[發(fā)明專利]具有帶狀聚合物發(fā)光轉(zhuǎn)換涂層之硅太陽能電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810180368.5
• 申請日: 2008-11-25
• 公開（公告）號: CN101570689A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 索辛納姆;羅維鴻;蔡綺睿
• 申請（專利權(quán)）人: 羅維鴻
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;C09K11/82;C09K11/02;H01L31/055
• 代理公司: 北京戈程知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 程 偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種單晶硅太陽能電池，具體而言，是指一種使用發(fā)光轉(zhuǎn)換層以提升太陽能電池性能的具有帶狀聚合物發(fā)光轉(zhuǎn)換層的硅太陽能電池。?

背景技術(shù)

太陽能電池廣泛用于現(xiàn)代技術(shù)，如自備能源、通信器材、計算機(jī)、照明光源等。從太陽能電池的生產(chǎn)狀況和發(fā)展前景來看，它是一種主要的新型替代性能源。專家預(yù)測未來幾十年全世界所有國家，太陽能電池總功率約占全世界電力資源的5％。?

太陽能電池主要參數(shù)是它的有效作用系數(shù)，或效率。對于最大擴(kuò)散類型的單晶硅太陽能電池，透過計算這個值為ζ＝24％。各個國家工業(yè)中所生產(chǎn)的太陽能電池，其效率值大致為12～14％到16～18％，且主要取決于所使用單晶硅片性能、太陽能電池構(gòu)造和裝配工藝。于巧科爾·克所著之“太陽能電池薄膜”(世界出版社，莫斯科1985年，378～379頁)中已詳細(xì)論述，單晶硅片中太陽光輻射產(chǎn)生電子-電洞對，使用單晶紅玉Al₂O₃:Cr基礎(chǔ)上的發(fā)光轉(zhuǎn)換層可以提升電子-電洞對收集效率。發(fā)光轉(zhuǎn)換層直接與硅電池接觸，將部分太陽輻射轉(zhuǎn)換成更長的長波光，其中單晶硅電池靈敏度比多晶硅電池更高。正?如已知的，這種材料光譜靈敏度最大值位于λ＝910～950nm區(qū)域，所以λ＝290nm以上大部分太陽輻射轉(zhuǎn)換為熱能并對太陽能電池硅片加熱。太陽能電池對于第一級太陽輻射光譜轉(zhuǎn)換的技術(shù)思想，很早就為人所知，在上述巧科爾·克所著之“太陽能電池薄膜”中已有論述。然而至今為止，我們還是不知道實(shí)現(xiàn)這種思想的現(xiàn)實(shí)技術(shù)途徑。?

于本發(fā)明之發(fā)明人所申請之美國US2006/10083853專利申請案中已揭示了一個富有前景的思想，即創(chuàng)造具有第一級輻射光譜轉(zhuǎn)換的工業(yè)太陽能電池，在此將予以采用作為本發(fā)明專利之原型。于該專利申請案中，具體揭示了一個富有前景的思想，即創(chuàng)造具有第一級輻射光譜轉(zhuǎn)換的工業(yè)太陽能電池。適合于該專利申請案，太陽能電池由硅電池和薄的聚合涂層組成，其中涂層里面充滿無機(jī)熒光粉粉末并與硅電池外表面接觸。聚合涂層為太陽能電池覆蓋硅酸鹽玻璃與單芯片表面之間粘和劑，其中太陽能電池從涂層收集輻射。該專利申請案中提出了太陽能電池工作的物理原理，其中包括以下幾個方面∶發(fā)光轉(zhuǎn)換層，更精密的發(fā)光，以及聚合物涂層強(qiáng)烈吸收λ＝300～480nm第一級太陽輻射，并將它轉(zhuǎn)換成λ＝560～760nm的光譜輻射。?

第二級輻射實(shí)質(zhì)上近似于單晶硅所吸收的光譜曲線。由于無機(jī)發(fā)光材料中實(shí)際上沒有發(fā)生光損耗(使用無機(jī)熒光粉的發(fā)光量子輸出約為96％)，因而太陽能電池效率相對提升6～12％。

適合于上述專利案所使用之熒光粉是以釔-釓石榴石為基質(zhì)，被Ce⁺³和/或Cr⁺³和/或Fe⁺³所激發(fā)的專業(yè)制造材料。?

現(xiàn)今，關(guān)于上述US2006/10083853專利申請案所創(chuàng)造之發(fā)光轉(zhuǎn)換層的推行工作，正在廣泛地進(jìn)行。盡管這種太陽能電池具有自身的前瞻性，然而它還是存在缺陷，其中包括發(fā)光轉(zhuǎn)換層對于第一級輻射的轉(zhuǎn)換到λ＝750-780nm為止，也就是說單晶硅靈敏度的短波分支。于US2006/10083853專利申請案中所揭示的無機(jī)熒光粉輻射沒有達(dá)到硅靈敏度光譜最大值(λ＝910～950nm)。這個缺陷使得太陽能電池效率不能達(dá)到理論上的24％，實(shí)際中可實(shí)現(xiàn)效率為14～16％。?

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述習(xí)知技術(shù)之缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的是提供一種具有帶狀聚合物發(fā)光轉(zhuǎn)換層之硅太陽能電池，其可創(chuàng)造具有發(fā)光轉(zhuǎn)換層的太陽能電池，其中涂層對于光的轉(zhuǎn)換完全適合于單晶硅靈敏度光譜最大值。?

為解決上述習(xí)知技術(shù)之缺點(diǎn)，本發(fā)明的另一目的是提供一種具有帶狀聚合物發(fā)光轉(zhuǎn)換層之硅太陽能電池，其可于不使用昂貴的凈化措施情況下，提升太陽能電池可實(shí)現(xiàn)有效作用系數(shù)并達(dá)到17～19％，同時對單晶硅進(jìn)行改善。?

為解決上述習(xí)知技術(shù)之缺點(diǎn)，本發(fā)明的另一目?的是提供一種具有帶狀聚合物發(fā)光轉(zhuǎn)換層之硅太陽能電池，其創(chuàng)造與光譜相關(guān)聯(lián)的兩組熒光粉，其作用為充滿λ＝440～1060nm的光學(xué)次能帶，以及轉(zhuǎn)換第一級太陽能至單晶硅靈敏度的光譜最大值。?

為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一種具有帶狀聚合物發(fā)光轉(zhuǎn)換層之硅太陽能電池，其包括一單晶硅片及一發(fā)光轉(zhuǎn)換層，該發(fā)光轉(zhuǎn)換層是由一聚合粘合劑中填充有兩種熒光粉粉末而成，其特征在于：該發(fā)光轉(zhuǎn)換層強(qiáng)烈吸收短波及長波太陽輻射并透過具有光學(xué)聯(lián)系的第一熒光粉及第二熒光粉將其轉(zhuǎn)換為橙-黃、近紅外線及中紅外線光譜區(qū)域的輻射。?