[发明专利]一种高效率太阳能光电转换装置及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能光电转换装置，特别是指一类采用光致发光膜、反射膜与聚光膜来提高太阳能电池效率的光电转换装置。

背景技术

太阳能电池是把太阳光转换为电能的装置，器件通常包含抗反射膜、电极、PN结或PIN结、基板等。

图1所示为公开技术的太阳能电池装置，包括：抗反射膜，基片，布置在所述基片的前电极，布置在所述基片上的PN结，布置在所述PN结的背电极等。

通常的PN结只对太阳光的某一个波段敏感，敏感波段由使用半导体材料的禁带宽度决定。然而穿过大气的太阳光包含了从200至1000纳米等非常宽的波长范围，入射到太阳能电池的光，只有在PN结敏感波段区内的光才能被利用，所以通常的太阳能电池转换效率不太高。例如，单结无定型硅(a-Si)薄膜太阳能电池的转换效率约为5％，单晶硅(c-Si)或多晶硅(p-Si)太阳能电池的转换效率约为15％。

通过对多组不同半导体材料制成的PN结串联也可以提高太阳能电池的效率，如通过对蓝绿黄光敏感的a-Si(无定型硅)与黄红光敏感的μ-Si(微晶硅)两个PN结的串联，可以把单结太阳能电池的效率从5％提高到接近10％。a-Si(无定型硅)与单晶硅(c-Si)双结串联太阳能电池的转换率可达20％以上。GaInP/GaAs/Ge多PN结串联太阳能电池的转换率可达30％以上。

但是用上述方法来提高太阳能电池的转换效率就目前的技术基本已经很难得到大幅提高，随着社会的进步和发展太阳能这种绿色能源被越来越多的人所青睐，人们想通过有限时间的光照来摄取更多的能量，从而人们想通过其他的方法来提高太阳能转换率。

发明内容

为了实现提高太阳能光电池的太阳能转化率的技术要求，克服现有太阳能转化率不高的缺点，本发明提供一种高效率太阳能光电转换装置及制造方法的技术方案来部分解决现有技术的不足。

本发明是通过以下技术方案来实现本发明的目的，一种高效率太阳能光电转换装置，该装置包括光电池，光电池包括基片、抗反射膜、基片上设置有PN结、电极，其特征在于：该装置还包括光致发光膜、反射膜和聚光膜，在光电池的迎光面上至少设置一层光致发光膜，在光致发光膜的迎光面上至少设置一层反射膜，在反射膜的迎光面上至少设置一层聚光膜。

所述的光致发光膜由发光材料或者发光材料加入辅助成膜材料组成；所述的发光材料由量子效率大于30％的无机发光材料、有机发光材料其中的至少一种材料组成；所述辅助成膜材料由在可见光区透明的太阳光谱范围透过率大于70％的有机聚合物高分子材料、无机玻璃、陶瓷材料其中的一种材料组成；

所述的反射膜由折射率高低交替的薄膜组成，或由折射率不同的材料混合组成；

所述的聚光膜由在可见光内透明的有机树脂或无机玻璃材料组成。

所述的无机发光材料包括远紫外线转换近紫外光发光材料、蓝色无机发光材料、绿色无机发光材料、黄绿光材料、红色无机发光材料；所述的有机发光材料包括远紫外线转换近紫外光有机发光材料、蓝色有机发光材料、绿色有机低分子发光材料、黄色有机低分子发光材料、红色有机低分子发光材料、共轭有机高分子发光材料。

所述发光材料可以掺入辅助掺杂剂。

所述光致发光膜的厚度为0.1微米～5毫米，光致发光膜在有效激发光波长处的光学密度大于1。

所述聚光膜有不均匀的几何形状凸凹的表面。

所述的光电池由已知的无机、有机或无机有机复合半导体材料上形成的PN结或PIN结通过电极相互并联或串联制成。

所述有机发光材料可以通过采用溶解、分散在辅助成膜材料中，制成光致发光膜的可加工性材料。

所述有机发光材料可以通过化学合成法把有机发光材料的分子加入到非共轭有机高分子的主链或侧链上，制成光致发光膜的可加工性材料。

所述无机发光材料可以通过溶解、混合、分散在无机玻璃、陶瓷材料中，无机发光材料颗粒直径为0.01微米～10微米，再采用浮法、提拉、浇注方法制成基材。

所述发光材料也可以采用物理气相沉积、化学气相沉积、涂敷、印刷方法，直接在基片上成膜。

所述发光材料加入辅助成膜材料中的重量比例范围是0.1-99％。

所述的反射膜制备在光致发光膜或设置有光致发光膜的基材上，所述的交替薄膜采用低折射率的SiO₂与高折射率的TiO₂交替制成，所述折射率不同的多种材料采用将高折射率的颗粒加入成膜树脂制成。