[發(fā)明專利]高效太陽(yáng)能電池

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910111469.1
• 申請(qǐng)日: 2009-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN101587915A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何開鈞;陳亞勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門市現(xiàn)代半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心
• 主分類號(hào): H01L31/055
• 分類號(hào): H01L31/055;H01L31/052;H01L31/02
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 潘國(guó)慶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光電池。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能電池具有絕緣材料制成的基底和光電轉(zhuǎn)換材料制成的面板，是一種利用光電轉(zhuǎn)換材料的光生伏特效應(yīng)將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體器件，很容易實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電或作為獨(dú)立能源。眾所周知，太陽(yáng)能電池發(fā)電具有許多優(yōu)點(diǎn)，如安全可靠，無(wú)噪聲，無(wú)污染，能量隨處可得，無(wú)需消耗燃料、無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件、故障率低、維護(hù)方便、可以無(wú)人值守、規(guī)模大小隨意、可以方便地與建筑物相結(jié)合等，這些優(yōu)點(diǎn)都是常規(guī)發(fā)電所不及的。

對(duì)比觀察圖3所示下午1點(diǎn)半的太陽(yáng)光譜曲線、圖7所示單晶硅太陽(yáng)能電池的光譜響應(yīng)曲線、圖8所示非晶硅太陽(yáng)能電池的光譜響應(yīng)曲線和圖9所示砷化鎵太陽(yáng)能電池的光譜響應(yīng)曲線可以發(fā)現(xiàn)，有較多的太陽(yáng)光譜不在太陽(yáng)能電池的最佳響應(yīng)波段范圍內(nèi)；或者說(shuō)有許多太陽(yáng)光譜無(wú)法被太陽(yáng)能電池響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。譬如，圖7所示單晶硅太陽(yáng)能電池的最佳響應(yīng)波段是在近紅外880納米左右，在圖3所示太陽(yáng)光譜能量較強(qiáng)的500納米左右，單晶硅太陽(yáng)能電池不能夠得到較佳的響應(yīng)。為了充分利用太陽(yáng)能光譜，目前多將太陽(yáng)能電池采用多結(jié)結(jié)構(gòu)，以提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。例如，柔性基底太陽(yáng)能電池采用穩(wěn)定性好、效率高的多結(jié)、疊層結(jié)構(gòu)。例如在三結(jié)太陽(yáng)能電池中，每一個(gè)電池單元都是由三個(gè)半導(dǎo)體結(jié)相互疊加而成：底層的半導(dǎo)體結(jié)吸收紅光，中間的半導(dǎo)體結(jié)吸收綠光，頂層的半導(dǎo)體結(jié)吸收藍(lán)光。雖然，多結(jié)結(jié)構(gòu)在提高太陽(yáng)能電池效率上有較好效果，但實(shí)現(xiàn)多結(jié)結(jié)構(gòu)，工藝要求高，設(shè)備昂貴，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種高效太陽(yáng)能電池，它能充分利用太陽(yáng)能光譜，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：高效太陽(yáng)能電池，具有絕緣材料制成的基底和光電轉(zhuǎn)換材料制成的面板；該面板的外表面設(shè)有包含稀土熒光材料的透明光譜轉(zhuǎn)換薄膜層；該稀土熒光材料受該光電轉(zhuǎn)換材料響應(yīng)弱的太陽(yáng)光譜波段激發(fā)，發(fā)射出光電轉(zhuǎn)換材料響應(yīng)強(qiáng)的光譜。太陽(yáng)光照射到光譜轉(zhuǎn)換薄膜層上，一部分作用于光譜轉(zhuǎn)換薄膜層中的稀土熒光材料，該稀土熒光材料受面板中光電轉(zhuǎn)換材料響應(yīng)弱的太陽(yáng)光譜300-2000納米中某一波段光譜激發(fā)，發(fā)射出面板中光電轉(zhuǎn)換材料響應(yīng)強(qiáng)的光譜。該光譜作用于面板中光電轉(zhuǎn)換材料，轉(zhuǎn)換為電能；剩余的部分經(jīng)過(guò)透明的光譜轉(zhuǎn)換薄膜層作用于面板中光電轉(zhuǎn)換材料吸收，轉(zhuǎn)化為電能；因而以最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和最低的附加成本提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

所述的光譜轉(zhuǎn)換薄膜層中稀土熒光材料的粒度為3-8微米，粒度分布均勻；光譜轉(zhuǎn)換薄膜層的厚度為6-16微米。以獲得最佳的透光效果和光譜轉(zhuǎn)換效果。

所述稀土熒光材料為稀土摻雜鋁酸鹽熒光體、稀土摻雜硅酸鹽熒光體、稀土摻雜磷酸鹽熒光體、稀土摻雜硫化物熒光體、稀土摻雜鉬酸鹽熒光體、稀土摻雜氮化物熒光體、稀土摻雜氟化物熒光體和稀土摻雜金屬氧化物熒光體中的一種熒光體或一種以上熒光體的混合物。稀土熒光材料的取材廣泛，使用靈活，易于實(shí)施。

所述基底是剛性的塊狀體或剛性的片狀體或柔性的薄膜。因而，本發(fā)明可適用于剛性的太陽(yáng)能電池，也可適用于柔性的太陽(yáng)能電池。

所述的稀土熒光材料直接噴涂在面板的外表面，或者噴涂在透明的材質(zhì)上再覆蓋在面板的外表面，或者摻入透明的材質(zhì)中再覆蓋在面板的外表面。因而，本發(fā)明實(shí)施的方式簡(jiǎn)單靈活，無(wú)需復(fù)雜的設(shè)備。

本發(fā)明的又一個(gè)技術(shù)方案是：高效太陽(yáng)能電池，具有絕緣材料制成的基底和光電轉(zhuǎn)換材料制成的面板；該面板和基底是透明的，且該基底外表面依次設(shè)有包含稀土熒光材料的透明光譜轉(zhuǎn)換薄膜層和反光層；該稀土熒光材料受該光電轉(zhuǎn)換材料響應(yīng)弱的太陽(yáng)光譜波段激發(fā)，發(fā)射出光電轉(zhuǎn)換材料響應(yīng)強(qiáng)的光譜。照射到面板上的太陽(yáng)光，一部分被透明的面板中光電轉(zhuǎn)換材料吸收，轉(zhuǎn)化為電能；剩余的部分經(jīng)過(guò)透明的面板和透明的基底作用于光譜轉(zhuǎn)換薄膜層中的稀土熒光材料，該稀土熒光材料受面板中光電轉(zhuǎn)換材料響應(yīng)弱的太陽(yáng)光譜300-2000納米中某一波段光譜激發(fā)，發(fā)射出面板中光電轉(zhuǎn)換材料響應(yīng)強(qiáng)的光譜。該光譜被反光層反射，經(jīng)基底作用于面板中光電轉(zhuǎn)換材料，也轉(zhuǎn)化為電能。因而提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

所述的光譜轉(zhuǎn)換薄膜層中稀土熒光材料的粒度為3-8微米，粒度分布均勻；光譜轉(zhuǎn)換薄膜層的厚度為6-16微米。以獲得最佳的透光效果和光譜轉(zhuǎn)換效果。