[发明专利]利用反转变质多结太阳能电池的用于空间飞行器或卫星的太阳能电力系统

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及用于将太阳光转换成电能的太阳能电力系统，更具体地，涉及使用III-V族化合物半导体太阳能电池。

背景技术

可商业获得的用于陆基太阳能应用的硅太阳能电池效率范围从8％到15％。基于III-V族化合物的化合物半导体太阳能电池在正常工作条件下具有28％的效率，并且在汇聚下具有32.6％的效率。此外，公知的是，将太阳能汇集到光伏电池上增加了单元的效率。

考虑到硅太阳能电池的低成本以及可广泛获得性，陆基太阳能电力系统当前使用硅太阳能电池。尽管化合物半导体太阳能电池已经广泛地使用在卫星应用中，在卫星应用中在选择这样的器件时，其功率对重量的效率比每瓦成本考虑更重要，但是这样的太阳能电池尚未被设计和配置用于陆基系统，也没有陆基太阳能电力系统被配置和优化来采用化合物半导体太阳能电池。

在常规的用硅(Si)衬底构造的太阳能电池中，通常一个电触点放置在太阳能电池的光吸收面或正面上，第二触点放置在单元的背面上。光灵敏的半导体设置在衬底的光吸收面上，并且其包括一个或多个p-n结，其在光在电池内被吸收时生成电子流。

电池的光进入的面上的触点通常以网格图案的形式在正面的表面之上扩展，并且通常由良好的导体(诸如，金属)构成。网格图案并不覆盖电池的整个面，这是因为网格材料尽管是良好的电导体但通常对于光是不透明的。

该电池面上的网格图案通常较宽地间隔开，以允许光进入太阳能电池，但是不到电接触层收集电池中的电子流所产生的电流将有困难的程度。背电触点没有这样的径然相反的限制。背触点简单地作为电触点，并因此通常覆盖电池的整个背表面。由于背触点须是非常良好的电导体，因此其几乎总是由金属层制成。

电池背面上的阳极触点和阴极触点两者的该放置简化了其中各电池串联电连接的水平阵列中各太阳能电池的互连。对于硅电池，这样的背触点设计可从Gee等人的PCT专利公开WO2005/076960A2已知，以及对于化合物半导体太阳能电池可以从本受让人的2005年4月19日提交的美国专利申请No.11/109,016知道，通过引用将其并入在此。

陆基太阳能电力系统的另一方面是使用会聚装置(诸如，透镜和反射镜)来将进入的太阳射线聚焦到太阳能电池或太阳能电池阵列上。这样的系统的几何设计还要求太阳能跟踪机制，其允许在白天期间太阳横过天空时太阳能电池的平面持续面对太阳，从而优化入射在电池上的太阳光的量。

基于会聚装置的太阳能电池配置设计的又一方面在于，用于耗散入射在半导体主体的表面上的强烈的光所产生的相关联的热量的热耗散结构或冷却技术的设计。现有技术的设计(诸如，2002年10月10日公开的PCT国际公开WO02/080286A1中所描述的)采用与(硅)光伏电池热接触的复杂冷却剂流路径。

太阳能电池系统的又一方面在于，构成太阳能电池的半导体材料的物理结构。太阳能电池常常以垂直多结结构制造，并以水平阵列设置，各太阳能电池以电串联形式连接在一起。阵列的形状和结构以及其包含的电池的数目部分地由期望的输出电压和电流确定。在根据本发明的设计中有用的一种多结结构是反转的变质太阳能电池结构，诸如，如美国专利No.6,951,819(Iles等人)中描述的，M.W.Wanless等人的Lattice Mismatched Approaches for High Performance,III-V Photovoltaic Energy Converters(Conference Proceedings of31^stIEEE Photovoltaic Specialists Conference，2005年1月3-7日，IEEE Press,2005)；以及美国专利申请公开No.2007/0277873A1(Cornfeld等人)，通过引用将其并入在此。

发明内容

1.发明目的

本发明的一个目的是提供一种改善的多结太阳能电池。

本发明的另一目的是提供一种作为符合非平面支撑件的薄的柔性膜的太阳能电池。

某些实现方式或实施例可以实现比全部前述目的更少的目的。

2.本发明实施例的特征