[发明专利]高效太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电池。

背景技术

太阳能电池具有绝缘材料制成的基底和光电转换材料制成的面板，是一种利用光电转换材料的光生伏特效应将太阳能直接转换为电能的半导体器件，很容易实现并网发电或作为独立能源。众所周知，太阳能电池发电具有许多优点，如安全可靠，无噪声，无污染，能量随处可得，无需消耗燃料、无机械转动部件、故障率低、维护方便、可以无人值守、规模大小随意、可以方便地与建筑物相结合等，这些优点都是常规发电所不及的。

对比观察图3所示下午1点半的太阳光谱曲线、图7所示单晶硅太阳能电池的光谱响应曲线、图8所示非晶硅太阳能电池的光谱响应曲线和图9所示砷化镓太阳能电池的光谱响应曲线可以发现，有较多的太阳光谱不在太阳能电池的最佳响应波段范围内；或者说有许多太阳光谱无法被太阳能电池响应，以实现光电转换。譬如，图7所示单晶硅太阳能电池的最佳响应波段是在近红外880纳米左右，在图3所示太阳光谱能量较强的500纳米左右，单晶硅太阳能电池不能够得到较佳的响应。为了充分利用太阳能光谱，目前多将太阳能电池采用多结结构，以提高太阳能电池的光电转换效率。例如，柔性基底太阳能电池采用稳定性好、效率高的多结、叠层结构。例如在三结太阳能电池中，每一个电池单元都是由三个半导体结相互叠加而成：底层的半导体结吸收红光，中间的半导体结吸收绿光，顶层的半导体结吸收蓝光。虽然，多结结构在提高太阳能电池效率上有较好效果，但实现多结结构，工艺要求高，设备昂贵，成本高。

发明内容

本发明旨在提供一种高效太阳能电池，它能充分利用太阳能光谱，且结构简单、成本低。

本发明的技术方案是：高效太阳能电池，具有绝缘材料制成的基底和光电转换材料制成的面板；该面板的外表面设有包含稀土荧光材料的透明光谱转换薄膜层；该稀土荧光材料受该光电转换材料响应弱的太阳光谱波段激发，发射出光电转换材料响应强的光谱。太阳光照射到光谱转换薄膜层上，一部分作用于光谱转换薄膜层中的稀土荧光材料，该稀土荧光材料受面板中光电转换材料响应弱的太阳光谱300-2000纳米中某一波段光谱激发，发射出面板中光电转换材料响应强的光谱。该光谱作用于面板中光电转换材料，转换为电能；剩余的部分经过透明的光谱转换薄膜层作用于面板中光电转换材料吸收，转化为电能；因而以最简单的结构和最低的附加成本提高了太阳能电池的光电转换效率。

所述的光谱转换薄膜层中稀土荧光材料的粒度为3-8微米，粒度分布均匀；光谱转换薄膜层的厚度为6-16微米。以获得最佳的透光效果和光谱转换效果。

所述稀土荧光材料为稀土掺杂铝酸盐荧光体、稀土掺杂硅酸盐荧光体、稀土掺杂磷酸盐荧光体、稀土掺杂硫化物荧光体、稀土掺杂钼酸盐荧光体、稀土掺杂氮化物荧光体、稀土掺杂氟化物荧光体和稀土掺杂金属氧化物荧光体中的一种荧光体或一种以上荧光体的混合物。稀土荧光材料的取材广泛，使用灵活，易于实施。

所述基底是刚性的块状体或刚性的片状体或柔性的薄膜。因而，本发明可适用于刚性的太阳能电池，也可适用于柔性的太阳能电池。

所述的稀土荧光材料直接喷涂在面板的外表面，或者喷涂在透明的材质上再覆盖在面板的外表面，或者掺入透明的材质中再覆盖在面板的外表面。因而，本发明实施的方式简单灵活，无需复杂的设备。

本发明的又一个技术方案是：高效太阳能电池，具有绝缘材料制成的基底和光电转换材料制成的面板；该面板和基底是透明的，且该基底外表面依次设有包含稀土荧光材料的透明光谱转换薄膜层和反光层；该稀土荧光材料受该光电转换材料响应弱的太阳光谱波段激发，发射出光电转换材料响应强的光谱。照射到面板上的太阳光，一部分被透明的面板中光电转换材料吸收，转化为电能；剩余的部分经过透明的面板和透明的基底作用于光谱转换薄膜层中的稀土荧光材料，该稀土荧光材料受面板中光电转换材料响应弱的太阳光谱300-2000纳米中某一波段光谱激发，发射出面板中光电转换材料响应强的光谱。该光谱被反光层反射，经基底作用于面板中光电转换材料，也转化为电能。因而提高了太阳能电池的光电转换效率。

所述的光谱转换薄膜层中稀土荧光材料的粒度为3-8微米，粒度分布均匀；光谱转换薄膜层的厚度为6-16微米。以获得最佳的透光效果和光谱转换效果。