[发明专利]用于向多个太阳能板施加电场的方法和系统

说明书

一种用于提高太阳能电池的效率和功率输出的太阳能电池管理系统及用于制造和使用该太阳能电池管理系统的方法。该管理系统跨一个或多个太阳能电池提供电场。所强加的电场对由入射在该太阳能电池上的光所形成的电子和空穴施加力，并且使这些电子‑空穴对加速朝向该太阳能电池的电极行进。该太阳能电池管理系统考虑太阳能电池配置中的变化，以便最大化这些太阳能电池的功率输出。这些加速的电子‑空穴对在这些电池的半导体的材料内重新组合的可能性较低。电子‑空穴重新组合率的这种降低导致这些太阳能电池的效率的总体提高和更大功率输出。

本申请为于2016年9月5日提交、申请号为201580012041.5、发明名称为“用于向多个太阳能板施加电场的方法和系统”的中国专利申请的分案申请。所述母案申请的国际申请日为2015年3月3日，国际申请号为PCT/US2015/018552。

相关申请的交叉引用

本申请是2015年2月20日提交的美国专利申请号14/628,079的部分继续申请并且要求其权益，该美国专利申请要求2014年2月21日提交的美国临时申请号61/943,127；2014年2月21日提交的美国临时申请号61/943,134；2014年3月3日提交的美国临时申请号61/947,326；以及2014年7月8日提交的美国临时申请号62/022,087的美国临时专利申请的权益，这些申请的披露内容以其全文并且出于所有目的通过引用并入本申请。

技术领域

本披露总体上涉及光伏器件，并且更具体地但非排他地，涉及用于通过例如跨一个或多个太阳能电池施加外电场并调整该外电场来最大化所产生的功率或能量以及这些太阳能电池的总效率的系统和方法。

背景技术

太阳能电池(也被称为光伏电池)是通过称之为“光伏效应”的过程将光能直接转换成电力的电气装置。当暴露于光时，太阳能电池可以产生并维持电流而无需被附接到任何外部电压源上。

最常见的太阳能电池包括由半导体材料(例如，硅)制作的p-n结110，诸如在图1所示的太阳能电池100中。例如，p-n结110包括由位于较厚p型硅层的顶部上的超薄n型硅层组成的薄晶片。在这两层相接触的情况下，在太阳能电池100的顶表面附近形成了电场(未示出)，并且电子从高电子浓度区域(p-n结110的n型侧)向低电子浓度区域(p-n结110的p型侧)中扩散。

p-n结110被封装在两个导电电极101a、101b之间。顶部电极101a是入射(太阳)辐射可透过的，抑或并未完全覆盖太阳能电池100的顶部。这些电极101a、101b可以用作连接到串联耦合的外部负载30上的欧姆金属半导体触点。尽管被示出为仅是电阻性的，负载30也可以包括电阻分量和电抗分量两者。

当光子撞击太阳能电池100时，该光子：径直穿过太阳能电池材料—这总体上在较低能量光子的情况下发生；从该太阳能电池的表面反射；抑或优选地，被太阳能电池材料吸收—如果光子能量高于硅带隙的话—从而产生电子-空穴对。

如果该光子被吸收，其能量被给予该太阳能电池材料中的电子。通常，这个电子位于价带中并且被紧密束缚在相邻原子之间的共价键中，并且因此不能远距离移动。由该光子给予该电子的能量“激励”该电子进入导带中，在该导带中，该电子自由地在太阳能电池100内四处移动。该电子先前是其一部分的共价键现在少了电子-这称之为空穴。残缺共价键的存在允许相邻原子的键合电子移动到该空穴中，从而留下另一个空穴。以此方式，空穴也可以在整个太阳能电池100内有效地移动。因此，被吸收在太阳能电池100中的光子形成了移动电子-空穴对。