本发明专利技术涉及多晶硅太阳能电池及其绿色辐射转换层。本发明专利技术提供了一种多晶硅太阳能电池，其包含：第一电极层；第二电极层；光电转换层，其设置于所述第一电极层与第二电极层之间，包含一个ｎ型硅半导体层和一个ｐ型硅半导体层，可吸收电磁波产生电子空穴对，同时将电子传导至第一电极层，而将空穴传导至第二电极层；以及辐射转换层，其设置于所述第二电极层之上，所述辐射转换层包含聚合物以及分散于该聚合物中的纳米尺寸的无机荧光粉与硅粉，其中所述无机荧光粉的化学式为（ＣａａＳｒｂＢａｃＭｇｄ）８Ｓｉ４Ｏ１６：Ｅｕ＋２ｘＣｅ＋３ｙＤｙ＋３ｚ，其中０．０１≤ａ≤０．１，０．０１≤ｂ≤０．２，０．０１≤ｃ≤０．８，０．０１≤ｄ≤０．１，０．０００５≤ｘ≤０．０５，０＜ｙ≤０．０００１，０＜ｚ≤０．０００１。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多晶硅太阳能电池，特别涉及表面设置有辐射转换层以提高该多 晶硅太阳能电池的效率的多晶硅太阳能电池。
技术介绍
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源.也是清洁能源，不产生任何的环 境污染。在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研 究领域，是其中最受瞩目的项目之一。为此，人们研制和开发了太阳能电池。制作太阳能电 池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反 应，在制备太阳能电池的材料中硅是最理想的太阳能电池材料，这也是太阳能电池以硅材 料为主的主要原因。在硅系太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，在大规模应用和工业生 产中仍占据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶 硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料，寻找 单晶硅电池的替代产品，现在发展了多晶硅太阳能电池。多晶硅太阳能电池虽然效率仅有 6-11%，最高也只能达到13. 0-14.0%，但由于其价格低廉，因此现今最常见的硅晶太阳能 电池以多晶硅太阳能电池为主。多晶硅太阳能电池具有低能量转换效率的原因如下首先是入射太阳光在高折射 率的硅半导体表面的反射造成光能量的大量损失。因此，通常会在多晶硅太阳能电池表面 覆盖一个抗反射层，如氮化硅(Si3N4)层以降低反射光的比率。然而，太阳能辐射光谱可从 波长290nm的紫外光直至波长4_10 μ m的红外线，抗反射层仅能降低太阳光谱的很窄波长 范围的反射，因此还会有一部分太阳光被反射。其次，相比于单晶硅太阳能电池，多晶硅太 阳能电池的电子载体迁移率较低，这导致太阳能电池的基本电性能参数(开路电压VocjS 路电流Isc和填充因子FF)的降低，从而使得太阳能电池的效率下降。第三，由于太阳能辐 射的最大强度在波长为470nm处，而硅的禁带宽为Eg = 1. 21eV,其相应的波长为950nm，这 种与太阳能辐射的最大波长的差异也造成了极大的光损失。H. J. Hovel 等人(Hovel H J, Hodgson R Τ, Woodall J Μ. The effect of fluorescent wavelength shifting on solar cell spectral response. Solar Energy Materials 1979,2,19-29)公开了在单晶硅表面覆盖红宝石发光层，使得提高效率提高了 1%。然而该方法的局限在于效率增加较少，难以制造大面积的红宝石晶体，且由于红宝石 晶体与单晶硅的热膨胀系数的差异使得两者之间的结合较困难，此外，单晶红宝石的成本 也过高。韩国专利申请KR20070112051使用了包含无机荧光粉的聚合物涂层作为光转换 层，其中无机荧光粉以YAG Ce为基质，其可吸收460nm的光，并发出580-760nm范围的光， 从而增加了光转换效率。仍然需要具有提高光电转换效率的太阳能电池，重要的是提高太阳能电池的电性能参数，如开路电压Voc、短路电流Isc和填充因子FF。因此，本专利技术的目的是提供具有改 进光电转换效率以及增加的电性能参数的多晶硅太阳能电池。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供一种多晶硅太阳能电池，其包含第一电极层；第二电极层；光电转换层，其设置于所述第一电极层与第二电极层之间，包含一个η型硅半导 体层和一个P型硅半导体层，可吸收电磁波产生电子空穴对，同时将电子传导至第一电极 层，而将空穴传导至第二电极层；以及辐射转换层，其设置于所述第二电极层之上，并包含聚合物以及分散于该聚合物 中的纳米尺寸的无机荧光粉与硅粉，其中所述无机荧光粉的化学式为(CaaSrbBacMgd)8Si4O16 :Eu+2xCe+3yDy+3z，其中 0. 01 彡 a 彡 0. 1，0. 01 < b 彡 0. 2,0. 01 彡 c 彡 0. 8,0. 01 彡 d 彡 0. 1， 0. 0005 ^ χ ^ 0. 05,0 < y ^ 0. 0001,0 < ζ ^ 0. 0001。优选地，所述无机荧光粉的化学式 为(Ca0. iSr0.2Ba0.6Mg0_ ι) 8Si4016: Eu0 oooiEu。· 0001。在本专利技术的一个具体实施方案中，所述第一电极层与第二电极层为透明导电氧化 物。在本专利技术的一个具体实施方案中，所述光电转换层还包含位于所述η型硅半导体 层与P型硅半导体层之间的单质硅半导体层。在本专利技术的一个具体实施方案中，所述辐射转换层可以吸收波长为300-460nm的 电磁波，然后发射波长为500-580nm的电磁波。在本专利技术的一个具体实施方案中，所述无机荧光粉的含量以所述聚合物重量计为 0. 25-10重量％，优选为1-5重量％。在本专利技术的一个具体实施方案中，所述硅粉的含量以所述聚合物重量计为0. 01-1 重量％，优选为0. 4-0. 7重量％。在本专利技术的一个具体实施方案中，所述聚合物为平均分子量为10000至25000， 折射率η为1. 35-1. 65的热固性聚合物。优选地，所述聚合物选自环氧树脂聚合物、有机 硅聚合物，或其混合物。在另一方面，本专利技术提供了一种无机荧光粉，其化学式为(CaaS rbBacMgd)8Si4016Eu+2xCe+3yDy+3z,其中 0· 01 彡 a 彡 0.1，0· 01 彡 b 彡 0· 2，0· 01 彡 c 彡 0· 8， 0. 01 彡 d 彡 0. 1,0. 0005 ^ X ^ 0. 05,0 < y ^ 0. 0001,0 < ζ ^ 0. 0001。优选地，所述无机荧光粉的化学式为(Ca。,jr。.2Ba0.6Mg0. ^ 8Si4016:Eu0.02Ce0._E U0. 0001 °附图说明图l为本专利技术的多晶硅太阳能电池一个实施例的剖面结构示意图。图 2 为本专利技术的化学式为(CaQ. !Sr0.2Ba0.6Mg0. ^ 8Si4016 Eu0.02Ce0. _EuQ.0001 的无机荧 光粉的发射光谱。 图3A和3B分别为多晶硅太阳能电池在设置辐射转换层之前和之后的反射率随波 长的变化图谱，其中辐射转换层中所用的无机荧光粉的化学式为(CaaiSra2Baa6Mgai)8Si4O146 · Eu0 02^6Ο. OOOlEU0. 0001。图4为多晶硅太阳能电池在设置辐射转换层之前与之后的电流-电压特性曲线 (I-V特性曲线)，其中辐射转换层中所用的无机荧光粉的化学式为(CaaiSra2Baa6Mgai)8Si4O16 Eu0OOOlEu0. 0001。主要元件符号说明10-多晶硅太阳能电池11-第一电极层12-第二电极层13-光电转换层131-η型硅半导体层132-ρ型硅半导体层133-单质硅半导体层14-辐射转换层具体实施例方式下文将详细说明本专利技术的相关细部结构以及设计的理念，以使本专利技术的特点显而 易见。图1为本专利技术的多晶硅太阳能电池一个实施例的剖面结构示意图。如图1所示， 该多晶硅太阳能电池10包含第一电极层11;第二电极层12 ；光电转换层13，其设置于第一电极层11与第二电极层12之间，包含η型硅半导体 层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多晶硅太阳能电池，其包含：第一电极层；第二电极层；光电转换层，其设置于所述第一电极层与第二电极层之间，包含一个ｎ型硅半导体层和一个ｐ型硅半导体层，可吸收电磁波产生电子空穴对，同时将电子传导至第一电极层，而将空穴传导至第二电极层；以及辐射转换层，其设置于所述第二电极层之上，所述辐射转换层包含聚合物以及分散于该聚合物中的纳米尺寸的无机荧光粉与硅粉，其中所述无机荧光粉的化学式为（Ｃａ↓［ａ］Ｓｒ↓［ｂ］Ｂａ↓［ｃ］Ｍｇ↓［ｄ］）↓［８］Ｓｉ↓［４］Ｏ↓［１６］：Ｅｕ↑［＋２］↓［ｘ］Ｃｅ↑［＋３］↓［ｙ］Ｄｙ↑［＋３］↓［ｚ］，其中０．０１≤ａ≤０．１，０．０１≤ｂ≤０．２，０．０１≤ｃ≤０．８，０．０１≤ｄ≤０．１，０．０００５≤ｘ≤０．０５，０＜ｙ≤０．０００１，０＜ｚ≤０．０００１。
【技术特征摘要】
1.一种多晶硅太阳能电池，其包含第一电极层；第二电极层；光电转换层，其设置于所述第一电极层与第二电极层之间，包含一个η型硅半导体层 和一个P型硅半导体层，可吸收电磁波产生电子空穴对，同时将电子传导至第一电极层，而 将空穴传导至第二电极层；以及辐射转换层，其设置于所述第二电极层之上，所述辐射转换层包含聚合物以及分散 于该聚合物中的纳米尺寸的无机荧光粉与硅粉，其中所述无机荧光粉的化学式为(CaaSr bBacMgd) 8Si4016 Eu+2xCe+3yDy+3z,其中 0· 01 彡a彡 0.1，0· 01 彡b 彡0· 2，0· 01 彡 c 彡0· 8， 0. 01 彡 d 彡 0. 1,0. 0005 ^ X ^ 0. 05,0 < y ^ 0. 0001,0 < ζ ^ 0. 0001。2.根据权利要求1所述的多晶硅太阳能电池，其中所述无机荧光粉的化学式为(CiiaiS r〇.2^ . 6^ . 1) 8§土4〇16 Eu0. O2Ce0. 0001Eu0. 0001。3.根据权利要求1所述的多晶硅太阳能电池，其中所述第一电极层与第二电极层为透 明导电氧化物。4.根据权利要求1所述的多晶硅太阳能电池，其中所述光电转换层还包含位于所述η 型硅半导体层与P型硅半导体层之间的单质硅半导体层。5.根据权利要求1所述的多晶硅太阳能电池，其中所述辐射转换层可以吸收波长为 300-460nm的电磁波，然后发射波长为500_580nm的...
【专利技术属性】
技术研发人员：索辛纳姆，罗维鸿，
申请(专利权)人：罗维鸿，
类型：发明
国别省市：31
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