[發(fā)明專利]一種多晶硅平板型熒光太陽集光器的制備方法及其應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112311323B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉偉;余旭;張帆
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: H01L31/054
• 分類號: H01L31/054;H01L31/18;H02S40/22;C09K11/02;C09K11/88
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 何仲

本發(fā)明公開了一種基于核殼量子點(diǎn)摻雜PHPS/PMMA的多晶硅平板型熒光太陽集光器的制備方法，特點(diǎn)是包括發(fā)光中心材料鋁銦硫/硒化鋅核殼量子點(diǎn)制備的步驟；將全氫聚硅氮烷、聚甲基丙烯酸甲酯混合后不斷攪拌，混合均勻，得到前驅(qū)液A，將AIS/ZnSe核殼量子溶解于二甲苯中，攪拌混合得到前驅(qū)液B；然后將前驅(qū)液A和前驅(qū)液B按體積比10:1的比例在旋渦混合器上混合振蕩后超聲處理，置于真空干燥箱中抽氣后裝入模具中，采用真空加熱的方法進(jìn)行紫外光固化，固化脫模后，再經(jīng)過切割、拋光工藝，即得到基于核殼量子點(diǎn)摻雜PHPS/PMMA的多晶硅平板型熒光太陽集光器，優(yōu)點(diǎn)是光子輸運(yùn)效率高且集光效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種平板型熒光太陽集光器，尤其是涉及一種基于核殼量子點(diǎn)摻雜PHPS/PMMA的多晶硅平板型熒光太陽集光器的制備方法。

背景技術(shù)

多晶硅太陽電池組件是通過澆鑄、定向凝固的方法制成多晶硅的晶錠，再經(jīng)過切割、打磨等工藝制成多晶硅片，進(jìn)一步經(jīng)過清洗、擴(kuò)散、沉積減反膜、絲印電極和燒結(jié)等工序制成的。與單晶硅太陽能電池組件相比，多晶硅太陽能電池的制備工藝簡單，成品率高，生產(chǎn)環(huán)節(jié)中無污染，能耗和成本低；與非晶硅薄膜太陽能電池相比，多晶硅太陽能電池的使用壽命更長且光電轉(zhuǎn)換效率高。隨著可供單晶硅太陽能電池生產(chǎn)的頭尾料越來越少以及多晶硅太陽能電池的生產(chǎn)工藝不斷改進(jìn)，多晶硅太陽能電池逐漸占據(jù)了太陽能電池市場的主要份額。作為一種主要的太陽能電池產(chǎn)品，如何提高多晶硅太陽能電池的單位成本發(fā)電量，是限制當(dāng)前多晶硅太陽能電池發(fā)展的技術(shù)瓶頸之一。平板型熒光太陽集光器可以有效提高多晶硅太陽能電池板單位面積的發(fā)電量，與基于菲涅爾聚光原理的傳統(tǒng)聚光光伏技術(shù)相比，平板型熒光太陽集光器采用面聚焦，因此無需實(shí)時(shí)逐日系統(tǒng)，也不存在明顯的熱效應(yīng)，受到工業(yè)界和科學(xué)研究同行的廣泛關(guān)注。一般說來，平板型熒光太陽集光器的核心由兩部分組成，即發(fā)光中心材料和光子輸運(yùn)基質(zhì)材料。

一方面，目前已報(bào)道的平板型熒光太陽集光器中的發(fā)光中心材料普遍采用單一種類的半導(dǎo)體量子點(diǎn)或有機(jī)染料分子。由于部分量子點(diǎn)和有機(jī)染料分子的穩(wěn)定性較差，在長時(shí)間AM1.5光照條件下易分解(如鈣鈦礦量子點(diǎn)等)、部分量子點(diǎn)的光致發(fā)光量子產(chǎn)率低，集光效率低下(如碳量子點(diǎn)等)、部分量子點(diǎn)和有機(jī)染料分子毒性較強(qiáng)，制備工藝復(fù)雜(如硫化鎘、硫化鉛等量子點(diǎn))。現(xiàn)有的以量子點(diǎn)和有機(jī)染料分子作為發(fā)光中心材料的平板型集光器面臨著集光效率低、工作穩(wěn)定性差等技術(shù)難題。更為嚴(yán)重的是，由于半導(dǎo)體量子點(diǎn)獨(dú)特的能帶結(jié)構(gòu)以及有機(jī)染料分子特定的類原子能級結(jié)構(gòu)，單一發(fā)光中心材料的吸收峰與發(fā)射峰的波長接近。對平板型熒光太陽集光器而言，小的斯托克斯位移意味著器件光子輸運(yùn)過程中的重吸收問題嚴(yán)重，最終將導(dǎo)致平板型熒光太陽集光器的光子輸運(yùn)效率低、集光效率低等問題，這嚴(yán)重限制了平板型集光光伏器件的發(fā)展和總體集光性能的提升。

另一方面，除了發(fā)光中心材料，平板型熒光太陽集光器中的光子輸運(yùn)基質(zhì)材料也極大的影響了器件集光效率。目前已報(bào)道的PMMA、PDMS、OSTE、PE、PET等聚合物等光波導(dǎo)材料的折射率普遍偏低。根據(jù)全反射定律，光子輸運(yùn)基質(zhì)材料的折射率越低，其光子的逃逸率越高，最終導(dǎo)致器件的集光效率低下。另一方面，PMMA、PDMS、OSTE、PE、PET等聚合物的可見光透光性普遍低于90％，硬度普遍低于6H。單一聚合物基質(zhì)中的氣泡、顆粒物團(tuán)簇以及懸掛鍵是常見的非輻射復(fù)合中心，導(dǎo)致光子轉(zhuǎn)換過程中輻射復(fù)合效率相對較低，熒光壽命短，光子的輸運(yùn)效率低，最終導(dǎo)致器件的集光效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種發(fā)光中心材料與光子輸運(yùn)基質(zhì)材料兼容性好，且集光效率大幅提升的基于核殼量子點(diǎn)摻雜PHPS/PMMA的多晶硅平板型熒光太陽集光器的制備方法，本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種基于核殼量子點(diǎn)摻雜PHPS/PMMA的多晶硅平板型熒光太陽集光器的制備方法，包括以下步驟：

(1)發(fā)光中心材料銀銦硫(AIS)/硒化鋅(ZnSe)核殼量子點(diǎn)的制備