DE102007047088A1 - Photovoltaic module with at least one solar cell - Google Patents
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Abstract
Fotovoltaik-Modul mit wenigstens einer Solarzelle, die eine Energie erzeugende Schicht aufweist, an deren Strahlungsrückseite eine erste Kontaktschicht ausgebildet ist und an deren Strahlungsvorderseite eine zweite Kontaktschicht ausgebildet ist, wobei unterhalb einer der Strahlung abgewandten Seite der ersten Kontaktschicht ein Licht verstärkendes Material ausgebildet ist.Photovoltaic module with at least one solar cell, which has an energy-generating layer, at the radiation backside a first contact layer is formed and at the radiation front side, a second contact layer is formed, wherein below a side facing away from the radiation of the first contact layer, a light-amplifying material is formed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fotovoltaik-Modul mit wenigstens einer Solarzelle, die eine Energie erzeugende Schicht aufweist, an deren Strahlungsrückseite eine erste Kontaktschicht („Rückseitenkontakt") ausgebildet ist und an deren Strahlungsvorderseite eine zweite Kontaktschicht („Frontkontakt") ausgebildet ist.The The present invention relates to a photovoltaic module having at least a solar cell having an energy-generating layer, at the radiation back side a first contact layer ("backside contact") is formed and at the radiation front side of a second contact layer ("front contact") is trained.
Ein solches Fotovoltaik-Modul ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Ein großes Ziel in der Fotovoltaik ist, Licht auf die Solarzellen zu konzentrieren, um die Lichtintensität zu steigern. Wenn die Intensität des auf die Solarzellen auftreffenden Lichts gesteigert wird, können die Solarzellen kleiner ausfallen, leistungsstärker werden und damit einen höheren Wirkungsgrad erzielen. Die ist in vielen Fällen kostengünstiger und effektiver im Vergleich zu einer bislang üblichen Bauweise mit kristallinen Halbleiterzellen oder Dünnschichtzellen aus ganz unterschiedlichen Materialien.One such photovoltaic module is well known in the art known. A big goal in photovoltaics is light to focus on the solar cells to the light intensity to increase. When the intensity of the solar cells Incident light is increased, the solar cells smaller, more powerful and thus a higher Achieve efficiency. This is cheaper in many cases and more effective compared to a hitherto conventional design with crystalline semiconductor cells or thin-film cells made of very different materials.
Auf der anderen Seite ist aber für die Konzentrierung des Lichtes auf die Solarzellen ein erheblicher Aufwand zu betreiben. Die dazu verwendeten Systeme sind häufig kompliziert und bestehen aus Linsen oder Spiegeln, die im Stand der Technik zahlreich beschrieben sind. Mit diesen Systemen ausgerüstete Fotovoltaik-Module können in Abhängigkeit vor Sonnenstand über zwei Achsen nachgeführt werden. Eine solche Nachführung ist für eine gute Konzentration des Lichtes zwingend erforderlich, denn nur mit Hilfe der Nachführung ist es möglich, dafür zu sorgen, dass das auftreffende Licht immer senkrecht auf die Solarzelle gerichtet ist. Der Einsatz solcher nachführbaren Fotovoltaik-Module mit höherem Wirkungsgrad ist aber nur in großen Solarkraftwerken üblich, da die Nachführung der Module auf Hausdächern bereits auf statischen Gründen nur schwer zu realisieren ist.On The other side, however, is for the concentration of light a considerable effort to operate on the solar cells. The to used systems are often complicated and exist of lenses or mirrors, many of which are described in the prior art are. Photovoltaic modules equipped with these systems can depend on in front of the sun two axes are tracked. Such a tracking is imperative for a good concentration of light, because only with the help of tracking it is possible Make sure that the incident light is always vertical the solar cell is directed. The use of such trackable However, photovoltaic modules with higher efficiency is only usual in large solar power plants, as the tracking the modules on rooftops already on static grounds difficult to realize.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Fotovoltaik-Modul mit wenigstens einer Solarzelle dahingehend weiterzubilden, dass eine Verstärkung des auf die Solarzelle einfallenden Lichts und eine Erhöhung des Wirkungsgrades einer Solarzelle auch ohne komplizierte Nachführungssysteme möglich wird.The Object of the present invention is therefore a photovoltaic module with at least one solar cell to the effect that an amplification of the light incident on the solar cell and an increase in the efficiency of a solar cell as well possible without complicated tracking systems becomes.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass unterhalb einer der Strahlung abgewandten Seite der zweiten Kontaktschicht („Frontkontakt") ein Licht verstärkendes Material ausgebildet ist.The Task is solved by that below one of the radiation opposite side of the second contact layer ("front contact") a light-amplifying material is formed.
Die Licht verstärkende Schicht führt in dem erfindungsgemäßen Fotovoltaik-Modul dazu, dass auch nicht senkrecht einfallende Lichtstrahlen derart verstärkt werden, dass sogar eine größere Intensität erhalten wird, als wenn diese senkrecht auf die Solarzelle einfallen würden. Die Licht verstärkende Schicht führt zu einer erhöhten Strahlungsabsorption in der Energie erzeugenden Schicht und steigert damit den Wirkungsgrad der Solarzelle bzw. des Fotovoltaik-Moduls.The Light amplifying layer leads in the inventive Photovoltaic module in addition to that not perpendicularly incident light rays be strengthened so that even a larger Intensity is obtained as if this is perpendicular to the solar cell would invade. The light amplifying layer leads to increased radiation absorption in the energy-generating layer and thus increases the efficiency the solar cell or the photovoltaic module.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Licht verstärkende Schicht Kleinstpartikel aufweist. Die Kleinstpartikel bewirken, dass das einfallende Licht in der Umgebung der Kleinstpartikel durch verschiedene physikalische Effekte verstärkt wird. Diese Verstärkung führt zu der erhöhten Strahlungsabsorption und der bereits genannten erhöhten Elektronenausbeute in der Energie erzeugenden Schicht.One Another advantage of the present invention is that the light amplifying layer has minute particles. The tiny particles cause the incident light in the Environment of the smallest particles by different physical effects is reinforced. This reinforcement leads to the increased radiation absorption and the already mentioned increased electron yield in the energy-producing Layer.
Dieser Effekt wird in Verbindung mit der Verstärkung von Signalen in der Infrarotspektroskopie beschrieben. Dadurch strahlen die Nanopartikel ihrerseits ein eigenes, elektromagnetisches Feld ab, das sich mit dem einfallenden Feld überlagert. Die Folge davon ist, dass das gesamte Feld verstärkt wird und einen erhöhten Fotostrom erzeugen kann. Der Effekt selbst ist physikalisch noch nicht komplett verstanden, wird aber in der IR-Spektroskopie unter dem Begriff SEIRA (Surface Enhanced Infrared Absorption) im Bereich der Forschung zur Verstärkung der IR-Absorption verwendet. Dadurch kann die Nachweisgrenze in der IR-Spektroskopie um mehrere Vielfache gesenkt werden.This Effect becomes in connection with the amplification of signals described in infrared spectroscopy. As a result, the nanoparticles radiate In turn, a separate, electromagnetic field that deals with superimposed on the incident field. The consequence of this is that the entire field is amplified and increased Can generate photocurrent. The effect itself is still physical not completely understood, but in the IR spectroscopy under the Term SEIRA (Surface Enhanced Infrared Absorption) in the field used in research to enhance IR absorption. Thus, the detection limit in the IR spectroscopy by several Multiples are lowered.
Ein weiterer Vorteil gemäß vorliegender Erfindung ist, dass die Energie erzeugende Schicht einen p-leitenden, Licht absorbierenden Halbleiter umfasst, auf dessen dem Licht zugewandten Seite die Licht verstärkende Schicht aufgebracht ist. Neben einer in der Energie erzeugenden Schicht integrierten Ausbildung der Licht verstärkenden Schicht ist es nunmehr auch möglich, die Licht verstärkende Schicht separat auf der Energie erzeugenden Schicht aufzubringen.One Another advantage of the present invention is that the energy generating layer is a p-type, light absorbing semiconductor, on the light-facing Side of the light-reinforcing layer is applied. Next a training integrated into the energy generating layer the light amplifying layer it is now also possible the light amplifying layer separately on the energy apply generating layer.
Ein weiterer Vorteil des Fotovoltaik-Moduls gemäß vorliegender Erfindung besteht darin, dass die Kleinstpartikel eine Vorrichtung der Geometrie und Anordnung haben. In einer vorbestimmten Geometrie und Anordnung ist hier gemeint, dass je nach Anwendung neben einer zufälligen Streuung der Kleinstpartikel in der Licht verstärkenden Schicht auch eine gezielte Anordnung und Geometrie der Kleinstpartikel an sich durchgeführt werden kann, um eine bestimmte Wirkung zu erzielen. So kann mit einer bestimmten Anordnung und Geometrie ein ganz bestimmter Wirkungsgrad an bestimmten Stellen an einer Solarzelle erzielt werden.One Another advantage of the photovoltaic module according to the present Invention is that the microparticles a device of geometry and arrangement. In a predetermined geometry and arrangement here means that depending on the application in addition to a random scattering of the smallest particles in the light amplifying Layer also a targeted arrangement and geometry of the smallest particles in itself can be performed to a certain effect to achieve. So can with a specific arrangement and geometry a very specific efficiency at certain points on a Solar cell can be achieved.
Für eine bestimmte Anwendung kann es von Vorteil sein, dass die Kleinstpartikel Ellipsoide sind. Mit Ellipsoiden haben sich gute Wirkungsgrade in der Infrarotspektroskopie ergeben.For a particular application may be beneficial to having the smallest particles Ellipsoids are. Ellipsoids have good efficiencies in of infrared spectroscopy.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der weiteren Unteransprüche.Further Advantages of the present invention will become apparent from the features the further subclaims.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird am Folgenden anhand der einzigen Figur näher beschrieben. Das heißt, in der Figur ist schematisch eine nicht maßstabsgetreue Anordnung eines möglichen Aufbaus einer Solarzelle eines erfindungsgemäßen Fotovoltaik-Moduls mit Verstärkungseffekt dargestellt.A Embodiment of the present invention will be described below described in more detail with reference to the single figure. This means, in the figure is schematically a not to scale Arrangement of a possible construction of a solar cell Inventive photovoltaic module with reinforcing effect shown.
Das
Fotovoltaik-Modul gemäß vorliegender Erfindung
umfasst wenigstens eine Solarzelle
In
der vorliegenden Ausführungsform sind die Kleinstpartikel
Die
zweite Kontaktschicht
Die
Deposition der Licht verstärkenden Schicht
Gängige
Möglichkeiten der Herstellung sind zum Beispiel physikalische
Bedampfungs- und Zerstäubungsverfahren, lithografische
Verfahren, die Deposition fertiger Nano- bzw. Mikropartikel zum
Beispiel mit Hilfe von Drucktechniken, wie sie zum Beispiel Nanosolar
Inc. aus Palo Alto (Kalifornien, USA) anwendet (
Das
eine Vielzahl unterschiedlicher Solarzellen Bauarten gibt, ist die
hier beschriebene Anordnung nur als ein Ausführungsbeispiel
anzusehen, das im konkreten Fall auch vollständig anders
aufgebaut sein kann. Zum Beispiel könnte es möglich
sein, dass die Licht verstärkende Schicht
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |