[发明专利]用于接收圆形光斑的光伏电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于聚光光伏系统中的光伏电池及其制备方法，尤其涉及一种接收圆形光斑的光伏电池及其制备方法。

背景技术

砷化镓(GaAs)、铟镓砷等III-V族电池，光吸收系数高，光电转换效率高；将不同禁带宽度的材料组成叠层电池时，能有效吸收不同波长的太阳光；而且温度系数低，因而是一种理想的聚光光伏电池。聚光光伏电池通常是通过聚光器如菲涅尔透镜将大面积的太阳光聚集在一个小面积的光斑之上，光伏电池在高强度的光斑照射下，可以获得更多的发电量。

常见的III-V族电池片10为正方形，如10mm×10mm或5mm×5mm等，两边或四周制备主栅极电极20，如图1所示，但是这类电池的有效光照面积比例小。对于圆形光斑的聚光系统，光斑30占整个电池的面积只有78.5398％，如果光斑半径为5mm，主栅极电极20宽度为0.25mm，如图2所示，可计算出光斑会被主栅极电极遮挡1.11％，实际有效光照面积只占整个电池的77.66372％。衬底材料砷化镓(GaAs)或锗(Ge)晶片的价格昂贵，近20％的材料被浪费，必然增加了产品成本。如何降低成本，增强聚光光伏电池与其他类型电池的竞争能力，是聚光光伏电池行业迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明目的之一在于提出一种用于聚光光伏系统中的光伏电池及其制备方法，能够节省材料，增加电池有效光照面积，提高材料利用率。

根据本发明的一方面，提出一种用于接收圆形光斑的光伏电池，所述电池包括电池片以及在电池片上制备的主栅极图案，其中，所述电池片的形状为圆形或边数大于或等于五的正多边形，所述主栅极图案沿着电池片的周边形成。

根据本发明的一个实施例，所述电池片的形状为圆形，所述主栅极图案是沿着圆形电池片的周边形成的圆环形图案，所述圆环的内半径等于所述圆形光斑的半径。

根据本发明的一个实施例，所述电池片具有正六边形形状，所述正六边形的内切圆的半径等于圆形光斑的半径，所述主栅极图案是形成于正六边形的内切圆和正六边形之间的图案。

根据本发明的一个实施例，所述电池片具有正六边形形状，所述正六边形的内切圆的半径等于圆形光斑的半径，所述主栅极图案是沿着电池片的周边形成的正六边形图案。

根据本发明的一个实施例，所述电池片具有正六边形形状，所述正六边形的内切圆的半径等于圆形光斑的半径，所述主栅极图案是沿着电池片的周边形成的正六边形图案与在正六边形的内切圆和正六边形之间的图案的叠加图案。

根据本发明的一个实施例，所述电池片具有正六边形形状，所述主栅极图案是在对应于圆形光斑的圆形和其外部的正六边形之间形成的图案。

根据本发明的一个实施例，所述电池片的形状为正七边形，所述主栅极图案是在正七边形电池片的周边处形成的图案。

根据本发明的另一个方面，提出一种制备光伏电池的方法，所述光伏电池用于接收圆形光斑，所述方法包括以下步骤：

在衬底上生长电池功能层；

利用光刻工艺，在电池功能层上形成内部栅级和主栅级图案；以及

按照主栅极图案的形状将衬底切割成单独的电池片；

其中，所形成的电池片的形状为圆形或边数大于或等于五的正多边形，沿着电池片的周边形成所述主栅极图案。

根据本发明的一个实施例的制备光伏电池的方法，其中，所形成的电池片的形状为圆形，所述主栅极图案是沿着圆形电池片的周边形成的圆环形图案，所述圆环的内半径等于所述圆形光斑的半径。

根据本发明的一个实施例的制备光伏电池的方法，其中，所形成的电池片的形状为正六边形，所述主栅极图案是在正六边形电池片的周边处形成的图案。

根据本发明的一个实施例的制备光伏电池的方法，其中，所形成的电池片的形状为正七边形，所述主栅极图案是在正七边形电池片的周边处形成的图案。

根据本发明，通过提供圆形或正多边形的电池形状，并相应地设计主栅极图案，能够节约昂贵的衬底材料，减小整个电池片的非光照面积，提高材料的利用率(有效光照面积/电池片面积)，实现降低电池成本的目的。

附图说明

图1是常规电池片的外形示意图；

图2示出了照射到图1的电池片上的聚光光斑；

图3是根据一个实施例的电池结构的示意图；

图4a-4f示出了根据本发明的各种实施例的电池片及主栅极图案。

具体实施方式