一种含转光材料的钙钛矿光伏组件制造技术

本申请涉及一种含转光材料的钙钛矿光伏组件，其依次包括玻璃前板、透明顶电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴输送层、底电极以及背板，玻璃前板远离透明顶电极的一面设置有将紫外光转为可见光的下转换材料层，所述底电极设置有将红外光转为可见光的上转换材料层。本申请具有提升光伏电池的发电效率的效果。请具有提升光伏电池的发电效率的效果。请具有提升光伏电池的发电效率的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种含转光材料的钙钛矿光伏组件


[0001]本申请涉及光伏电池的领域，尤其是涉及一种含转光材料的钙钛矿光伏组件。

技术介绍

[0002]钙钛矿电池是一类采用型的有机金属卤化物作为吸光材料的，凭借钙钛矿材料性能优异和成本低廉的优势而成为新一代光伏技术中的“明日之星”。通常地，钙钛矿吸光层的带隙约为1.55 eV，而此带隙的钙钛矿电池难以捕获波长大于800nm的红外光，这也大大限制了钙钛矿电池性能的进一步提升。因此，在不改变现有钙钛矿吸光材料带隙的前提下，如何实现钙钛矿电池对长波段光的有效利用成为一个难题。
[0003]众所周知，转光材料是一类能够吸收紫外光或红外光并转换成响应度接近100%可见光的特殊材料。通过合理的电池结构设计，在现有的钙钛矿电池中引入转光材料有望解决上述难题。

技术实现思路

[0004]针对上述中的相关技术缺陷，提升钙钛矿电池的吸光的范围，本申请提供一种含转光材料的钙钛矿光伏组件。
[0005]一方面，本申请提供的一种含转光材料的钙钛矿光伏组件，采用如下的技术方案：一种含转光材料的钙钛矿光伏组件，依次包括玻璃前板、透明顶电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴输送层、底电极以及背板，玻璃前板远离透明顶电极的一面设置有将紫外光转为可见光的下转换材料层，所述底电极设置有将红外光转为可见光的上转换材料层。
[0006]通过采用上述技术方案，阳光中无法被钙钛矿吸光层吸收的紫外光，先被下转换材料层吸收，并且转换为可见光，从而使钙钛矿吸光层能够吸收更多的光。阳光中无法被钙钛矿吸光层吸收以及无法被下转换材料层转化的红外光被上转换材料层吸收，并且转换为可见光，从而使钙钛矿吸光层能够吸收更多的光。将原本钙钛矿吸光层无法吸收的红外光和紫外光转换为可见光，从而提升钙钛矿光伏组件的发电效率。
[0007]可选的，上转换材料层和下转换材料层采用稀土掺杂的光转换纳米材料。
[0008]通过采用上述技术方案，具有良好的性能，且转化率高。
[0009]可选的，所述上转换材料层采用以NaYF4：Yb
3+
‑
Er
3+
共掺杂稀土离子上转换材料。
[0010]通过采用上述技术方案，能够将红外光转为510~570nm波段绿色光以及630
‑
680nm波段的红色光，均为钙钛矿能易吸收的波段。
[0011]可选的，所述下转换材料层采用以TiO2:Eu
2+
‑
Gd
+
共掺杂稀土离子下转换材料。
[0012]可选的，所述背板朝向底电极的一面设置有增反膜。
[0013]通过采用上述技术方案，无法被钙钛矿电池吸收的红外光会穿透整个钙钛矿电池活性层，且照射于上转换材料层，上转换材料吸收并将其转化为可见光，而后在增反膜的作用下大部分可见光反射回钙钛矿吸光层的方向，以增加钙钛矿光伏组件的发电效率。
[0014]可选的，所述增反膜至少两层高折射率膜和至少一层低折射率膜，其中高折射率膜材料为SiN
x
、ZrO2、TiO
x
、Ta2O5或Nb
205
,所述低折射率膜材料为SiO2，所述高折射率膜层和所述低折射率膜层依次交替层叠分布。
[0015]通过采用上述技术方案，高折射率膜层和所述低折射率膜层依次交替层叠分布，当光照射会在膜层界面处形成反射，反射与入射光形成干涉，从而反射率。
[0016]可选的，所述增反膜包括四层低折射率膜和三层高折射率膜；第一层以及第七层低折射率膜的厚度为48.87~54.01nm；第二层、第四层以及第六层高折射率膜的厚度为62.18~68.72nm；第三层以及第五层低折射率膜的厚度为97.74~108.02nm。
[0017]通过采用上述技术方案，能够对于波段处于500~750nm之间的光具有较高的反射率。
[0018]可选的，所述顶电极包括第一TCO层和设置于第一TCO层表面的顶部金属栅线。
[0019]通过采用上述技术方案，提升电池片的电性能，便于电池之间的串联。
[0020]可选的，所述顶电极为第一TCO层。
[0021]可选的，所述底电极包括第二TCO层和设置于第二TCO层的底部金属栅线。
[0022]通过采用上述技术方案，减少底电极对于光照的影响，使光伏板两侧均能够在光照下发电，从而进一步提升电池片的发电效率。
[0023]可选的，所述玻璃前板远离钙钛矿吸光层一面经过蒙砂后抛光工艺处理形成减反射玻璃。
[0024]通过采用上述技术方案，增加玻璃前板的透光性，进一步提升钙钛矿光伏组件的发电效率。
[0025]另一方面，本申请提供的另一种含转光材料的钙钛矿光伏组件，采用如下的技术方案：一种含转光材料的钙钛矿光伏组件，依次包括玻璃前板、透明顶电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴输送层、底电极以及背板，玻璃前板远离透明顶电极的一面设置有将红外光转为可见光的上转换材料层。
[0026]通过采用上述技术方案，阳光中无法被钙钛矿吸光层吸收的红外光先照射于上转换材料层，上转换材料层吸收并且将其转化为可见光，从而使钙钛矿吸光层能够吸收更多的光。
[0027]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.顶电极设置有将紫外光转为可见光的下转换材料层，阳光中无法被钙钛矿吸光层吸收的紫外光先照射于下转换材料层，下转换材料吸收并且将其转化为可见光，从而使钙钛矿吸光层能够吸收更多的光，提升光伏电池的发电效率；2.底电极设置有将红外光转为可见光的上转换材料层，无法被钙钛矿电池吸收的红外光会穿透整个钙钛矿电池活性层，且照射于上转换材料层，上转换材料吸收并将其转化为可见光，在增反射膜的作用下可见光被反射后重新进入钙钛矿层中，从而进一步提升钙钛矿电池的发电效率。
附图说明
[0028]图1是本申请实施例1展示钙钛矿光伏组件的结构示意图。
[0029]图2是图1的A部放大图。
[0030]图3是本申请实施例2展示钙钛矿光伏组件的结构示意图。
[0031]附图标记说明： 100、底电极；110、第二TCO层；120、底部金属栅线； 130、下转换材料层；200、空穴输送层；300、钙钛矿吸光层；400、电子输送层；500、顶电极；510、第一TCO层；530、上转换材料层；600、增反膜；700、玻璃前板；702、胶膜；705、背板。
具体实施方式
[0032]以下结合附图1
‑
3对本申请作进一步详细说明。
[0033]实施例1：本申请实施例1公开一种含转光材料的钙钛矿光伏组件。参照图1，该光伏组件包括背板705、底电极100、空穴输送层200、钙钛矿吸光层300、电子输送层400、顶电极500以及玻璃前板700。钙钛矿太阳能电池被太阳光照射时，钙钛矿吸光层300首先吸收光子产生电子
‑
空穴对。而后发生解离，解离的大量电子和空穴分别被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含转光材料的钙钛矿光伏组件，依次包括玻璃前板（700）、透明顶电极（500）、电子输送层（400）、钙钛矿吸光层（300）、空穴输送层（200）、底电极（100）以及背板（705），其特征在于：玻璃前板（700）远离透明顶电极（500）的一面设置有将紫外光转为可见光的下转换材料层（130），所述底电极（100）设置有将红外光转为可见光的上转换材料层（530）。2.根据权利要求1所述的一种含转光材料的钙钛矿光伏组件，其特征在于：上转换材料层（530）和下转换材料层（130）采用稀土掺杂的光转换纳米材料。3.根据权利要求2所述的一种含转光材料的钙钛矿光伏组件，其特征在于：所述上转换材料层（530）采用NaYF4：Yb
3+
‑
Er
3+
共掺杂稀土离子上转换材料。4.根据权利要求2所述的一种含转光材料的钙钛矿光伏组件，其特征在于：所述下转换材料层采用以TiO2:Eu
2+
‑
Gd
+
掺杂稀土离子下转换材料。5.根据权利要求1所述的一种含转光材料的钙钛矿光伏组件，其特征在于：所述背板（705）朝向底电极（100）的一面设置有增反膜（600）。6.根据权利要求5所述的一种含转光材料的钙钛矿光伏组件，其特征在于：所述增反膜（600）至少两层高折射率膜和至少一层低折射率膜，其中高折射...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶利松，任建强，
申请(专利权)人：浙江合特光电有限公司，
类型：发明
国别省市：