具有改善的轉換效率的太陽能電池的制作方法

具有改善的轉換效率的太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本發明公開了表現出改善的轉換效率的太陽能電池。具體地講，本發明公開了包含電流擴散層的多pn結太陽能電池以及包括此類太陽能電池和聚光光學器件的聚光光伏模塊。所考慮的多pn結通常可由III-V半導體材料制成，而電流擴散層通常可由II-VI半導體材料制成。
【專利說明】具有改善的轉換效率的太陽能電池
【技術領域】
[0001]本說明書涉及表現出改善的轉換效率的太陽能電池。具體地講，本說明書涉及包含電流擴散層的多pn結太陽能電池以及包括此類太陽能電池和聚光光學器件的聚光光伏模塊。
【背景技術】
[0002]在尋找化石燃料的替代能源的過程中，已經探明多種選擇，包括地熱能、水電能、氫氣、生物燃料和風能。然而，越來越吸引人的替代形式是對太陽能的利用。光伏太陽能電池可用于捕集入射的太陽光并且將所吸收的光子轉換成流過電池的電子和空穴，從而形成電流并產生電力。遺憾的是，使用光伏電池進行能量轉換的一個主要歷史性缺陷是此類電池的轉換效率。損失的入射太陽光的能量可歸因于光伏電池的反射、熱力損耗、電池的內部量子效率和電池的導電效率。最早期的光伏電池僅轉換入射太陽光的約1%至2%的能量。由單個pn結娃片制成的現代太陽能電池能夠實現約15和25之間的最大轉換效率。然而，該領域已取得重要的最新進展。通過使用光學元件以將高通量的光聚集到復合太陽能電池上，研究人員實現了大約40%的轉換效率，所述復合太陽能電池由多個pn結以及其它晶體材料例如II1-V半導體制成。本領域存在提供將繼續改善此類太陽能電池的轉換效率的解決方案的巨大需求。

【發明內容】

[0003]在一個方面，本說明書涉及多結太陽能電池。所述多結太陽能電池包括第一 pn結、設置在所述第一 pn結下面的第二 pn結、設置在所述第一 pn結上面的電流擴散層、與所述第一 pn結相對的設置在所述電流擴散層上的電極。第一 pn結包括第一 η摻雜的II1-V半導體層和第一 P摻雜的II1-V半導體層。第二 pn結包括第二 η摻雜的II1-V半導體層和第二 ρ摻雜的II1-V半導體層。電流擴散層是I1-VI半導體層并且可具有大于2.8eV、
3.1eV或3.4eV的帶隙能量。在至少一些實施例中，多結太陽能電池還可包括設置在第二pn結下面的第三pn結。多結太陽能電池還可包括設置在電極和電流擴散層之間的透明導體。在一些實施例中，多結太陽能電池是聚光光伏模塊的一部分。
[0004]在另一方面，本說明書涉及聚光光伏電池構造，所述聚光光伏電池構造包括能夠聚集太陽光的光學元件和多結太陽能電池。光學元件接收入射太陽光并且將其聚焦在多結太陽能電池上，使得強度超過100個太陽或可能超過150個太陽或甚至超過200個太陽的光入射在多結太陽能電池上。多結太陽能電池包括外延II1-V半導體pn結和外延I1-VI半導體電流擴散層，所述外延I1-VI半導體電流擴散層設置在II1-V半導體pn結和光學元件之間，使得來自光學元件的聚焦的光入射在電流擴散層上。在一些實施例中，光學元件可為透鏡諸如菲涅耳透鏡，或者可能是反射鏡。多結太陽能電池還可包括電流擴散層的表面上的電極。在一些實施例中，多結太陽能電池可包括電極和電流擴散層之間的透明導體。【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1是多結太陽能電池的剖視圖。
[0006]圖2是根據本說明書的多結太陽能電池的剖視圖。
[0007]圖3是根據本說明書的多結太陽能電池的剖視圖。
[0008]圖4是根據本說明書的多結太陽能電池的剖視圖。
[0009]圖5是根據本說明書的多結太陽能電池的剖視圖。
[0010]圖6是根據本說明書的聚光光伏電池構造的剖視圖。
[0011]圖7是根據本說明書的聚光光伏電池構造的剖視圖。
【具體實施方式】
[0012]具有多pn結(被聚集的光入射在所述pn結上)的復合光伏太陽能電池在轉換效率方面取得了前所未有的水平。這些電池可接收強度超過200個太陽的光。因此，此類電池中的電流密度可超過3Amps/cm2。遺憾的是，盡管這些電池中的轉換效率水平已提高，但與金屬電極關聯的寄生電阻(“電極電阻”)和具有與光源最近的半導體層中的橫向電流的寄生電阻(“擴散電阻”)仍然顯著地降低電池的效率，從而使電池的性能保持在低于其理論上能夠實現的轉換水平。盡管使太陽能電池的表面上的電極間隔更緊密地在一起可減小擴散電阻，但這可導致表面區域具有顯著更大的遮蔽，從而導致更少的光可進入太陽能電池的有源區域并被轉換成可使用的能量。
[0013]增加與光源最近的pn結半導體層的厚度可減小擴散電阻，但通常以降低對短波光的轉換效率為代價。遺憾的是，為電極添加透明導體(諸如，ITO (In203: Sn03)或ZnO: Al)并非一個切實可行的解決方案，因為通常在用常用方式(諸如，濺射涂覆)沉積這些材料時，導體不與頂部半導體層形成低電阻接觸。II1-V半導體層的表面釘扎費米能級(Fermilevel),使得當施加常規的透明導體時形成蕭特基勢魚(Schottky barrier),其高度很大程度上與施加的導體無關。在精心設計的電池中，由于串聯電阻導致的損耗可導致在500個太陽強度的情況下降低6%的效率。
[0014]因此，將非常期望的是，提供可最小化擴散電阻的多結太陽能電池以及利用此類太陽能電池的聚光光伏模塊。當前的說明書描述了通過以下方式進行的此類解決方案:在太陽和太陽能電池中的多pn結之間提供I1-VI半導體層。I1-VI層用作電流擴散層，其為在太陽能電池II1-V表面上外延生長的。此層用于通過以下方式最小化轉換損耗:為橫向通過多結太陽能電池流向透明且具有高帶隙能量的電極提供低薄層電阻并且在Π-VI/II1-V異質界面處具有低電阻。
[0015]圖1提供本領域現在使用的常規三結太陽能電池100的示圖。三結太陽能電池100可包含:第一 pn結103，其由η摻雜層102和ρ摻雜層104構成；第二 pn結107，其由η摻雜層106和ρ摻雜層108構成；以及第三pn結111，其由η摻雜層110和ρ摻雜層112構成。N摻雜層102、106、110和ρ摻雜層104、108、112可由任何合適的材料制成，并且至少在一些情況下，可由II1-V半導體材料制成。通常，這些結被單片加工并且通過重摻雜隧道穿結串聯連接。在底部pn結之下，在這種情況下，在第三pn結111和第三ρ摻雜層112之下的是背電極190。一種典型的三結太陽能電池的構造可見于R.R.King的409ffifficientMetamorphic GaInP/GaInAs/Ge Multijunction Solar Cells (40% 有效變性 GaInP/GalnAs/Ge 多結太陽能電池)(Applied Physics Letters90, 183516(2007)(《應用物理學快報》，90，183516(2007)))。設置在n摻雜層102的表面116上的是由互連的片段構成的電極114。遺憾的是，如上所討論的，在圖1所示構造中，電極部分必須在一起以非常近的距離DE間隔開。這是因為電極部分114必須一起接近地間隔開，以減小擴散電阻和層102中的電流損耗。遺憾的是，當然，在電極114由不透明材料制成的情況下，電極遮蔽其所處的表面116的部分，從而允許將較少的入射太陽光轉換成可使用的能量。如也簡要提到的，由于公共使用的透明電極材料(諸如，ITO)未與表面116形成低電阻接觸，因此使用用作電極114的透明電極并非一個切實可行的解決方案。
[0016]使用圖2中的構造示出與圖1的構造關聯的問題的ー個可能的解決方案。圖2提供根據本說明書的多結太陽能電池200。多結太陽能電池包括第一 pn結203，該第一 pn結包括第一 n摻雜的II1-V半導體層202和第一 p摻雜的II1-V半導體層204。在至少ー些實施例中，第一 n摻雜的半導體層和第一 p摻雜的半導體層可由(Al)GaInP制成。這里，括號用于指示合金中可選的元素，也就是說，GaInP是(Al)GaInP的ー種組成。當在整個本書面描述中的材料組成中使用括號時，括號應該被理解為意指可選擇的元素。在其它實施例中,第一 n摻雜的半導體層和第一 p摻雜的半導體層可由InP或Al (Ga) InAs制成。多結太陽能電池還包括第二 pn結207，該第二 pn結在電池中設置在第一 pn結203下面(與入射光相対)。第二 Pn結207包括第二 n摻雜的II1-V半導體層206和第二 p摻雜的II1-V半導體層208。在至少ー些實施例中，第二 n摻雜的半導體層和第二 p摻雜的半導體層可由Ga(In)As 制成。
[0017]如圖2中所示，盡管不一定被包括在太陽能電池中，但可存在由第三n摻雜的II1-V半導體層210和第三p摻雜的II1-V半導體層212構成的第三pn結211。在包括的情況下，第三n摻雜的半導體層和第三p摻雜的半導體層可由例如鍺制成。多結太陽能電池200還包括由互連的片段構成的電極214。然而，與圖1中示出的實施例不同，本說明書在第一 pn結203上面(在入射光230的ー側)提供電流擴散層220。電流擴散層由在界面222處的層202上外延生長的I1-VI半導體層構成。電流擴散層允許電流在被電極214的片段收集之前，以低電阻流過太陽能電池的橫向延伸部。層220的有效電流擴散允許電極214的片段以距離DE間隔開，距離DE遠大于圖1示出的之前利用的實施例中的距離，從而降低由于遮蔽太陽能電池的表面218而導致的損耗。盡管在剖視圖中示出，但電極214的片段可被理解為離散的線性電極片段，其長度將延伸進出圖2中的頁面。各片段可與最近的相鄰片段間隔距離DE，距離DE為至少0.1mm，或至少0.15臟，或甚至可能為0.20mm。為了提供足夠低的薄層電阻，重要的是，電流擴散層220具有相當大的厚度224，通常大于I微米并且在一些實施例中大于10微米。
[0018]電極214提供與I1-VI層的低電阻歐姆接觸。如果I1-VI半導體是n型，則電極214可包括與半導體接觸的逸出功相對低的金屬(諸如，Ti)層。如果I1-VI半導體是p型，則電極214可包括與半導體接觸的逸出功相對高的金屬(諸如，Pd)層。在任一種情況下，電極214的剩余部分可包含具有優異導電率的金屬或合金，諸如Al、Cu、Ag和Au。電極214的厚度應選擇成提供可接受的損耗。對于電極片段之間存在較大間距的情況，各片段中的電流増大，所以電極的厚度應該相應地増大。因此，盡管未按比例示出，但當前所描述的圖2至圖7的太陽能電池中的電極(例如，214)的厚度應該顯著大于現有技術的太陽能電池中的電極(例如，圖1中的電極114)的厚度。
[0019]多結太陽能電池200還包括背電極290，用于結合電極214從電池中牽引出電流。因為背電極290在與入射太陽光相對的多結太陽能電池的表面上，所以它可為連續層或者被分段作為電極214。背電極290提供與太陽能電池的歐姆接觸，也提供反射器和散熱路徑。電極可為本領域已知的任何種類的合適導電材料，包括但不限于金屬或金屬合金，包括:金、銀、鋁、鎳、鈦、鉻、鉬、鈀、銠、錸、釕、鎢、銦以及它們的混合物和合金。電極也可由透明導電氧化物形成，諸如ΙΤ0。電極214和290通常可被用于向外部負載或電路(諸如，繼而向交流電路供電的反相器)提供直流電力。
[0020]電流擴散層220通常可由寬帶隙I1-VI半導體材料制成。生長以構造電流擴散層220的特別合適的I1-VI材料可為MgZnSSe、BeMgZnSe, CdMgZnSe或BeZnTe。假若這些II1-V半導體材料的晶體結構構成pn結(例如，203)，則I1-VI材料的選擇會尤其有效。優選地，I1-VI層是在II1-V表面上外延生長的，其中在異質結面處的晶體缺陷(例如，位錯)最少，以使異質結面處捕獲的電荷最少，所述電荷會對流過異質結面的電流形成障礙。這可通過生長基本與II1-V層晶格匹配(或者換句話說，與第一 η摻雜層202和第一 ρ摻雜層204或結203晶格匹配)的I1-VI電流擴散層220來實現。例如，可生長與GaAs與Ge基底上生長的(Al)GaInP晶格匹配的MgZnSSe或BeMgZnSe。相似地，可生長與InP或InP基底上生長的Al (Ga) InAs晶格匹配的CdMgZnSe或BeZnTe。
[0021]電流擴散層也可被理解為具有相當高的帶隙能量，使得它對于太陽光譜中的大部分是透明的。例如，在一些實施例中，電流擴散層的帶隙能量可大于2.8eV，或大于3.1eV,并且可能大于3.4eV。通過外延生長I1-VI電流擴散層可得到低濃度的晶體缺陷也允許通過提供高載流子遷移率和低電荷捕獲而得到高導電性。通過在I1-VI層中摻雜合適的雜質來實現低薄層電阻。包括MgZnSSe、BeZnMgSe和CdMgZnSe的某些I1-VI半導體可通過用淺供體進行η摻雜實現高導電性。因此，在至少一些實施例中，可對電流擴散層220進行摻雜。Cl和Al是優選的淺供體，但是替代形式包括F、Br、1、Ga和In。包括BeZnTe的某些I1-VI半導體可通過用淺受體進行P摻雜來實現高導電性，N是優選的淺受體，但是替代形式包括P、As和Cu。最佳的摻雜物濃度通常在1018cm-3至1020cm-3的范圍內。在濃度較高的情況下，載流子遷移率的降低限制了可實現的導電性。通過使用合適的摻雜和厚度，I1-VI電流擴散層的薄層電阻可小于100歐姆/平方，或甚至小于10歐姆/平方。在一些實施例中，由于在異質結面處的導電或價電子帶偏移，因此可能存在勢壘。這種異質結構的電阻由于在接近II1-V的I1-VI層中具有非常高的摻雜物濃度而減小，從而促進量子機械隧穿異質勢壘。對摻雜I1-V外延層的進一步討論可見于共同擁有的美國專利N0.5，248，631，該美國專利的全文以引用的方式并入本文。
[0022]如簡要提到的，本說明書的多結太陽能電池不需要包括第三pn結。例如，圖3的多結太陽能電池300包括:第一 pn結203，其具有第一 η摻雜的II1-V半導體層202和第一 ρ摻雜的II1-V半導體層204 ；以及第二 pn結207，其具有第二 η摻雜的II1-V半導體層206和第二 ρ摻雜的II1-V半導體層208 ;以及電流擴散層220和電極214。然而，在太陽能電池300中，在第二 pn結207下面不存在第三pn結。金屬背電極290通常覆蓋與I1-VI電流擴散層相對的太陽能電池的表面。背電極提供與太陽能電池的歐姆接觸，也提供散熱路徑。在多個實施例中，基底280支承太陽能電池的pn結并且從結向背接觸件290導電和導熱。在一個例子中，第一 pn結202包括InP或Al (Ga) InAs，第二 pn結207包括GaInAs⑵，二者均生長在InP基底280上。外延I1-VI電流擴散層包括n型CdMgZnSe或p型BeZnTe。背接觸件290通常可為與針對圖2描述的電極類似的電極。
[0023]在另ー個實施例中，如圖4中所示，多結太陽能電池可包括電流擴散層和電極之間單獨的層。多結太陽能電池400包括第一 pn結403、第二 pn結407、電流擴散層420和可能的第三pn結411，它們彼此之間的關系與圖2示出的堆疊相同。然而，不同于在電流擴散層的表面上直接放置電極414，在電極414和電流擴散層420之間設置透明導體426。與圖2的電極290類似的背電極490存在于多結太陽能電池的相對側上。與大多數II1-VI半導體不同，ー些I1-VI半導體沒有在空的表面處表現出強的費米能級釘扎。因此，可能在外延I1-VI和常規(非外延)透明導體諸如IT0(In203:Sn03)或ZnO = Al之間構造低電阻界面。在I1-VI外延電流擴散層的頂部上附加常規透明導體可有助于進一歩降低由于電流擴散而導致的損耗。
[0024]圖5中示出另ー種設想的多結太陽能電池。多結太陽能電池500可包括第三pn結511,該第三pn結由第三p摻雜的半導體層512和第三n摻雜層511構成。第三n摻雜層可堆疊在第二 p摻雜層508和第二 n摻雜層506下面,第二 p摻雜層508和第二 n摻雜層506構成第二 pn結507。然而，在第二 pn結507上面，不存在與單獨的電流擴散層在一起的単獨的pn結。相反，第一 P摻雜的半導體層504設置在第二 n摻雜的半導體層506上。設置在第一 P摻雜層504上的是第一 n摻雜電流擴散層532。這兩層形成pn結533。在上述許多實施例中，電流擴散層(例如，220)可為p摻雜的。然而，這些其它實施例中的pn結將由例如単獨的n摻雜的II1-V半導體層和p摻雜的II1-V半導體層構成。這里，構成pn結的n摻雜層實際上是I1-V材料并且還用作所考慮的電流擴散層。太陽能電池660還包括面向入射太陽光的前電極514和在電池的相對表面上的背電極590。
[0025]當然，為了正確有效地發揮功能，通常當前說明書中的多結太陽能電池必須部分由較大的裝置制成，所述裝置也將入射太陽光聚集和引導到小的電池上。通過圖6的聚光光伏電池構造600示出了一種此類裝置。聚光光伏電池構造600部分地由光學元件640構成。光學元件設置成使得其接收與多結太陽能電池660的位置相対的表面上的入射太陽光650。光學兀件可為任何合適的用于聚集光并且將其向小的表面(即，多結太陽能電池660的表面)聚焦的透鏡。例如，透鏡可為諸如圖6中所示的凸透鏡，或者可為菲涅耳透鏡、平凸透鏡等。可使用任何合適的透鏡。另外，盡管示出為單個光學元件640，但光學元件640可由多個子元件透鏡構成，可能具有不同形狀的透鏡。
[0026]光學元件640接收入射光650并且透射所述光使其成為聚焦在多結太陽能電池660的表面上的光630。當太陽光到達多結太陽能電池時，光學元件640應該大量聚集太陽光，使得多結太陽能電池的表面上的每單位面積的光通量遠大于光學元件640的表面。事實上，到達多結太陽能電池的光630應該入射在電池上，其強度超過100個太陽強度，可能超過150個太陽強度，甚至可能超過200個太陽強度。
[0027]多結太陽能電池660應被理解為可能對應于圖2至圖5中的上述任何太陽能電池。如圖6中所示的，多結太陽能電池部分地由多個外延的II1-V半導體pn結603、607、611構成。電池還部分地由設置在I1-V pn結603、607、611和光學元件640之間的外延I1-VI半導體電流擴散層620構成。這種設置使得來自光學元件640的聚焦光630在到達pn結之前入射在電流擴散層620上。
[0028]如同上述太陽能電池一樣，多結太陽能電池可包括電極614，所述電極被分成離散的線性部分并且設置在面向光學元件640的電流擴散層620的表面上。在一些實施例中，電極可為不透明的。電極614的離散的線性部分可為間隔開的，如針對圖2中的電池所描述的，其間隔距離為至少0.1mm,或至少0.或可能甚至0.20mm。可任選地,如針對圖4的太陽能電池所不，多結太陽能電池660可包括透明導體626,其設置在電極614和電流擴散層620之間。太陽能電池500還包括電池的相對表面上的背電極690。
[0029]在多個實施例中，pn結603、607、611可由一個或多個ρ摻雜的II1-V半導體層和η慘雜的 II1-V 半導體層構成。這些層可由 Ge、Ga(In)As、(Al)GalnP、InP、GalnAs、GaInAsP或Al (Ga) InAs構成。電流擴散層620將通常為I1-V半導體層，其中，所述層可由MgZnSSe、BeMgZnSe、CdMgZnSe 或 BeZnTe 構成。
[0030]盡管在一些實施例中可使用透鏡來聚集光并且將光聚焦在多結太陽能電池上，如圖6所示，但也可設想出其它構造。例如，圖7示出了聚光光伏電池構造的另一個實施例。同樣，太陽光750入射在光學元件740上。然而，這里，光學元件為反射鏡740。在這種構造中，反射鏡740被成形使得它既反射光又將光聚焦在多結太陽能電池760的小表面區域上成為聚集光730。這個實施例提供了可在設想出的構造中用作光學元件的大元件陣列的示例，只要元件能夠聚集入射太陽光750并將太陽光750導向太陽能電池即可。
[0031]如開始所討論的，本說明書的多結太陽能電池與現有技術的許多多結太陽能電池相比，明顯更加有效。多結太陽能電池可將入射的太陽光以大于35%，大于37%，可能甚至大于39%或者甚至40%的轉換效率轉換成能量。例如，在高強度(超過400個太陽)下，附加外延I1-VI電流擴散層和合適的電極可將電池的效率提高3個百分點(例如，從37%提高至40%)。
[0032]在大多數實施例中，I1-VI電流擴散層上的抗反射涂層可用于將太陽光有效地耦合至太陽能電池。
[0033]本發明不應被視為限于上述的具體實例和實施例，因為詳細描述此類實施例是為了便于說明本發明的各種方面。相反，本發明應當被理解為涵蓋本發明的所有方面，包括落入如由所附權利要求書限定的精神和范圍內的各種修改形式、等效方法和替代裝置。
【權利要求】
1.一種多結太陽能電池，包括: 第一 pn結，其包括第一 η摻雜的II1-V半導體層和第一 ρ摻雜的II1-V半導體層；第二 pn結，其設置在所述第一 pn結下面，所述第二 pn結包括第二 η摻雜的II1-V半導體層和第二 P摻雜的II1-V半導體層； 電流擴散層，其設置在第一 pn結上面，所述電流擴散層包括外延I1-VI半導體層；以及 電極，其設置在所述電流擴散層上，與所述第一 Pn結相對。
2.根據權利要求1所述的多結太陽能電池，其中所述電流擴散層具有大于2.SeV的帶隙能量。
3.根據權利要求2所述的多結太陽能電池，其中所述電流擴散層具有大于3.1eV的帶隙能量。
4.根據權利要求3所述的多結太陽能電池，其中所述電流擴散層具有大于3.4eV的帶隙能量。
5.根據權利要求1所述的多結太陽能電池，還包括設置在所述第二pn結下面的第三pn結。
6.根據權利要求5所述的多結太陽能電池，其中所述第三pn結包含Ge。
7.根據權利要求1所述的多結太陽能電池，其中所述第一η摻雜的II1-V半導體層和第一 P摻雜的II1-V半導體層包含(Al)GalnP。·
8.根據權利要求7所述的聚光光伏電池構造，其中所述電流擴散層包含MgZnSSe或BeMgZnSe。
9.根據權利要求1所述的多結太陽能電池，其中所述第一η摻雜的II1-V半導體層和第一 P摻雜的II1-V半導體層包含InP或Al (Ga) InAs0
10.根據權利要求9所述的聚光光伏電池構造，其中所述電流擴散層包含CdMgZnSe或BeZnTe0
11.根據權利要求1所述的多結太陽能電池，其中所述第二η摻雜的II1-V半導體層和第二 P摻雜的II1-V半導體層包含Ga (In) As。
12.根據權利要求1所述的多結太陽能電池，其中所述I1-V半導體層基本與所述第一η摻雜的II1-V層或第一 ρ摻雜的II1-V層晶格匹配。
13.根據權利要求1所述的多結太陽能電池，其中所述電極包括多個離散的線性電極部分，每個部分與最近的相鄰部分間隔開至少0.15mm的距離。
14.根據權利要求1所述的多結太陽能電池，還包括設置在所述電極和所述電流擴散層之間的透明導體。
15.根據權利要求1所述的多結太陽能電池，其中所述電流擴散層在所述第一η摻雜層上外延生長。
16.根據權利要求15所述的聚光光伏電池構造，其中所述電流擴散層包含MgZnSSe、BeMgZnSe、CdMgZnSe 或 BeZnTe。
17.根據權利要求1所述的聚光光伏電池構造，其中所述電流擴散層具有小于100歐姆/平方的薄層電阻。
18.根據權利要求1所述的聚光光伏電池構造，其中所述電流擴散層具有小于10歐姆/平方的薄層電阻。
19.一種聚光光伏模塊，包括根據權利要求1所述的多結太陽能電池。
20.一種聚光光伏模塊，包括: 能夠聚集太陽光的光學元件；以及 多結太陽能電池， 其中所述光學元件接收入射太陽光并且將其聚焦在所述多結太陽能電池上，使得強度超過100個太陽的光入射在所述多結太陽能電池上， 并且其中所述多結太陽能電池包括外延II1-V半導體pn結并且還包括外延I1-VI半導體電流擴散層，所述外延I1-VI半導體電流擴散層設置在所述II1-V半導體pn結和所述光學元件之間，使得來自所述光學元件的聚焦的光入射在所述電流擴散層上。
21.根據權利要求20所述的聚光光伏模塊，其中所述光學元件包括透鏡。
22.根據權利要求20所述的聚光光伏模塊，其中所述光學元件包括菲涅耳透鏡。
23.根據權利要求20所述的聚光光伏模塊，其中所述光學元件包括反射鏡。
24.根據權利要求20所述的聚光光伏模塊，其中強度超過150個太陽的光入射在所述多結太陽能電池上。
25.根據權利要求20所述的聚光光伏模塊，其中強度超過200個太陽的光入射在所述多結太陽能電池上。
26.根據權利要求20所述的聚光光伏模塊，其中所述多結太陽能電池以大于35%的效率將入射太陽光轉換成能量。·
27.根據權利要求20所述的聚光光伏模塊，其中所述II1-V半導體結包含Ge、Ga(In)As 或(Al)GaInP0
28.根據權利要求27所述的聚光光伏模塊，其中所述I1-VI半導體電流擴散層包含MgZnSSe 或 BeMgZnSe。
29.根據權利要求20所述的聚光光伏模塊，其中II1-V半導體結包含InP、GaInAs,GaInAsP 或 Al(Ga)InAs。
30.根據權利要求29所述的聚光光伏模塊，其中所述I1-VI半導體電流擴散層包含CdMgZnSe 或 BeZnTe。
31.根據權利要求20所述的聚光光伏模塊，其中所述I1-VI半導體電流擴散層包含MgZnSSe、BeMgZnSe、CdMgZnSe 或 BeZnTe。
32.根據權利要求20所述的聚光光伏模塊，還包括電極，所述電極設置在面向所述光學元件的所述I1-VI電流擴散層的表面上，所述電極是不透明的。
33.根據權利要求32所述的聚光光伏模塊，其中所述電極包括多個互連的線性電極片段，每個片段與最近的相鄰片段間隔開至少0.15mm的距離。
34.根據權利要求32所述的多結太陽能電池，還包括透明導體，所述透明導體設置在所述電極和所述電流擴散層之間。
35.根據權利要求32所述的多結太陽能電池，其中所述電流擴散層具有小于100歐姆/平方的薄層電阻。
36.根據權利要求32所述的多結太陽能電池，其中所述電流擴散層具有小于10歐姆/平方的薄層電阻。
【文檔編號】H01L31/0224GK103597614SQ201280029340
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年6月12日 優先權日:2011年6月15日
【發明者】M·A·哈澤 申請人:3M創新有限公司