DE102014010701A1 - Solar power system for an aircraft, a water powered device or vehicle or land vehicles using inverted metaphorical multi-junction solar cells - Google Patents

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Abstract

Ein System zur Erzeugung elektrischer Leistungen aus Solarstrahlung unter Verwendung einer dünnen Schicht III-V-Verbindungs-Multijunction-Halbleiter-Solarzelle angebracht auf einem Träger in einer nicht-planaren Konfiguration ist ein Flugzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Landfahrzeug.A system for generating electrical power from solar radiation using a thin layer III-V compound multi-junction semiconductor solar cell mounted on a carrier in a non-planar configuration is an airplane, a watercraft, or a land vehicle.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Solarleistungssysteme für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie und insbesondere auf die Verwendung von III-V Verbindungshalbleitersolarzellen.The present invention relates generally to solar power systems for the conversion of sunlight into electrical energy, and more particularly to the use of III-V compound semiconductor solar cells.

2. Beschreibung verwandter Technik2. Description of Related Art

Kommerziell verfügbare Silizium-Solarzellen für terrestrische Solarleistungsanwendung haben Effizienzen im Bereich von 8% bis 15%. Compound- oder Verbindungshalbleitersolarzellen basierend auf III-V-Verbindungen haben 28% Effizienz unter normalen Betriebsbedingungen und 32,6% bei Konzentration. Darüber hinaus ist es bekannt, dass die Konzentration von Solarenergie auf fotovoltaische Zellen die Effizienz der Zellen erhöht.Commercially available silicon solar cells for terrestrial solar power applications have efficiencies ranging from 8% to 15%. Compound or compound semiconductor solar cells based on III-V compounds have 28% efficiency under normal operating conditions and 32.6% in concentration. In addition, it is known that the concentration of solar energy on photovoltaic cells increases the efficiency of the cells.

Terrestrische Solarleistungssysteme verwenden derzeit Silizium-Solarzellen im Hinblick auf ihre niedrigen Kosten und die breite Verfügbarkeit. Obwohl Verbindungshalbleitersolarzellen in großem Umfang verwendet wurden, und zwar bei Satellitenanwendungen, wo deren Leistung-zu-Gewichtseffizienzen wichtiger sind als die Kosten pro Watt-Betrachtungen hinsichtlich der Auswahl solcher Vorrichtungen, wurden solche Solarzellen nicht ausgelegt und konfiguriert für terrestrische Systeme noch wurden terrestrische Solarleistungssysteme konfiguriert und optimiert zur Verwendung von Verbindungshalbleitersolarzellen.Terrestrial solar power systems currently use silicon solar cells in view of their low cost and wide availability. Although compound semiconductor solar cells have been widely used in satellite applications where their power-to-weight efficiencies are more important than the cost per watt considerations in selecting such devices, such solar cells have not been designed and configured for terrestrial systems, nor have terrestrial solar power systems been configured and optimized for use with compound semiconductor solar cells.

Bei konventionellen Solarzellen aufgebaut mit Silizium(Si)-Substraten ist ein elektrischer Kontakt typischerweise auf einer lichtabsorbierenden Seite oder Vorderseite der Solarzelle angeordnet und ein zweiter Kontakt ist auf der Rückseite der Zelle platziert oder angeordnet. Ein fotoaktiver Halbleiter ist auf der lichtabsorbierenden Seite des Substrats angeordnet und weist einen oder mehrere p-n Übergänge (p-n junctions) auf, die einen Elektronenfluss erzeugen, wenn Licht innerhalb der Zelle absorbiert wird.In conventional solar cells constructed with silicon (Si) substrates, an electrical contact is typically disposed on a light absorbing side or front side of the solar cell and a second contact is placed or disposed on the back of the cell. A photoactive semiconductor is disposed on the light absorbing side of the substrate and has one or more p-n junctions which produce an electron flux when light is absorbed within the cell.

Der Kontakt auf der Stirnfläche der Zelle, wo Licht eintritt, ist im Allgemeinen in der Form eines Gittermusters über der Oberfläche der Vorderseite ausgedehnt und besteht im Allgemeinen aus einem guten Leiter wie beispielsweise Metall. Das Gittermuster muss nicht die ganze Stirnfläche der Zelle abdecken, da Gittermaterialien, obwohl gute elektrische Leiter, im Allgemeinen nicht transparent für Licht sind.The contact on the face of the cell where light enters is generally expanded in the form of a grid pattern over the surface of the front and is generally made of a good conductor such as metal. The grid pattern does not have to cover the entire face of the cell because grid materials, although good electrical conductors, are generally not transparent to light.

Das Gittermuster auf der Stirnfläche der Zelle wird im Allgemeinen breit beabstandet, um zu gestatten, dass Licht in die Solarzelle eintritt, aber nicht in dem Ausmaß, dass die elektrische Kontaktschicht Schwierigkeiten hat beim Sammeln des Stromes erzeugt durch die Elektronenströmung in der Zelle. Der hintere elektrische Kontakt hat keine derartigen diametral entgegengesetzten Einschränkungen. Der hintere oder Rückkontakt arbeitet einfach als ein elektrischer Kontakt und deckt typischerweise die gesamte Rückfläche oder hintere Oberfläche der Zelle ab. Da der Rückkontakt ein sehr guter elektrischer Leiter sein muss, wird er fast stets aus einer Metallschicht gebildet.The grid pattern on the face of the cell is generally widely spaced to allow light to enter the solar cell, but not to the extent that the electrical contact layer has difficulty in collecting the current generated by the flow of electrons in the cell. The rear electrical contact has no such diametrically opposed limitations. The back or back contact operates simply as an electrical contact and typically covers the entire back surface or back surface of the cell. Since the back contact must be a very good electrical conductor, it is almost always formed from a metal layer.

Die Anordnung von sowohl Anoden- als auch Katoden-Kontakten auf der Rückseite der Zelle vereinfacht die Zwischenverbindungen von individuellen Solarzellen in einer horizontalen Anordnung, in der die Zellen elektrisch in Serie geschaltet sind. Die Rückkontaktkonstruktionen sind bekannt aus der PCT-Patentpublikation WO 2005/076960 A2 von Gee et al. für Siliziumzellen und aus US-Patentanmeldung Nr. 11/109,016 eingereicht am 19. April 2005 für Verbindungshalbleitersolarzellen.The arrangement of both anode and cathode contacts on the back of the cell simplifies the interconnections of individual solar cells in a horizontal arrangement in which the cells are electrically connected in series. The back contact constructions are known from the PCT patent publication WO 2005/076960 A2 by Gee et al. for Silicon Cells and U.S. Patent Application No. 11 / 109,016 filed April 19, 2005 for compound semiconductor solar cells.

Ein weiterer Aspekt des terrestrischen Solarleistungssystems ist die Verwendung von Konzentratoren (wie beispielsweise Linsen und Spiegeln), um die einfallenden Sonnenstrahlen auf die Solarzelle oder die Solarzellenanordnung zu fokussieren. Die geometrische Auslegung solcher Systeme erfordert auch einen Solarnachführmechanismus, der gestattet, dass die Ebene der Solarzellen kontinuierlich auf die Sonne hinweist, wenn die Sonne den Himmel während des Tages durchläuft, auf welche Weise die Menge an Sonnenlicht, die auf die Zelle auftrifft optimiert wird.Another aspect of the terrestrial solar power system is the use of concentrators (such as lenses and mirrors) to focus the incident sunrays onto the solar cell or solar cell array. The geometric design of such systems also requires a solar tracking mechanism which allows the plane of the solar cells to continuously point to the sun as the sun passes through the sky during the day, optimizing the amount of sunlight impinging on the cell.

Ein weiterer Aspekt der auf Konzentratoren oder Konzentrationsvorrichtungen basierenden Solarleistungszellenkonfigurationskonstruktion betrifft die Konstruktion oder Auslegung der Wärmeverteilungsstrukturen oder der Kühlmitteltechniken für die Verteilung der Wärme wie sie durch intensives Licht auftreffend auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers erzeugt wird. Konstruktionen des Standes der Technik wie sie in der PCT-Veröffentlichung WO 02/080286 A1 vom 10. Oktober 2002 beschrieben sind, verwenden einen komplizieren Kühlmittelflusspfad in thermischem Kontakt mit den photovoltaischen (Silizium)-Zellen.Another aspect of the concentrator or concentrator-based solar power cell configuration design relates to the design or layout of the heat distribution structures or the coolant techniques for the distribution of heat generated by intense light impinging on the surface of the semiconductor body. Prior art designs as described in the PCT publication WO 02/080286 A1 of 10 October 2002 use a complicated coolant flow path in thermal contact with the photovoltaic (silicon) cells.

Ein weiterer Aspekt eines Solarzellensystems ist die physikalische Struktur des Halbleitermaterials, welches die Solarzelle bildet. Solarzellen werden oftmals in vertikalen Multijunction-Strukturen (Mehrfachübergangsstrukturen) hergestellt und horizontal angeordnet, wobei die individuellen Solarzellen miteinander elektrisch in Serie geschaltet sind. Die Form und Struktur einer Anordnung wie auch die Anzahl von Zellen, die sie enthält, werden bestimmt teilweise durch die erwünschte Ausgangsspannung und den erwünschten Ausgangsstrom. Eine Bauart der Multijunction-Struktur, die bei der Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung zweckmäßig ist, sind invertierte metamorphe Solarzellenstrukturen wie sie beispielsweise in dem US Patent Nr. 6,951,819 (Iles et al.) beschrieben sind und auch in der Literaturstelle M. W. Wanless et al, Lattice Mismatched Approaches for High Performance, III-V Photovoltaik Energy Converters (Conference Proceedings of the 31st IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Jan. 3–7, 2005, IEEE Press, 2005) ; und ferner sei auf die veröffentlichte US Patentanmeldung Nr. 2007/0277873 A1 (Cornfeld et al.) hingewiesen und durch Bezugnahme in diese Anmeldung mitaufgenommen.Another aspect of a solar cell system is the physical structure of the semiconductor material that forms the solar cell. Solar cells are often fabricated in vertical multi-junction (multi-junction) structures and arranged horizontally with the individual solar cells electrically connected in series. The shape and structure of an array as well as the number of cells it contains are determined in part by the desired output voltage and the desired output current. One type of multi-junction structure useful in the construction according to the present invention is inverted metamorphic solar cell structures such as those disclosed in U.S. Pat U.S. Patent No. 6,951,819 (Iles et al.) And also in the reference MW Wanless et al, Lattice Mismatched Approaches for High Performance, III-V Photovoltaic Energy Converters (Conference Proceedings of the 31st IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Jan. 3-7, 2005, IEEE Press, 2005) ; and further reference is made to published US Patent Application No. 2007/0277873 A1 (Cornfeld et al.) and incorporated herein by reference.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

1. Ziele der Erfindung1. Objects of the invention

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Multijunction-Solarzelle bzw. Mehrfachsolarzelle vorzusehen.It is an object of the present invention to provide an improved multi-junction solar cell or multiple solar cell.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung eine Solarzelle vorzusehen, die dünn und flexibel ist und sich einem nicht-ebenen Träger anpasst.It is a further object of the invention to provide a solar cell which is thin and flexible and adapts to a non-planar support.

Einige Implementierungen oder Ausführungsbeispiele können möglicherweise weniger als alle der oben genannten Ziele erreichen.Some implementations or embodiments may possibly achieve less than all of the above goals.

2. Merkmale der Erfindung2. Features of the invention

Kurz und allgemein ausgedrückt sieht die Erfindung ein Flugzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Landfahrzeug vor, und zwar folgendes aufweisend: Einen nicht-ebenen Träger zur Anbringung einer Vielzahl von Solarzellen; und eine Vielzahl von Solarzellen angebracht auf dem nicht-ebenen Träger, wobei jede Solarzelle der Vielzahl von Solarzellen in der Lage ist, sich derart zu biegen, dass eine Anpassung an die nicht-ebene Oberfläche des nicht-ebenen Trägers erfolgt, und wobei jede Solarzelle der Vielzahl von Solarzellen einen Halbleiterkörper in der Form eines dünnen flexiblen Films bzw. Schicht aufweist geformt aus III-V-Verbindungshalbleitern einschließlich von folgendem: eine erste Solarsubzelle mit einem ersten Bandabstand; eine zweite Solarsubzelle angeordnet über der ersten Subzelle und mit einem zweiten Bandabstand kleiner als dem ersten Bandabstand; eine Gradierzwischensicht aufgebaut aus InGaAlAs und angeordnet über der zweiten Subzelle in dem erwähnten Körper und mit einem dritten Bandabstand größer als der zweite Bandabstand; und eine dritte Solarsubzelle über der erwähnten Zwischenschicht in dem Körper und gitterfehlangepasst bezüglich der zweiten Subzelle und mit einem vierten Bandabstand kleiner als der dritte Bandabstand; wobei auf deren nicht-ebene Träger die Vielzahl von Solarzellen angebracht ist, und dieser auf dem Flugzeug, dem Wasserfahrzeug oder dem Landfahrzeug angebracht ist.Briefly and in general terms, the invention provides an aircraft, a watercraft or a land vehicle, comprising: a non-planar support for mounting a plurality of solar cells; and a plurality of solar cells mounted on the non-planar support, each solar cell of the plurality of solar cells being capable of bending to conform to the non-planar surface of the non-planar support, and each solar cell the plurality of solar cells comprises a semiconductor body in the form of a thin flexible film formed of III-V compound semiconductors including: a first solar subcell having a first band gap; a second solar subcell arranged above the first subcell and having a second bandgap smaller than the first bandgap; a grading intermediate view constructed of InGaAlAs and disposed over the second subcell in said body and having a third bandgap greater than the second bandgap; and a third solar subcell over said interlayer in the body and lattice mismatched with respect to the second subcell and with a fourth bandgap smaller than the third bandgap; wherein on the non-planar support, the plurality of solar cells is mounted, and this is mounted on the aircraft, the watercraft or the land vehicle.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Solarzellenanordnung vorgesehen einschließlich Folgendem: ein nicht-ebener Träger zur Anbringung einer Vielzahl von Solarzellen; und eine Vielzahl von Solarzellen angebracht auf dem nicht-planaren Träger, wobei jede Solarzelle der Vielzahl von Solarzellen in der Lage ist, sich zu biegen, um so der nicht-ebenen Oberfläche des nicht-planaren Trägers zu entsprechen, und wobei jede Solarzelle dieser Vielzahl von Solarzellen einen dünnen, flexiblen Film-Halbleiterkörper aufweist, geformt aus III-V-Verbindungshalbleitern, einschließlich Folgendem: eine erste Solarsubzelle mit einem ersten Bandabstand; eine zweite Solarzelle angeordnet über der ersten Solarzelle und mit einem zweiten Bandabstand kleiner als der erste Bandabstand; eine Gradierzwischenschicht aufgebaut aus InGaAlAs und angeordnet über der zweiten Subzelle in dem erwähnten Körper und mit einem dritten Bandabstand größer als dem zweiten Bandabstand; und eine dritte solare Subzelle über der erwähnten Zwischenschicht in dem Körper und zwar gitterfehlangepasst bezüglich der zweiten Subzelle und ferner einen Bandabstand aufweisend, der kleiner ist als der dritte Bandabstand; wobei die Solarzellenanordnung angebracht ist an einem Flugzeug, einem Wasserfahrzeug oder einem Landfahrzeug. In einigen Ausführungsbeispielen weist der nicht-ebene oder nicht-planare Träger eine kurvenförmige Oberfläche auf.According to another aspect of the present invention, there is provided a solar cell device including: a non-planar support for mounting a plurality of solar cells; and a plurality of solar cells mounted on the non-planar support, each solar cell of the plurality of solar cells being capable of bending so as to correspond to the non-planar surface of the non-planar support, and each solar cell of that plurality of solar cells comprises a thin, flexible film semiconductor body formed of III-V compound semiconductors, including: a first solar subcell having a first bandgap; a second solar cell disposed over the first solar cell and having a second band gap smaller than the first band gap; a grading interlayer composed of InGaAlAs and disposed over the second subcell in said body and having a third bandgap greater than the second bandgap; and a third solar subcell over said interlayer in said body, lattice mismatched with respect to said second subcell, and further having a bandgap less than the third bandgap; wherein the solar cell assembly is mounted on an aircraft, a watercraft or a land vehicle. In some embodiments, the non-planar or non-planar support has a curved surface.

Gemäß einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren vor, und zwar zur Anbringung einer Vielzahl von Solarzellen an einem Flugzeug, einem Wasserfahrzeug oder einem Landfahrzeug, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Vorsehen eines nicht-ebenen Trägers zur Anbringung einer Vielzahl von Solarzellen; Anbringung der Vielzahl von Solarzellen auf dem nicht-ebenen Träger, wobei jede Solarzelle der Vielzahl von Solarzellen in der Lage ist, sich derart zu biegen, um einer nicht-ebenen bzw. nicht-planaren Oberfläche des nicht planeren Trägers zu entsprechen und wobei jede Solarzelle der Vielzahl von Solarzellen einen dünnen flexiblen Filmhalbleiterkörper aufweist geformt aus III-V-Verbindungshalbleitern einschließlich: einer ersten Solarsubzelle mit einem ersten Bandabstand; einer zweiten Solarsubzellen angeordnet über der ersten Subzelle und mit einem zweiten Bandabstand kleiner als dem ersten Bandabstand; eine Gradierzwischenschicht aufgebaut aus InGaAlAs und angeordnet über der zweiten Subzelle in dem erwähnten Körper und mit einem dritten Bandabstand größer als der zweite Bandabstand; und eine dritte Solarzelle über der erwähnten Zwischenschicht in dem Körper und gitterfehlangepasst bezüglich der zweiten Subzelle und mit einem vierten Bandabstand kleiner als der dritte Bandabstand; und Anbringung des nicht-planaren Trägers mit der Vielzahl von Solarzellen angebracht darauf an einem Flugzeug, einem Wasserfahrzeug oder einem Landfahrzeug. In einigen Ausführungsbeispielen ist der nicht-ebene oder nicht-planare Träger geeignet zur Anbringung an einer gekrümmten Oberfläche des Flugzeugs, des Wasserfahrzeugs oder des Landfahrzeugs.According to a further aspect, the invention provides a method for mounting a plurality of solar cells on an aircraft, a watercraft or a land vehicle, the method comprising: providing a non-planar support for mounting a plurality of solar cells; Mounting the plurality of solar cells on the non-planar support, each solar cell of the plurality of solar cells being capable of bending in such a way as to correspond to a non-planar or non-planar surface of the non-planar support, and wherein each solar cell of the plurality of solar cells has a thin flexible film semiconductor body formed of III-V compound semiconductors including: a first solar subcell having a first band gap; a second solar subcells disposed above the first subcell and at a second bandgap smaller than the first bandgap; a grading interlayer composed of InGaAlAs and disposed over the second subcell in said body and having a third bandgap greater than the second bandgap; and a third solar cell over said interlayer in said body and lattice mismatched with respect to said second subcell and with a fourth bandgap smaller than said third bandgap; and attaching the non-planar support having the plurality of solar cells mounted thereon to an airplane, a watercraft, or a land vehicle. In some embodiments, the non-planar or non-planar support is suitable for attachment to a curved surface of the aircraft, watercraft, or land vehicle.

Einige Implementierungen oder Ausführungsbeispiele der Erfindung können nur einige der vorstehenden Aspekte verwenden.Some implementations or embodiments of the invention may use only some of the above aspects.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine Querschnittsansicht einer invertierten metamorphen Solarzelle, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. 1 Fig. 12 shows a cross-sectional view of an inverted metamorphic solar cell which can be used in the present invention.

2 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Zwischenverbindung zwischen Solarzelle 500 und Solarzelle 600, ähnlich der Solarzelle veranschaulicht in 1, und zwar nach zusätzlichen Verarbeitungsschritten; 2 is a simplified cross-sectional view of an embodiment of an electrical interconnection between solar cell 500 and solar cell 600 , similar to the solar cell illustrated in 1 , after additional processing steps;

3 und 4 veranschaulichen Ausführungsbeispiele, bei denen eine Solarzellenanordnung wie in 2 veranschaulicht angebracht ist an einem Träger mit einer nicht-ebenen Oberfläche, die ihrerseits angebracht ist an einem Flugzeug, einem Wasserfahrzeug oder einem Landfahrzeug; 3 and 4 illustrate embodiments in which a solar cell array as in 2 illustrated attached to a carrier having a non-planar surface which in turn is attached to an aircraft, a watercraft or a land vehicle;

5 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Wasserfahrzeugs mit einer Solaranordnung angebracht auf einer nicht-ebenen Oberfläche des Wasserfahrzeuges; 5 Figure 4 is a perspective view of one embodiment of a watercraft with a solar array mounted on a non-planar surface of the watercraft;

6 ist eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Ausführungsbeispiels eines Flugzeugs mit einer Solaranordnung angebracht auf einer nicht-ebenen Oberfläche des Flugzeugs; und 6 Figure 3 is a perspective view of an exemplary embodiment of an aircraft with a solar array mounted on a non-planar surface of the aircraft; and

7 und 8 sind perspektivische Ansichten exemplarischer Ausführungsbeispiele von Landfahrzeugen mit Solaranordnungen angebracht an nicht-ebenen Oberflächen des Landfahrzeuges. 7 and 8th FIG. 12 are perspective views of exemplary embodiments of land vehicles with solar assemblies mounted on non-planar surfaces of the land vehicle.

Weitere Ziele, Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus dieser Offenbarung einschließlich der folgenden detaillierten Beschreibung sowie auch der Durchführung der Erfindung verständlich. Obwohl die Erfindung im Folgenden unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsbeispiele beschrieben wird, so ist doch verständlich, dass die Erfindung nicht darauf eingeschränkt ist. Der Fachmann mit Zugriff zu den Lehren der vorliegenden Erfindung erkennt zusätzliche Anwendungen, Modifikationen und Ausführungsbeispiele in anderen Gebieten, die innerhalb des Rahmens der offenbarten Erfindung liegen und hier beansprucht werden, und zwar bezüglich welche die Erfindung von Nutzen sein könnte.Other objects, advantages, and novel features of the present invention will become apparent to those skilled in the art from this disclosure, including the following detailed description, as well as the practice of the invention. Although the invention will be described below with reference to illustrative embodiments, it is to be understood that the invention is not so limited. Those skilled in the art having access to the teachings of the present invention will recognize additional applications, modifications and embodiments in other fields which are within the scope of the disclosed invention and claimed herein with respect to which the invention may be useful.

Beschreibung veranschaulichender AusführungsbeispieleDescription of illustrative embodiments

Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden nunmehr beschrieben, und zwar einschließlich beispielhafter Aspekte und Ausführungsbeispiele davon. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die folgende Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche oder gleiche oder funktionsmäßig ähnliche Elemente zu bezeichnen und die Beschreibung veranschaulicht Hauptmerkmale beispielhafter Ausführungsbeispiele in stark vereinfachter schematischer Art und Weise. Darüber hinaus sollen die Zeichnungen nicht jedes Merkmal des tatsächlichen Ausführungsbeispiels veranschaulichen noch die relativen Abmessungen der gezeigten Elementen, die auch sie nicht maßstabsgetreu gezeigt sind.Details of the present invention will now be described, including exemplary aspects and embodiments thereof. With reference to the drawings and the following description, like reference numerals are used to designate similar or identical or functionally similar elements, and the description illustrates key features of exemplary embodiments in a highly simplified schematic manner. Moreover, the drawings are not intended to illustrate each feature of the actual embodiment nor the relative dimensions of the elements shown, which are also not shown to scale.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Solarleistungssysteme für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie, und zwar unter Verwendung von III-V-Verbindungshalbleitersolarzellen.The present invention relates generally to solar power systems for converting sunlight into electrical energy using III-V compound semiconductor solar cells.

1 zeigt die invertierte metamorphe Multijunction-Solarzelle, die in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und zwar einschließlich dreier Subzellen A, B, C. Insbesondere ist die Solarzelle unter Verwendung des Verfahrens gemäß US Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007/0277873 A1 (Cornfeld et al.) geformt. Wie in der Figur gezeigt weist die obere Oberfläche (Oberseite) der Solarzelle Gitterlinien 501 auf, die direkt über der Kontaktschicht 105 abgeschieden sind. Eine nicht-reflektierende bzw. anti-reflektierende (ARC = antireflective) dielektrische Schicht 130 ist über der gesamten Oberfläche der Solarzelle abgeschieden. Ein Klebemittel ist über der ARC-Schicht abgeschieden, und zwar zur Befestigung an einem Abdeckglas. Die Solarzellenstruktur weist eine Fenster- bzw. Windowschicht 106 benachbart zu der Kontaktschicht 105 auf. Die Subzelle A, bestehend aus einer n+-Emitterschicht 107 und einer p-Typ-Basisschicht 108 wird sodann auf der Fensterschicht 106 geformt. 1 shows the inverted multi-junction metamorphic solar cell that can be used in one embodiment of the present invention, including three subcells A, B, C. More particularly, the solar cell is constructed using the method of US Patent Application Publication No. 2007/0277873 A1 (Cornfeld et al.). As shown in the figure, the upper surface (top) of the solar cell has grid lines 501 on that directly above the contact layer 105 are separated. A non-reflective or antireflective (ARC) dielectric layer 130 is deposited over the entire surface of the solar cell. An adhesive is deposited over the ARC layer for attachment to a cover glass. The solar cell structure has a window or window layer 106 adjacent to the contact layer 105 on. Subcell A, consisting of an n + emitter layer 107 and a p-type base layer 108 is then on the window layer 106 shaped.

In einem Ausführungsbeispiel wird die n+-Typ-Emitterschicht 107 aufgebaut aus InGa(Al)P, und die Basisschicht 108 wird aufgebaut aus InGa(Al)P.In one embodiment, the n + -type emitter layer becomes 107 composed of InGa (Al) P, and the base layer 108 is built up from InGa (Al) P.

Benachbart zur Basisschicht 108 ist ein Rückoberflächenfeld(back surface field = ”BSF”)-Schicht 109 abgeschieden, die verwendet wird zur Reduktion des Rekombinationsverlustes. Die BSF-Schicht 109 treibt die Minoritätsträger von der Zone nahe der Basis/BSF-Interface-Oberfläche zur Minimierung des Effektes des Rekombinationsverlustes. Adjacent to the base layer 108 is a back surface field ("BSF") layer 109 deposited, which is used to reduce the recombination loss. The BSF layer 109 drives the minority carriers from the zone near the base / BSF interface surface to minimize the effect of recombination loss.

Auf der BSF-Schicht 109 ist eine Folge von stark-dotierten p-Typ- und n-Typ-Schichten 110 abgeschieden, die eine Tunneldiode formen, ein Schaltungselement, das die Funktion hat, elektrisch Zelle A mit Zelle B zu verbinden.On the BSF layer 109 is a sequence of heavily-doped p-type and n-type layers 110 deposited, which form a tunnel diode, a circuit element which has the function of electrically connecting cell A to cell B.

Auf den Tunneldiodenschichten 110 ist eine Fenster- oder Window-Schicht 111 abgeschieden. Die Fensterschicht 11 verwendet in der Subzelle B arbeitet auch zur Reduktion des Rekombinationsverlustes. Die Fensterschicht 111 verbessert auch die Passivierung der Zellenoberfläche der darunter liegenden Junctions oder Verbindungen bzw. Übergänge. Der Fachmann erkennt, dass bei der Zellenstruktur eine oder mehrere zusätzliche Schichten hinzugefügt oder weggelassen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.On the tunnel diode layers 110 is a window or window layer 111 deposited. The window layer 11 used in subcell B also works to reduce recombination loss. The window layer 111 also improves the passivation of the cell surface of the underlying junctions or junctions or transitions. One skilled in the art will recognize that one or more additional layers may be added or deleted from the cell structure without departing from the scope of the invention.

Auf der Window-Schicht 111 der Zelle B ist folgendes abgeschieden: die Emitterschicht 112 und die p-Typ-Basisschicht 113. Diese Schichten sind in einem Ausführungsbeispiel vorzugsweise aufgebaut aus InGaP bzw. In0,015GaAs, obwohl irgendwelche anderen geeigneten Materialien entsprechend der Gitterkonstanten- und Bandabstandserfordernisse auch verwendet werden könnten.On the window layer 111 cell B has the following deposited: the emitter layer 112 and the p-type base layer 113 , These layers are preferably constructed of InGaP and In 0.015 GaAs, respectively, in one embodiment, although any other suitable materials could also be used according to lattice constant and bandgap requirements.

Auf der Zelle B ist eine BSF-Schicht 114 abgeschieden, die die gleiche Funktion ausführt wie die BSF-Schicht 109. Eine p++/n++-Tunneldiode 115 ist über der BSF-Schicht 114 abgeschieden, und zwar ähnlich zu den Schichten 110, wobei wiederum ein Schaltungselement gebildet wird, das hier zur elektrischen Verbindung der Zelle B mit der Zelle C dient. Eine Pufferschicht 115a, vorzugsweise InGaAs, ist über der Tunneldiode 115 abgeschieden und besitzt eine Dicke von 1,0 Micron. Eine metamorphe Pufferschicht 116 ist über der Pufferschicht 115a abgeschieden, die vorzugsweise eine zusammensetzungsmäßig stufengradierte InGaAlAs-Serie von Schichten ist mit monoton sich ändernder Gitterkonstante, um einen Übergang für die Gitterkonstante von Zelle B zu Subzelle C zu erreichen. Der Bandabstand der Schicht 116 ist 1,5 ev konstant mit einem Wert etwas größer als der Bandabstand der Mittelzelle B.On cell B is a BSF layer 114 deposited, which performs the same function as the BSF layer 109 , A p ++ / n ++ tunnel diode 115 is above the BSF layer 114 deposited, similar to the layers 110 , wherein in turn a circuit element is formed, which serves here for the electrical connection of the cell B with the cell C. A buffer layer 115a , preferably InGaAs, is above the tunnel diode 115 deposited and has a thickness of 1.0 micron. A metamorphic buffer layer 116 is above the buffer layer 115a deposited, which is preferably a compositionally graded InGaAlAs series of layers with monotonic changing lattice constant, to achieve a transition for the lattice constant from cell B to subcell C. The band gap of the layer 116 is 1.5 ev constant with a value slightly larger than the bandgap of the center cell B.

In einem Ausführungsbeispiel, wie in der Wanless et al. -Literaturstelle vorgeschlagen, enthält die Stufengradierung neun zusammensetzungsmäßig gradierte Stufen, wobei jede Stufenschicht eine Dicke von 0,2 Micron besitzt. In einem Ausführungsbeispiel ist die Zwischenschicht aufgebaut aus InGaAlAs mit monoton sich ändernder Gitterkonstante derart, dass der Bandabstand konstant bei 1,0 ev verbleibt.In one embodiment, as in the Wanless et al. In the literature reference, the grading step contains nine compositionally graded steps, each step layer having a thickness of 0.2 microns. In one embodiment, the interlayer is constructed of InGaAlAs with a monotonic changing lattice constant such that the bandgap remains constant at 1.0 ev.

Über der metamorphen Pufferschicht 116 befindet sich eine Fensterschicht 117 aufgebaut aus In0,78GaP, und zwar gefolgt von einer Subzelle C mit einer n+-Emitter-Schicht 118 und einer p-Typ-Basisschicht 119. Diese Schichten sind in einem Ausführungsbeispiel vorzugsweise aufgebaut aus In0,30GaAs.Above the metamorphic buffer layer 116 there is a window layer 117 composed of In 0.78 GaP, followed by a subcell C with an n + emitter layer 118 and a p-type base layer 119 , These layers are preferably constructed of In 0.30 GaAs in one embodiment.

Eine BSF-Schicht 120 ist über der Basisschicht 119 abgeschieden. Die BSF-Schicht 120 führt die gleiche Funktion bezüglich der Zelle C aus, wie die BSF-Schichten 114 und 109.A BSF layer 120 is above the base layer 119 deposited. The BSF layer 120 performs the same function with respect to cell C as the BSF layers 114 and 109 ,

Eine p+-Kontaktschicht 121 ist über BSF-Schicht 120 abgeschieden und einer Metallkontaktschicht 122, vorzugsweise eine Folge von Ti/Au/Ag/Au-Schichten ist über Schicht 121 aufgebracht.A p + contact layer 121 is over BSF layer 120 deposited and a metal contact layer 122 , preferably a sequence of Ti / Au / Ag / Au layers is over layer 121 applied.

Allgemein gesagt ist die Solarzellenanordnung ein Dünnfilm- bzw. Dünnschichthalbleiterkörper einschließlich einer Multijunction-Solarzelle, die in einigen Ausführungsbeispielen erste und zweite elektrische Kontakte auf der Rückoberfläche derselben besitzt. Das Modul umfasst einen Träger zur Anbringung der Solarzelle und zum Vorsehen elektrischen Kontakts mit den ersten und zweiten Kontakten.Generally speaking, the solar cell array is a thin film semiconductor body including a multijunction solar cell, which in some embodiments has first and second electrical contacts on the back surface thereof. The module includes a support for mounting the solar cell and providing electrical contact with the first and second contacts.

2 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels mit einer elektrischen Zwischenverbindung zwischen Solarzelle 500 und Solarzelle 600 ähnlich zu der in 1 veranschaulichten Solarzelle, und zwar nach zusätzlichen Verarbeitungsschritten. 2 ist eine vereinfachte Zeichnung, welche einige wenige der oberen Schichten und unteren Schichten der Solarzelle wie in 1 gezeigt zeigt. In der Solarzelle 500 ist ein Kontaktpad oder ein Kontaktanschluss 520 zur Gittermetallschicht 501 gezeigt, und zwar nahe der Klebeschicht 513 und dem Abdeckglas 514. Die adhäsive oder Klebeschicht und das Abdeckglas 614 sind auch in der Solarzelle 600 dargestellt. Die Abdeckgläser 514 und 614 sind oben an den Solarzellen 500 und 600 befestigt, und zwar durch Klebemittel 513 bzw. 613. Abdeckgläser 514 und 614 sind typischerweise ungefähr 4 Mil dick. Obwohl die Verwendung eines Abdeckglases bei vielen Umgebungsbedingungen und Anwendungen erwünscht ist, ist es nicht für alle Implementierungen notwendig und zusätzliche Schichten oder Strukturen können auch verwendet werden, um zusätzliche Halterungen oder Umgebungsschutz zur Solarzelle zu erhalten. 2 is a cross-sectional view of an embodiment with an electrical interconnection between solar cell 500 and solar cell 600 similar to the one in 1 illustrated solar cell, after additional processing steps. 2 is a simplified drawing showing a few of the upper layers and lower layers of the solar cell as in 1 shown shows. In the solar cell 500 is a contact pad or contact terminal 520 to the grid metal layer 501 shown, close to the adhesive layer 513 and the cover glass 514 , The adhesive or adhesive layer and the cover glass 614 are also in the solar cell 600 shown. The cover glasses 514 and 614 are at the top of the solar cells 500 and 600 fastened, by adhesive 513 respectively. 613 , cover glasses 514 and 614 are typically about 4 mils thick. Although the use of a cover glass is desirable in many environmental conditions and applications, it is not necessary for all implementations, and additional layers or structures may also be used to provide additional solar cell support or environmental protection.

Metallfilme bzw. -schichten 125 und 625 sind an den Metallkontaktschichten 122 und 622 angebracht, und zwar unter Verwendung einer Verbindungsschicht 124 und 624 für die Solarzellen 500 bzw. 600. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung sind die Verbindungsschichten 124 und 624 Klebemittel wie beispielsweise Polyimide (beispielsweise ein kohlenstoffbeladenes Polyimid) oder Epoxide (beispielsweise ein B-Stufen-Epoxid). In weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Verbindungsschichten 124 und 624 Lötmittel wie beispielsweise AuSn, AuGe, PbSn oder SnAgCu. Das Lötmittel kann ein eutektisches Lötmittel sein.Metal films or layers 125 and 625 are at the metal contact layers 122 and 622 attached, using a link layer 124 and 624 for the solar cells 500 respectively. 600 , In one embodiment of the present disclosure, the interconnect layers are 124 and 624 Adhesives such as polyimides (for example, a carbon-loaded polyimide) or epoxies (for example, a B-stage epoxide). In further embodiments of the invention, the interconnect layers 124 and 624 Solders such as AuSn, AuGe, PbSn or SnAgCu. The solder may be a eutectic solder.

In einigen Ausführungsbeispielen sind die Metallfilme oder -schichten 125 und 625 feste bzw. solide Metallfolien. In einigen Implementierungen sind die Metallfilme 125 und 625 solide bzw. feste Metallfolien, mit angrenzenden Schichten aus Polyimid-Material wie beispielsweise KaptomTM. Noch allgemeiner gilt, dass das Material ein Nickel-Kobalt-Eisen-Legierungsmaterial sein kann oder ein Nickel-Eisen-Legierungsmaterial. In einigen Implementierungen weisen die Metallfilme 125 und 625 eine Molybden-Schicht auf.In some embodiments, the metal films or layers are 125 and 625 solid or solid metal foils. In some implementations, the metal films are 125 and 625 solid metal foils, with adjacent layers of polyimide material such as Kaptom . More generally, the material may be a nickel-cobalt-iron alloy material or a nickel-iron alloy material. In some implementations, the metal films 125 and 625 a molybdenum layer on.

In einigen Implementierungen haben die Metallfilme 125 und 625 jeweils eine Dicke von annähernd 50 Micron oder aber allgemeiner gesagt zwischen 0,001 und 0,01 Zoll. Eine altermative Substratimplementierung würde bei 0,002 Zoll Kapton-Film plus 0,0015 Zoll Klebemittel/0,002 Zoll Mo-Folie/0,02 Zoll Kapton-Film plus 0,0015 Zoll Klebemittel für eine Gesamtdicke von 0,009 Zoll sein. Der Kapton-Film kann jedoch so dünn wie 0,01 Zoll und so dick wie 0,1 Zoll sein. Das Klebemittel bzw. Adhäsiv kann so dünn wie 0,0005 Zoll und so dick wie 0,005 Zoll sein. Die Mo-Folie kann so dünn wie 0,001 Zoll und so dick wie 0,005 Zoll sein.In some implementations, the metal films have 125 and 625 a thickness of approximately 50 microns, or more generally between 0.001 and 0.01 inches. An alternative substrate implementation would be 0.002 inch Kapton film plus 0.0015 inch adhesive / 0.002 inch Mo foil / 0.02 inch Kapton film plus 0.0015 inch adhesive for a total thickness of 0.009 inches. However, the Kapton film can be as thin as 0.01 inches and as thick as 0.1 inches. The adhesive may be as thin as 0.0005 inches and as thick as 0.005 inches. The Mo film can be as thin as 0.001 inches and as thick as 0.005 inches.

2 ist eine Veranschaulichung der Anbringung einer elektrischen Zwischenzellenverbindung 550 in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Die elektrische Zwischenverbindung 550 ist im allgemeinen serpentinenförmig. Der erste Endteil ist typischerweise an den Kontakt 520 angeschweißt, obwohl andere Verbindungsverfahren auch verwendet werden könnten. Die elektrische Zwischenverbindung 550 umfasst ferner einen zweiten U-förmigen Teil 552 verbunden mit dem ersten Teil, der sich über die obere Oberfläche bzw. Oberseite und Kante 510 der Zelle erstreckt; ein dritter geradliniger Teil 553 ist mit einem zweiten Teil verbunden und erstreckt sich vertikal parallel zu der Kante der Solarzelle und die Seitenkante der Zelle hinab und endet in einem gebogenen Kontaktendteil 554 unterhalb der Bodenoberfläche der Zelle, der sich orthogonal zum dritten Teil 553 erstreckt. Der Kontakt-End-Teil 554 ist geeignet zur direkten Kontaktierung des Bodenkontaktes oder Anschlusses der ersten Polarität der benachbarten zweiten Solarzelle 600. 2 Fig. 3 is an illustration of the attachment of an inter-cell electrical connection 550 in one embodiment of the present disclosure. The electrical interconnection 550 is generally serpentine. The first end part is typically at the contact 520 welded, although other methods of connection could also be used. The electrical interconnection 550 further comprises a second U-shaped part 552 connected to the first part, which extends over the top surface or top and edge 510 the cell extends; a third straight part 553 is connected to a second part and extends vertically parallel to the edge of the solar cell and the side edge of the cell and terminates in a bent contact end part 554 below the bottom surface of the cell, which is orthogonal to the third part 553 extends. The contact end part 554 is suitable for direct contacting of the ground contact or connection of the first polarity of the adjacent second solar cell 600 ,

Das Zwischenverbindungsglied 550 kann aufgebaut sein aus Molybdän, einem Nickel-Kobalt-Eisen-Legierungsmaterial wie beispielsweise KovarTM oder einem Nickel-Eisen-Material wie InvarTM und kann im wesentlichen rechteckige Form besitzen mit einer Dicke zwischen 0,0007 und 0,0013 Zoll.The intermediate link 550 may be composed of molybdenum, a nickel-cobalt-iron alloy material such as Kovar or a nickel-iron material such as Invar ™, and may have a substantially rectangular shape with a thickness between 0.0007 and 0.0013 inches.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt in 3 besteht darin, dass die Solarzellenanordnung eine Vielzahl von flexiblen Dünnfilm- oder Dünnschichtsolarzellen 400, 500, 600, 700 und 800 aufweist, und zwar verbunden mit elektrischen Zwischenverbindungen 450, 550, 650 und 750. Die Solarzellenanordnung kann derart geformt sein, dass sie an der Oberfläche des Trägers 1002 entspricht, der eine nicht-ebene oder nicht-planare Konfiguration besitzt. Der Träger 1002 kann an der Oberfläche eines Flugzeugs, eines Wasserfahrzeugs oder eines Landfahrzeugs befestigt sein, und zwar unter Verwendung eines Klebemittels (Adhäsiv) 1001.One aspect of the present invention is shown in FIG 3 is that the solar cell array a variety of flexible thin-film or thin-film solar cells 400 . 500 . 600 . 700 and 800 having, connected to electrical interconnections 450 . 550 . 650 and 750 , The solar cell assembly may be shaped to be on the surface of the carrier 1002 corresponds, which has a non-planar or non-planar configuration. The carrier 1002 may be attached to the surface of an aircraft, a watercraft or a land vehicle, using an adhesive (adhesive) 1001 ,

4 ist eine erweiterte Ansicht der Solarzellenanordnung der 3 und zeigt deutlicher die gekrümmte Oberfläche geformt durch die Solarzellen angebracht an dem Träger der seinerseits an dem Flugzeug, dem Wasserfahrzeug oder dem Landfahrzeug befestigt ist. 4 is an expanded view of the solar cell array of the 3 and more clearly shows the curved surface formed by the solar cells attached to the carrier, which in turn is attached to the aircraft, vessel or land vehicle.

Solarzellenanordnungen wie sie in den 3 und 4 gezeigt sind, können beispielsweise an einer nicht-ebenen Oberflächen eines Flugszeugs, eines Wasserfahrzeugs oder eines Landfahrzeugs angebracht sein. Beispielhafte Flugzeuge, Wasserfahrzeuge oder Landfahrzeuge können Fahrer aufweisen oder auch nicht (beispielsweise Drohnen).Solar cell arrangements as in the 3 and 4 For example, they may be attached to a non-planar surface of an aircraft, a watercraft, or a land vehicle. Exemplary aircraft, watercraft, or land vehicles may or may not have drivers (eg, drones).

Beispielhafte Flugzeuge mit nicht-ebenen Oberflächen umfassen Aerostats (die leichter sind als Luft) und Aerodyne (die schwerer sind als Luft). Beispielhafte Aerostats können beispielsweise nicht getriebene Gebilde sein (beispielsweise Ballons, wie beispielsweise Heißluftballons, Heliumballons und Wasserstoffballons) und angetriebene Geräte (wie beispielsweise Flugschiffe oder denkbare Fluggeräte). Beispielhafte Aerodyne können beispielsweise nicht mit Leistung versorgte Gebilde sein (beispielsweise Drachen und Paraglider) und mit Leistung versorgte Geräte (beispielsweise Flugzeuge und Helikopter). Beispielhafte Aerodyne können mit festen Flügeln ausgestattete Geräte sein (beispielsweise Flugzeuge und Gleider) oder mit Drehkraft angetriebene Geräte (beispielsweise Helikopter und Autogyros).Exemplary aircraft with nonplanar surfaces include aerostats (lighter than air) and aerodyne (heavier than air). Exemplary aerostats may be, for example, non-driven structures (eg, balloons such as hot air balloons, helium balloons and hydrogen balloons) and powered devices (such as airships or conceivable aircraft). Exemplary aerodyne may be, for example, non-powered structures (eg, kites and paragliders) and powered devices (eg, airplanes and helicopters). Exemplary aerodyne may be fixed wing devices (eg, aircraft and gliders) or rotary powered devices (eg, helicopters and autogyros).

Beispielhafte Wasserfahrzeuge mit nicht-ebenen Oberflächen können motorisiert oder nicht-motorisiert sein und können angetrieben sein oder nur schwimmen. Beispielhafte Wasserfahrzeuge können Oberflächengeräte sein (beispielsweise Schiffe, Boote und Hovercraft) und untertauchbare Geräte (beispielsweise U-Boote oder unter Wasser schwimmende Geräte).Exemplary watercraft with non-planar surfaces may be motorized or non-motorized and may be powered or just floating. Exemplary craft may be surface equipment (eg, ships, boats and hovercraft) and submersible Devices (eg submarines or submerged devices).

Beispiele von Landfahrzeugen, die nicht-ebene Oberflächen besitzen, können motorisiert (beispielsweise Automobile, Lastwagen, Busse, Motorräder, Rover und Züge) oder nicht motorisiert (beispielsweise Fahrräder) sein.Examples of land vehicles having non-planar surfaces may be motorized (eg automobiles, trucks, buses, motorcycles, rovers and trains) or non-motorized (eg bicycles).

5 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Ausführungsbeispiels eines Wasserfahrzeugs. Das tauchfähige Wasserfahrzeug 904 besitzt eine nicht-ebene Oberfläche und ist angebracht an Plattform 903 über ein Seil 902. Das tauchbare bzw. tauchfähige Wasserfahrzeug 904 umfasst den Unterwasserschwebebehälter 901, der in einer gewünschten Tiefe unterhalb der Wasseroberfläche gehalten wird, und zwar durch Steuerung der Länge des Seils 902. Die Solarzellenanordnung 900 ist an der nicht-ebenen Oberfläche des Unterwasserschwebgefäßes 901 angebracht. In bestimmten Ausführungsbeispielen, wenn Licht auf die Solarzellenanordnung 900 des tauchbaren Wasserfahrzeugs 904 auftrifft, kann elektrischer Strom, der durch die Solarzellenanordnung 900 erzeugt wird, an der Plattform 903 vorgesehen werden, und zwar über das Seil 902. 5 FIG. 12 is a perspective view of an example of an embodiment of a watercraft. FIG. The submersible watercraft 904 has a non-flat surface and is attached to the platform 903 over a rope 902 , The submersible or submersible vessel 904 includes the underwater float tank 901 which is maintained at a desired depth below the water surface by controlling the length of the rope 902 , The solar cell arrangement 900 is at the non-level surface of the underwater booby 901 appropriate. In certain embodiments, when light is on the solar cell array 900 of the submersible watercraft 904 Electricity can be generated by the solar cell arrangement 900 is generated at the platform 903 be provided, via the rope 902 ,

6 ist eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Ausführungsbeispiels eines Flugzeugs. Das Flugzeug 1000 besitzt eine nicht-ebene Oberfläche und ist ein Behälter mit feststehendem Flügel. Die Solarzelleanordnung 1001 ist an der nicht-ebenen Oberfläche des Flügels des Flugzeugs 1000 angebracht. In bestimmten Ausführungsbeispielen, wenn Licht auf die Solarzellenanordnung 1001 des Flugzeugs 1000 auftrifft, kann elektrischer Strom erzeugt von der Solarzellenanordnung 1001 für den Betrieb der Systeme (beispielsweise Navigationssysteme, Antriebssysteme und dergleichen) des Flugzeugs 1000 geliefert werden. 6 FIG. 12 is a perspective view of an exemplary embodiment of an aircraft. FIG. The plane 1000 has a non-flat surface and is a container with a fixed wing. The solar cell array 1001 is at the non-level surface of the wing of the aircraft 1000 appropriate. In certain embodiments, when light is on the solar cell array 1001 of the plane 1000 impinges, electrical power generated by the solar cell array 1001 for the operation of the systems (for example navigation systems, propulsion systems and the like) of the aircraft 1000 to be delivered.

7 ist eine perspektivische Ansicht eines exemplarischen Ausführungsbeispiels eines Landfahrzeugs. Landfahrzeug 2000 besitzt eine nicht-ebene Oberfläche und ist ein Automobil. Die Solarzellenanordnung 2001 ist an der nicht-ebenen Oberfläche des Automobils 2000 angebracht. In bestimmten Ausführungsbeispielen, wenn Licht auf die Solarzellenanordnung 2001 des Automobils 2000 auftrifft, kann elektrischer Strom erzeugt von der Solarzellenanordnung 2001 vorgesehen werden für den Betrieb von Systemen (beispielsweise Navigationssystemen, Antriebssystemen und dergleichen) des Automobils 2000. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen ist das Automobil 2000 ein hybrid angetriebenes oder elektrisch angetriebenes Automobil. 7 FIG. 12 is a perspective view of an exemplary embodiment of a land vehicle. FIG. land vehicle 2000 has a non-flat surface and is an automobile. The solar cell arrangement 2001 is at the non-level surface of the automobile 2000 appropriate. In certain embodiments, when light is on the solar cell array 2001 of the automobile 2000 impinges, electrical power generated by the solar cell array 2001 provided for the operation of systems (for example navigation systems, drive systems and the like) of the automobile 2000 , In certain embodiments, the automobile is 2000 a hybrid powered or electrically powered automobile.

8 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiels eines Landfahrzeugs. Das Landfahrzeug 3000 besitzt eine nicht-ebene Oberfläche und ist ein Rover, der für die Landnavigation und/oder Erforschung auf der Erde oder anderen Planeten verwendet werden kann. Die Solarzellenanordnung 3001 ist an einer nicht-ebenen Oberfläche des Rovers 3000 angebracht. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen, wenn Licht auf die Solarzellenanordnung 3001 des Rovers 3000 auftrifft, kann elektrischer Strom erzeugt von der Solarzellenanordnung 3001 in den Betrieb von Systemen (beispielsweise Navigationssystemen, Antriebssystemen und dergleichen) des Rovers 3000 verwendet werden. In bestimmten Ausführungsbeispielen ist der Rover 3000 ein hybrid oder elektrisch angetriebenes Landfahrzeug. 8th FIG. 13 is a perspective view of another exemplary embodiment of a land vehicle. FIG. The land vehicle 3000 has a non-planar surface and is a rover that can be used for land navigation and / or exploration on Earth or other planets. The solar cell arrangement 3001 is at a non-level surface of the rover 3000 appropriate. In certain embodiments, when light is on the solar cell array 3001 of the rover 3000 impinges, electrical power generated by the solar cell array 3001 in the operation of systems (such as navigation systems, propulsion systems and the like) of the rover 3000 be used. In certain embodiments, the rover is 3000 a hybrid or electric powered land vehicle.

Obwohl die Erfindung in bestimmen spezifischen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, können zusätzliche Modifikationen und Veränderungen vom Fachmann vorgenommen werden. Die vorliegende Erfindung wird daher in jeder Beziehung als veranschaulichend und nicht einschränkend angesehen. Der Erfindungsbereich wird durch die beigefügten Ansprüche angegeben und alle Änderungen innerhalb der Bedeutung und des Bereichs von Äquivalenten sind mit umfasst.Although the invention has been described in certain specific embodiments, additional modifications and changes may be made by those skilled in the art. The present invention is therefore considered in all respects to be illustrative and not restrictive. The scope of the invention is indicated by the appended claims, and all changes within the meaning and range of equivalents are intended to be embraced therein.

Es ist klar, dass jedes der oben beschriebenen Elemente oder zwei oder mehr zusammen auch brauchbare Anwendung finden können bei anderen Arten von Konstruktionen, die sich von den oben beschriebenen unterscheiden.It will be understood that each of the elements described above, or two or more together, may also find useful application in other types of constructions different from those described above.

Obwohl die Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurde als in einem Solarleistungssystem verkörpert, und zwar unter Verwendung von III-V Verbindungshalbleitern besteht nicht die Absicht die gezeigten Details zu beschränken, da verschiedene Modifikationen und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described as being embodied in a solar power system using III-V compound semiconductors, it is not intended to limit the details shown, as various modifications and structural changes can be made without departing from the scope of the invention.

Ohne weitere Analyse enthüllt die vorstehende Beschreibung das Ziel der vorliegenden Erfindung, was von anderen unter Anwendung bekannten Wissens leicht angepasst werden kann für verschiedene Anwendungen, ohne Merkmale wegzulassen, im Hinblick auf den Stand der Technik, das heißt Merkmale, die fairer Weise essentielle Charakteristika der allgemeinen oder speziellen Aspekte der Erfindung bilden und daher sollten solche Adaptionen als von dem Erfindungsbereich umfassend, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist, umfasst sein.Without further analysis, the foregoing description discloses the object of the present invention, which may be readily adapted from others using known knowledge for various applications without omitting features, in view of the state of the art, that is, features that are fair to essential characteristics of the art general or specific aspects of the invention and, therefore, such adaptations should be encompassed by the scope of the invention as defined by the following claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Ein Luftfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Landfahrzeug, welches folgendes aufweist: einen nicht-ebenen Träger zur Anbringung einer Vielzahl von Solarzellen; und eine Vielzahl von Solarzellen angebracht auf dem nicht-ebenen Träger, wobei jede Solarzelle der Vielzahl von Solarzellen in der Lage ist, sich zu biegen, um so der nicht-ebenen Oberfläche des nicht-planaren Trägers zu entsprechen, und wobei jede Solarzelle der Vielzahl von Solarzellen einen dünnen, flexiblen Filmhalbleiterlkörper aufweist, geformt aus III-V-Verbindungshalbleitern, einschließlich folgendem: eine erste solare Subzelle mit einem ersten Bandabstand; eine zweite solare Subzelle angeordnet über der ersten Subzelle und mit einem zweiten Bandabstand kleiner als der erste Bandabstand; eine Gradierzwischenschicht aufgebaut aus InGaAlAs und angeordnet über der zweiten Subzelle in dem Körper und mit einem dritten Bandabstand größer als der zweite Bandabstand; und eine dritte solare Subzelle über der erwähnten Zwischenschicht in dem Körper und gitterfehlangepasst bezüglich der zweiten Subzelle und mit einem vierten Bandabstand kleiner als der dritte Bandabstand; wobei der nicht-ebene Träger eine Vielzahl von Solarzellen darauf angebracht aufweist, und zwar angebracht an dem Flugzeug, dem Wasserfahrzeug oder dem Landfahrzeug.An aircraft, watercraft or land vehicle, comprising: a non-planar support for mounting a plurality of solar cells; and a plurality of solar cells mounted on the nonplanar support, each solar cell of the plurality of solar cells being capable of bending so as to correspond to the nonplanar surface of the nonplanar support, and wherein each solar cell is of the plurality of solar cells Solar cells comprises a thin, flexible film semiconductor body formed of III-V compound semiconductors, including: a first solar subcell having a first band gap; a second solar subcell disposed above the first subcell and having a second bandgap smaller than the first bandgap; a grading interlayer composed of InGaAlAs and disposed over the second subcell in the body and having a third bandgap greater than the second bandgap; and a third solar subcell above said interlayer in the body and lattice mismatched with respect to the second subcell and with a fourth bandgap smaller than the third bandgap; wherein the non-planar support has a plurality of solar cells mounted thereon, attached to the aircraft, the watercraft or the land vehicle. Das Flugzeug, das Wasserfahrzeug oder das Landfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Flugzeug, das Wasserfahrzeug oder das Landfahrzeug bemannt oder nicht bemannt ist.The aircraft, vessel, or land vehicle of claim 1, wherein the aircraft, vessel, or land vehicle is manned or unmanned. Das Flugzeug, Wasserfahrzeug oder Landfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Flugzeug ein mit Leistung versorgter oder nicht mit Leistung versorgter Aerostat ist.The aircraft, watercraft or land vehicle of claim 1, wherein the aircraft is a powered or de-powered aerostat. Das Flugzeug, Wasserfahrzeug oder Landfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Flugzeug ein mit Leistung versorgtes oder nicht mit Leistung versorgtes Aerodyn ist.The aircraft, watercraft or land vehicle of claim 1, wherein the aircraft is a powered or unpowered Aerodyn. Das Flugzeug, Wasserfahrzeug oder Landfahrzeug nach Anspruch 5 (Übersetzer: Anspruch 4), wobei das Aerodyn ein feststehender Flügel oder eine Rotorkraft ist.The aircraft, watercraft or land vehicle of claim 5, wherein the aerodyne is a fixed wing or a rotor force. Das Flugzeug, Wasserfahrzeug oder Landfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Wasserfahrzeug angetrieben ist oder schwebt.The aircraft, watercraft or land vehicle of claim 1, wherein the watercraft is powered or hovering. Das Flugzeug, Wasserfahrzeug oder Landfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Wasserfahrzeug motorisiert oder nicht motorisiert ist.The aircraft, watercraft or land vehicle of claim 1, wherein the vessel is motorized or non-motorized. Das Flugzeug, Wasserfahrzeug oder Landfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Wasserfahrzeug ein Oberflächenfahrzeug ist oder ein tauchbares Fahrzeug.The aircraft, watercraft or land vehicle of claim 1, wherein the watercraft is a surface vehicle or a submersible vehicle. Das Flugzeug, Wasserfahrzeug oder Landfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Landfahrzeug motorisiert oder nicht motorisiert ist.The aircraft, watercraft or land vehicle of claim 1, wherein the land vehicle is motorized or non-motorized. Solarzellenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Gradierzwischenschicht einen im wesentlichen konstanten Bandabstand besitzt, und eine zusammensetzungsmäßig stufengradierte InGaAlAs-Reihe bzw. -Serie von Schichten ist mit monoton sich ändernder Gitterkonstante, um so die Gitteranpassung der zweiten Subzelle auf einer Seite und der dritten Subzelle auf der anderen Seite vorzusehen.A solar cell device according to claim 1, wherein the grading interlayer has a substantially constant bandgap, and a compositionally graded InGaAlAs series of layers is a monotonic changing lattice constant, so the lattice matching of the second subcell is on one side and the third subcell the other side.
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