太阳光谱波长转换材料以及包括其的太阳能电池制造技术

提供了一种具有提高的效率的太阳光谱波长转换材料和包括其的太阳能电池。根据本发明专利技术的一个实施方案，本发明专利技术提供了一种太阳光谱波长转换材料，其包括锚定有1

【技术实现步骤摘要】
太阳光谱波长转换材料以及包括其的太阳能电池


[0001]实施方案涉及具有提高的效率的太阳光谱波长转换材料以及包括其的太阳能电池。

技术介绍

[0002]最普遍商业化的太阳能电池是用单一硅材料制造的，并且由于自然太阳光谱与单一硅材 料的带隙之间的不匹配，所以不会利用约30％的光。即，自然太阳光谱具有从紫外线到红外 线波长区的宽分布(280至2500nm和0.5至4.4eV)，而硅太阳能电池仅能够吸收紫外线和 可见光波长区中的一些波长。
[0003]最近，已经提出了关于利用太阳光谱转换器的研究，以解决局限性并提高自然阳光和硅 太阳能电池的光转换效率(Chem.Soc.Rev.，2013，42，173)。即，将太阳光谱转换器引入到 硅太阳能电池中，其中该太阳光谱转换器将其中硅的太阳吸收不足的紫外区中或具有比硅带 隙更小能量的红外区中的光转换为硅可以良好吸收的可见光区的光。
[0004]根据Wang，Fengyou等人的加强具有Mn2+掺杂的CsPbCl3量子点下转换器的多晶Si 太阳能电池的光谱响应(Boosting spectral response of multi
‑
crystalline Si solar cells with Mn2+ doped CsPbCl3 quantum dots downconverter)，当将锰掺杂的CsPbCl3引入到多晶Si太阳能电 池中时，作为下转换器可以取得更多的阳光，使得基于EQE测量值，效率可以提高6.2％。 这种材料是钙钛矿材料，并且其特征在于由于使用铅而对人体有害，并且还具有紫外线耐久 性差且易受水分影响的缺点。
[0005]在Fix，T.等人的通过用Eu和Tb配位复合物下移位来增强硅太阳能电池(Enhancementof silicon solar cells by downshifting with Eu and Tb coordination complexes)中，将使用镧系元 素作为掺杂剂的CIGS材料引入到EVA中以将c
‑
Si电池的效率提高8％(EQE测量)。在此 文章中，单电池的效率提高了8％，但是使用了昂贵的转换器如CIGS，使得存在的缺点在 于，仍然难以将其商业化作为c
‑
Si电池的材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个方面提供了一种低成本的基于芳族环的太阳光谱波长转换材料，其能够提 高太阳能电池的光电流转换效率。
[0007]本专利技术的另一个方面提供了具有优异光电流转换率的太阳能电池。
[0008]根据实施方案中的至少一个，太阳光谱波长转换材料包括锚定有1
‑
芘甲酸的氢氧化铝前 体。
[0009]在一些实施方案中，所述氢氧化铝前体是以下各项中的任意一种：一乙酸铝、三乙酸铝、 二乙酸铝、三乙基铝、三甲基铝、烷醇铝(aluminum alkoxide)、氯化二乙基铝、硫酸铝、氰 化铝、亚硝酸铝、碳酸铝、亚硫酸铝、氢氧化铝、氧化铝、氯酸铝、硫化铝、铬酸铝、三氯 化铝、高氯酸铝、硝酸铝、高锰酸铝、碳酸氢铝、磷酸铝、草酸铝、磷酸氢铝、硫代硫酸铝、 亚氯酸铝、硫酸氢铝、重铬酸铝、溴化铝、次氯酸铝、氯化铝六水合物、磷酸二氢铝、亚磷 酸铝、
硫酸铝钾十二水合物、溴酸铝、氮化铝或其衍生物。
[0010]在一些实施方案中，所述太阳光谱波长转换材料包括Al(OH)3、AlOOH、AlOH、 5Al2O3·
2H2O或Al2O3的结构。
[0011]在一些实施方案中，所述太阳光谱波长转换材料还包括含有选自由以下各项组成的组中 的一种或多种的化合物：芳族环化合物或其衍生物、镧系离子(lanthanide
‑
based ions，或称 为基于镧系元素的离子或镧系元素离子)和上转换器(up
‑
converter)材料。
[0012]在一些实施方案中，所述芳族环化合物是以下各项中的任意一种或多种：呋喃、苯并苯 并呋喃、异苯并苯并呋喃、吡咯、吲哚、异吲哚、噻吩、苯并苯并噻吩、苯并苯并噻吩、咪 唑、苯并咪唑、嘌呤、吡唑、吲唑、噁唑、苯并噁唑苯并噁唑、噁唑异噁唑、苯并噁唑异噁 唑、噻唑、苯并苯并噻唑、苯并苯、萘、蒽、吡啶、喹喔啉、吖啶、嘧啶、喹唑啉、哒嗪、 噌啉(cinnoline)、酞嗪(phthalazine)、1,2,3
‑
三嗪、1,2,4
‑
三嗪、1,3,5
‑
三嗪及其衍生物。
[0013]在一些实施方案中，所述太阳光谱波长转换材料的粒度为0.1nm至500μm。
[0014]在一些实施方案中，所述太阳光谱波长转换材料的最大吸收波长在300至480nm之间 形成，并且其最大发射波长在450至1200nm之间形成。
[0015]在一些实施方案中，所述太阳光谱波长转换材料是厚度为100μm以下的膜的形式并且 分散在透光树脂中。
[0016]根据另一个实施方案，提供了一种太阳能电池，阳光入射到所述太阳能电池上并且太阳 能电池包括前封装材料和位于所述太阳能电池的界面处的根据本专利技术实施方案的太阳光谱 波长转换材料。
[0017]在一些实施方案中，所述太阳光谱波长转换材料被涂覆在所述太阳能电池的前表面上或 所述太阳能电池的所述前封装材料的后表面上。
[0018]在一些实施方案中，所述涂覆是喷涂或丝网涂布。
[0019]在一些实施方案中，所述封装材料是以下各项中的任意一种：乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、 聚烯烃弹性体(POE)、交联的聚烯烃、热塑性聚氨酯(TPU)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、有 机硅、有机硅/聚氨酯杂化物和离聚物(ionomer，或称为离子交联聚合物)。
附图说明
[0020]包括附图以提供对本公开内容的进一步理解，并且附图被并入并构成本说明书的一部 分。附图示出了本公开内容的示例性实施方案，并且与描述一起用于解释本公开内容的原理。 在附图中：
[0021]图1示出了显示根据制备例1通过使用UV灯制备的太阳能电池的发光能力的照片；
[0022]图2A至2E示出了显示根据比较制备例1至4和制备例1中的每一个制备的太阳能电 池的波长位移变化的曲线图；
[0023]图3A和图3B示出了根据实施例1的太阳能电池的引入的装置的EQE曲线图，以及显 示在UV侧上的效率增加的放大曲线图；
[0024]图3C和3D示出了根据比较例1的太阳能电池的引入的装置的EQE曲线图，以及显示 在UV侧上的效率增加的放大曲线图；
[0025]图4示出了对于制备例1和比较制备例4的FTIR分析的曲线图；和
[0026]图5示出了显示根据实施例3和比较例3的紫外线暴露的透射率变化的曲线图。
具体实施方式
[0027]在下文中，将更详细地描述本专利技术。然而，将更详细地描述本专利技术，而不意图限制本发 明的范围。
[0028]根据本专利技术的一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳光谱波长转换材料，包括锚定有1
‑
芘甲酸的氢氧化铝前体。2.根据权利要求1所述的太阳光谱波长转换材料，其中所述氢氧化铝前体是以下各项中的任意一种：一乙酸铝、三乙酸铝、二乙酸铝、三乙基铝、三甲基铝、烷醇铝、氯化二乙基铝、硫酸铝、氰化铝、亚硝酸铝、碳酸铝、亚硫酸铝、氢氧化铝、氧化铝、氯酸铝、硫化铝、铬酸铝、三氯化铝、高氯酸铝、硝酸铝、高锰酸铝、碳酸氢铝、磷酸铝、草酸铝、磷酸氢铝、硫代硫酸铝、亚氯酸铝、硫酸氢铝、重铬酸铝、溴化铝、次氯酸铝、氯化铝六水合物、磷酸二氢铝、亚磷酸铝、硫酸铝钾十二水合物、溴酸铝、氮化铝或其衍生物。3.根据权利要求1所述的太阳光谱波长转换材料，其中所述太阳光谱波长转换材料包括Al(OH)3、AlOOH、AlOH、5Al2O3·
2H2O或Al2O3的结构。4.根据权利要求1所述的太阳光谱波长转换材料，还包括含有选自由以下各项组成的组中的一种或多种的化合物：芳族环化合物或其衍生物、镧系离子和上转换器材料。5.根据权利要求4所述的太阳光谱波长转换材料，其中所述芳族环化合物是以下各项中的任意一种或多种：呋喃、苯并苯并呋喃、异苯并苯并呋喃、吡咯、吲哚、异吲哚、噻吩、苯并苯并噻吩、苯并苯并噻吩、咪唑、苯并咪唑、嘌呤、吡唑、吲唑、噁唑、苯并噁唑苯并噁唑、噁唑异噁唑、苯并噁唑异噁唑、噻唑、苯并苯并噻唑、苯并苯、萘、蒽、吡啶、喹喔啉、吖啶、嘧啶、喹唑啉、哒嗪、噌...

【专利技术属性】
技术研发人员：申孝柱，金韺来，柳渊植，
申请(专利权)人：韩华道达尔有限公司，
类型：发明
国别省市：