一种利用光谱转换提高太阳能电池转换效率的方法与流程

本发明涉及一种提高太阳能电池转换效率的方法，特别涉及利用单一材料同时实现光谱上转换和光谱下转换效应以提高太阳能电池转换效率的方法。

背景技术：

1、限制太阳能电池转换效率的主要因素是太阳光谱与电池吸收光谱的不匹配。对于高能量的短波光子来说，只需要消耗部分能量就可以激发出电子空穴对，多余的能量则转变为热而浪费掉了。而长波光子因能量低于太阳能电池材料的禁带宽度而无法被吸收利用。因此，将无法被电池吸收的长波光子变为可以吸收的较短波长的光子和将高能量的短波光子变为利用效率更高的较长波长的光子就成为解决光谱不匹配问题的有效办法。

2、目前改善太阳能电池中光谱匹配的方式是在太阳能电池组件中的有机透明胶膜中掺入光谱转换材料来改善光谱匹配。通常单独使用光谱下转换材料将短波光子变为长波光子或单独使用光谱上转换材料将长波光子变为短波光子。但是，无论是光谱下转换材料或者是光谱上转换材料，由于只能提高短波段或长波段中的部分光子的能量利用效率，所以光谱匹配效果有限。

3、另一种较少使用的方法是将一种光谱下转换材料和一种光谱上转换材料混合后涂敷于太阳能电池表面，同时实现光谱上转换和光谱下转换，提高短波段或长波段中的光子能量利用效率。但是，由于这种方法需要两种光谱转换材料，在有机透明胶膜的总浓度较高而带来较高反射，也造成了能量损失。

技术实现思路

1、本发明的目的是使用一种材料同时实现光谱上转换和光谱下转换来改善太阳能电池的转换效率。

2、本发明的技术方案如下：

3、如附图1所示，玻璃板1、有机透明胶膜2以及太阳能电池3构成太阳能电池组件。长余辉材料4掺入有机透明胶膜2中。长余辉材料采用掺铕的铝酸锶粉末。由于掺铕的铝酸锶既能将短波光转换为绿光，又能够将红外光转换为绿光，所以用一种材料同时实现了光谱下转换和光谱上转换。

4、优选地，所述有机透明胶膜的材料为乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚烯烃弹性体；

5、优选地，所述掺铕的铝酸锶为颗粒状材料；

6、优选地，所述掺铕的铝酸锶颗粒将波长小于500纳米的光子转换为波长为500纳米～550纳米范围内的光子；

7、优选地，所述掺铕的铝酸锶颗粒将波长大于560纳米的光子转换为波长为500纳米～550纳米范围内的光子；

8、优选地，所述掺铕的铝酸锶粉末的颗粒尺寸小于30微米；

9、优选地，所述掺铕的铝酸锶在有机透明胶膜中的质量占比不高于50％；

10、优选地，所述太阳能电池是硅基电池、碲化镉电池、砷化镓电池或钙钛矿电池。

技术特征：

1.一种增加太阳能电池转换效率的方法，其特征在于用于封装太阳能电池组件的有机透明胶膜中掺入长余辉材料，同时实现光谱上转换和光谱下转换。

2.如权利要求1所述的一种增加太阳能电池转换效率的方法，其特征在于所述长余辉材料为掺铕的铝酸锶颗粒。

3.如权利要求1所述的一种增加太阳能电池转换效率的方法，其特征在于所述长余辉材料的颗粒尺寸小于30微米。

4.如权利要求1所述的一种增加太阳能电池转换效率的方法，其特征在于所述掺入有机透明胶膜中的长余辉材料质量占比不高于50％。

5.如权利要求1所述的一种增加太阳能电池转换效率的方法，其特征在于有机透明胶膜中掺入的掺铕的铝酸锶颗粒将波长小于500纳米的光子转换为波长为500纳米～550纳米范围内的光子。

6.如权利要求1所述的一种增加太阳能电池转换效率的方法，其特征在于有机透明胶膜中掺入的掺铕的铝酸锶颗粒将波长大于560纳米的光子转换为波长为500纳米～550纳米范围内的光子。

7.如权利要求1所述的一种增加太阳能电池转换效率的方法，其特征在于所述有机透明胶膜的材料为乙烯-醋酸乙烯共聚物和/或聚烯烃弹性体。

技术总结
本发明涉及一种提高太阳能电池转换效率的方法，特别涉及在透明有机胶膜中掺入单一材料同时实现光谱上转换和光谱下转换以提高太阳能电池转换效率的方法；所述方法采用长余辉荧光材料实现光谱上转换和光谱下转换；所述长余辉材料为掺有稀土元素铕的铝酸锶粉末。由于采用单一材料，降低了材料在透明有机胶膜中的浓度，有利于降低因掺入长余辉材料造成的反射，提高太阳能电池对光的吸收，进而改善其转换效率。

技术研发人员：王立荣,娄朝刚,张若群,李金锡
受保护的技术使用者：苏州英斯初特科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6