[實用新型]一種包含散射顆粒和熒光量子點的平面熒光聚光器

有效

• 申請號: 201621159821.0
• 申請日: 2016-10-24
• 公開（公告）號: CN206149208U
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 王愷;李臣;郝俊杰;陳威;秦靜;鄧建;孫小衛
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: H02S40/22
• 分類號: H02S40/22;H01L31/055;H01L31/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟,侯桂麗

技術領域

本實用新型屬于太陽能發電技術領域，涉及一種平面熒光聚光器，尤其涉及一種包含散射顆粒和熒光量子點的平面熒光聚光器。

背景技術

量子點材料(Quantum Dots，QDs)，特別是無重金屬的銅銦硫(化學式為CuInS₂，簡稱CIS)納米粒子作為發光體，具有寬吸收范圍、大的stokes-shift(小的自吸收)、優異的光熱穩定性好、高的透明度，而且高效熒光，綠色環保。根據合成溫度的差異，CIS會表現出三種不同的晶體結構，在低于980℃時表現為黃銅礦結構，高于1050℃時則為纖維鋅礦結構，而介于980～1050℃時表現為閃鋅礦結構。不同晶體結構的CIS具有不同的特性，纖維鋅礦結構的CIS是一種高溫狀態下的亞穩態結構，而黃銅礦結構為熱力學穩定態，因此大部分CIS是以黃銅礦結構而穩定存在。

CIS是Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元半導體化合物，具有如下優點：

(1)禁帶寬度為1.53eV，與太陽能電池的最佳禁帶寬度(1.45eV)十分接近；

(2)光吸收系數大，高達105cm^-1，比其他熒光材料普遍高；

(3)直接能隙半導體，可以減少少數載流子的擴散；

(4)對光和熱的穩定性好；

(5)與CdS、PbS等其他太陽能電池光電轉換材料相比，CIS不含任何有毒成分，對環境無污染。

因此，CIS化合物作為太陽能電池光轉換材料在太陽能發電領域得到廣泛研究。以CIS作為光轉化層材料制備的薄膜太陽能電池，具有使用壽命長、無光致衰退效應、抗干擾、抗輻射能力強等優點，加上薄膜太陽能電池的廉價、柔性等特點，被認為是現階段最具有發展前景的太陽能電池。同時，由于CIS還具有光轉換效率高、寬帶吸收與發射以及表面可修飾等特性，可廣泛應用于發光器件、光轉換器件和生物檢測、標記與分析等領域。

過去，由于制備方法和檢測手段的相對落后與不足，使得CIS納米粒子的合成制備比較困難，因此限制了CIS的深入研究及其應用領域的推廣。根據現有專利文獻報道，目前CIS納米粒子主要應用于太陽能電池中的光轉化層材料，如聚合物太陽能電池、薄膜太陽能電池等領域，以提高太陽能電池的光電轉換效率。CN104112786A專利文件(申請號201410315452.9)提出一種銅銦硫/鈣鈦礦體異質結太陽能電池及其制備方法，該發明構造一種新型結構及其制備方法，使得太陽能電池中的光轉化層不需再在高溫下燒結，且銅銦硫與鈣鈦礦的混合物成膜性能好，易加工，大大提高太陽能電池器件制作的成功率。CN102034898A專利文件(申請號201010512652.5)提出一種太陽電池用銅銦硫光電薄膜材料的制備方法，該發明提出不需要高溫高真空條件即可制備高性能的銅銦硫光電薄膜，儀器設備要求低，操作性強，同時降低薄膜太陽能電池的生產成本。

目前，有關CIS納米粒子的應用研究主要是圍繞太陽能電池中的光轉化層材料而展開的，毋庸置疑的是，在太陽能電池中通過使用CIS作為光吸收層或光轉化層材料，可以增加太陽能電池對太陽光的吸收與轉化，從而提高太陽能電池的光電轉換效率。但是，由于薄膜太陽能電池的本身缺陷，如光電轉換效率低、制備工藝復雜、生產成本高等不足，限制了CIS的廣泛應用。目前，雖然有CIS在平面熒光聚光器(Luminescent Planar Concentrator，LPC)方面的研究，但是由于發光體自吸收、有限的吸收范圍、表面的損失以及能量的耗散等原因，LPC器件的光轉換效率都比較低，即使是使用無重金屬、寬吸收范圍、大的stokes-shift(小的自吸收)的CIS納米粒子作為發光體，其提高光轉換效率的程度也非常有限，不能滿足實際應用的需求，因而，研究一種低成本且具有高的光電轉換效率的聚光器具有非常重要的意義。

實用新型內容

針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種包含散射顆粒和熒光量子點的平面熒光聚光器，本實用新型的平面熒光聚光器不僅成本低，而且性能優異，相對于不摻雜散射顆粒的平面熒光器，其光轉換效率提高50％以上，可以廣泛應用于多種太陽能電池，具有廣闊的應用前景。

為達此目的，本實用新型采用以下技術方案：

本實用新型的目的之一在于提供一種平面熒光聚光器，所述平面熒光聚光器中包含散射顆粒、熒光量子點和平面光波導，所述散射顆粒分散于平面光波導的內部，所述熒光量子點分散于平面光波導的內部或集中于平面光波導的表面。