[發明專利]太陽能電池模塊

無效

• 申請號: 201210150629.5
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102683467A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 李樂良;鄭軍;左玉華;成步文;王啟明;鄭智雄
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所;南安市三晶陽光電力有限公司
• 主分類號: H01L31/055
• 分類號: H01L31/055
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明涉及波長轉換材料和材料結構的技術，特別涉及一種太陽能電池模塊技術，其是通過材料結構減少光的反射并將200nm-500nm的光子轉換成500nm-1100nm的光子，以提高太陽能電池的轉換效率。

背景技術

目前太陽能電池普遍存在效率不高的問題。多結太陽能電池效率雖然較高，如目前三結疊層電池實驗室能達到42％，但制造工藝復雜，成本昂貴，不利于大規模生產。目前市場上主要的電池都為單結電池。其中，單晶硅電池能量轉換效率在16-20％，多晶硅在能量轉換效率14-17％。單結砷化鎵電池，實驗室能量轉換效率可以達到29％，產業化能量轉換效率也基本只有20％。造成效率不高的原因主要是由于電池的能帶結構和太陽光譜不匹配。一方面能量高于電池光學帶隙的光子不能被有效充分利用，有部分能量轉換成熱，即熱損耗；另一方面能量低于電池光學帶隙的光子則不能被太陽能電池吸收，形成透射損耗。這兩種損耗是太陽電池的主要損耗。例如晶硅太陽能電池，其理想效率只有31％(S-Q極限)，其中超過60％以上的能量就通過這兩種損耗浪費掉。最為突出的近紫外到藍光等高能光子，會在電池很薄的表面被吸收，不能很好的輸運出去，形成“死層”，直接體現在太陽能電池在該部分的內量子效率低。因此通過將近紫外-藍光等短波光子轉換成一個或多個綠光-近紅外等長波光子，可以增加太陽能電池外量子效率，由此提高太陽能電池效率。沒有增益的下轉換(一個短波光子轉換成一個長波光子)即斯托克斯紅移，很早就已經被發現。而有增益的下轉換(一個短波光子轉換成多個長波光子)則使太陽能電池在高能光子部分的響應理論上超過100％，實現太陽能電池效率顯著提高。從Trμpke，T.，M.A.Green，and?P.Wμrfel，Improving?solar?cell?efficiencies?by?down-conversion?of?high-energy?photons.Joμrnal?of?Applied?Physics，2002.92(3)：p.1668-1674.可以看到理論上來說通過下轉換材料在理想情況下太陽能電池效率可以高達40％。但在實驗中，通過文獻Klampaftis，E.，et?al.，Enhancing?the?performance?of?solar?cells?via?lμminescent?down-shifting?of?the?incident?spectrμm：A?review.Solar?Energy?Materials?and?Solar?Cells，2009.93(8)：p.1182-1194.發現很多太陽能電池效率都沒有達到實質性的提高。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種太陽能電池模塊，其可提高太陽能電池效率，可降低電池成本。

本發明提供一種太陽能電池模塊，包括：

一太陽能電池片；

一波長轉換膜，其制作在太陽能電池片上；

一玻璃層，其放置在太陽能電池片上；

一背板，其放置在太陽能電池片的背面。

本發明的有益效果是：

(1)通過波長轉移，將一個近紫外-藍光光子轉移成綠光-近紅外光子，使其與太陽能電池的最高響應波長相匹配，以達到提高太陽能電池的效率；

(2)通過稀土離子對，將一個近紫外-藍光光子轉換成多個綠光-近紅外光子，減少多余能量的熱損耗，提高太陽能電池在高能光子部分的響應，從而更有效的提高太陽能電池效率，形成所謂的新一代太陽能電池；

(3)波長轉換膜采用直接生長形成膜，可以有效減少采用波長轉換顆粒所帶來的散射，提高透射，從而提高太陽能電池效率；

(4)采用含有如Eu²⁺，Ce³⁺等稀土離子的無機材料，具有吸收截面大，發光效率高的特點，提高了太陽能電池效率，克服了有機材料光致發光量子效率偏低以及其他一些無機離子吸收截面小的缺點；

(5)本發明還通過采用DBR(分布式布拉格反射)和倒金字塔絨面結構，減少界面反射，提高太陽能電池效率。

附圖說明

為進一步說明本發明的技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如后，其中：

圖1為本發明第一實施例，其是采用波長轉換膜的太陽能電池模塊示意圖；

圖2為本發明第二實施例，其是采用DBR結構的波長轉換膜的太陽能電池模塊示意圖；