CN205376540U - 一种高效热光伏电池 - Google Patents

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方结彬
石强
黄玉平
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Abstract

本实用新型公开了一种高效热光伏电池，电池结构由上到下依序为正面Ag电极、高折射率氮化硅、高折射率氧化硅、P+层、N型锑化镓、背面Al电场和背面Ag电极，高折射率氮化硅、高折射率氧化硅、P+层、N型锑化镓和背面Al电场为层叠式设置。与现有技术相比，本实用新型具有设计新颖、制作简单、适合大批量生产等优点，并具有不受昼夜、季节或天气的影响而提供稳定的电能、且高转换效率、静音、携带轻便、无机械结构、构造简单、故障率低、单位体积或重量的发电功率比高等优点。

Description

一种高效热光伏电池
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种高效热光伏电池。
背景技术
太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-NJunction)上，形成新的空穴-电子对(V-Epair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势垒的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(Si)电池，三五族半导体电池(GaAs,Cds/Cu2S,Cds/CdTe,Cds/InP,CdTe/Cu2Te)，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达99.9999％、电阻率在10Ω-cm以上的P型单晶硅，包括正面绒面、正面p-n结、正面减反射膜、正背面电极等部分。在组件封装为正面受光照面加透光盖片(如高透玻璃及EVA)保护，防止电池受外层空间范爱伦带内高能电子和质子的辐射损伤。
热光伏电池技术是将高温热辐射体的能量通过半导体P-N结直接转换成电能的技术,即利用半导体P-N结在近红外光照射下,产生光生伏特效应。其原理与传统太阳能电池相似,差别在光源利用不同。传统太阳能电池是利用太阳光或可见光(400-800nm),但热光伏电池则是利用红外线热辐射或火焰发出的红外线(800-2000nm)。
热光伏电池概念为上世纪60年代提出,目前美国和德国研究集中在制备方法相对简单的锑化镓(GaSb)同质P-N结热光伏电池,麻省理工学院林肯实验室C.A.WANG报导了MOVPE生长热光伏(TPV)用GaInAsSb合金材料研究进展,用与之晶格匹配的GaSb基材,所有前体均为有机金属；包括:TMGa,TMIn,TBAs,TMSb；n/p型参杂剂分别为DMTe和DMZn；材料质量取决于生长温度,In和As含量和衬底错取向度。得到了类镜面的表面形貌和室温光萤(PL)光谱,其峰值发射波长为2-2.59mm；X射线衍射,表面形貌和低温测量表明,生长温度由575℃下降至525℃及减少In,As含量都可使材料质量提高。1996年,美国的JXCrystals公司报导了基于GaSb电池的便携式小型热光伏发电系统,能源利用率接近90％,美国西华盛顿大学开发了一种热光伏动力汽车样品,装配8个GaSb热光伏系统组件,最高时速100英哩。
热光伏电池目前研究较多的有Si、Ge、GaSb、InGaSb、InGaAsSb及多量子阱(MQW)电池等。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种设计新颖、制作简单和光电转换率高的高效热光伏电池。
为了解决上述技术问题，本实用新型一种高效热光伏电池，电池结构由上到下依序为正面Ag电极、高折射率氮化硅、高折射率氧化硅、P+层、N型锑化镓、背面Al电场和背面Ag电极，高折射率氮化硅、高折射率氧化硅、P+层、N型锑化镓和背面Al电场为层叠式设置。
作为上述方案的改进，所述高折射率氮化硅包括第一层氮化硅Si3N4薄膜和第二层氮化硅Si3N4薄膜，第二层氮化硅Si3N4薄膜层叠在第一层氮化硅Si3N4薄膜上，第一层氮化硅Si3N4薄膜层叠在高折射率氧化硅上。
作为上述方案的改进，所述正面Ag电极印刷在第二层氮化硅Si3N4薄膜上。
作为上述方案的改进，所述N型锑化镓为N型掺碲锑化镓片、电阻率为:0.0085Ω-cm、禁带宽度为0.72eV、晶向为[100]。
作为上述方案的改进，所述高折射率氮化硅采用复合薄膜技术法沉积。
作为上述方案的改进，所述高折射率氧化硅采用UV紫外线辐射法沉积。
作为上述方案的改进，所述正面Ag电极由主栅和细栅组成。
作为上述方案的改进，所述主栅数量为3-5根,细栅数量为100-120根。
实施本实用新型，具有如下有益效果：通过层叠高折射率氮化硅，能提高电池效率,增加电池抗电势诱导衰减(Anti-PID)能力；通过层叠高折射率氧化硅，能提高电池效率,增加电池抗电势诱导衰减(Anti-PID)能力,通过N型锑化镓，进一步提高电池效率,无光致衰减效应；同时具有设计新颖、制作简单、适合大批量生产等优点，并具有不受昼夜、季节或天气的影响而提供稳定的电能、且高转换效率、静音、携带轻便、无机械结构、构造简单、故障率低、单位体积或重量的发电功率比高等优点。
附图说明
图1为本实用新型一种高效热光伏电池结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
如图1所示，本实用新型的一种高效热光伏电池，电池结构由上到下依序为正面Ag电极1、高折射率氮化硅2、高折射率氧化硅3、P+层4、N型锑化镓5、背面Al电场6和背面Ag电极7，高折射率氮化硅2、高折射率氧化硅3、P+层4、N型锑化镓5、背面Al电场6为层叠式设置。
优选地，高折射率氮化硅2包括第一层氮化硅Si3N4薄膜21和第二层氮化硅Si3N4薄膜22，第二层氮化硅Si3N4薄膜22层叠在第一层氮化硅Si3N4薄膜21上，第一层氮化硅Si3N4薄膜21层叠在高折射率氧化硅3上。
优选地，正面Ag电极1印刷在第二层氮化硅Si3N4薄膜21上。
优选地，N型锑化镓为N型掺碲锑化镓片、电阻率为:0.0085Ω-cm、禁带宽度为0.72eV、晶向为[100]。
优选地，高折射率氮化硅2采用复合薄膜技术法沉积。复合薄膜技术法沉积高折射率氮化硅2的步骤包括，在温度为400-450℃压强1600-2000毫托、等离子功率6000-7000Watt的反应腔中，通入NH33.5-4.5slm(slm表示每分钟标准升)和SiH4900-1100sccm(sccm表示每分钟标准毫升)，反应时间为200-230s，形成所述第一层氮化硅Si3N4薄膜21；将流量调整为NH34.5-6.5slm、SiH4500-800sccm，反应时间390-410s，形成所述第二层氮化硅Si3N4薄膜22。
优选地，高折射率氧化硅3采用UV紫外线辐射法沉积。UV紫外线辐射法沉积高折射率氧化硅步骤包括，在短波长的UV紫外线辐射的条件下，在反应腔中通入氧气与氮气，其中，反应温度为50-60℃，氧气流量为15-25L/min，氮气流量为10-20L/min，沉积时间8-12s。
优选地，正面Ag电极由主栅和细栅组成，主栅数量为3-5根,细栅数量为100-120根。
实施本实用新型，具有如下有益效果：通过层叠高折射率氮化硅，能提高电池效率,增加电池抗电势诱导衰减(Anti-PID)能力；通过层叠高折射率氧化硅，能提高电池效率,增加电池抗电势诱导衰减(Anti-PID)能力,通过N型锑化镓，进一步提高电池效率,无光致衰减效应；同时具有设计新颖、制作简单、适合大批量生产等优点，并具有不受昼夜、季节或天气的影响而提供稳定的电能、且高转换效率、静音、携带轻便、无机械结构、构造简单、故障率低、单位体积或重量的发电功率比高等优点。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种高效热光伏电池，其特征在于，电池结构由上到下依序为正面Ag电极、高折射率氮化硅、高折射率氧化硅、P+层、N型锑化镓、背面Al电场和背面Ag电极，高折射率氮化硅、高折射率氧化硅、P+层、N型锑化镓和背面Al电场为层叠式设置。
2.如权利要求1所述一种高效热光伏电池，其特征在于，所述高折射率氮化硅包括第一层氮化硅Si3N4薄膜和第二层氮化硅Si3N4薄膜，第二层氮化硅Si3N4薄膜层叠在第一层氮化硅Si3N4薄膜上，第一层氮化硅Si3N4薄膜层叠在高折射率氧化硅上。
3.如权利要求2所述一种高效热光伏电池，其特征在于，所述正面Ag电极印刷在第二层氮化硅Si3N4薄膜上。
4.如权利要求1所述一种高效热光伏电池，其特征在于，所述N型锑化镓为N型掺碲锑化镓片、电阻率为:0.0085Ω-cm、禁带宽度为0.72eV、晶向为100。
5.如权利要求1所述一种高效热光伏电池，其特征在于，所述高折射率氮化硅采用复合薄膜技术法沉积。
6.如权利要求1所述一种高效热光伏电池，其特征在于，所述高折射率氧化硅采用UV紫外线辐射法沉积。
7.如权利要求1所述一种高效热光伏电池，其特征在于，所述正面Ag电极由主栅和细栅组成。
8.如权利要求7所述一种高效热光伏电池，其特征在于，所述主栅数量为3-5根,细栅数量为100-120根。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109708753A (zh) * 2019-02-22 2019-05-03 苏州馥昶空间技术有限公司 一种四象限砷化镓太阳敏感器组件及其制备方法

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