TWI443842B

TWI443842B - 同軸太陽電池結構及其組成的供電裝置

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Publication number: TWI443842B
Application number: TW96113147A
Authority: TW
Inventors: Chun Chu Yang
Original assignee: Chun Chu Yang
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2014-07-01
Also published as: TW200841477A

Description

同軸太陽電池結構及其組成的供電裝置

本發明係有關於一種利用太陽電池發電之同軸發電二極體結構和其組成的太陽電池集電器。

面臨石化能源逐漸枯竭的窘境，必須大量開發公開而持續免費照射的太陽能資源，以及早因應人類己依賴許久的用電生活。太陽電池(SOLA CELL)係未來最值得信賴的用電來源，因太陽電池有下列優點：

1、直接將光能變成電能。

2、內部不須機械動作元件，不耗機械動能及無摩擦阻力。

3、高信賴度。

4、使用壽命長。

5、維護成本低。

6、易串並聯供電，從數瓦至百萬瓦的寬限度。

但其唯一的缺點卻是元件製造成本很高，只適合在電力取得成本更高的地方，才具有被選用的競爭力。這麼多優點又有迫切需要的產品，必須努力設法降低製造成本，俾能及早大量為人類所用，也同時更早抑制石化材料做能量轉換時，長久以來所累積暖化地球大氣層的危害。

利用太陽能擴大供電己是現今能源短缺下，一種刻不容緩的重要技術，尤其我們特別是依賴進口能源的國家。如何降低太陽電池製造成本之外又使光電轉換效率提高，已成為能否大量推廣替代能源最重要的關鍵因素之一。

太陽電池或稱為光電池(PHOTOVOLTAIC)，將光能輻射轉變成電能，是習知的光電效應(PHOTOVOLTAIC EFFECT)。當太陽輻射之光子射入太陽電池內作用區(ACTIVE REGION如DEPLETION REGION)被吸收而產生電子與電洞對(PAIRS OF ELECTRONS AND HOLES)，這些電子與電洞即被內建的電場分離(SEPARATED FROM BUILT-IN ELECTRONIC FIELD)。例如一種在氫化非矽晶(a-Si：H)(HYDROGENATED AMORPHOUS SILICON)材料結構所製成的P-I-N型太陽電池，內建電場形成於其P-型半導體層，I型本質半導體層(INTRINSIC)，及N-型半導體層之中。適當波長的光子在I層被吸收所產生的電子與電洞對，則電子被內建電場作用而流向N-型半導體層的外電極，電洞被內建電場作用而流向P-型半導體層的外電極。這種電子與電洞流動，形成太陽電池的光電壓(PHOTOVOLTAGE)和光電流(PHOTOCURRENT)。電洞推動方向和電場方向相同。因內建電場作用力關係，電子與電洞推動速度(DRIFT SPEED)比電場外產生之電子與電洞的擴散速度(DIFFUSION SPEED)快很多；故電子與電洞以擴散速度產生的電流較不利光電流之輸出，因較遲鈍的擴散電流會比推動電流晚一些時間才能流出太陽電池外，甚至在到達輸出前產生再結合(RECOMMBINATION)而消失。為提高光電流持續受光子撞擊產生而快速累積在內的蓄能增加並有效釋出，常以縮小擴散區域(DIFFUSION REGION)及擴大推動區域(DRIFT REGION)方法，如在P型半導體與N型半導體間，夾入一層相對比較厚而且沒有任何摻入施體(DONOR)或受體(ACCEPTOR)的本質半導體(INTRINSIC SEMICONDUCTOR)而成為如圖1A所示P-I-N型太陽電池二極體。此亦即為何使用PIN的原理。如此P-I-N三夾層結構下，空泛區(DEPLETION REGION)在P型半導體與N型半導體之兩端接面附近也會同時出現。因I型半導體本身具有高電阻作用，故兩端接面的電場會擴大分佈在整個I型半導體上，使I型半導體全部處在高電場分佈狀態，如圖1B之右側所示。可見兩端空泛區的電量所產生的電場強度分佈，使推動區域已擴展大得幾乎佔滿整片太陽電池內。因大部份的射入光子會在I型半導體內適當深度被吸收，亦即光電流大部份由推動電流形成，所以與PN型太陽電池相比；PIN型太陽電池可獲得較高反應速度(RESPONSE SPEED)輸出效果而提高太陽電池效率(SOLAR CELL EFFICIENCY η)。

內建電場外一些射入摻雜的N或P型層中所產生的電子與電洞載體，因在電場外且無電場作用所暫時產生的擴散電流(DIFFISION CURRENT)，其流速慢、壽命短，經再結合而產生熱能消失，不但無法貢獻輸出電流，且因持續熱運動增加的升溫致降低效率。因此射入P-I-N太陽電池最表層P層，或射入N-I-P太陽電池最表層N層的光子能量，失去了原可有效轉換成電能的機會。這與下述太陽光譜中所含各波長光子量，以及各波長光子可進入選用半導體材料深度有關。

太陽光有多少能量可轉換至電能，可以從太陽光光譜分佈圖如圖2來看，圖2表示太陽能量強度對太陽光譜之波長關係。AM0為太空即大氣層外之能量分佈，在此太陽光通過的空氣量稱為AIR MASS，以(AM，m)表示，因外太空無空氣且以天頂設定而表示為AM0。m=Secθ，θ為太陽天頂角，天頂時太陽θ=0°，SEC 0⁰ =1，故地面之天頂量測值為AM1。但因緯度關係，常以天頂的30度仰角取得太陽光，而有AM2的曲線分佈(Sec 30⁰ =2)。在全波長分佈領域將此光譜分佈積分，可得AM0之總能量為135.3mW/cm² ，AM2則約為72~75mW/cm² 。

又從其能量與波長分佈關係看，波長0.7μm為最大值，亦即此波長光子量最多。此可從光子量密度對波長關係看出，如圖3所示。各波長光子量及光子自身能量，能將半導體材料能隙激破以產生光電流發電的技術原理，己發展及應用許久。由於至今尚無使用一種材料而可以吸收所有全光譜波長而轉成電能者，再加上太陽電池材料本身對不同波長吸收係數的差異，引起光子侵入多深能產生多少電流的問題，致使製造複雜性提高許多。此可從圖4之各種材料吸收係數和侵入深度對波長關係圖看出，圖4舉例之矽材料吸收係數分佈，矽之能隙(bamd gap)Eg=0.67eV，則能被矽吸收的光能中，波長最長的波長，稱為截斷波長(CUTOFF WAVELENGTH)λ c=hc/△E≒1.2398/△E(eV)=1.13μm。亦即矽材料製造的太陽電池，射入大於此波長的光子無法被吸收轉變成電能。

同理Ge材料截止波長為1.85μm，GaAs為1.65μm。因此若用鍺材料做太陽電池，則大於1.85μm以上的光譜能量無法吸收到而浪費掉。在射入深度方面，若是以矽材料做光電池，而且如要能吸收1.0μm波長的光能量，必須把比矽質材料的厚度大到100μm以上。100μm指的深度係能產生電子電洞對的電荷空泛區或空間電荷區(DEPLETION LAYER，或SPACE CHARGE REGION)位置深度。亦即空泛區寬度及加上其上N型(光子首先進入表層或光子由下進入之P型)半導體材料厚度。如要在太空使用的考量，因電力難以取得，更要考慮全光譜吸收的可能。例如短波長之極淺深度及長波長之極深深度，以增加所有進入光子轉換成光電流的效果。但很可惜的是短波長之吸收位置卻在很表層部位，甚至是習知光電池屬於無轉換效能之擴散電流產生處。長波長之極深度吸收表示要用很厚的材料去做，將增加推上太空的燃料成本。故在選擇太陽電池材料的考量必須十分慎重。全光譜吸收的太陽電池通常變成多層不同材料重疊製成，例如首層薄矽製成後，必須再加上一層截止波長以上能穿透過去，又能再吸收的材料例如Ge約一層1μm至10μm厚度，之後再加InGaAs 1μm至100μm的第三層，總共300μm厚之結構以提高效能。

在習知半導體太陽電池、有機半導體太陽電池等製造技術，皆在平面型基板上以一層又一層平鋪式沈積、磊晶、蒸鍍或擴散印製等方法堆疊所需要的材料，並以最底層電極及最上層電極做為集電極，以集中太陽光射至發電作用層(ACTIVE REGION)中之PN接面所形成之內建電場後，將其中受激電子及電洞對的內在累積電荷動能分離(SEPARATION)輸出的目的。由習知技術可看出太陽電池結構，其上層不透光之集電電極佔用最佳光電輸入轉換位置，並阻擋許多太陽所發出之光，且為了避免集電導體在靠進電流輸出端，電流匯聚更多時導體電阻變大產生降壓，故常在靠近電流輸出端面時逐漸將導體面積擴大，致減少受光面積，而降低原有發電效能及浪費可射入的功率，如圖5所示。為克服此集電電極遮光之問題，雖已有改用透明電極以增加輸入光能之技術；但目前亦無法達到全透明電極之材料可解決此問題。又習知上下層式堆疊法之發電電池，此種原為產生推動內建電場的PN接面，起初原為施體(或受體)產生游離化(IONIZATION)作用電場的平均分佈。但在當光照持續產生後，因上下層建構且為了能以實體導線來集電輸出的電極排列(例如各種柵極型態)，在疏密不均情況下，輸出疏密不均電流分佈的結果。此將遷引原PN接面內建電場的均勻分佈，逐漸變成電場不均勻分佈狀況，造成推動區內長短移動距離的差異。不同推動距離產生不同的推動速度(DRIFT VELOCITY，Vn)，及不同的電子移動率(ELECTRON MOBILITY，μ_n )，及不同的電洞移動率，此內部產生電荷因電場分佈不均產生堆擠耗能及變慢電荷再結合損失，致降低發電效率，如圖6所示。圖內可見弱電場處被照射產生之電子與電洞對，不利於形成推動輸出電流，電子與電洞較慢移動率常緩慢變成再結合的損失。

又光在半導體內傳導時，光子因射入深度而能量產生衰減的情形，可以用吸收係數α(cm^-1 )來描述。射入半導體深度x之波長λ的光子數Np(x)可以下式表示：Np(x)=Np(0)exp(-α(λ)x) (1)

其中Np(0)為進入半導體表面之光子數。吸收係數和使用不同太陽電池半導体材料，相對於射入光子波長λ的關係圖，可以用來瞭解各種波長光子可射入各種不同半導體內之深度，如圖4所示。舉例波長0.5μm的太陽光在矽中的吸收係數為α=10⁴ cm^-1 ，這表示射入0.5μm波長的光在進入深度1μm以內即被吸收而產生電子電洞對。0.5μm波長又是太陽光譜最強能量處(太陽射入地面光子數量最多的波長)，可由圖3看出，圖4則為各波長之光子可射入光電池之深度量。若要讓0.5μm光進入1μm這麼淺可發電的PN接面區，則從入射光表面起算到能產生電子電洞對的PN接面處要小於1μm，實在太薄！以至於必須製造第一層很薄之N層才能充分導入0.5μm波長太陽光能量至PN接面來產生大多數電力。此亦可看出習知太陽電池之進入首層N或P層相對極薄的原因之一。此亦可看出更短波長甚至無法收集並轉換成電力的原因。

習知太陽電池成本太高主要的原因之一，主要來自製造時晶片基板(SUBSTRATE)成本。這些原始成本多數在從高價晶棒(INGOT)切割一片一片基板時，耗料比取得的部分多。因此要製造大量經濟低廉的太陽電池，必須改變這種作法；否則無法改變高成本的事實。

鑒於上述先前技術所製造之傳統習知太陽電池發電二極體的四項缺點，亦即：

一、習知上下層式沈積磊晶堆疊法製造之太陽電池，因上下收集電流之電極相對位置的不對稱，降低發電效率。

二、習知上下層式沈積磊晶堆疊法製造之太陽電池，無法充分吸收轉換具有極薄射入深度的短波長光子，浪費短波長光子能量。

三、上下層集電方式的電極佔用出光口，無法完全避免遮光缺陷。

四、由晶棒切割成基板時，一片一片切割精純材料的耗損成本轉嫁太陽電池原始材料成本，讓高價太陽電池無法順利推廣使用。

本發明利用己申請發明專利『申請發明專利案號：095146963號』之專利名稱：『折射率分佈在半徑上的同軸光導光纖及其同軸半導體光源與檢光器共構的同軸光導系統』中之同軸半導體檢光器之結構原理，以製成同軸太陽電池結構，可以同時解決上述問題。

同軸半導體檢光器係一種以正負內外同軸等距供電的兩電極，構成對中間檢光的環形半導體層同軸方式供電，並檢出或收集輸出電流變動(或放大)所形成的同軸半導體檢光器結構。本發明為利用其同軸電極輸出由內建電場匯聚電流之結構方式，以下列二方法同時解決上列問題：

一、將各太陽電池發電二極體同軸結構化如圖7所示，使習知發電二極體電極之上下層排列佈置變成為同軸化佈置。並可再將多層同軸構造化的太陽電池軸心共構，在同一軸心上重疊成串，並形成一全光譜吸收的同軸太陽電池FSCSC(FULL SPECTRUM COAXIAL SOLAR CELL，以下簡稱FSCSC)的方法，如圖8所示的FSCSC。將各FSCSC之軸心電極連線及外環電極，分別以串聯增加電壓，並聯增加電流方式，可組成高效率各種平面供電裝置。

二、將同軸太陽電池結構製成長線形大單位面積的同軸太陽電池排列方式，取代習知以基板平面型態一小片一小片組成的太陽電池板，來達成低成本規模經濟的供電。因不再用切割昂貴晶棒成基板材料來製造，可解決高成本問題。

玆詳加說明如下：

一、將太陽電池發電二極體同軸結構化後如圖7所示，使習知太陽電池二極體電極之上下層排列佈置，變成為同軸化佈置後。則光激作用層即空乏區不再以平層分佈型態隱藏在底層下，而改變成同軸環形分佈型態。本舉例同軸太陽電池為PIN結構，701為同軸軸心電極、702為N型環形半導體層、703為I型環形半導體層、704為P型環形半導體層、705為同軸外環形電極、706為絕緣電介質層、707為軸心共電輸出端。其環形空乏區直接露出在表面上，形成直接受光面，縱使最短波長光子，可立刻吸收。因受光激電子與電洞對，直接在推動區域內建電場內加速，且直接形成快速移動的推對電流輸出，短波長可獲得快速直接輸出的結果。此解決上述第2項問題。同理，其餘各波長區段的光子能量，可依不同吸收材料能隙分佈和射入深度關係來組合重疊層的層數和各層厚度，例如圖8之短波長同軸同太陽電池層801、中段光譜區同軸太陽電池層802及長波長段同軸太陽電池層803，並以同軸心804共構重疊成串而構成完整的全光譜吸收的同軸太陽電池組。

本發明的同軸太陽電池二極體內之環形等厚度PN 接合區，其游離化產生的正負徑向等距分佈電場，如圖9所示。因光子直接射入產生的電子及電洞對，各受PN接面形成內建徑向電場驅動，各以最短等距路徑推動至各同軸層的內外二電極。在此區持續受光子撞擊產生並快速累積在內的高數量及高電位的電子與電洞群，形成如同一座充滿電力的電池，可以對外提供電力。故本同軸太陽電池二極體不但可獲得短波長光子吸收轉換的電流，而且可提供更飽和的電力，解決第1項問題。此頂視圖亦可看出，提供供電的同軸內外兩電極，以單位FSCSC主要產生電力的推動區域來看，供電電極是毫不佔用光子進入途徑的。但以整個FSCSC位置受光區而言，僅是同軸之外環電極佔用光子進入點，其佔用檢光比例不多，但不造成有效推動區之遮光損失及吸收損失。故本發明的同軸太陽電池結構亦可解決第3項問題。。

二、將同軸太陽電池結構製成線狀串並聯排列方式，取代習知以製成硬塊基板平面型態的太陽電池板，來串並聯供電。因不再用昂貴基板材料來製造，可解決第4項高成本問題。習知由矽質單晶晶棒切割成晶圓後製成的太陽電池，佔早期的多數。由晶棒切割成基板時，一片一片切割精純材料的耗損成本，常轉嫁至太陽電池原始材料成本，讓高價太陽電池無法順利推廣使用。雖近已開發由多晶或複晶矽質材料在平面上製作的替代方法，以脫離由上述單晶棒切割成晶圓基板來製造太陽電池的高成本缺點；但因平板型製成太陽電池的方法，無法脫離半導體在有限面積均勻蒸鍍、磊晶或沈積等製程。因此無法製造出超大面積，且必是須要以更大面積收集來自遠方輻射的太陽能量。使習知太陽電池必須以一小片一小片平板型太陽電池，來串並聯排列組合，形成大面積收集供電，始能達成大電力供電設備。如此的串並聯排列組合，無非是要提高電流及電壓，致常造成極複雜的結構並浪費許多共用的不必要空間，不但增加成本且造成介面複合電阻而消耗己轉成之電力。

由多年光纖製造經驗，將之應用至同軸太陽電池的製造，可以用有機半導體材料或無機半導體材料的非晶形矽(AMORPHOUS SILICON)或多晶形矽(POLYCRYSTALLINE SILICON)由各種薄膜沈積(THIN FILM DEPOSITION)如MOCVD或PCVD沈積方式來製成細長線形結構的同軸化太陽電池。面為線的連續組合。曲面為曲線的連續組合。因此將太陽電池製成同軸線形太陽電池，以細長直線形或依所須佈置之曲面結構，製成大面積之供電設備，則可實現極低成本及單片極大面積輸出電力的經濟動能，為人類社會貢獻不可限量的福祉，並減緩數百十年來石化產業及電動力轉換所產生地球暖化的危害。

如圖11為本發明實施例2所示，以線形同軸太陽電池組成大面積之供電設備，其係由1000條長1公尺的同軸太陽電池並聯構成，將由實例說明。

總結以上，本發明重新定位同軸化太陽電池供電電極結構後，可以解決以上習知太陽電池的問題，並達到下列目的：

一、同軸化太陽電池發電效能提昇，同軸容電結構使電力更加飽和，且又可將短波長直接射入光子吸收，或多層不同材料吸收係數及能隙材料同軸共用共構，使其組成FSCSC全光譜吸收的同軸太陽電池結構，提供更完整的太陽電池供電組合。

二、無入口處電極線阻擋，光能入口變大可提高效率。

三、使用線形同軸太陽電池組合成大面積平面或曲面結構裝置，改變小片且複雜耗電、耗空間且耗材的習知組成方式，能達成合理化及規模化經濟性量產，有利民生並促進國家新產業發展的良機。

本發明的其他目的、優點及其他新穎事項，還有其他適用性的範圍等，將部分地於下述詳細說明中被提到，並與相關圖說內容相結合；而有些部分將為日後技術檢查者或實施本發明者更容易學習到本發明同軸結構化的精神與相繼的延伸技術。本發明的優點與目標，將可於本申請專利範圍內所述的同軸結構原理及方法手段等組合應用，得以實現。

以下舉例說明本發明的實施例：

本發明實施例闡述各種細節所引用各參考編號之元件，皆可視為相同或功能上類似之元件，且意欲以極簡化的圖解方式來圖說實例所表示之主要實施特點；因此，此圖示並非意欲描繪出實際實施例之所有特點，亦並非意欲描繪所繪元件之相對尺寸或數量，故所示之圖並非按比例繪成，其係按本發明之同軸太陽電池基本精神所繪成。

實施例1

以一網狀分佈同軸太陽電池組成的太陽電池供電裝置結構為實施例1，如圖10所示來說明。

參照圖10之同軸太陽電池供電器內各太陽電池，係由各行100個如圖7所述矽質P-I-N型同軸太陽電池組成，共100行。各同軸太陽電池1001為P-I-N型同軸太陽電池，1002為各同軸太陽電池的供電軸心電極。1003為各同軸太陽電池的同軸化之外圓環集電負電極，1009則為此負電極之集電共用輸出端子。1004為P-型圓環形半導體。1005為I-型圓環形本質半導體層。1006為內環N-型圓環形半導體層。1007為平面絕緣電介質層。1008為將所有1002軸心電極底部，連接在同平面的正極共平面，1010為此平面的正極輸出端子。

如上述詳細說明所述的本發明同軸太陽電池發電原理，因各波長光子直接射入推動區，不同深度受激電子與電洞，受均勻分佈PN接面內建徑向電場等距同步推動，順利分離流出之電流，形同共10000個同軸太陽電池並聯排列輸出電流之供電電池組。此電池組可以再依用電設備所需之電壓與電流值的最低與最高狀況，分別串聯或並聯供電，達到完美供電的目的。

圖10顯示本發明的同軸太陽電池，僅作為代表本發明同軸太陽電池供電主要精神之同軸共構的主張，以說明其他可據以等效發揮同軸共構的太陽電池發電功能及據以應用的各種樣態。

實例1上所談，本同軸太陽電池所組成的供電設備，不但擁有直接將短波長光子能量光譜區段，較不易為習知太陽電池所吸收轉換的淺層電能吸收轉成電力，又可為預計吸收深度的更長波長光子安排必要的深度製程。或者在第一層最上層截止波長深度外，再重疊第二或第三層適當的吸收轉換能隙材料，以達到全光譜吸收的同軸太陽電池組合。

實施例2

圖11為本發明實施例2所示，以線形同軸太陽電池，組成一大單位面積之供電裝置，此一大單位面積的供電裝置係由1000條各長1000毫米(1公尺)的線形同軸太陽電池1101並聯後，鑲在同一平面或有一特定曲面，如飛機或汽車外體流線形曲面的固定座1102上所構成。如此構成的每一單位電池組，可以再依用電設備所需之電壓與電流值的最低與最高狀況，分別串聯或並聯供電，達到所需供應的電功率目標。

每一線形同軸太陽電池1101，由下列同軸化材料組成，包括具有反射作用的金屬導體軸心正電極1103、圓管狀N型半導體層1104、圓管狀I型半導體層1105、圓管狀P型半導體層1106、透明圓管狀外環電極導體層1107、外側抗反射鍍膜及表面保護層1108及固定座上鑲入介面的反射鍍膜層1109等。將各線形同軸心正電極1103並聯構成正電輸出端子1110，及將1107外環負電極並聯構成負電輸出端子1111。

線形同軸太陽電池也具有高效能集電原理，一如同上述本發明同軸化的均勻內建電場作用，將側面射入光子產生光激衝擊電子與電洞對後，持續分離及累積容電及供電的能力。雖沒有直接裸露推動區而稍有失去極短波長光能的遺珠之憾；但由於側面大面積進入一如球透鏡狀的同軸太陽電池後，內部依材料特性需要所安排反射及折射後，可獲得一長短兼具的光吸收路徑。故可製成較小半徑且較輕的同軸太陽電池構造，達成寬光譜面的吸收作用，並彌補較短波長稍微損失之部分，如圖12所示。

實例2上所談，本線形同軸太陽電池所組成的供電設備，不但可以更小線徑同軸太陽電池構造，達到更寬光譜面光子能量吸收的作用，又可以更大單位面積組成平面或任何曲面排列，以適合作任何應用場合及發電工具所必要的外形組合、角度組合、串並聯組合、供電量組合、或地形及緯度組合等發電作用。如此能脫離以昂貴晶棒切割成基板形式的製程，或非單晶矽平面製程所製成小片組合的各種方式，而達到低成本製造大面積太陽電池供電的效果，以擴大供人類使用，創造人類福祉。

可應瞭解，上述每一元件之功能及其同軸供電功能、或兩個或多個元件之功能及其同軸使用供電功能，皆可單獨或共同有效應用在不同於上述類型之其它類型之同軸共構太陽電池發電系統中。

儘管本文係以同軸化太陽電池，及其同軸線形太陽電池組合之同軸化太陽電池發電系統圖解說明並闡述本發明；但此並非意欲僅將本發明侷限於此等圖示細節，因為在以不脫離本發明精神之任何方式之前提下，可對本發明實施各種修改及結構之改變。

無需再分析以上說明所全面披露本發明之要旨，其己可以使人們能夠應用現有知識在合併根據先前技術觀點，以合理構成本發明之一般或具體樣態之基本特徵之前提下，可輕易地將本發明修改用於各種應用或改用其他材料應用於本發明，且因此，此等修改應該且己意欲包含在隨附申請專利範圍之等效意義及範圍內。

701‧‧‧同軸軸心電極

702‧‧‧N型環形半導體層

703‧‧‧I型環形半導體層

704‧‧‧P型環形半導體層

705‧‧‧同軸外環形電極輸出端

706‧‧‧絕緣電介質層

707‧‧‧軸心共電極輸出端

801‧‧‧短波長同軸同太陽電池層

802‧‧‧中段光譜區同軸太陽電池層

803‧‧‧長波長段同軸太陽電池層

804‧‧‧同軸心共構重疊成串之軸心電極

1001‧‧‧P-I-N型同軸太陽電池

1002‧‧‧同軸太陽電池的供電軸心電極

1003‧‧‧同軸太陽電池的同軸化之外圓環共集電負電極

1004‧‧‧P-型圓環形半導體

1005‧‧‧I-型圓環形本質半導體層

1006‧‧‧內環N-型圓環形半導體層

1007‧‧‧平面絕緣電介質層

1008‧‧‧軸心電極底部連接在同平面的正極共平面

1009‧‧‧負電極之集電共用輸出端子

1010‧‧‧正極輸出端子

1101‧‧‧線形同軸太陽電池

1102‧‧‧固定座

1103‧‧‧具有反射作用的金屬導體軸心正電極

1104‧‧‧圓管狀N型半導體層

1105‧‧‧圓管狀I型半導體層

1106‧‧‧圓管狀P型半導體層

1107‧‧‧透明圓管狀外環電極導體層

1108‧‧‧外側抗反射鍍膜及表面保護層

1109‧‧‧固定座上鑲入介面的反射鍍膜層

1110‧‧‧正電輸出端子

1111‧‧‧外環負電極並聯構成負電輸出端子

圖1係習知PIN太陽電池結構及內建電場示意圖。

圖2係太陽能量強度與太陽光譜波長關係圖。

圖3係太陽光子量密度與太陽光譜波長關係圖。

圖4係各種材料吸收係數和侵入深度對波長關係圖。

圖5係習知集電導體阻擋入射光舉例示意圖。

圖6係習知太陽電池上下集電電極分佈，其形成內建電場變化與推動電流流向示意圖。

圖7係PIN型同軸太陽電池結構立體剖面示意圖。

圖8係舉例全光譜吸收的同軸太陽電池結構立體剖面示意圖。

圖9係同軸太陽電池PN接面徑向內建電場分佈頂視示意圖。

圖10係實施例1同軸太陽電池組供電裝置示意圖。

圖11係實施例2線形同軸太陽電池組供電裝置示意圖。

圖12係實施例2線形同軸太陽電池組供電裝置內之光子射入路徑頂視示意圖。