[发明专利]烯土(Er+3)参杂红外光上转换效应广谱太阳能电池

说明书

技术领域：

本发明涉及一种材料来源丰富，廉价地，制造方法简单，易于推广使用的新型的，由烯土材料(Er⁺³)参杂的红外光上转换效应广谱太阳能电池，可以在太阳能光谱的广范围内，包括大部分红外波段吸收，发电效率高。

背景技术：

目前世界范围内大量使用的主要是硅太阳能电池和部分半导体化合物太阳能电池。这些太阳能电池，不少是成本很高，如多晶硅材料需要迎口，买进来加工，卖出去，成本很高，因而仍然在市场渠道上障碍重重。为解决这一瓶颈和困境必须选择地球蕴量丰富的廉价光伏材料，必须采用先进的技术，突破技术和市场瓶颈。Cu、Zn、Tin、S(Se)是地球上蕴量极为丰富的光伏材料。它们的性能，化学族类与现行高性能的光伏材料性能进似。许多烯土材料，我国蕴量更丰富，它的作用对光电器件的性能改进是有重大益处。

本发明就是这种背景下，利用廉价铜、锌、锡、硫薄膜太阳能电池的技术成果，将烯土(Er⁺³)参杂在TiO2薄膜中在红外光的作用下产生上转换效应，光致发光并返至CZTS吸附膜中，激发更多光生载流子(电子、空穴)产生，提高CZTS太阳能能电池的可见光波段，红外光波段均有载法子产生，成为广谱特性的太阳能电池。

本发明专利的内容：本烯土(Er⁺³)参杂红外光上转换效应广谱太阳能电池，是通过烯土(Er⁺³)参杂TiO2薄膜，在太阳光中红外波段作用下，产生上转换作用，光致发光，在CZTS吸附膜中产生更多光生载流子(电子、空穴)。为达到此目的。本专利是制造一种新型太阳能电池，与常规太阳能电池不同的是一种包括在可见光波段，红外波段均可产生光电流，即一种广谱太阳能电池。

本发明专利的结构如图一所示。包括：

1、100×100×3(mm)厚的纳(Na)玻璃；2、1μm厚，纯度为99.99的钼电板，由溅射方法制成；3、首先将纯度99.99％TiO₂为主料，再参杂高纯度99.99的烯土铒(Er)，以4.5％的比例制成靶材，以音频磁控溅射技术，在M₀电极薄膜上沉积1μm薄膜。4、在CZTS薄膜上，溅镀0.05μm的Cds薄膜。5、在Cds薄膜溅镀0.05μm厚的纯度为99.99的ZnO。6、采用CVD(化学蒸镀法)方法制成八层厚度的石墨烯薄膜方块电阻值90Ω/□作为前电极。7、是厚度为100×100×2mm的高透光率的前板玻璃。8、钼电板。本发明专利，是利用烯土Er⁺³参杂TiO₂薄膜，在红外光照射下，产生上转换效应，光致发光，在太阳光的红外波段也产生光生载流子，实现廉价光伏CZTS太阳能电池全谱条件下发电，是今天最有前途的光伏电池产品。

附图说明：

图1：是本发明专利烯土(Er⁺³)参杂红外光上转换效应广谱太阳能电池的结构示意图。

图2，是本发明专利烯土(Er⁺³)参杂红外光上转换效应广谱太阳能电池模块电气连线图。

图3，是本发明专利烯土(Er⁺³)参杂红外光上转换效应广谱太阳能电池聚光条件下应用原理图。

图一所示，按电池生产加工程序，1，为基板钠(Na)玻璃；2为钼(Mo)电极；3为Er⁺³：TiO₂薄膜；4为CSTS(Se)薄膜；5，为99.99％Cds薄膜；6为99.99％ZnO薄膜；7，为八层厚石墨烯前电极，8，为前板高透明度玻璃。该电池焊上正负板电源线后，盖上前面板，采用密封EVA胶膜真空层压而成。

图二，本发明是烯土(Er⁺³)参杂红外光上转换广谱太阳能电池的电气连接图。是按正负极串联而成光伏模块。

图三，是本发明烯土Er⁺³参杂红外光上转换效应广谱太阳能电池的聚光条件下应用的，聚光应用原理图。

1、菲涅尔透镜；2、二次聚光凸透镜；3、CZTS(Se)广源太阳能电池片；4、热沉。