[发明专利]包括发光太阳能集中器和基于钙钛矿的光伏电池的光伏装置

说明书

一种光伏装置(或太阳能装置)包括：至少一个发光太阳能集中器(LSC)，其具有上表面、下表面和一个或多个外侧面；位于所述发光太阳能集中器(LSC)的至少一个外侧面的外部的至少一个基于钙钛矿的光伏电池(或太阳能电池)，所述钙钛矿选自有机金属三卤化物。所述光伏装置(或太阳能装置)可以有利地用于需要通过利用光能(特别是太阳辐射能)来产生电能的各种应用，诸如例如：建筑物集成光伏(BIPV)系统、光伏窗、温室、光生物反应器、隔音屏障、照明设备、设计、广告、汽车工业中。此外，所述光伏装置(或太阳能装置)可以以独立模式和模块化系统使用。

技术领域

本发明涉及包括发光太阳能集中器(LSC)和基于钙钛矿的光伏电池(或太阳能电池)的光伏装置(或太阳能装置)。

更特别地，本发明涉及一种光伏装置(或太阳能装置)，包括：至少一个发光太阳能集中器(LSC)，其具有上表面、下表面和一个或多个外侧面；至少一个基于钙钛矿的光伏电池(或太阳能电池)，其位于所述发光太阳能集中器(LSC)的至少一个外侧面的外部，所述钙钛矿选自有机金属三卤化物。

所述光伏装置(或太阳能装置)可以有利地用于需要通过利用光能，特别是太阳辐射能来产生电能的各种应用，诸如例如：建筑物集成光伏(BIPV)系统、光伏窗、温室、光生物反应器、隔音屏障、照明设备、设计、广告、汽车工业。此外，所述光伏装置(或太阳能装置)可以以独立模式和模块化系统使用。

背景技术

典型地，本领域已知的发光太阳能集中器(LSC)为板的形式，该板包括透明材料基体，该透明材料本身对感兴趣的辐射是透明的(例如，透明玻璃面板或透明聚合物材料)，以及一种或多种通常例如选自有机化合物、金属络合物、无机化合物(例如稀土元素)、量子点(QD)的光致发光化合物。由于全反射的光学现象的作用，由光致发光化合物发射的辐射被“引导”到所述板的薄外侧面，在此处集中在位于那里的光伏电池(或太阳能电池)上。以此方式，可以使用低成本材料(所述板)的大表面来将光集中到高成本材料[光伏电池(或太阳能电池)]的小表面上。所述光致发光化合物可以以薄膜形式沉积在透明材料基体上，或者它们可以分散在透明基体内。可选地，它们可以分散在透明基体内。可选地，透明基体可以直接用光致发光生色团官能化。

在现有技术状态下，发光太阳能集中器(LSC)的性能取决于多个因素，最相关的例如是所使用的光致发光化合物的转换效率(该光致发光化合物吸收处于较低波长的光子并且将它们转换为较大波长的光子)以及位于所述板的外侧面上的光伏电池(或太阳能电池)的效率，该光伏电池(或太阳能电池)将后者转换为电能。在电能的转换中光伏电池(或太阳能电池)利用由光致发光化合物所发射的光子的能量的能力越强，则光伏装置(或太阳能装置)的效率将越大。

目前，最常与发光太阳能集中器(LSC)一起使用的光伏电池(或太阳能电池)是无机光伏电池(或太阳能电池)，特别地，基于晶体硅的光伏电池(或太阳能电池)，其在直接太阳照射下提供最佳性能/生产成本比。

然而，由于基于晶体硅的光伏电池(或太阳能电池)通常具有低带隙值(即对于在导带和价带之间的能量差的低值)(例如，带隙值在约1.0eV至约1.1eV的范围内)和低的开路电压(Voc)值[例如，开路电压(Voc)值在约0.5V至0.6V的范围内]，所述基于晶体硅的光伏电池(或太阳能电池)不允许最佳利用由发光太阳能集中器(LSC)所发射的辐射(通常在1.5eV至2.0eV的范围内)。

发光太阳能集中器(LSC)与不同于基于晶体硅的那些的光伏电池(或太阳能电池)的耦合已经在文献中进行了描述。

例如，已知晓发光太阳能集中器(LSC)与基于砷化镓(GaAs)或磷化镓铟(InGaP)的无机太阳能电池的耦合，如例如由Debjie M.G.等人在“Advanced Energy Materials(先进能源材料)”(2012)，第2卷，第12-35页中报告的。