon alloy photovoltaic cell
WO1986002463A1 (fr) * 1984-10-19 1986-04-24 Alain Zarudiansky Systeme de lunettes
US4667059A (en) * 1985-10-22 1987-05-19 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Current and lattice matched tandem solar cell
US5011550A (en) * 1987-05-13 1991-04-30 Sharp Kabushiki Kaisha Laminated structure of compound semiconductors
JPH01225372A (ja) * 1988-03-04 1989-09-08 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池
US5342451A (en) * 1990-06-07 1994-08-30 Varian Associates, Inc. Semiconductor optical power receiver
GB9122197D0 (en) * 1991-10-18 1991-11-27 Imperial College A concentrator solar cell
US5261969A (en) * 1992-04-14 1993-11-16 The Boeing Company Monolithic voltage-matched tandem photovoltaic cell and method for making same
FR2690278A1 (fr) * 1992-04-15 1993-10-22 Picogiga Sa Composant photovoltaïque multispectral à empilement de cellules, et procédé de réalisation.
US5322573A (en) * 1992-10-02 1994-06-21 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration InP solar cell with window layer
US5517339A (en) * 1994-06-17 1996-05-14 Northeast Photosciences Method of manufacturing high efficiency, broad bandwidth, volume holographic elements and solar concentrators for use therewith
US5626687A (en) * 1995-03-29 1997-05-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Thermophotovoltaic in-situ mirror cell
US6150604A (en) * 1995-12-06 2000-11-21 University Of Houston Quantum well thermophotovoltaic energy converter
US6147296A (en) * 1995-12-06 2000-11-14 University Of Houston Multi-quantum well tandem solar cell
US5851310A (en) * 1995-12-06 1998-12-22 University Of Houston Strained quantum well photovoltaic energy converter
US6181721B1 (en) * 1996-05-20 2001-01-30 Sdl, Inc. Visible wavelength, semiconductor optoelectronic device with a high power broad, significantly laterally uniform, diffraction limited output beam
US5902417A (en) * 1996-12-12 1999-05-11 Hughes Electornics Corporation High efficiency tandem solar cells, and operating method
US5853497A (en) * 1996-12-12 1998-12-29 Hughes Electronics Corporation High efficiency multi-junction solar cells
DE19714054A1 (de) * 1997-04-05 1998-10-08 Daimler Benz Ag SiGe-Photodetektor mit hohem Wirkungsgrad
KR100585544B1 (ko) * 1997-07-29 2007-10-17 액세스 비지니스 그룹 인터내셔날 엘엘씨 세포 재생 가속 조성물
US6008507A (en) * 1998-09-01 1999-12-28 Kingmax Technology Inc. Photoelectric semiconductor device having a GaAsP substrate
US6239354B1 (en) * 1998-10-09 2001-05-29 Midwest Research Institute Electrical isolation of component cells in monolithically interconnected modules
US6154034A (en) * 1998-10-20 2000-11-28 Lovelady; James N. Method and apparatus for testing photovoltaic solar cells using multiple pulsed light sources
JP2000349393A (ja) * 1999-03-26 2000-12-15 Fuji Xerox Co Ltd 半導体デバイス、面発光型半導体レーザ、及び端面発光型半導体レーザ
IT1306157B1 (it) * 1999-05-26 2001-05-30 Acciai Speciali Terni Spa Procedimento per il miglioramento di caratteristiche magnetiche inlamierini di acciaio al silicio a grano orientato mediante trattamento
GB0118150D0 (en) * 2001-07-25 2001-09-19 Imperial College Thermophotovoltaic device
JP4394366B2 (ja) * 2003-03-26 2010-01-06 時夫 中田 両面受光太陽電池
US7190531B2 (en) * 2003-06-03 2007-03-13 Rensselaer Polytechnic Institute Concentrating type solar collection and daylighting system within glazed building envelopes
JP5248782B2 (ja) * 2004-01-20 2013-07-31 シリアム・テクノロジーズ・インコーポレーテッド エピタキシャルに成長させた量子ドット材料を有する太陽電池
JP4213718B2 (ja) * 2004-01-28 2009-01-21 京セラ株式会社 太陽電池モジュール
US20050247339A1 (en) * 2004-05-10 2005-11-10 Imperial College Innovations Limited Method of operating a solar cell

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103280483A (zh) * 2013-05-08 2013-09-04 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种三结太阳电池及其制备方法
CN103280483B (zh) * 2013-05-08 2015-10-28 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种三结太阳电池及其制备方法
CN103346189A (zh) * 2013-05-10 2013-10-09 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 三结太阳电池及其制备方法
CN103346189B (zh) * 2013-05-10 2015-12-09 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 三结太阳电池及其制备方法
CN103337548A (zh) * 2013-06-19 2013-10-02 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 含Bi热光伏电池的结构及其制备方法
CN103337548B (zh) * 2013-06-19 2016-12-07 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 含Bi热光伏电池的结构及其制备方法
CN104868007A (zh) * 2014-02-21 2015-08-26 信越化学工业株式会社 聚光型光电转换装置及其制造方法
CN104868007B (zh) * 2014-02-21 2018-03-23 信越化学工业株式会社 聚光型光电转换装置及其制造方法
CN109309137A (zh) * 2017-07-28 2019-02-05 国家科学研究中心 串联光伏电池
CN113340158A (zh) * 2021-05-11 2021-09-03 上海机电工程研究所 基于可见光传输的无线传能装置与方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007034228A2 (en) 2007-03-29
CN100565939C (zh) 2009-12-02
US20080230112A1 (en) 2008-09-25
EP1941551A2 (en) 2008-07-09
JP2009510719A (ja) 2009-03-12
AU2006293699A1 (en) 2007-03-29
WO2007034228A3 (en) 2007-06-21
JP5345396B2 (ja) 2013-11-20
CA2623192C (en) 2015-12-22
KR20080070632A (ko) 2008-07-30
CA2623192A1 (en) 2007-03-29
AU2006293699B2 (en) 2011-12-01
GB0519599D0 (en) 2005-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100565939C (zh) 光电装置、光电系统和光发电方法
US6239354B1 (en) Electrical isolation of component cells in monolithically interconnected modules
KR101908742B1 (ko) 다중접합 태양전지를 위한 인화인듐 격자 상수의 타입-2 고 밴드갭 터널 접합
CN106206780B (zh) 基于纳米线的太阳能电池结构
US8912428B2 (en) High efficiency multijunction II-VI photovoltaic solar cells
TWI412140B (zh) 具有組成分等之透明緩衝層的太陽能電池
TWI423454B (zh) 具有晶格不匹配之ＧｒＩＩＩ-ＧｒＶ-Ｘ層和組成分等之緩衝層的多接點太陽能電池
JP5502871B2 (ja) 光電池
US8101856B2 (en) Quantum well GaP/Si tandem photovoltaic cells
JPH05114747A (ja) 改良されたモノリシツクなタンデム型太陽電池
CN101740663A (zh) 制造太阳能电池的方法
KR20080079058A (ko) 박막형 태양전지 모듈과 그의 제조방법
JP2004320033A (ja) 高ミスカット角度の基体上に成長された多接合光起電セル
CN101740647A (zh) 具有两个变质层的四结倒置变质多结太阳能电池
CN101494246A (zh) 具有iii-v族化合物半导体电池的高聚光度地面太阳能电池组件
Datas et al. Monolithic interconnected modules (MIM) for high irradiance photovoltaic energy conversion: A comprehensive review
US20120318324A1 (en) Laterally Arranged Multiple-Bandgap Solar Cells
KR20150063449A (ko) 무기 태양 전지 효율을 증가시키기 위한 엑시톤 에너지 전달
Feteha et al. The effects of temperature and light concentration on the GaInP/GaAs multijunction solar cell’s performance
RU2539102C1 (ru) Многопереходный солнечный элемент
CN101345268B (zh) 具有结合结构的半导体光电元件
US20210288202A1 (en) Photovoltaic device
Andreev GaAs and high-efficiency space cells
Zhang et al. Three-terminal heterojunction bipolar transistor solar cells with non-ideal effects: Efficiency limit and parametric optimum selection
Roy et al. Numerical Analysis of Lattice-matched InAlAs/InGaAsP/InGaAs based Triple-junction Solar Cell using MATLAB/Simulink

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20091202

Termination date: 20160926

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee