[发明专利]一种上转换太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，属于能源技术领域。

背景技术

目前限制太阳能电池效率提高的主要原因是太阳能电池不能将全部的太阳光转化为电流。对于硅电池来说，对太阳光的利用率约为55％，只有波长小于1.1um的光才具有足够的能量产生电子-空穴对，因此充分利用太阳光光谱是提高太阳能电池效率的有效途径。对于硅电池来说，对太阳光的利用率约为55％，为提高利用率日本Kaneka公司的Yoshihiro Hamakawa and Hideyuki Takakura，Key issues for theefficiency improvemenr of silicon basis stacked solar cells，2000IEEE，766-771.上所公开的太阳电池在91cm×45cm的面积上取得了13.5％的效率。美国united solar公司的Jeffrey Yang，Arindam Banerjee，Recent progress in amorphous silicon alloy leading to 13％ stable cell efficiency，United SolarSystems Corp.26th PVSC，Sept.30-Oct.3，1997；563-568上所公开的非晶硅/非晶硅锗/非晶硅锗三叠层电池的效率13％以上。另外，澳大利亚新南威尔士大学的研究人员Gavin Conibeer，Martin Green，Richard，et al.Silicon nanostructures for third generation photovolataic solarcells[J].Thin Solid film，2006，511-512：654-662.所公开的是利用硅量子点层制造出大小不均的量子点结构太阳能电池，通过调节量子点使其吸收约1100纳米(红外光)至600纳米(红光)波长的光。上述技术仍然存在很多问题：首先是所用材料对太阳光中红外波段的光不能充分吸收；其次是结构复杂，成本高，不利于大面积生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，扩展对太阳光红外波段的吸收，提高硅太阳能电池的效率。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的。

一种上转换太阳能电池，它是直接在硅太阳能电池的背光面，用旋涂或丝网印刷的方法，用纳米上转换发光材料制备纳米上转换发光层。

所述的纳米上转换发光材料为铒离子掺杂的二氧化硅-氟化镧纳米晶玻璃陶瓷，或者是铒离子、镱离子共同掺杂的二氧化硅-氟化镧纳米晶玻璃陶瓷，或者是铒离子掺杂的硫化锌。

所述的纳米上转换发光层的厚度为0.5～2微米。

本发明的有益效果是：

利用上转换技术，把硅太阳能电池不能有效吸收的低能量光子，如1.48-1.60um段的光转换成硅太阳能电池可以响应的高能量光子，扩展太阳能电池的光谱响应范围，提高单位面积的太阳光使用效率，转化更多的太阳能，并减少红外光的热转换；减少硅原材料的用量，降低成本。

附图说明

图1为一种上转换太阳能电池结构示意图。

图中：太阳光1、硅太阳能电池2、纳米上转换发光层3。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例一

一种上转换太阳能电池，其结构是：

直接在硅太阳能电池2的背光面，用旋涂的方法，用纳米上转换发光材料为铒离子掺杂的二氧化硅-氟化镧纳米晶玻璃陶瓷制备纳米上转换发光层3；使之充分吸收由硅太阳能电池透过的太阳光，并发射对应硅太阳能电池吸收的光。

所述的纳米上转换发光层3的厚度为0.5微米。

实施例二

一种上转换太阳能电池2，它是直接在硅太阳能电池的背光面，用丝网印刷的方法，用纳米上转换发光材料为铒离子、镱离子共同掺杂的二氧化硅-氟化镧纳米晶玻璃陶瓷制备纳米上转换发光层3。

所述的纳米上转换发光层3的厚度为2微米。

实施例三

一种上转换太阳能电池，其结构是：

直接在硅太阳能电池2的背光面，用旋涂的方法，用纳米上转换发光材料为铒离子掺杂的硫化锌制备纳米上转换发光层3。

所述的纳米上转换发光层3的厚度为1微米。

如图1所示，太阳光1从硅太阳能电池2的正面入射，利用纳米上转换发光材料制备的纳米上转换发光层3，把硅不能吸收的长波长的光转化成为硅可以吸收的光，增强硅太阳能电池对长波段太阳光的利用率。

本发明所使用的纳米上转换发光材料物质：

铒离子掺杂的二氧化硅-氟化镧纳米晶玻璃陶瓷或者是铒离子、镱离子共同掺杂的二氧化硅-氟化镧纳米晶玻璃陶瓷，或者是铒离子掺杂的硫化锌，它们是采用2008年《功能材料》第四期533页至539页所描述的方法制备的。