[發明專利]一種高效率太陽能光電轉換裝置及制造方法

無效

• 申請號: 200910024405.8
• 申請日: 2009-02-23
• 公開（公告）號: CN101593783A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 孫潤光;朱敘國
• 申請（專利權）人: 江蘇激藍科技有限公司
• 主分類號: H01L31/055
• 分類號: H01L31/055;H01L31/18;H01L31/0232;C09K11/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司
• 代理人: 顧 進

技術領域

本發明涉及一種太陽能光電轉換裝置，特別是指一類采用光致發光膜、反射膜與聚光膜來提高太陽能電池效率的光電轉換裝置。

背景技術

太陽能電池是把太陽光轉換為電能的裝置，器件通常包含抗反射膜、電極、PN結或PIN結、基板等。

圖1所示為公開技術的太陽能電池裝置，包括：抗反射膜，基片，布置在所述基片的前電極，布置在所述基片上的PN結，布置在所述PN結的背電極等。

通常的PN結只對太陽光的某一個波段敏感，敏感波段由使用半導體材料的禁帶寬度決定。然而穿過大氣的太陽光包含了從200至1000納米等非常寬的波長范圍，入射到太陽能電池的光，只有在PN結敏感波段區內的光才能被利用，所以通常的太陽能電池轉換效率不太高。例如，單結無定型硅(a-Si)薄膜太陽能電池的轉換效率約為5％，單晶硅(c-Si)或多晶硅(p-Si)太陽能電池的轉換效率約為15％。

通過對多組不同半導體材料制成的PN結串聯也可以提高太陽能電池的效率，如通過對藍綠黃光敏感的a-Si(無定型硅)與黃紅光敏感的μ-Si(微晶硅)兩個PN結的串聯，可以把單結太陽能電池的效率從5％提高到接近10％。a-Si(無定型硅)與單晶硅(c-Si)雙結串聯太陽能電池的轉換率可達20％以上。GaInP/GaAs/Ge多PN結串聯太陽能電池的轉換率可達30％以上。

但是用上述方法來提高太陽能電池的轉換效率就目前的技術基本已經很難得到大幅提高，隨著社會的進步和發展太陽能這種綠色能源被越來越多的人所青睞，人們想通過有限時間的光照來攝取更多的能量，從而人們想通過其他的方法來提高太陽能轉換率。

發明內容

為了實現提高太陽能光電池的太陽能轉化率的技術要求，克服現有太陽能轉化率不高的缺點，本發明提供一種高效率太陽能光電轉換裝置及制造方法的技術方案來部分解決現有技術的不足。

本發明是通過以下技術方案來實現本發明的目的，一種高效率太陽能光電轉換裝置，該裝置包括光電池，光電池包括基片、抗反射膜、基片上設置有PN結、電極，其特征在于：該裝置還包括光致發光膜、反射膜和聚光膜，在光電池的迎光面上至少設置一層光致發光膜，在光致發光膜的迎光面上至少設置一層反射膜，在反射膜的迎光面上至少設置一層聚光膜。

所述的光致發光膜由發光材料或者發光材料加入輔助成膜材料組成；所述的發光材料由量子效率大于30％的無機發光材料、有機發光材料其中的至少一種材料組成；所述輔助成膜材料由在可見光區透明的太陽光譜范圍透過率大于70％的有機聚合物高分子材料、無機玻璃、陶瓷材料其中的一種材料組成；

所述的反射膜由折射率高低交替的薄膜組成，或由折射率不同的材料混合組成；

所述的聚光膜由在可見光內透明的有機樹脂或無機玻璃材料組成。

所述的無機發光材料包括遠紫外線轉換近紫外光發光材料、藍色無機發光材料、綠色無機發光材料、黃綠光材料、紅色無機發光材料；所述的有機發光材料包括遠紫外線轉換近紫外光有機發光材料、藍色有機發光材料、綠色有機低分子發光材料、黃色有機低分子發光材料、紅色有機低分子發光材料、共軛有機高分子發光材料。

所述發光材料可以摻入輔助摻雜劑。

所述光致發光膜的厚度為0.1微米～5毫米，光致發光膜在有效激發光波長處的光學密度大于1。

所述聚光膜有不均勻的幾何形狀凸凹的表面。

所述的光電池由已知的無機、有機或無機有機復合半導體材料上形成的PN結或PIN結通過電極相互并聯或串聯制成。

所述有機發光材料可以通過采用溶解、分散在輔助成膜材料中，制成光致發光膜的可加工性材料。

所述有機發光材料可以通過化學合成法把有機發光材料的分子加入到非共軛有機高分子的主鏈或側鏈上，制成光致發光膜的可加工性材料。

所述無機發光材料可以通過溶解、混合、分散在無機玻璃、陶瓷材料中，無機發光材料顆粒直徑為0.01微米～10微米，再采用浮法、提拉、澆注方法制成基材。

所述發光材料也可以采用物理氣相沉積、化學氣相沉積、涂敷、印刷方法，直接在基片上成膜。

所述發光材料加入輔助成膜材料中的重量比例范圍是0.1-99％。

所述的反射膜制備在光致發光膜或設置有光致發光膜的基材上，所述的交替薄膜采用低折射率的SiO₂與高折射率的TiO₂交替制成，所述折射率不同的多種材料采用將高折射率的顆粒加入成膜樹脂制成。