堆叠式光伏电池

技术领域

一种堆叠式光伏电池，尤指利用共振层连接两个光伏电池，且共振层为供特定波长的光源通过并产生相长干涉(constructive interference)，进而提高堆叠式光伏电池的发电效率。

背景技术

单层非晶硅薄膜光伏电池的转化效率虽然比单晶硅光伏电池低，但是因为硅的用量极少，使得制作成本相较低很多，因此非晶硅薄膜光伏电池的业者无不以提升转化效率作为研究发展方向，现阶段主要是以，堆叠两个吸收不同光源波长的非晶硅薄膜光伏电池，来提升转化效率，此种做法受限于主动层材料的搭配才得以优化光伏电池的光电特性，例如：第一活性层为宽能带材料搭配第二活性层的窄能带材料，利用具有高低能隙的半导体材料，吸收光源中对应的短波长及长波长的能量，此种做法的堆叠式光伏电池，必须完全重新进行设计，无法使用现有已优化的单层光伏电池直接进行堆叠。是以，要如何能使用现有已优化的单层光伏电池进行堆叠，并可同时提升转换效率，即为相关业者所亟欲研发的课题所在。

发明内容

本发明的主要目的乃在于，利用供特定波长的光源通过，并可使通过光源产生相长干涉的共振层来连接两个光伏电池，来形成堆叠式光伏电池，让堆叠式光伏电池可将转换效率最大化，且可直接使用优化的光伏电池，方便进行设计与开发，且堆叠式光伏电池可两面受光提升光源使用率。

为达上述目的，本发明的堆叠式光伏电池，于第一光伏电池与第二光伏电池之间设置有共振层，利用共振层控制让光源通过第一光伏电池后，特定波长的光源再通过共振层并产生相长干涉进入到第二光伏电池，且第二光伏电池所能吸收的光源波长等同于通过共振层的光源波长。

前述的堆叠式光伏电池，其中该第一光伏电池具有第一透明基板以及设置于第一透明基板表面的第一发电薄膜，该第二光伏电池具有第二透明基板以及设置于第二透明基板表面的第二发电薄膜，共振层连接于第一发电薄膜与第二发电薄膜之间。

前述的堆叠式光伏电池，其中该共振层以第一高反射率低折射率膜、高折射率膜以及第二高反射率低折射率膜依序层叠而成，且第一高反射率低折射率膜连接于第一发电薄膜，第二高反射率低折射率膜连接于第二发电薄膜。

前述的堆叠式光伏电池，其中该第一高反射率低折射率膜以及第二高反射率低折射率膜为银或金等材料所制成。

前述的堆叠式光伏电池，其中该高折射率膜为铟锡氧化物、环氧树脂或二氧化钛等材料所制成。

附图说明

图1为本发明第一实施例的示意图。

图2为本发明第二实施例的示意图。

附图标记列表：1-第一光伏电池；11-第一透明基板；12-第一发电薄膜；2-第二光伏电池；21-第二透明基板；22-第二发电薄膜；3-共振层；31-第一高反射率低折射率膜；32-高折射率膜；33-第二高反射率低折射率膜。

具体实施方式

请参阅图1所示，由图中可清楚看出，本发明的堆叠式光伏电池由第一光伏电池1、第二光伏电池2，以及连接于第一光伏电池1与第二光伏电池2之间的共振层3，其中：

该第一光伏电池1具有第一透明基板11以及设置于第一透明基板11表面的第一发电薄膜12。

该第二光伏电池2具有第二透明基板21以及设置于第二透明基板21表面的第二发电薄膜22。

该共振层3连接于第一光伏电池1的第一发电薄膜12与第二光伏电池2的第二发电薄膜22之间，且共振层3供特定波长的光源通过，并可让通过的光源产生相长干涉。

藉上，利用共振层3连接第一光伏电池1与第二光伏电池2时，只需将共振层3设计为，通过共振层3的光源波长为第二光伏电池2吸收效率最佳的光源波长即可，当光源通过第一光伏电池1后，只有特定波长的光源产生相长干涉通过共振层3后进入到第二光伏电池2，即可得到光电转换效率的最大化。如此，就不需考虑第一光伏电池1与第二光伏电池2两者活性层材料问题，仅需将共振层3与第二光伏电池2调控搭配即可，即本发明可直接使用已优化的光伏电池(1、2)来制作堆叠式光伏电池。

请参阅图2所示，由图中可清楚看出，本发明的共振层3以第一高反射率低折射率膜31、高折射率膜32以及第二高反射率低折射率膜33依序层叠而层，且第一高反射率低折射率膜31连接于第一发电薄膜12，第二高反射率低折射率膜33连接于第二发电薄膜22。

前述的第一高反射率低折射率膜31与第二高反射率低折射率膜33为银或金等材料所制成，金的折射率(Refractive index)为0.242，银的折射率为0.05，而高折射率膜32可为铟锡氧化物、环氧树脂或二氧化钛等材料所制成，铟锡氧化物其折射率为介于1.8～2.0之间，环氧树脂的折射率约为1.5，二氧化钛的折射率介于2.4～2.6之间。

藉上，当光源经过第一高反射低折射率膜31穿透至高折射率膜32中，会因折射率变化产生光程差，又因来回光程差导致相位差的改变，及第一高反射低折射率膜31与高折射率膜32、高折射率膜32与第二高反射低折射率膜33的界面反射时的相位差，相位差加总起来后的总相位差为2π的整数倍时，发生相干性(coherence)的相长干涉，此时在相干性相长干涉下的特定波段才得以穿透。利用高折射率膜33及第一高反射低折射率膜31与第二高反射低折射率膜32的材料挑选搭配，并通过计算穿透光的相位差，调整高折射率膜33的厚度，即可控制想要的光源穿透波段并因相长干涉可使穿透的光源的光强增强，如此即可将两个优化的第一光伏电池1与第二光伏电池2利用此共振层3连接，通过共振层3的调控即可得到光电转换效率的最大化，再者，利用调控共振层3的第二高反射率低折射率膜33的反射率，利用反射光增加堆叠式光伏电池的第一光伏电池1的吸光，进而提升堆叠电池的光电转换效率。又上述作法亦可使第一光伏电池1与第二光伏电池2皆可自第一透明基板11及第二透明基板21受光来提升光源使用率。