ES2947040T3 - Dispositivo optoelectrónico con cara reflectante - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo optoelectrónico que comprende un sustrato que tiene una primera y una segunda cara sustancialmente plana, una serie de ranuras en la primera cara sustancialmente plana y un primer y un segundo conductor eléctrico en la segunda cara sustancialmente plana; en el que una primera cara del primer conductor eléctrico y una primera cara del segundo conductor eléctrico son reflectantes. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo optoelectrónico con cara reflectante
La presente invención se refiere a un dispositivo optoelectrónico mejorado y más específicamente a una celda solar fotovoltaica. El dispositivo optoelectrónico puede tener un una cara reflectante. El dispositivo optoelectrónico puede generar y almacenar energía eléctrica.
La eficiencia con la que se puede aprovechar la energía renovable y convertirla en energía eléctrica es un desafío constante para la industria energética. La demanda de fuentes de energía renovable ha impulsado mejoras significativas en el coste y eficiencia de las celdas solares fotovoltaicas, pero la tecnología existente aún representa un método relativamente costoso para generar electricidad. Además, las celdas solares fotovoltaicas existentes son relativamente ineficientes en comparación con otros métodos de generación de electricidad.
El sector de las energías renovables es cada vez más diverso y la necesidad de almacenamiento de energía es cada vez más importante. La capacidad de respuesta de las fuentes de energía renovable a la demanda máxima es limitada, pero esto puede mitigarse, al menos parcialmente, si la electricidad producida puede almacenarse para liberarse y usarse cuando la demanda es alta.
La presente invención tiene como objetivo ayudar a aumentar la eficiencia de los dispositivos optoelectrónicos y puede abordar los desafíos de almacenamiento de energía que enfrenta el sector de las energías renovables.
El documento US-2012/043814-A1 divulga un dispositivo integrado de batería y celda fotovoltaica, un método para fabricar el mismo y un sistema de energía fotovoltaica que incorpora el dispositivo integrado de celda fotovoltaica y batería. La celda fotovoltaica y el dispositivo de batería integrados incluyen una celda fotovoltaica, una batería e interconexiones que proporcionan una integración tridimensional de la celda fotovoltaica y la batería en un dispositivo integrado para capturar y almacenar energía solar. También se proporciona una estructura de diseño legible por una máquina para simular, diseñar o fabricar el dispositivo de batería y celda fotovoltaica integrada anterior.
El documento EP-0776051-A2 divulga un diseño mejorado de celda solar y un método de fabricación que utiliza principalmente dos materiales, silicio dopado de tipo n y aluminio para formar una celda solar de contacto posterior con unión de aleación p-n. Las uniones de aleación de aluminio se colocan en el lado posterior (no iluminado) de la celda, combinando así las características deseables del aluminio (como dopante, metal de contacto y reflector de luz), con las ventajas de una celda de contacto posterior. El diseño de la celda y el método de fabricación incluyen características tales como el texturizado de la superficie, espejos portadores minoritarios de campo de superficie frontal y posterior, pasivación de la superficie mediante capas de oxidación, uso de contactos de Al como reflectores de luz, protección intrínseca contra la polarización inversa debida a regiones contiguas n+ y p+ un diseño de contacto de barra colectora mejorado adecuado para interconectar celdas utilizando una tecnología de montaje en superficie. Un método mejorado de formación de contactos óhmicos utiliza una técnica de autoalineación para formar los contactos óhmicos.
El documento US-2015/0372176-A1 describe un dispositivo optoelectrónico que incluye un sustrato que tiene una primera y una segunda serie de ranuras y un canal entre ellas. Cada ranura de la primera y segunda series de ranuras tienen una primera y una segunda cara y una cavidad entre ellas. La cavidad se llena al menos parcialmente con un primer material semiconductor. La primera cara está recubierta con un material conductor y la segunda cara está recubierta con un segundo material semiconductor. El canal atraviesa las ranuras de la primera y segunda serie de ranuras.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una celda solar fotovoltaica que comprende:
un sustrato que tiene una primera y una segunda cara sustancialmente plana;
una serie de ranuras en la primera cara sustancialmente plana; y
un primer y un segundo conductor eléctrico en la segunda cara sustancialmente plana;
donde cada ranura de la serie de ranuras tiene una primera y una segunda cara, la primera cara de cada ranura está recubierta con un material semiconductor de manera que el material semiconductor recubre del 20 al 80 % de la primera cara, y la segunda cara de la ranura está recubierta con un material conductor de modo que el material conductor recubra del 20 al 80 % de la segunda cara;
donde el material semiconductor y el material conductor están en contacto con otro material semiconductor llenando al menos parcialmente cada ranura de manera que dentro de cada ranura se forme una unión entre el semiconductor y los otros materiales semiconductores; y
donde una primera cara del primer conductor eléctrico y una primera cara del segundo conductor eléctrico reflejan la luz que ha pasado al sustrato circundante a través de la unión entre el semiconductor y los otros materiales semiconductores, para generar energía eléctrica; y
donde la celda solar fotovoltaica comprende además un primer conductor eléctrico exterior separado del primer y segundo conductores eléctricos por una capa de material de condensador o una capa de material de supercondensador.
En uso, el dispositivo optoelectrónico se expone a la luz. La luz típicamente comprende uno o más de ultravioleta, infrarrojo, visible. La energía eléctrica, electricidad, corriente eléctrica normalmente continua, se genera cuando la unión entre el semiconductor y otro semiconductor se expone a la luz.
El inventor de la presente invención ha apreciado que no toda la luz, típicamente la luz incidente, que alcanza la serie de ranuras en la primera cara sustancialmente plana y típicamente el semiconductor y otros materiales semiconductores, normalmente la unión entre el semiconductor y otros semiconductores, es típicamente absorbida y parte de esta luz pasa al sustrato circundante.
Puede ser una ventaja de la presente invención que los conductores eléctricos primero y segundo en la segunda cara sustancialmente plana del sustrato puedan reflejar al menos algo, típicamente la mayoría, de la luz que ha pasado al sustrato circundante de regreso a través del semiconductor y otros materiales semiconductores, y típicamente una unión entre el semiconductor y otros semiconductores, para generar más energía eléctrica, electricidad, normalmente corriente eléctrica continua.
El reflejo de al menos parte, típicamente la mayoría, de la luz que ha pasado al sustrato circundante de regreso a través del semiconductor y otros materiales semiconductores, y típicamente una unión entre el semiconductor y otros semiconductores, es mayor cuando las primeras caras del primer y segundo conductores eléctricos son reflectantes y/o comprenden un espejo.
El reflejo de al menos parte, típicamente la mayoría, de la luz que ha pasado al sustrato circundante de regreso a través del semiconductor y otros materiales semiconductores, y normalmente una unión entre el semiconductor y otros semiconductores, normalmente quiere ser con un mínimo de nuevas reflexiones adicionales y/o lo más rápido posible. La superficie reflectante y/o espejada de las primeras caras del primer y segundo conductores eléctricos puede ser, por lo tanto, una o más de las formas irregular, regular, en zigzag y de diente de sierra. Esto puede tener la ventaja de que la luz que ha pasado al sustrato circundante se refleja de regreso en una pluralidad de ángulos diferentes, con un mínimo de reflexiones adicionales y/o tan rápido como sea posible.
En ciertas realizaciones, la celda solar fotovoltaica comprende un sustrato que tiene una primera y una segunda cara sustancialmente plana; una serie de ranuras en la primera cara sustancialmente plana; y un primer y un segundo conductor eléctrico en la segunda cara sustancialmente plana; donde una primera cara del primer conductor eléctrico y una primera cara del segundo conductor eléctrico son reflectantes y donde la celda solar fotovoltaica comprende además un primer conductor eléctrico exterior separado del primer y segundo conductores eléctricos por una capa de material de condensador o material de supercondensador.
En ciertas realizaciones, la celda solar fotovoltaica comprende un sustrato que tiene una primera y una segunda cara sustancialmente plana; una serie de ranuras en la primera cara sustancialmente plana; y un primer y un segundo conductor eléctrico en la segunda cara sustancialmente plana; donde una primera cara del primer conductor eléctrico y una primera cara del segundo conductor eléctrico reflejan la luz; donde cada ranura de la serie de ranuras tiene una primera y una segunda cara, la primera cara de la ranura está recubierta con un material semiconductor y la segunda cara de la ranura está recubierta con un material conductor, el material semiconductor y el material conductor están en contacto con otro material semiconductor en la ranura y donde la celda solar fotovoltaica comprende además un primer conductor eléctrico exterior separado del primer y segundo conductores eléctricos por una capa de material de condensador.
El material del condensador puede tener características de un supercondensador. La celda solar fotovoltaica normalmente comprende un material supercondensador. El material del condensador o supercondensador puede ser y/o puede denominarse material dieléctrico y/o aislante. El material aislante es típicamente un material aislante eléctrico.
El material del condensador o supercondensador es típicamente una capa de material. el condensador o el material del supercondensador es típicamente un material de alto dieléctrico. El material del condensador o supercondensador puede ser un material adhesivo y/o una capa de adhesivo.
La capa del condensador o supercondensador suele tener un grosor de 20 a 2000 nm, normalmente de 50 a 500 nm de espesor.
Los conductores eléctricos primero y segundo normalmente tienen caras primera y segunda. Las primeras caras del primer y segundo conductores eléctricos normalmente miran y/o están en contacto con el sustrato, las segundas caras del primer y segundo conductores eléctricos normalmente miran y/o están en contacto con el material del condensador o supercondensador.
Los conductores eléctricos primero y segundo en la segunda cara sustancialmente plana normalmente están eléctricamente aislados entre sí. Los conductores eléctricos primero y segundo normalmente no están en contacto eléctrico entre sí. normalmente hay un espacio entre el primer y el segundo conductor eléctrico. El material del condensador o supercondensador puede estar entre el primer y el segundo conductor eléctrico.
Los conductores eléctricos primero y segundo normalmente están hechos de metal. El primer conductor eléctrico exterior normalmente está hecho de metal. El primero y segundo conductor eléctrico pueden comprender uno o más de aluminio, cobre, plata, zinc, plomo, antimonio, oro, níquel, bismuto e indio. El primer conductor eléctrico exterior puede comprender uno o más de aluminio, cobre, plata, zinc, plomo, antimonio, oro, níquel, bismuto e indio.
Los conductores eléctricos primero y segundo en la segunda cara sustancialmente plana son típicamente barras colectoras. El primer conductor eléctrico puede ser y/o puede denominarse primera barra colectora. El segundo conductor eléctrico puede ser y/o puede denominarse como una segunda barra colectora.
Los conductores eléctricos primero y segundo pueden proporcionar y/o formar parte de los polos positivo y negativo de un circuito eléctrico.
En uso, el material del condensador o supercondensador normalmente extrae energía eléctrica del circuito eléctrico, almacena y luego libera la energía eléctrica. El material del condensador o supercondensador puede almacenar energía eléctrica usando capacitancia estática de doble capa y/o seudocapacitancia electroquímica.
Puede ser una ventaja de la presente invención que, en uso, los conductores eléctricos primero y segundo se utilicen para recoger y/o transportar una carga eléctrica a lo largo de una longitud de la celda solar fotovoltaica, teniendo estos conductores eléctricos una menor resistencia eléctrica en comparación con la primera cara sustancialmente plana y/o la serie de ranuras. Normalmente, esto significa que la longitud de la celda solar fotovoltaica y, por lo tanto, el número de ranuras y/o el número de series de ranuras puede aumentarse sin que, de lo contrario, se produzca una disminución correspondiente de la carga eléctrica que puede recogerse.
La serie de ranuras puede incluir una primera ranura más exterior y una segunda ranura más exterior. Puede haber un primer y un segundo orificio en el sustrato. El primer orificio puede proporcionar comunicación eléctrica entre la primera ranura más externa y la segunda cara sustancialmente plana del sustrato y el segundo orificio puede proporcionar una comunicación eléctrica separada entre la segunda ranura más externa y la segunda cara sustancialmente plana del sustrato.
En uso, los orificios primero y segundo se usan típicamente para transportar carga eléctrica entre la primera y la segunda caras sustancialmente planas del sustrato, y típicamente desde la primera hasta la segunda cara sustancialmente plana del sustrato.
Cada uno de los orificios primero y segundo tiene típicamente un lado o lados. El lado o los lados pueden denominarse superficie interna/superficies internas. El lado o los lados del primer y segundo orificio típicamente comprenden el sustrato. El lado o los lados del primer y segundo orificios, y por lo tanto el sustrato que comprende el lado o los lados, pueden proporcionar la comunicación eléctrica. Los orificios primero y segundo pueden estar vacíos y/o huecos.
El primer orificio normalmente pasa a través de la primera cara sustancialmente plana del sustrato cerca de la primera ranura más exterior y a través del primer conductor eléctrico en la segunda cara sustancialmente plana del sustrato. El segundo orificio normalmente pasa a través de la primera cara sustancialmente plana del sustrato cerca de la segunda ranura más exterior y a través del segundo conductor eléctrico en la segunda cara sustancialmente plana del sustrato.
Los orificios primero y segundo pueden ser dos de una pluralidad de orificios. La pluralidad de orificios puede comprender un primer grupo de orificios que incluye el primer orificio y un segundo grupo de orificios que incluye el segundo orificio. Todos los orificios del primer grupo de orificios pueden atravesar y/o estar en comunicación eléctrica con el primer conductor eléctrico. Todos los orificios del segundo grupo de orificios pueden atravesar y/o estar en comunicación eléctrica con el segundo conductor eléctrico.
Los orificios primero y segundo pueden tener un diámetro de 5 a 2000 micrómetros, normalmente de 100 a 500 micrómetros. Puede haber al menos un orificio por cada 3 a 10 cm2 del sustrato, típicamente al menos un orificio por cada 5 cm2 del sustrato. Puede haber al menos un orificio por cada 3 a 10 cm2 de longitud del sustrato, típicamente al menos un orificio por cada 5 cm2 de longitud del sustrato.
El lado o los lados de los orificios primero y segundo normalmente están revestidos con el material conductor y/o el material semiconductor. La relación de aspecto entre la profundidad y el ancho del primer y segundo orificios suele ser tal que el material del conductor y/o el material semiconductor recubre una cantidad suficiente del lado o lados del primer y segundo orificios para establecer la comunicación eléctrica entre la primera y la segunda ranura más externa y la segunda cara sustancialmente plana del sustrato. Los orificios primero y segundo pueden llenarse al menos parcialmente con un material de relleno para aumentar la confiabilidad y/o la eficacia de la comunicación eléctrica entre la primera y la segunda ranura más exterior y la segunda cara sustancialmente plana del sustrato.
La serie de ranuras puede comprender una primera y una segunda serie de ranuras. El sustrato puede comprender además un canal entre la primera y la segunda serie de ranuras.
Puede ser una ventaja de la presente invención que el material del condensador o supercondensador ayude al funcionamiento de la celda solar fotovoltaica al proporcionar energía eléctrica cuando la demanda de energía aumenta, como una sobretensión cuando se encienden los dispositivos conectados a la celda solar fotovoltaica.
El material del condensador o supercondensador normalmente proporciona la función de un supercondensador, también denominado ultracondensador. La función del condensador o supercondensador puede ser proporcionada por el material del condensador o supercondensador solo o puede requerir la interacción del material del condensador o supercondensador con uno o más del material semiconductor, material conductor y otro material semiconductor.
La celda solar fotovoltaica normalmente comprende además una capa protectora sobre el primer conductor eléctrico exterior. El primer conductor eléctrico exterior normalmente tiene una primera y una segunda caras sustancialmente planas. El material del condensador o supercondensador está típicamente en contacto y/o en la primera cara sustancialmente plana. La capa protectora normalmente está en contacto y/o en la segunda cara sustancialmente plana.
La capa protectora puede ser y/o puede proporcionar uno o más de protección física, protección ambiental, una barrera de gas y aislamiento eléctrico.
La celda solar fotovoltaica puede estar en comunicación eléctrica con una carga. La carga es típicamente un componente eléctrico que consume energía eléctrica. La carga puede ser, por ejemplo, una bombilla.
En uso, el material del condensador o supercondensador normalmente almacena energía eléctrica que la carga no consume. De esta manera, el exceso de energía eléctrica puede almacenarse para uso futuro de la carga. Por lo tanto, hay energía eléctrica disponible para la carga cuando la celda solar fotovoltaica no está generando suficiente energía eléctrica.
Puede ser una ventaja de la presente invención que la celda solar fotovoltaica genere y almacene energía eléctrica.
La primera cara de la ranura puede ser más larga que la segunda cara de la ranura o la segunda cara de la ranura puede ser más larga que la primera cara de la ranura. Cuando la primera cara de la ranura es más larga que la segunda cara de la ranura, la primera cara tiene típicamente al menos 1000 nm de largo y la segunda cara típicamente tiene al menos 300 nm de largo. Cuando la segunda cara de la ranura es más larga que la primera cara de la ranura, la segunda cara suele tener una longitud de al menos 1000 nm y la primera cara normalmente tiene una longitud de al menos 300 nm.
Cuando la primera cara de la ranura es más larga que la segunda cara de la ranura o la segunda cara de la ranura es más larga que la primera cara de la ranura, la ranura tiene típicamente una forma asimétrica.
La longitud de la primera cara de la ranura normalmente se mide desde una unión entre la primera cara de la ranura y la primera superficie del sustrato y una unión entre la primera y la segunda cara de la ranura. La longitud de la segunda cara de la ranura normalmente se mide desde una unión entre la segunda cara de la ranura y la segunda superficie del sustrato y una unión entre la segunda y la primera cara de la ranura.
Preferiblemente, la primera cara de la ranura es más larga que la segunda cara de la ranura. La primera cara de la ranura tiene normalmente al menos el doble de la longitud de la segunda cara de la ranura.
En el segundo lado de la ranura, normalmente hay un espacio entre el material semiconductor en el segundo lado de la ranura y el otro material semiconductor en la ranura.
Puede ser una ventaja de la presente invención que, en uso, el espacio entre el material semiconductor en el segundo lado de la ranura y el otro material semiconductor en la ranura uno o más detiene, mitiga y reduce sustancialmente la ocurrencia de derivación a través de la ranura y, por lo tanto, típicamente entre el primer y el segundo lado de la ranura.
El espacio es típicamente un espacio de aire. El espacio puede llenarse con otro material, preferiblemente un material no conductor y/o eléctricamente aislante. El espacio es típicamente una forma de aislamiento eléctrico entre el material semiconductor en el segundo lado de la ranura y el otro material semiconductor en la ranura.
El espacio entre el material semiconductor y el otro material semiconductor en el segundo lado de la ranura significa típicamente que el otro material semiconductor no está en contacto y/o está aislado del material semiconductor.
El espacio entre el material semiconductor en el segundo lado de la ranura y el otro material semiconductor en la ranura puede tener una longitud de al menos 1 nm, normalmente de al menos 20 nm de longitud y típicamente de al menos 100 nm de longitud.
Puede ser una ventaja de la presente invención que el espacio hace que la celda solar fotovoltaica sea menos susceptible, típicamente resistente, a cortocircuitos y/o derivaciones a través de la ranura. El espacio entre el semiconductor y el otro material semiconductor está diseñado para mitigar una vía/ruta de transferencia de carga desde el material semiconductor en un lado de la ranura, a través del otro semiconductor y dentro del material semiconductor en el lado opuesto de la ranura. Esto típicamente hace que la celda solar fotovoltaica sea menos susceptible a la derivación. La derivación es una resistencia paralela parásita a través de la celda solar fotovoltaica. Maximizar la resistencia de derivación hace que la celda solar fotovoltaica sea más eficiente.
La primera cara de la ranura normalmente forma un primer ángulo con respecto a la normal desde el sustrato y la segunda cara de la ranura normalmente forma un segundo ángulo con respecto a la normal desde el sustrato. El primer ángulo es normalmente de 45 a menor o igual a 90°. El segundo ángulo es normalmente de 45 a menor o igual a 90°.
El material conductor es normalmente uno o más de, en contacto con y revestidos en la segunda cara de la ranura y la segunda superficie del sustrato adyacente a la ranura. El material conductor puede ser además uno o más de, en contacto con y revestidos en la primera superficie del sustrato adyacente a la ranura.
El material semiconductor es normalmente uno o más de, en contacto con y revestidos sobre la primera cara de la ranura y la primera superficie del sustrato adyacente a la ranura. El material semiconductor puede estar además uno o más sobre, en contacto con y revestidos sobre la segunda superficie del sustrato adyacente a la ranura.
El otro semiconductor típicamente llena al menos parcialmente la ranura y/o llena la ranura entre la primera y la segunda cara de la ranura.
Se puede decir que el otro semiconductor en la ranura tiene una superficie entre la primera y la segunda cara de la ranura. La superficie del otro semiconductor típicamente no es paralela y normalmente no es sustancialmente paralela al plano del sustrato. La superficie del otro semiconductor normalmente forma un ángulo y/o está inclinada con respecto al plano del sustrato.
La superficie del otro semiconductor puede estar inclinada o declinada con respecto a una normal del sustrato. La superficie del otro semiconductor puede no ser normal a la normal del sustrato. Cuando la superficie del otro semiconductor es una o más de inclinada o declinada y no normal con respecto a una normal del sustrato, la superficie del otro semiconductor puede denominarse como inclinada con respecto a la ranura.
La primera superficie del otro semiconductor puede ser paralela al menos en parte a la primera cara de la ranura y la segunda superficie del otro semiconductor puede ser paralela al menos en parte a la segunda cara de la ranura.
Puede haber una abertura en el otro material semiconductor. La abertura puede denominarse espacio y/o grieta. La forma de la abertura suele ser sustancialmente conforme con la forma de la ranura. La forma de la abertura puede coincidir con la forma de la ranura.
Las superficies primera y segunda del otro semiconductor pueden denominarse como lados de la abertura. Los lados de la abertura pueden ser sustancialmente paralelos a las caras primera y segunda de la ranura, respectivamente. Los lados de la abertura pueden ser más empinados o menos profundos que las caras primera y/o segunda de la ranura, pero todavía se consideran sustancialmente paralelos.
La primera y la segunda cara de la ranura definen típicamente una cavidad de la ranura entre ellas. La abertura normalmente se extiende hacia abajo en la cavidad. La abertura típicamente se extiende hacia abajo en la cavidad entre la primera y la segunda cara de la ranura.
El otro material semiconductor puede ocupar del 15 al 75 %, opcionalmente del 20 al 50 % del volumen de la cavidad de la ranura. Cuando por ejemplo el otro material semiconductor ocupa del 20 al 50 % del volumen de la cavidad, el 70 al 40 % restante corresponde a la abertura en el otro material semiconductor. El material conductor y el material semiconductor representan el volumen restante. El volumen de la cavidad ocupada por el otro material semiconductor puede estar relacionado con la forma de la ranura.
La abertura en el otro material semiconductor puede extenderse hasta el 90 %, opcionalmente desde el 20 al 80 % y típicamente desde el 50 al 80 % de la distancia dentro de la cavidad de la ranura. Puede ser una ventaja de la presente invención que una abertura en el material semiconductor que se extienda aproximadamente el 50 % de la distancia dentro de la cavidad desde la parte superior de la cavidad pueda aumentar la corriente eléctrica generada por la celda solar fotovoltaica. La distancia que se extiende la abertura en el material semiconductor hacia el interior de la cavidad desde la parte superior de la cavidad puede estar relacionada con la forma de la ranura.
Puede ser una ventaja de la presente invención que cuando el material semiconductor y/o el material conductor recubre y/o cubre aproximadamente el 50 %, preferiblemente aproximadamente el 75 %, de la primera cara y/o la segunda cara de la ranura, respectivamente, uno o más de la eficiencia, se incrementa la corriente eléctrica generada, la potencia de salida y la eficiencia de conversión fotoeléctrica de la celda solar fotovoltaica.
El otro semiconductor en la ranura puede estar, y/o puede denominarse, revestido en la primera y segunda cara de la ranura. El revestimiento del otro material semiconductor puede tener un espesor de 50 nm a 1000 nm, normalmente un espesor de 100 nm a 500 nm y típicamente un espesor de 100 nm a 200 nm. Por lo tanto, el revestimiento del otro material semiconductor puede denominarse, por lo tanto, como revestimiento relativamente delgado.
Ahora se describirá una realización de la invención a modo de ejemplo únicamente y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una representación esquemática del dispositivo optoelectrónico de la presente invención; y
La Figura 2 es una representación esquemática de un dispositivo optoelectrónico alternativo de la presente invención.
La Figura 1 muestra un dispositivo 10 optoelectrónico que comprende un sustrato 12 que tiene una primera 12a y una segunda 12b cara sustancialmente plana. El dispositivo 10 optoelectrónico tiene una serie de ranuras 14 en la primera cara 12a sustancialmente plana. Hay un primer 16a y un segundo 16b conductor eléctrico en la segunda cara 12b sustancialmente plana del sustrato 12. Hay un primer conductor 19a eléctrico exterior separado del primero 16a y el segundo 16b conductores eléctricos por un material 18 condensador.
Hay un espacio 23a entre el primero 16a y el segundo 16b conductores eléctricos.
Los conductores eléctricos primero 16a y segundo 16b en la segunda cara 12b sustancialmente plana son barras colectoras. Los conductores eléctricos primero 16a y segundo 16b tienen caras primera 17a y segunda 17b. Las primeras caras 17a de los conductores eléctricos primero 16a y segundo 16b están en contacto con el sustrato 12. Las segundas caras 17b de los conductores eléctricos primero 16a y segundo 16b están en contacto con el material 18 del condensador.
Las primeras caras 17a de los conductores eléctricos primero 16a y segundo 16b son reflectantes.
Las primeras caras 17a de los conductores eléctricos primero 16a y segundo 16b son espejos.
Cada ranura de la serie de ranuras de la primera y segunda serie de ranuras tiene un primera y una segunda cara y una cavidad entre ellas. La primera cara está recubierta con un material semiconductor y la segunda cara está recubierta con un material conductor (no mostrado). La cavidad se llena al menos parcialmente con otro material semiconductor (no mostrado).
No toda la luz 20 incidente que llega a la serie de ranuras 14 en la primera cara 12a sustancialmente plana y normalmente la unión (no mostrada) entre el semiconductor y el otro semiconductor es absorbida y parte de esta luz 20 pasa al sustrato 12 circundante. Los conductores eléctricos primero 16a y segundo 16b en la segunda cara 12b sustancialmente plana del sustrato 12 refleja 22 parte de la luz que ha pasado al sustrato circundante a de regreso a través de la serie de ranuras 14 y el semiconductor y el otro semiconductor y la unión entre el semiconductor y el otro semiconductor. Por lo tanto, se puede generar más energía eléctrica.
En uso, el dispositivo optoelectrónico se expone a la luz. Cuando una unión entre el semiconductor y otro semiconductor se expone a la luz, se genera energía eléctrica. El dispositivo optoelectrónico está en comunicación eléctrica con una carga (no mostrada). La carga es un componente eléctrico que consume energía eléctrica. La carga puede ser, por ejemplo, una bombilla.
En uso, el material condensador almacena la energía eléctrica o carga que la carga no consume. De esta manera, el exceso de energía eléctrica se almacena para uso futuro de la carga. Por lo tanto, hay energía eléctrica disponible para la carga cuando el dispositivo optoelectrónico no está generando energía eléctrica.
El dispositivo optoelectrónico genera y almacena energía eléctrica.
La Figura 2 muestra un dispositivo 110 optoelectrónico que comprende un sustrato 112 que tiene una primera 112a y una segunda 112b caras sustancialmente planas. Muchas de las características del dispositivo optoelectrónico que se muestra en la Figura 2 también están presentes en el dispositivo optoelectrónico que se muestra en la Figura 1. Algunas características iguales o similares no se vuelven a etiquetar en la Figura 2 y, cuando lo están, se les da el mismo número de referencia 100.
El dispositivo 110 optoelectrónico tiene una serie de ranuras en la primera cara 112a sustancialmente plana. Hay un primer 116a, un segundo 116b y un tercer 116c conductores eléctricos en la segunda 112b cara sustancialmente plana del sustrato 112. Hay un primer 119a y un segundo 119b conductor eléctrico exterior separado de los conductores eléctricos primero 116a, segundo 116b y tercero 116c por un material 118 supercondensador.
Las primeras caras 117a de los conductores eléctricos primero 116a, segundo 116b y tercero 116c son reflectantes como un espejo.
Hay un espacio 123a entre los conductores eléctricos primero 116a y segundo 116b.
Hay un espacio 123b entre los conductores eléctricos segundo 116b y tercero 116c. Hay un espacio 124a entre los conductores eléctricos exteriores primero 119a exterior y segundo 119b.
Puede ser una ventaja de la presente invención que cuanto menor sea la profundidad del material 118 del supercondensador, menor será la distancia vertical entre el primer 116a, segundo 116b y tercer 116c conductores eléctricos y el primero 119a y segundo 119b conductores eléctricos externos como se muestra en la Figura 2, menor será la permeación de carga a través de todo el dispositivo y mayor será el camino tortuoso.
Puede ser una ventaja de la presente invención que cuanto más pequeños sean los espacios 123a, 123b y 124a, menor será la distancia horizontal entre el primero 116a, el segundo 116b y el tercero 116c conductor eléctrico y los conductores eléctricos exteriores primero 119a y segundo 119b respectivamente, como se muestra en la figura 2, mayor será la estabilidad ambiental del dispositivo.
La transferencia de carga eléctrica a través del dispositivo que se muestra en la Figura 2 puede ser desde el primer conductor 116a eléctrico al primer conductor 119a eléctrico exterior, luego al segundo conductor 116b eléctrico, luego al segundo conductor 119b eléctrico exterior, y luego al tercer conductor 116c eléctrico. El dispositivo 110 puede extenderse horizontalmente, como se muestra en la Figura 2, en ambas direcciones. Puede haber muchos más conductores 116x eléctricos y conductores 119x eléctricos exteriores. Por lo tanto, la carga eléctrica puede ser transferida a lo largo del dispositivo 110, por ejemplo, de izquierda a derecha como se muestra en la Figura 2. Las modificaciones y mejoras pueden incorporarse aquí sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en la materia objeto de las reivindicaciones.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Una celda (10, 110) solar fotovoltaica que comprende:
un sustrato (12, 112) que tiene una primera (12a, 112a) y una segunda (12b, 112b) caras sustancialmente planas; una serie de ranuras (14, 114) en la primera cara (12a, 112a) sustancialmente plana;
donde cada ranura de la serie de ranuras (14, 114) tiene una primera y una segunda cara, la primera cara de cada ranura está recubierta con un material semiconductor de manera que el material semiconductor recubre del 20 al 80 % de la primera cara, y la segunda cara de cada ranura está recubierta con un material conductor de modo que el material conductor recubra del 20 al 80 % de la segunda cara;
donde el material semiconductor y el material conductor están en contacto con otro material semiconductor llenando al menos parcialmente cada ranura de manera que dentro de cada ranura se forma una unión entre el semiconductor y los otros materiales semiconductores;
caracterizado porque la celda (10, 110) solar fotovoltaica comprende además un primer (16a, 116a) y un segundo (16b, 116b) conductores eléctricos en la segunda cara (12b, 112b) sustancialmente plana;
donde una primera cara del primer conductor (16a, 116a) eléctrico y una primera cara del segundo conductor (16b, 116b) eléctrico refleja la luz que ha pasado al sustrato circundante de regreso a través de la unión entre el semiconductor y los otros materiales semiconductores, para generar energía eléctrica; y
donde la celda (10, 110) solar fotovoltaica comprende además un primer conductor (19a, 119a) eléctrico exterior separado del primer y segundo conductores (16a, 116a, 16b, 116b)eléctricos por una capa de material (18, 118) de condensador o una capa de material de supercondensador.
2. Una celda (10, 110) solar fotovoltaica de acuerdo con la reivindicación 1, donde la capa de material (18, 118) del condensador o la capa de material del supercondensador tiene un espesor de 50 a 500 nm.
3. Una celda (10, 110) solar fotovoltaica de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde el primer y segundo conductores (16a, 116a, 16b, 116b) eléctricos tienen una primera (17a, 117a) y unas segundas caras (17b, 117b), las primeras caras (17a, 117a) delprimeroy segundo conductores (16a, 116a, 16b, 116b) eléctricos se enfrentan y están en contacto con el sustrato (12, 112), y las segundas caras (17b, 117b) del primer y segundo conductores (16a, 116a, 16b, 116b) eléctricos se enfrentan y están en contacto con el material (18, 118) del condensador o el material del supercondensador.
4. Una celda (10, 110) solar fotovoltaica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los conductores eléctricos primero y segundo (16a, 116a, 16b, 116b) en la segunda cara (12b, 112b) sustancialmente plana están eléctricamente aislados entre sí.
5. Una celda (10, 110) solar fotovoltaica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde existe un espacio entre el primer y el segundo conductores (16a, 116a, 16b, 116b) eléctricos.
6. Una celda (10, 110) solar fotovoltaica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los conductores (16a, 116a, 16b, 116b) eléctricos primero y segundo comprenden uno o más de aluminio, cobre, plata, zinc, plomo, antimonio, oro, níquel, bismuto e indio.
7. Una celda (10, 110) solar fotovoltaica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el primer conductor (19a, 119a) eléctrico exterior comprende uno o más de aluminio, cobre, plata, zinc, plomo, antimonio, oro, níquel, bismuto e indio.
8. Una celda (10, 110) solar fotovoltaica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los conductores (16a, 116a, 16b, 116b) eléctricos primero y segundo en la segunda cara (12b, 112b) sustancialmente plana son barras colectoras.
9. Una celda (10, 110) solar fotovoltaica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el primer y segundo conductores (16a, 116a, 16b, 116b) eléctricos son al menos parte de los polos positivo y negativo de un circuito eléctrico.
10. Una celda (10, 110) solar fotovoltaica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la serie de ranuras (14, 114) incluye una primera ranura más exterior y una segunda ranura más exterior, comprendiendo la celda solar fotovoltaica además un primer y un segundo orificio en el sustrato (12, 112), proporcionando el primer orificio comunicación eléctrica entre la primera ranura más externa y la segunda cara (12b, 112b) sustancialmente plana del sustrato (12, 112) y proporcionando el segundo orificio una comunicación eléctrica separada entre la segunda ranura más externa y la segunda cara (12b, 112b) sustancialmente plana del sustrato (12, 112).
11. Una celda (10, 110) solar fotovoltaica de acuerdo con la reivindicación 10, donde los orificios primero y segundo tienen un diámetro de 100 a 500 micrómetros.
12. Una celda (10, 110) solar fotovoltaica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la primera cara de la ranura es más larga que la segunda cara de la ranura.
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