[发明专利]用于太阳辐射转换装置的无机发光材料

权利要求书

1.一种用于转换太阳辐射的装置，其包括：

包含掺杂的主体材料的无机发光材料，

其中所述掺杂的主体材料掺杂有Mn⁵⁺离子，用于将太阳光谱的UV、可见和/或(一部分)近红外波段的辐射转换为预定的近红外波段的辐射，优选1150nm至1250nm，更优选1180nm至1200nm的近红外波段(Mn⁵⁺的发射峰附近的波段)的辐射；或者，

其中所述掺杂的主体材料包括元素Al、Si、O和N(SiAlON)，并且其中所述掺杂的主体材料掺杂有Sm²⁺和/或Tm²⁺离子，用于将太阳光谱的UV、可见和/或(一部分)近红外波段的辐射转换为预定的可见红色波段的辐射，优选650nm至800nm的可见红色波段(Mn₂⁺的发射峰附近的波段)的辐射；和/或转换为预定的近红外波段的辐射，优选1100至1200nm，更优选1130nm至1150nm的近红外波段(Tm²⁺的发射峰附近的波段)的辐射；和，

至少一个光伏装置，用于将转换的辐射的至少一部分转换成电能。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述掺杂的主体材料包含掺杂的微粒和/或纳米颗粒，优选地所述微粒的平均尺寸为1至200微米，优选为1至100微米，更优选为1至30微米；且所述纳米颗粒的平均尺寸为1nm至800nm，优选为2nm至600nm，更优选为3nm至500nm，还更优选为10nm至300nm。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述掺杂的主体材料包括分散在透明基质材料中的微粒和/或纳米颗粒的层，所述基质材料优选为有机基质材料或无机基质材料。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述掺杂的主体材料包括薄膜层，优选为晶体薄膜层(例如，纳米晶、微晶或多晶薄膜层)或非晶薄膜层。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中选择所述掺杂的主体材料的掺杂剂浓度在以下至少一个范围内：0.01至99.99％；0.01至90％；0.01至80％；0.1至50％；0.2至25％；0.2至20％；0.5至10％。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中Tm²⁺和/或Sm²⁺掺杂的主体材料是雾度小于3％，优选小于2％的非晶薄膜层。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中Mn⁵⁺掺杂的主体材料包含三元和/或四元无机材料，优选地所述三元材料由通式M₃(XO₄)₂定义，其中M＝Ca、Ba、Sr且X＝P、As、V，且所述四元材料由通式M₅(XO₄)₃Y定义，其中M＝Ca、Ba、Sr，且X＝P、As、V且Y＝OH、Cl、F。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述至少一个光伏装置被配置为将由所述发光材料产生的辐射，优选650nm至800nm的可见红色/近红外波段或者1100至1250nm的近红外波段中的辐射转换为电能，更优选地，所述光伏装置包含一层或更多层IV、III-V和/或II-VI半导体，优选地所述一层或更多层包含硅、砷化镓、碲化镉、磷化铟、铜铟镓(二)硒化物(CIGS)和/或铜铟(二)硒化物(CIS)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述发光无机材料是波导结构的一部分或与波导结构相关联，所述波导结构被配置为将转换的辐射的至少一部分引导至所述至少一个光伏装置，优选地，所述波导结构是包括第一(顶部)表面和第二(底部)表面以及一个或多个边缘的平面波导结构，其中所述至少一个光伏装置位于所述平面波导结构的边缘之一处。