[發明專利]一種波長轉換用熒光粉末的制備方法及太陽能電池組件和制作方法

有效

• 申請號: 201410748175.0
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104479678A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 郭宏偉;莫祖學;劉軍苗;高博陽;劉晶;唐丹;唐元元;王宇飛
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80;H01L31/055;H01L31/18;C08L23/08;C08L33/12;C08K13/02;C08K3/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于太陽能電池組件領域，具體涉及一種波長轉換用熒光粉末的制備方法及太陽能電池組件和制作方法。

背景技術

隨著經濟的快速增長，能源消耗越來越多，能源供應十分緊張，尋找新的可再生能源成為人們急需解決的問題。太陽能不僅是一個潔凈的、無污染的可再生能源，而且太陽能取之不盡，用之不竭。太陽能電池作為直接利用太陽能的產品，廣泛受到人們的青睞。太陽能電池已經應用到了多個領域，包括航空航天及家用電器。

太陽光中除了44％的可見光，紫外光占到3％，此比例雖然較小，但如此巨大的能量要是能被電池利用，對提高電池效率肯定有效。紫外光不僅能量高，而且對太陽能電池的密封材料起到破壞的作用。當太陽能電池的密封材料遭到破壞時，密封材料的折射率、透光率、化學穩定性、抗氧化等性能都將降低，這不僅降低了電池的效率，并且最終將導致電池的性能衰退。一般來說，太陽能電池的量子效率在紫外光-藍光的區域相比于在綠色光-近紅外光的區域而言較低。因此，可將太陽光中的紫外光-藍光的波長進行波長轉換，轉換成為綠色光-近紅外的光，從而增加太陽能電池光譜響應靈敏的可見光，這樣不僅可以提高太陽能電池的光電效率，還提高太陽能電池的使用壽命。

日本特開2000-327715號公報中，使用含有稀土類配位化合物的ORMOSIL復合體作為波長轉換劑來提高太陽能電池的效率。但是，該復合體存在抗紫外線老化缺陷、耐熱性、耐氣候性差等缺點。當太陽能電池在惡劣的戶外環境下長時間進行工作時，發生老化，不僅本身很快失去了發光的作用，使其無法進行正常的波長轉換工作，而且由于該稀土類配位化合物容易與密封材料——乙烯醋酸乙烯酯(EVA)一起發生水解，因此會加速太陽能電池組件的老化和失效，同時還會減少太陽能電池的壽命。

CN103339221A公布了一種作為太陽能模組系統所用封裝的提高日光采集效率的波長轉換材料。該發明轉換材料使用至少一種生色團和光學透明聚合物基體來進行波長轉換。所述的生色團即發光染料或熒光染料，不同的生色團可以將特定波長的光子轉換成太陽能電池所能夠吸收的光子，有利于提高光電轉換效率。但是，該生色團的制備過程需要通入氬氣，并且使用甲苯提取反應中間體，同時存在部分反應中間體轉化率低等缺陷。這不僅難以實現工業化生產，同時還污染了環境。CN103094365公開一種具有發光功能的晶體硅太陽能電池減反射膜及其制備工藝，采用多層膜技術，將轉光層涂在減反射層上實現減反射和波長轉換功能，但存在制備工藝復雜，難以實現工業化大生產，應用缺乏經濟性。

無機稀土材料雖然能夠克服有機材料的易老化缺陷。但是目前研究的若干無機稀土熒光材料，吸收光譜與太陽光譜不匹配、發射光譜與太陽能電池響應范圍不匹配，不適合用于太陽能電池的波長轉換。例如鑭系稀土離子摻雜氟化物熒光粉，目前主要用在顯示器上，其吸收峰在100nm附近的深紫外波段，遠遠超出了太陽能光譜的范圍。CN101188255A公開了光能電池及其紅光轉換層，該發明采用α-Al₂O₃-Ti₂O₃顆粒作為太陽能電池的光轉換劑，但是沒有解決吸收幾率、熒光效率偏低的缺點和太陽光譜不匹配的問題。

因此，目前太陽能電池領域中急需一種抗紫外性能好、抗老化性能好、化學性能穩定、量子效率高、發射光譜與太陽能電池單元相匹配、易于實現并適用于工業生產的波長轉換材料，并將它用于太陽能電池組件，能夠有效的將太陽光中的紫外部分轉換到與太陽能電池最大光響應區域，即能夠將入射的太陽光中對太陽能發電貢獻小的光轉換為對發電貢獻大的光，從而提高太陽能電池的效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種聚合后波長轉換用熒光材料的制備方法及太陽能電池組件及其制作方法，該太陽能電池組件能夠將紫外波長的太陽光轉換為太陽能電池所能夠吸收的響應區，具有量子效率高、化學穩定性優良、成本低、制作過程簡單、適應工業大生產的優點。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種波長轉換用熒光粉末的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)以摩爾百分比計，將25～40mol％的B₂O₃，20～30mol％的Al₂O₃，30～40mol％的SiO₂，5～15mol％的Tb₂O₃以及1mol％的Sb₂O₃混合至均勻，獲得玻璃配合料；