[实用新型]光电转换效率综合提高的光伏电池

说明书

技术领域

本实用新型设计一种光伏电池，特别是涉及一种光电转换效率综合提高的光伏电池。

背景技术

目前太阳能电池的转换效率受很多因素影响，仅有很少的光转换为电能。主要是因为太阳光中包含了多种不同波长的光，多（单）晶硅的能带宽度为1.1eV，光谱响应范围为紫外到约1100nm。多（单）晶硅太阳能电池，能进行光电转换的波长范围是400-800nm。所以，只能将太阳全谱段能量的42%转化为电能，52%红外光波段能量和6%的紫外光波段能量，得不到利用。并且，52%红外光能量将会把太阳能电池板加热，降低了可见光谱段的光电转换效率。同时，6%的紫外光能量会逐渐破坏多（单）晶硅的晶体结构，使其产生缺陷，进一步降低可见光谱段的光电转换效率。另外，光在多（单）晶硅太阳能电池表面和保护玻璃界面产生的反射，也降低了可见光谱段的能量利用率。

为了提高光的利用率，应将上转换与下转换发光材料引入到太阳能电池中，将红外光波段和紫外光波段转换为太阳能电池可以利用的可见光波段。由上述原理引出，最先被应用在太阳能光伏器件上的是价格便宜的有机荧光染料，但其有明显的缺点：室外使用有光致衰减现象，并导致太阳能光伏器件性能不稳定。

为了提高光的吸收率，可以采用单层或多层抗反射薄膜来降低反射，提高光的透射率。单层膜对于大多数基片材料，特别是在红外光谱区域，可利用的薄膜材料非常有限或者目前技术无法制备；多层抗反射薄膜的制造成本高，难以大面积制造。再加上抗反射膜层的附着力、抗蚀性以及组份渗透性等缺陷，使其无法推广。

专利号CN201020629457.6专利是最相近专利。该专利中，有三项关键技术未能解决。第一：只利用了红外光，未能利用紫外光，对太阳光谱能量利用不够充分；第二：未考虑太阳光反射问题，造成的光能损失；第三：对转换发光材料最佳掺杂浓度，考虑不具体，造成转换效率不高。

发明内容

本实用新型目在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种光电转换效率综合提高的光伏电池。

为实现上述目的，本实用新型光电转换效率综合提高的光伏电池是光电池表面复合有保护玻璃，其特别之处在于具有上转换与下转换发光材料的保护玻璃上表面是微细加工技术制成的微多棱锥阵列结构表面。微多棱锥阵列结构表面有效减少光的前向反射的同时，延长上下转换发光材料的光程，增加光生载流子的产量，从而提高转化效率，并且使水和灰尘不宜驻留。具有有效减少光的前向反射的同时，能够延长上下转换发光材料的光程，增加光生载流子的产量，从而提高转化效率。这种微金字塔阵列结构表面，对于水和灰尘来说，不宜驻留，能够长时间保持保护玻璃的透过率不变，减少太阳能电池板的清洁次数的优点。上转换与下转换发光材料的保护玻璃更优选掺杂上转换与下转换发光材料的保护玻璃。具有光电转换效率高手优点。

作为优化，微多棱锥阵列结构表面是微细加工技术中的放电或电火花腐蚀，在浸泡于绝缘液中的工具电极与保护玻璃电极之间加上一定的电压，并使其相互靠近发生放电，导致电极和玻璃的电腐蚀蒸发处理成的微多棱锥阵列结构表面。多棱锥为等边多棱锥，优选等边对称多棱锥。

作为优化，所述微多棱锥阵列结构表面是四棱锥式微金字塔阵列结构表面或三棱锥式微金字塔阵列结构表面。

作为优化，所述微多棱锥阵列结构高度在7-12nm之间。

作为优化，与下转换发光材料对应的上转换发光材料是十八烷基硫酸钠保护的NaYF4:Er/Tm/Gd纳米粒子；所述微多棱锥阵列结构的侧面底角在55－75度之间。

作为优化，所述十八烷基硫酸钠保护NaYF4:Er/Tm/Gd纳米粒子是在二次水中溶解氢氧化钠，随后在强力搅拌下依次把乙醇和十八烷基硫酸钠加入其中，持续搅拌,使溶液混合均匀；然后依次加入配制好的氯化铒、氯化铥、氯化钆水溶液；最后，把配制好的NH4F溶液逐滴加入其中，用去离子水和无水乙醇反复洗涤数次得到的十八烷基硫酸钠保护的NaYF4:Er/Tm/Gd纳米粒子。

作为优化，所述下转换发光材料是以水和乙醇为溶剂、十八烷基硫酸钠为表面活性剂，采用高温固相法制备的Pr³⁺-Eu³⁺纳米粒子下转换发光材料；或者是嵌入到旋涂玻璃中的纳米晶硅，并且此嵌入旋涂玻璃的纳米晶硅的下转换器置于单晶硅片上代替所述保护玻璃的下转换发光材料。