[發明專利]一種高光電轉換效率的太陽能電池及制備方法

無效

• 申請號: 201210143382.4
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102664213A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 蒼利民;萬志剛;閻韜;丁萬勇;劉衛慶;劉志輝;陳林濮
• 申請（專利權）人: 河南安彩高科股份有限公司
• 主分類號: H01L31/055
• 分類號: H01L31/055;H01L31/0216;H01L31/18
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池及制備方法，尤其涉及一種高光電轉換效率的太陽能電池及制備方法。

背景技術

隨著能源危機及環境污染問題的日益突出，能源問題亟待解決，太陽能作為一種用之不盡、取之不竭的清潔能源逐漸引起了各國研究者的重視，太陽能電池作為能源轉換裝置也被各國廣泛研究使用。早期的太陽能電池中，晶體硅太陽能電池作為第一代太陽能電池以轉換效率高、制作工藝簡單占據了較大的市場份額，但原材料匱乏等因素制約著晶體硅太陽能電池的進一步發展。第二代薄膜太陽能電池正是在這種背景下發展起來，包括非晶硅、微晶硅、銅銦鎵硒、碲化鎘及疊層薄膜結構，而目前使用最廣泛的是硅基薄膜電池。太陽光是一種從短波長紫外光到長波長紅外光的連續光譜，但只有太陽光中可見光部分可以被硅基薄膜太陽能電池充分利用，對于能量遠大于硅的禁帶寬度的短波長紫外光來說，一部分能量被太陽能電池利用并轉化為電能，而其余的能量則轉化為晶格熱振動，在紫外光的照射下，硅基薄膜太陽能電池容易出現轉換效率下降和電池性能衰退；對于能量低于硅的禁帶寬度的長波長紅外光來說，其能量不能使電子從禁帶躍遷至導帶，這些能量轉化為熱量，使電池溫度升高，也會導致硅基薄膜太陽能電池轉換效率下降。

目前，光致發光材料廣泛使用在激光技術、光纖通訊技術、纖維放大器、光信息存儲和顯示等領域。光致發光材料包括上轉換發光材料和下轉換發光材料，其中上轉換發光材料是一種能將紅外光轉換成可見光的材料，能夠在紅外光激發下發出可見光。上轉換發光材料吸收的光子能量低于發射的光子能量，又稱反Stokes發光材料。截至目前，上轉換發光材料主要是摻雜稀土離子的固體化合物，利用稀土元素的亞穩態能級特性，吸收多個低能量的長波輻射，經轉換后發出能量較高的短波輻射。而下轉換發光材料是一種能夠將紫外光轉換成可見光的材料，能夠在紫外光激發下能夠發出可見光。下轉換發光材料吸收高能量的短波輻射，發射低能量的長波輻射，下轉換發光材料遵循Stokes定律。

發明內容

本發明的目的是提供一種高光電轉換效率的太陽能電池及制備方法，能夠將太陽光中不能被太陽能電池吸收的長波長紅外光和短波長紫外光轉換為可利用的可見光，既可以提高太陽能電池的轉換效率，同時也能避免因電池溫度升高而導致太陽能電池轉換效率下降和電池性能衰退。

本發明采用下述技術方案：

一種高光電轉換效率的太陽能電池，包括從下至上依次堆疊的透明絕緣基板、前電極層、光電轉換層、背電極層和反射層，所述的透明絕緣基板表面和/或背電極層與反射層之間設置有光致發光材料層，反射層為金屬反射層。

所述的光致發光材料層為稀土發光材料層，光致發光材料的基質材料為氧化物、氟化物、鹵化物或硫化物。

所述的透明絕緣基板表面設置的光致發光材料層為下轉換發光材料層，背電極層與反射層之間設置的光致發光材料層為上轉換發光材料層。

所述設置在透明絕緣基板表面的下轉換發光材料層位于透明絕緣基板的上表面和/或下表面。

所述的金屬反射層為采用銀、鋁、鎳、鈦或其合金構成的反射層，前電極層和背電極層為透明導電氧化物。

一種高光電轉換效率的太陽能電池制備方法，包括以下步驟：

A:在透明絕緣基板的上表面和/或下表面沉積下轉換發光材料層；

B:?如果下轉換發光材料層僅沉積在透明絕緣基板的下表面，則直接在透明絕緣基板的上表面沉積前電極層；如果透明絕緣基板的上表面沉積有下轉換發光材料層，則在下轉換發光材料層上沉積前電極層；

C:利用激光刻槽后沉積光電轉換層；

D:利用激光刻槽后沉積背電極層，并利用激光刻槽后形成太陽能電池內部串聯結構；

E:在背電極層沉積上轉換發光材料層；

F:在上轉換發光材料層表面沉積反射層，反射層為金屬反射層。

所述A步驟與B步驟中的下轉換發光材料層和E步驟與F步驟中的上轉換發光材料層為稀土發光材料層，上轉換發光材料和下轉換發光材料的基質材料為氧化物、氟化物、鹵化物或硫化物。

所述A步驟中下轉換發光材料層沉積在透明絕緣基板上表面和/或下表面。

所述A步驟中沉積下轉換發光材料和E步驟中沉積上轉換發光材料的方法采用噴涂法、滾涂法、蒸鍍法、濺射法或化學氣相沉積法。

所述的前電極層和背電極層為透明導電氧化物，金屬反射層采用銀、鋁、鎳、鈦或其合金構成的反射層。