太阳能电池和其电池组.pdf

一种太阳能电池，其包括：一太阳能电池单元，其包括一受光面；和一导光板，上述导光板具有一光滑平整表面和与之相对应的具有凸出点的表面，上述导光板的光滑平整表面和该太阳能电池单元的受光面紧密结合，以使该太阳能电池工作时，部分太阳光线可由侧面进入所述导光板，再经过上述导光板具有凸出点的表面反射转向后进入所述太阳能电池单元的受光面。本发明还提供一种以上述太阳能电池为电池单元组成的电池组。本发明在太阳能电池和其电池组加导光板，解决现有太阳能电池无法层叠使用的问题。

1.  一种太阳能电池，其包括：
一太阳能电池单元包括一受光面；
和一导光板，该导光板具有一光滑平整表面和与之相对应的具有凸出点的表面；
该导光板的光滑平整表面和该太阳能电池单元的受光面紧密结合。

2.  如权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于太阳能电池单元可为非晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、晶体硅太阳能电池、化合物太阳能电池或染料敏化太阳能电池。

3.  如权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于导光板包括印刷式导光板或非印刷式导光板。

4.  如权利要求2所述的一种太阳能电池，其特征在于该非晶硅太阳能电池包括一透明玻璃，和依次形成于其上之一ITO导电膜，一非晶硅层和一背电极，上述透明玻璃形成为受光面；上述导光板的光滑平整表面和非晶硅光电单元的透明玻璃紧密结合。

5.  如权利要求4所述的一种太阳能电池，其特征在于背电极可为铝电极。

6.  如权利要求2所述的一种太阳能电池，其特征在于该染料敏化太阳能电池包括：一第一电极，其包括一透明导电基片和一形成于该透明导电基片、载有染料分子的薄膜，上述第一电极形成为电池的受光面；一第二电极；和一位于第一和第二电极之间的电解液；其中，该导光板的光滑平整表面和所述的第一电极相邻。

7.  如权利要求6所述的一种太阳能电池，其特征在于染料敏化太阳能电池进一步包括一位于所述导光板和所述第一电极之间的透明材料层。

8.  一种太阳能电池组，其包括：
多个太阳能电池单元，每相邻两电池单元中一电池单元和另一电池单元形成电连接，每一电池单元包括一受光面和一导光板，上述导光板具有一光滑平整表面和与之相对应的具有凸出点的表面；
每一电池单元的导光板的光滑平整表面与该电池单元的受光面紧密结合。

9.  如权利要求8所述的一种太阳能电池组，其特征在于太阳能电池单元可为非晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、晶体硅太阳能电池、化合物太阳能电池或染料敏化太阳能电池。

10.  如权利要求9所述的一种太阳能电池，其特征在于导光板包括印刷式导光板或非印刷式导光板。

11.  如权利要求10所述的一种太阳能电池组，其特征在于非晶硅太阳能电池，包括一透明玻璃，和依次形成于其上的一ITO导电膜，一非晶硅层和一背电极，上述透明玻璃形成为受光面；上述导光板的光滑平整表面和非晶硅光电单元的透明玻璃紧密结合。

12.  如权利要求12所述的一种非晶硅太阳能电池组，其特征在于背电极可铝电极。

13.  如权利要求10所述的一种太阳能电池组，其特征在于染料敏化太阳能电池包括：一第一电极，其包括一透明导电基片和一形成于该透明导电基片、载有染料分子的薄膜，上述第一电极形成为电池的受光面；一第二电极；和一位于第一和第二电极之间的电解液；其中，该导光板的光滑平整表面和所述的第一电极相邻。

14.  如权利要求13所述的一种染料敏化太阳能电池组，其特征在于染料敏化太阳能电池进一步包括一位于所述导光板和所述第一电极之间的透明材料层。

太阳能电池和其电池组
【技术领域】
本发明涉及一种太阳能电池和其电池组，尤指一种可层叠式太阳能电池和其电池组。
【背景技术】
近些年，环境污染已引起全世界的关注，尤其由排放的二氧化碳之温室效应引起全球气温上升等严重问题；而且在能源需求不断成长，石油又即将在本世纪内消耗殆尽的处境下，人们强烈希望无公害的非矿物燃料的新能源产生。作为一种光电转换元件的太阳能电池，由于安全而且容易处置，目前作为一种无公害的能源有很好的应用前景。
20世纪70年代，由美国贝尔实验室首先研制出的硅太阳能电池逐步发展起来。随着太阳电池的发展，如今太阳能电池有多种类型，典型的有晶体硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、化合物太阳能电池、染料敏化太阳能电池等。
实际应用中，由于单一太阳能电池所输出的电力有限，为提高其发电量，需要将许多太阳能电池经串并联组合封装程序后，做成模板，成为太阳能电池模板。
但是，太阳能电池在其使用时，必须以其光电元件为正面受光面，由光源直接照射才能产生电能。如图1，现有太阳能电池1所示，当光源由箭头所指的电池侧面照射时，该太阳能电池便无法进行光电转换。因此，当其作为电池单元组成电池组使用时，各电池单元无法层叠起来使用。所以，如第二图所示，实际使用时需要大面积展开，为具体实施带来不便，由此限制其使用的范围。
有鉴于此，提供一种可层叠使用的太阳能电池和其电池组实为必要。
【发明内容】
为解决现有的太阳能电池和其电池组无法层叠使用的问题，本发明的第一目的在于提供一种可层叠使用的太阳能电池。
本发明的第二目的在于提供一种可层叠使用的太阳能电池组。
为实现第一目的，本发明提供一种太阳能电池，其包括：一太阳能电池单元，其包括一受光面；和一导光板，上述导光板具有一光滑平整表面和与之相对应的具有凸出点的表面，上述导光板的光滑平整表面和该太阳能电池单元的受光面紧密结合，以使该太阳能电池工作时，部分太阳光线可由侧面进入所述导光板，再经上述导光板的具有凸出点的表面反射转向后经由光滑表面进入所述太阳能电池的受光面。
为实现第二目的，本发明提供一种太阳能电池组，其包括：多个太阳能电池单元，每相邻两电池单元中一电池单元和另一电池单元形成电连接，每一电池单元包括一受光面和一导光板，上述导光板具有一光滑平整表面和与之相对应的具有凸出点的表面；每一电池单元的导光板的光滑平整表面紧密靠近该电池单元的受光面，以使该太阳能电池组工作时，太阳光线可由侧面进入导光板，经该导光板的凸出点表面反射转向后进入相邻电池单元的受光面。
相比较于现有技术，本发明在太阳能电池和太阳能电池组的各电池单元中加入导光板，使得在光源由其侧面照射条件下，光线经导光板反射转向后进入电池的受光面，从而使该种电池和电池组能进行正常的光电转换。由此该种太阳能电池可层叠起来组成太阳能电池组，为具体实施带来便利，使用范围更为广泛。
【附图说明】
图1是现有的太阳能电池的侧视示意图；
图2是图1的太阳能电池的俯视示意图；
图3是本发明第一实施例的非晶硅太阳能电池示意图；
图4是本发明第二实施例的染料敏化太阳能电池示意图；
图5是本发明的太阳能电池组成的电池组示意图；
图6是本发明的太阳能电池组成的电池组的使用俯视示意图。
【具体实施方式】
硅太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，其将高纯度的半导体材料掺杂使其呈现不同的性质，如加入硼可形成P型半导体，加入磷可形成N型半导体，PN两型半导体相结合后，当太阳光入射时，产生电子和空穴，电子和空穴的移动，则产生电力。
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细说明：
请参阅图3，本发明第一实施例的太阳能电池为非晶硅太阳能电池2，它是在透明导电膜的玻璃基板上沉积非晶硅PIN结，通过一定的电极结构形成的光电转换器件。本发明的非晶硅太阳能电池单元包括：一导光板21和一非晶硅光电单元20，上述光电单元20进一步包括一透明玻璃23，和形成于其上的一ITO导电膜25，一非晶硅层27和一背电极29，上述导光板21具有一光滑平整表面(未标示)和与之相对应的具有凸出点211的表面，导光板21的光滑平整表面和光电单元20的透明玻璃23紧密结合。上述导光板21可为印刷式导光板或非印刷式导光板。上述非晶硅层27依次含有三层：P型层、本征层和N型层。上述背电极29可为铝电极。
使用上述非晶硅太阳能电池时，部分太阳入射光线从导光板21侧面进入电池单元，光线在导光板具有凸出点211的表面发生反射，反射光向各个角度扩散，由导光板21光滑表面射出，进入非晶硅光电单元20。其中，入射光线经透明玻璃23入射，穿过ITO导电膜25和非晶硅层27的P型层，并在非晶硅层27的本征层产生光生载流子，即电子-空穴对，此光生载流子在内建电场作用下分别运动到ITO导电膜和上述P型层，从而输出外电路。
请参阅图4，本发明的第二实施例的染料敏化太阳能电池3，其包括一第一电极32，一第二电极36，一位于第一和第二电极32，36之间的电解液34以及一固定于该第一电极32的导光板31。
该第一电极32包括一透明导电基片321和一形成于其上的薄膜323。透明导电基片321可为氟掺杂地二氧化锡导电玻璃。薄膜323由粒度为1-50奈米的宽禁带半导体氧化物材料制成，如二氧化钛、氧化锌等。其可通过涂敷方式形成于该透明导电基片321，厚度可为1-50微米。薄膜323形成有一用作光敏化剂的染料层325。本实施例采用顺式-二硫氰酸根-二(4，4’-二羧酸-2，2’-联吡啶)合钌cis-dithiocyanato bis(4，4’-dicarboxy-2，2’-bipyridine)ruthenium(简称为N3染料)，将其配制成一定浓度的溶液或凝胶，通过浸泡的方式使其吸附于薄膜323上，由此形成染料层325。值得注意的是，透明导电基片321、薄膜323和染料层325还可分别选用其它材料组成，不应以本实施例加以限缩。
第二电极36通常包括一导电基片361和一形成于其上的金属层363。导电基片361通常为导电玻璃。金属层363应由金、铂等惰性金属组成，可通过镀膜的方式形成于导电基片361和第一电极32相对的一侧表面。金属层363最好有一光滑表面，用以产生镜面反射，以提高光线的利用率。当然，第二电极36还可直接为一由金、铂等惰性金属组成的金属电极。该金属电极和第一电极32相对的表面最好也具有高平整度。
电解液34位于第一电极32和第二电极36之间，可为一薄层氧化还原电解质溶液，选用碘/碘化锂电解质。电解液34也可为固态，即染料敏化太阳能电池3可为固体电池，不必限于本实施例。
该导光板31，其固定于和第一电极32的薄膜323相对的另一侧表面，其可为印刷式导光板或非印刷式导光板。上述导光板31具有一光滑平整表面(未标示)和与之相对应的具有凸出点311的表面，其主要用于使入射到该导光板31的光线改变方向后射出，上述导光板31的光滑平整表面和第一电极32相邻。由光源发出的部分光线通过第一电极32的透明导电基片321后到达该导光板31，经过该光滑表面于另一表面的凸出点311发生反射，从而改变方向重新进入第一电极32并到达染料层325。
另外，入射的光线也同时由导光板311的侧面进入导光板311，并在凸出点311发生反射，从而改变方向重新进入第一电极32并到达染料层325。
请参阅图5，本发明的太阳能电池组4，包括多个太阳能电池单元40，每相邻两电池单元中一电池单元和另一电池单元形成电连接。该太阳能电池单元还进一步包括一导光板41，该导光板41包括一光滑平整表面(未标示)和与之向对的具有凸出点的表面(未标示)，上述光滑的表面和该太阳能电池单元40的受光面紧密结合，以使该太阳能电池工作时，入射光线可由上侧面进入所述导光板41，再经过该导光板的具有凸出点表面反射转向后经由光滑表面进入太阳能电池单元40的受光面。上述太阳能电池单元40可为非晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、晶体硅太阳能电池、化合物太阳能电池、染料敏化太阳能电池等。
本发明在太阳能电池和太阳能电池组的各电池单元中加入导光板的光导向装置，使得在光源可接收由侧面入射的光线，使光线通过该导光板转向后进入电池，从而该种电池和电池组能进行正常的光电转换。由此该种太阳能电池可层叠起来组成太阳能电池组，为具体实施带来便利，使用范围更为广泛。如图6所示，本发明的层叠太阳能电池组5可根据空间的需要灵活设计，无须大面积铺开的设计。