专利名称：在陶瓷套筒中具有整体透光波导的光伏电池的制作方法
技术领域：
0004本发明涉及光伏电池或光生伏打电池(photovoltaic cell)领域，当这种电池被放置在有光的情形中时，其用于产生电流。
背景技术：
0005能将光转化成电能的光伏电池已经常见地使用了几十年。光伏电池器件具有不需要诸如发电机或电池的单独电力源就能提供电流的明显优点。因此，这些器件非常有益于在发电机或电池不可用或者是太昂贵而使用不经济的地方使用。相应地，对于提高效率和降低光伏电池成本这一目标，已经开展了大量的研究。半导体材料是这样的材料当其暴露于诸如电动势、热、压力或电磁辐射的外部激励时，其将展现出改变电荷载流子迁移率的特性。典型地，半导体被分类成N型或P型半导体。典型地，将N型和P型半导体直接体接触并电接触(physical andelectrical contact)地结合在一起，以形成在多种应用中的集成电路中所使用的P-N结或N-P结。光生伏打结(或光伏结)是P-N或N-P半导体结，其典型地由形成单独的N和P层的半导体材料组成，使用有光时展现出电荷载流子迁移率的变化的半导体材料，这些N层和P层被紧密体接触及电接触地结合在一起以形成P-N或N-P半导体结。典型地，光伏电池是由光电结组成的，这些光电结以一种方式进行封装，以便入射到电池上的光产生电流，该电流通过诸如导线或导电焊盘的电接触件被提供给用户。典型地，由太阳能电池产生的电流量是入射到光伏电池上的光强、所采用的半导体的类型、以及暴露在光中的P-N或N-P结的面积的函数。
0006这种光伏电池的一种特定应用是太阳能电池。当太阳能电池被放置在由太阳产生并经地球大气滤波的特定频率的光中时，要对地球上太阳能电池中的半导体材料进行选择以最大化电荷载流子产生和迁移率的效率。太阳能电池的其他应用-用于航天器的太阳能电池-由半导体材料组成，当该半导体材料暴露在没经过地球大气滤波的电磁光谱中时，其展现出最优的电荷载流子产生率。光伏电池技术的其他特定应用使用特殊选择的半导体材料，该半导体材料用于其将被暴露在光能的特定波长的应用中，例如在希望利用红外光谱的应用中。本公开内容不仅仅限于太阳能电池；在本公开内容中描述的透光半导体元件和光伏电池适用于并且打算用于任何需要使用光伏电池的应用中。同样地，透光半导体元件的制造方法和由这里所述的透光半导体构成的光伏电池的制造方法不限于太阳能电池，而是适用于并且打算用于任何需要使用光伏电池的应用中。本发明的自然扩展是其可用于从红外到紫外光谱的任何光谱，因此本发明不限于可见光，也不限于特征化太阳光能的特定光谱。
0007太阳能电池的电压依赖于所用的材料和结的数量。光伏电池产生的电流量是暴露到光能中的半导体结面积的函数。由于在暴露到光能中的半导体结面积与产生的电流量之间存在这一直接关系，所以通常希望光伏电池对于指定的应用具有可能的最大面积以便产生最大的电流量给用户。然而，特定应用可能具有光伏电池可用的很有限的面积量，以至于如果产生用于特定应用的指定电流的所需面积对于太阳能电池设计者不可用，则本光伏电池技术可能不适合使用。这个缺点限制了应用的数量，否则这些应用是适合光伏电池使用的。
0008对基本光伏电池的改进非常普遍。例如，Alvarez的美国专利号US 6,940,009B2(2005)公开了一种太阳能电池，其要求保护将汞和硝酸银添加到构成电池的半导体材料中，该电池通常是以不同结晶态存在的硅。在这个专利中要求保护的是添加这些材料使得太阳能电池可以吸收特定量的能量，该能量后来被释放到太阳能电池中，这样可为比正常情况长的白天部分产生电能。多结太阳能电池也已经被设计出来。例如，Iles等人的美国专利号US 6,951,819B2(2005)公开了一种多结太阳能电池，且其具有的特征是利用半导体材料外延生长的特定方法，使得构成太阳能电池的不同层的带隙相匹配。该专利要求保护由较好的晶格匹配引起的太阳能电池效率的改进。包括多晶薄膜电池的其他形式的太阳能电池也已经有人提出。Mutsuyuki的日本专利号JP1110776(公布日期1989)要求保护一种利用低温制造多晶薄膜太阳能电池的方法，这个专利声称的优点是易于制造和低成本。
0009通常，希望通指的光伏电池以及特指的太阳能电池用于没有配电系统来支持边远村庄或城镇的国家的边远地区的应用。由于这种技术的高成本，所以这些国家往往缺乏在这些边远区域采用最新光伏电池技术的财力，结果这些边远区域经常缺乏任何种类的无论什么形式的发电系统。本发明的一方面提供了一种制造光伏电池的方法，该光伏电池与传统电池相比需要更少的总表面积。
发明内容
0010本发明的范围包括光伏电池，所述光伏电池包含第一半导体层，所述第一层包含具有上表面和底表面的N型半导体材料，其中透光颗粒被分散在N型半导体材料中；和第二半导体层，所述第二层包含具有上表面和底表面的P型半导体材料，其中透光颗粒被分散在P型半导体材料中，第二层的上表面与第一层的底表面处于直接体接触和电接触，从而形成N-P结。
0011通过利用一种太阳能电池，本发明起的作用是克服与某些太阳能电池应用所需的大面积关联的缺点，这种太阳能电池被设计和封装，致使光能可以穿透单个P-N或N-P结到达下面的多个结，从而在每个连续的P-N或N-P结中产生光生伏打电流，并用陶瓷套筒取代昂贵的真空腔，在该套筒中粉末被熔化为薄膜层。通过利用分散的透光颗粒充当将光传输到第一个结下面的光电结的波导，本发明的光伏电池因而产生一个电流，而这需要更少的表面积被暴露在入射光中。这个结果在本发明中是这样实现的将透光元件包含在光伏电池的半导体材料内，以使入射到光伏电池表面的一部分光经过第一层的半导体材料，到达在顶部P-N或N-P结下面的连续的P-N或N-P结。在每一层的半导体材料中包含透光元件使得多层光伏电池的更低层可接收到光，导致在更低的P-N或N-P半导体结中产生的电流增加。透光元件充当波导以允许光透射到多结光伏电池的下部结。因此，多层光伏电池可以被制造以满足各种应用的电流产生要求，这些应用没有允许使用传统单层光伏电池的足够表面积，因此其典型地不能从传统的光伏电池使用中受益。
0012本发明的又一方面是可以使用任何的透光材料，只要透光材料可以承受制造工艺的温度。制造工艺的温度依赖于所选择的用于特定光伏电池应用的半导体材料；因此，为特定应用最优地选择半导体材料和透光材料，以便透光材料展现出比半导体转变温度更高的熔化温度。有可能选择透光材料，使其具有比特定应用中所用半导体的转变温度更低的熔化温度，但这种选择没获得最佳的结果。
0013本发明的范围还包括一种以充当光波导的整体透光材料制造多层光伏电池的方法。这个方法包括将透光材料减小到粉末形式，其典型地通过将透光材料研磨成5微米到150微米的尺寸，接着通过湿法球磨进一步地将颗粒尺寸减小到400纳米至800纳米，但优选是700纳米；将块状的P型半导体材料减小至粉末形式，其典型地通过将该材料研磨成5微米到150微米的尺寸，接着通过湿法球磨进一步地将颗粒尺寸减小到400纳米至800纳米的尺寸，但优选是700纳米；将块状的N型半导体材料减小到粉末形式，其首先经过将该材料研磨使其在尺寸上减小成5微米到150微米之间的颗粒，接着通过球磨进一步地将颗粒的尺寸减小到400纳米和800纳米之间，但优选是700纳米；将体积上相同等份或更大或更小体积的透光材料粉末分别混合到P型和N型半导体粉末中；将混合的N型和混合的P型透光半导体材料的交替层以连续层叠置，以形成由N型和P型半导体粉末交替层组成的多个N-P结，而每层都混合有透光材料。沉积每一层N型或P型半导体粉末后，就可施加一个射频，其中该射频将新沉积的层熔化成500到600纳米之间的薄膜。上面方法的进一步实施例进一步由以下步骤组成将与透光材料混合的N型和P型半导体粉末的交替层装在外壳中，所述外壳包含不导电套筒，该套筒优选是陶瓷的；导电的底部元件；顶部导电环元件以及诸如准直透镜的透光透镜元件，该透镜元件被化学地结合到环元件的上表面。
0014本发明显著减少了在给定应用中产生特定量电流所需的光伏电池的表面积。本发明实现了光伏电池技术领域中的改进，因为可以制造多层光伏电池以满足其中可用表面对于传统光伏电池是不够的应用中所需的特定形状因子，而所述改进来自于本发明的这个能力由于经过每个半导体层的光透射到更低的半导体层，从而实现了从叠式多层光伏电池的更低N-P结产生电流。结果，光伏电池可被制造，对于暴露在入射光中的给定表面积，其将展现出更大的电流产生能力。
0015本发明的又一方面是使得能够在一些应用中使用光伏电池，这些应用以前由于受限制的可用表面积或者由于光伏电池技术的高成本而不允许这样的使用。例如，由于制造、运输、安装和维护费用，传统太阳能电池的大表面积使得在过去难以将大的太阳能阵列安装在边远地区。这些大面积的光伏阵列也对大阵列经受疾风和其他环境结构负荷(诸如由雨或雪产生的那些负荷)的能力提出了挑战。本发明使得能够将光伏电池封装成总表面积减少的任何希望的物理形状，诸如立方体或加长的管状结构，其可能被设计以适合非常具体的尺寸和形状约束。通过本发明，运输、储藏、部署以及安装大表面积的太阳能大阵列的困难被消除或极大地被减少了。
0016图1是单个透光半导体材料层的组成的示意性截面图，其包括结合在一起的紧邻的半导体颗粒和透光颗粒。
0017图2是单结光伏电池的示意性截面图，在该电池内一层透光N型半导体材料与单层透光P型半导体材料体接触地结合在一起以形成单个P-N结。
0018图3是多层光伏电池的示意性截面图，在该电池内多层的透光半导体材料体接触地结合在一起以形成多个N-P结。
0019图4是如这里公开的由透光半导体层组成的光伏电池的示意性截面图，所述光伏电池被装在外壳中以方便电池的实际使用。
0020图5是图4光伏电池的一部分的示意性截面图。
0021图6是一种方法的工艺流程图，该方法用于将透光波导材料分散在单结光伏电池的半导体层中。
具体实施例方式
0022图1描述了N型或P型的单层透光半导体材料7，在该层中透光颗粒通过下面所述的方法被嵌入到半导体材料中。将透光颗粒8和半导体材料9混合以形成N型或P型的透光半导体材料。入射在单层透光半导体材料7上的光包含被单层7吸收的光19和透射经过单层7的光18，而该透射光18可被下面的N-P结吸收。
0023图2示意性地示出了本发明的第一实施例。单结光伏电池5由单层的透光N型半导体材料1组成，该层与单层的透光P型半导体材料2体接触，形成了具有可透射光的性质的N-P结3。选择半导体材料，以使该N-P结3在有光存在时产生电流。P型材料2由P型半导体材料组成，透光材料分散在该半导体材料中，而N型材料1由N型半导体材料组成，透光材料分散在该半导体材料中。入射在光伏电池上的光包含被第一N-P结吸收的光6和透射经过半导体材料的光4，该透射光4被可能位于第一N-P结下面的N-P结吸收。本发明范围内单结光伏电池的一个实施例可包含单层的透光P型半导体材料，其被设置在单层的透光N型半导体材料的下面，处于直接垂直的对准中。
0024图3示意性地示出了本发明的第二实施例。多结光伏电池13由多层的透光N型半导体层15和多个透光P型半导体层10组成，它们以交替方式并且相互体接触地结合在一起以形成多个N-P结层14，其中选择半导体材料以使得N-P结在有光时产生电流。结果造成的结构是堆叠的多层光伏电池13，其包含通过交替相互体接触的透光半导体层的类型而形成的多个N-P结14。入射在光伏电池上的光包含被透光半导体材料的第一层吸收的光16和透射经过半导体层的光12，该透过光12可被其余层11中的半导体吸收。每个N-P结都可产生电流。取决于使用类型，本发明范围内的多结光伏电池的一个实施例可能由一层透光P型半导体材料组成，P型半导体材料其设置在多结光伏电池内最上层的透光N型半导体材料的下面。本发明包括在多结光伏电池内起始层与其后交替的P型层与N型层的互换性。
0025图4示意性地示出了本发明的第三实施例。如上所述的光伏电池(其可能是单层或多层类型的，但最优是多层类型的)被封装使用并且被装在外壳里。该外壳包括具有内表面26、外表面25和上表面29的套筒24，所述套筒24是用一种非电导体并优选是陶瓷的材料制成的。该套筒可以是任何截面，包括但不限于圆形、方形、长方形以及类似的形状。将多个透光半导体层以交替的N-P方式顺序地放置在套筒中，形成至少一个N-P结从而制得光伏电池，这个叠式光伏电池具有第一表面22、侧表面和底表面28。所述外壳还包含与套筒内表面26四周接触并与光伏电池的底表面28直接接触的底部元件27，所述底部元件27是用导电材料制成的。外壳又包含导电的环元件21，该环元件具有图5所示的截面并具有上表面30和底表面31。环元件21的底表面31被定位成与光伏电池的第一表面22和套筒24的所述上表面29体接触，如图4及图5所示。导电的环元件21和光伏电池的第一表面22之间的接触起引出电流的作用。外壳还包含以化学粘合方式附着到夹持环元件21上表面30的透镜元件20，以便环元件21的底表面31保持与光伏电池的第一表面22的体接触，如图4所示。该透镜元件20可由任何种类的透光材料组成，其包括但不限于透明塑料、玻璃、晶体或任何其他透光材料，并且其可以是菲涅耳透镜、诸如凸透镜的成形透镜(shaped lens)、高透镜、平透镜或准直透镜。当透镜元件20是准直透镜时，透镜元件20提供了与如果使用平直透镜相比将更多光引到孔中的有益性能。
0026图4描述的上述第三实施例的一个替代实施例包括底部元件27，其由公知的电导体材料类中的一种材料构成，所述底部元件27被电结合到光伏电池的底表面28，因而形成与光伏电池的所述底表面28的电接触。提供了底部元件27与光伏电池的底表面28之间电结合(electricalbond)的电结合方式可以是实现电结合的任何方式，其包括但不限于通过将射频施加到半导体材料上加热该半导体材料。这样施加射频使得半导体材料熔化从而产生薄膜。
0027第三实施例和其替代的实施例可任意组合地使用。优选的实施例是图4所示的组合，其中夹持环21由导电材料构成且底部元件27由导电材料组成。这个特殊的优选实施例是由光伏电池组成，其包含由透光N型和P型半导体材料组成的多个N-P结，并被装在外壳中，该外壳包含不导电的套筒24、导电的夹持环21、导电的底部元件27以及透镜元件20。夹持环21的所述底表面31和底部元件27提供了一种实现分别地与光伏电池的第一表面22和光伏电池的底表面28导电连接的方式。透镜元件20，优选是透光准直透镜，可能被化学地结合到环元件21的上表面。结果形成的实施例适合在多种的光伏电池应用中使用，并且为了满足特定电压、电流以及形状因子要求，其可能以很多种的形状因子和N-P结数量被构造。
0028本发明还涉及一种装置，其用于将光透射到多层光伏电池的所有层中，该光伏电池由第一层N型或P型半导体、与第一层相反类型的第二层半导体材料(物理上位于第一层的下面并与之体接触)以及N型或P型半导体材料的连续交替层(物理上位于第二层的下面)组成，其中N型材料是由具有分散在半导体材料中的透光材料的N型半导体材料组成，而P型材料是由具有分散在半导体材料中的透光材料的P型半导体材料组成(见图3)。
0029如图6所示，本发明还涉及一种将透光材料分散在单结或多结光伏电池的半导体层中的方法，如图6所示。图6的方法由以下步骤组成将透光材料减小到粉末尺寸，其首先经研磨成5微米到150微米的颗粒尺寸，接着通过湿法球磨进一步地将颗粒减小到400纳米和800纳米之间的尺寸，但优选是700纳米；将N型半导体材料减小至粉末尺寸，其首先经研磨成5微米到150微米的颗粒尺寸，接着通过湿法球磨进一步地将颗粒减小到400纳米和800纳米之间的尺寸，但优选是700纳米；将P型半导体材料减小到粉末尺寸，其首先经研磨成5微米到150微米的颗粒尺寸，接着通过湿法球磨进一步地将颗粒减小到400纳米和800纳米之间的尺寸，但优选是700纳米；将透光材料粉末和N型半导体粉末混合以形成粉末形式的N型透光半导体混合物，将减小的透光粉末和减小的P型半导体粉末混合以形成粉末形式的P型透光半导体混合物，形成一P型透光半导体粉末层，形成一直接位于所述P型层上的N型半导体粉末层，重复形成交替的P型和N型半导体粉末层的这些步骤以形成多个N-P半导体粉末层，从而形成N-P半导体层叠，并形成具有透光性质的光伏电池。
0030光伏电池的形成可包括将射频连续地施加到该层叠上，其中施加的射频分别地流经每一层，导致温度的升高并将每层粉末熔化成薄膜。当沉积每个新的透光半导体材料层时，这个射频可逐层地反复施加。这样，就制造出由多个透光半导体材料层组成的光伏电池，在所述多层中每一层都利用不同的或类似的透光材料，其中这些透光半导体材料层以交替的P型/N型方式被物理地排列在光伏电池内，形成有光存在时就产生电流的多个N-P结。
0031以充当光波导的整体透光材料制造多层光伏电池的优选方法实施例包含以下步骤将透光材料减小到粉末形式，其典型地通过将透光材料研磨成5微米到150微米的尺寸，接着通过湿法球磨进一步地将颗粒尺寸减小到400纳米至800纳米，但优选是700纳米；将块状的P型半导体材料减小到粉末形式，其典型地通过将材料研磨成5微米到150微米的尺寸，接着通过湿法球磨进一步地将颗粒尺寸减小到400纳米至800纳米之间，但优选是700纳米；将块状的N型半导体材料减小到粉末形式，其通过首先将材料研磨使其尺寸减小成5微米到150微米之间的颗粒，接着通过球磨进一步地将颗粒尺寸减小到400纳米和800纳米之间，但优选是700纳米；按照体积上相同等份或更大或更小的体积将透光材料粉末分别地混合到P型和N型半导体粉末中；形成包含P型半导体材料的透光半导体粉末的第一层，所述第一层具有上表面和底表面；将射频施加到新形成的第一层透光半导体粉末上，其中施加该射频使得第一层熔化成薄膜；形成包含N型半导体材料的透光半导体粉末的第二层，所述第二层具有上表面和底表面，并且第二层是与第一层的上表面直接体接触及电接触，而且进一步与之直接垂直对准以形成第一N-P结，该结具有上表面和底表面；将射频施加到新形成的第二层透光半导体粉末上，其中施加该射频使得第二层熔化成薄膜；并且重复上面的形成和施加步骤以提供N型及P型透光半导体材料的多个交替层，从而形成多个N-P结。沉积每一层透光半导体粉末后，就可施加射频，其中该射频将新沉积的透光半导体粉末层熔化为在500到600纳米之间的薄膜。上面方法的另一实施例包含分别地形成第一层和形成第二层的步骤，其进一步包含所述第一层和第二层被形成在外壳中，所述外壳包含不导电套筒(该套筒优选是陶瓷的)、导电的底部元件、顶部导电环元件以及诸如准直透镜的透光透镜元件，该透镜元件被结合到环元件的上表面。
0032对于本发明的所有实施例，透光半导体材料的每个连续层没有必要都利用类似的透光材料。本发明的透光材料是适合用于半导体制造工艺的材料，该材料能够通过在形成透光半导体材料和结时最佳地施加射频而保持透光性质，并且其适合减小颗粒尺寸用以分散在诸如光伏电池所用的N型和P型半导体中。透光材料包括从组中挑选的晶体，该组由以下材料组成光性方解石、磨光的透明或有色石英、透明硼钠钙石、透明哈基马(Herkimer)金刚石、金刚石、赛黄晶、方解石、白云石、钙沸石、紫锂辉石、微晶、红宝石、蓝宝石、玻璃以及对某些频率的光能(这些光能将在电池中光电产生一个电位)透明的人造晶体材料。本发明的一方面是适合在光伏电池制造工艺中使用的任何透光材料都被包括在这个公开的范围内，而不管透射率或折射的任何特定指数。
0033本发明的半导体材料是从由本领域内技术人员所熟知的被用于光伏电池制造的半导体组中加以选择的，其包括但不限于硒、硅、二氧化钛、钌、稼、砷、镍、碲、镉、硫、碳、铟、铂、a-硅、铝、硼、锑、铍、钙、铬、金、碘、铱、锂、镁、钼、钯、磷、钾、铑、铜、银、钠、钽、锡、锌、锗、砷化稼、镍化稼、碲化镉、硫化镉以及硒化镉，但优选是碲化镉/硫化镉。一些半导体可能被掺杂成P型或N型半导体。本发明的一方面是对用以形成多结光伏电池的N-P层的数量没有上限。
0034虽然描述了本发明某些优选和替代的实施例，但那些实施例只是作为例子加以阐述，而不是用于限制本发明公开的范围和广度。本领域的技术人员可以想出各种改进和替代的实施例而不脱离如权利要求和本公开内容所限定的本发明精神、要点以及保护范围。
权利要求
1.一种具有至少两个半导体层的光伏电池，所述光伏电池包含第一半导体层，所述第一层包含具有上表面和底表面的N型半导体材料，其中透光颗粒被分散在所述N型半导体材料中；和第二半导体层，所述第二层包含具有上表面和底表面的P型半导体材料，其中透光颗粒被分散在所述P型半导体材料中，所述第二层的所述上表面与所述第一层的所述底表面直接体接触并电接触以形成N-P结。
2.如权利要求1所述的光伏电池，其中所述光伏电池进一步包含第一表面、底表面和多个N-P结。
3.如权利要求2所述的光伏电池，其中所述光伏电池被设置在外壳中，所述外壳包含具有上表面、底表面和侧表面的导电底部元件，所述底部元件的所述上表面与所述光伏电池的所述底表面直接地体接触并电接触；和具有内表面、外表面、上表面和底表面的不导电套筒，所述套筒包围所述光伏电池并包围所述底部元件的所述侧表面，所述套筒从所述底部元件的所述底表面延伸到所述光伏电池的所述第一表面。
4.如权利要求3所述的光伏电池，其中所述外壳进一步包含具有上表面和底表面的导电环元件，所述环元件延伸到所述套筒的所述外表面，所述环元件的所述底表面既与所述套筒的所述上表面又与所述光伏电池的所述第一表面体接触；和具有底表面的透镜元件，所述透镜元件的所述底表面与所述导电环的所述上表面体接触并结合到所述导电环的所述上表面。
5.如权利要求4所述的光伏电池，其中所述套筒是陶瓷的。
6.如权利要求5所述的光伏电池，其中所述透镜元件是准直透镜。
7.如权利要求5所述的光伏电池，其中所述透镜元件是从由菲涅耳透镜、诸如凸透镜的成形透镜、高透镜、平透镜或准直透镜组成的组中加以选择。
8.一种将透光颗粒分散到半导体材料中以形成透光半导体粉末的方法，其包含获得块状透光晶体材料；将所述块状透光材料减小成尺寸在5微米和150微米之间的透光颗粒，进一步将所述透光颗粒减小到400纳米和800纳米之间的尺寸以形成透光粉末；获得块状半导体材料；将所述块状半导体材料减小成尺寸在5微米和150微米之间的半导体颗粒，进一步将所述半导体颗粒减小到400纳米和800纳米之间的尺寸以形成半导体粉末；以及将所述透光粉末与所述半导体粉末混合。
9.如权利要求8所述的将透光颗粒分散到半导体材料中的方法，其中所述将所述透光粉末与所述半导体粉末混合分别按照体积比例进行，该比例从由相等体积比例、更大体积比例、更小体积比例组成的组中加以选择。
10.如权利要求9所述的将透光颗粒分散到半导体材料中的方法，其中所述获得块状透光晶体材料包含从组中选择所述块状透光晶体材料，该组由光性方解石、磨光的透明石英、有色石英、透明硼钠钙石、透明哈基马金刚石、金刚石、赛黄晶、方解石、白云石、钙沸石、紫锂辉石、微晶、玻璃以及对可被光伏电池用于产生电流的频率的光能透明的人造晶体材料组成。
11.如权利要求10所述的将透光颗粒分散到半导体材料中的方法，其中所述获得块状半导体材料包含从组中选择所述块状半导体材料，该组由硒、硅、a-硅、二氧化钛、钉、稼、砷、镍、碲、镉、硫、碳、铟、铂、铜、铝、硼、锑、铍、钙、铬、金、碘、铱、锂、镁、钼、钯、磷、钾、铑、银、钠、钽、锡、锌、锗、砷化稼、镍化稼、硫化镉、硒化镉以及碲化镉组成。
12.一种制造具有透光性质的光伏电池的方法，其包含提供包含N型半导体材料的透光半导体粉末；提供包含P型半导体材料的透光半导体粉末；形成包含P型半导体材料的透光半导体粉末的第一层，所述第一层具有上表面和底表面；将射频施加到新形成的所述透光半导体粉末的第一层上，其中所述射频的所述施加使得所述第一层熔化成薄膜；形成包含N型半导体材料的透光半导体粉末的第二层，所述第二层具有上表面和底表面，并与所述透光半导体粉末的第一层的所述上表面直接体接触及电接触，所述第一层和所述第二层是直接垂直对准以随后形成第一N-P结，所述结具有上表面和底表面；以及将射频施加到所述透光半导体粉末的第二层上，其中所述射频的所述施加使得所述第二层熔化成薄膜。
13.如权利要求12所述的制造具有透光性质的光伏电池的方法，其中所述形成和所述施加步骤被重复至少一次，形成多个所述N-P结。
14.如权利要求13所述的制造具有透光性质的光伏电池的方法，其中所述光伏电池是形成在外壳中，该外壳包含具有上表面、底表面、侧表面的导电底部元件，所述底部元件的所述上表面与所述多个N-P结的所述底表面体接触并电接触；和具有内表面、外表面、上表面和底表面的不导电套筒，所述套筒包围所述多个N-P结的所述侧表面并包围所述底部元件的所述侧表面，所述套筒从所述底部元件的所述底表面延伸到所述多个N-P结的所述上表面。
15.如权利要求14所述的制造具有透光性质的光伏电池的方法，其中所述外壳进一步包含具有上表面和底表面的导电环元件，所述环元件延伸到所述套筒的所述外表面，所述环元件的所述底表面既与所述套筒的所述上表面又与所述多个N-P结的所述上表面直接体接触；和具有底表面的透镜元件，所述透镜元件的所述底表面与所述导电环元件的所述上表面体接触并结合到所述导电环元件的所述上表面。
16.如权利要求15所述的制造具有透光性质的光伏电池的方法，其中所述将射频施加到新形成的所述层透光半导体粉末层进一步包含将一个电压极性施加到它的所述上表面并将另一极性施加到它的所述底表面。
17.如权利要求16所述的制造具有透光性质的光伏电池的方法，其中所述不导电套筒是陶瓷的。
18.如权利要求17所述的制造具有透光性质的光伏电池的方法，其中所述透镜元件是准直透镜。
19.如权利要求17所述的制造具有透光性质的光伏电池的方法，其中所述透镜元件是从由菲涅耳透镜、诸如凸透镜的成形透镜、高透镜、平透镜或准直透镜组成的组中加以选择。
全文摘要
光伏电池是本领域中所熟知的半导体器件，当其被放置在闭合电路中，在有光的情况下就会产生电流。产生的电流量典型地是曝露于光的电池面积的函数。本发明是一种改进的光伏电池，其由形成N－P结的多层半导体材料组成，其中在陶瓷套筒中分散有透光颗粒。所述透光颗粒作为波导，使得光可被透射经过多层的半导体材料到达更低的N－P层，在那里这些光被吸收以产生电流。可制造多层的且变化尺寸的光伏电池，产生光伏电池设计者可用的多种形状因子并且使光伏电池可用于许多应用中。本发明还涉及一种制造这种光伏电池的方法。
文档编号H01L31/0232GK101038941SQ20071000822
公开日2007年9月19日 申请日期2007年1月25日 优先权日2006年3月17日
发明者L·柯廷 申请人:光伏公司