本发明专利技术提供一种具有荧光粉的太阳能电池及其制备方法，包含：光电转换层，用于将光能转换为电能；荧光粉层，设置于该光电转换层的至少一侧，用于增加光电转换效率；该荧光粉是上转换荧光粉或下转换荧光粉，该上转换荧光粉选自X2Mo2O9:X或X2Mo2O9:X，X，该下转换荧光粉选自JQX(PO4)2:X3+或JQX(PO4)2:X2+，X2+，其中X代表任一种稀土金属，J代表锂、钠或钾，而Q代表任一种碱土金属。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳能电池，特别是涉及一种。
技术介绍
在能源危机与环保问题的双重诉求下，开发能自产的绿色能源，已成为人类的最重要课题，而太阳能同时具有普遍性、自产性及环保性，为最佳的再生能源之一。太阳能电池直接将太阳能转换成电能，其运作不产生毒性物质、温室气体及噪音，其操作相当安全，亦仅需低廉的维护成本，况且太阳能为取之不尽、用之不竭的理想再生能源，发展太阳能电池应用的相关材料及技术，为解决现今能源及环保问题的最佳方法及策略。目前太阳能电池的发展大致上分为两大类，第一类是以硅为基础材料，第二类就是非硅基础材料，第二类目前开发比较多的为化合物半导体(如CdTe)、染料敏化(DSSC)或有机电池等。现阶段的太阳能电池几乎以第一类为主要发展，因为以硅为基础材料的太阳能电池的能量转换效率(conversion efficiency)较高,其又可以分为单晶娃、多晶硅、非晶硅、硅薄膜等。目前的太阳能电池市场以单晶及多晶硅的太阳能电池为主，目前市售的单晶硅转换效率约在20%，至于多晶硅的转换效率约在17%，这些都离理想目标的转换效率甚远，因为实验室理想的转换效率分别可达30 40%，该如何提升转换效率就是一个很重要的发展目标。在2002年由Trupke等人提出了一个第三代太阳能电池提升效率探讨(非专利文献I)，其中提到了一项利用上、下转换荧光粉来提升转换效率，如附图I所示。这是因为以硅为基础材料的太阳能电池，受限于硅元素本身的能阶大小所致，所以只能吸收太阳光中400至IOOOnm的光来进行光电转换，但以一般的太阳光的频谱来看，太阳光涵盖的范围从紫外光(UV)到红外光(IR)，所以硅材料的吸收光范围明显比较狭小。因此，如果可以增加紫外光及红外光这两大区块的利用，应该可以提升很可观的转换效率。一般而言，频谱或光谱转换可搭配适当荧光材料，并以下列三种方式实行上转换(up conversion,结构如附图1(a)所不)、下转换(down conversion,结构如附图1(b)所示及频谱集中转换(spectral concentration)。太阳光谱上转换的原理,主要是将能量小于太阳能电池材料能隙的入射光子，转变为能量大于能隙的光子，然后经由反射镜反射产生高能光子，供太阳能电池再次吸收而产生电子/空穴对(electron-hole pair),其最高理论效率为47.6%。而太阳光谱下转换的原理是将下转换突光材料(down converter)制作于太阳能电池表面上，利用能量大于太阳能电池材料能隙二倍以上的一个入射光子，转变为能量大于能隙的两个光子，后供太阳能电池再次吸收而产生两组电子/空穴对，其最高理论效率为30. 9%。第三种选择则为频谱集中转换，其原理主要整合上/下转换两者的优点，将入射太阳光的光谱转换集中于稍大于太阳能电池材料能隙的附近，则能量小于能隙的入射光子被上转换，亦即能量小于能隙的入射光子被上转换为高能光子，而能量高于二倍能隙的入射光子被下转换为低能光子，最终可以有效提升转换效率，其最高理论效率则决定于上/下转换材料的种类与两种结构的耦合。目前现有技术揭示可用在太阳能电池的上转换荧光粉，常见的有NaYF4= Er (非专利文献2)及NaYF4 = Yb, Er (非专利文献3),其可提升太阳能电池的量子效率(quantumefficiency)。现有技术揭示可用在太阳能电池的下转换突光粉，如Y2O3 = Eu3+或Y2O2S: Eu3+(非专利文献4)，其利用与高分子(PE及TPP)结合，涂布在实验室型小尺寸的太阳能电池上。美国专利2007/0295383A1，揭露将一系列能吸收280至460nm波长(Sr，Ba，Eu) 2Si04Fx的纳米与微米级荧光粉，整合于硅太 阳电池以有效提升其转换效率。但上述现有技术并未提供可明显有效提升转换效率的数据，且均只限应用于实验室型小尺寸的太阳能电池上，缺乏在商业上大量生产应用的可能。理论已证实利用光转换材料(各类型荧光材料)，是提升太阳能电池转换效率的可行方法之一，其主要优点为方法简单、成本低廉、较不影响原本太阳能电池的制作，理论上亦可适用于各种不同类型的太阳能电池。因此，可应用于太阳能电池的光转换材料的需要及实用化，相信对于太阳能电池的推广及未来发展，将会具有深远的影响。因此，全球主要的研究单位，均致力于开发替代性材料及其相关技术的研究，以降低制作成本及提升转换效率。因此，如何专利技术出一种具有荧光粉的太阳能电池，可有效提高太阳能电池的光电转换效率，将是本专利技术的目的。非专利文献I T. Trupkea et al. (2002)，J. Appl. Phys. ,92,3,1668-1674.非专利文献2 A. Shalav et al. (2005)，Appl. Phys. Lett. 86,013505.非专利文献3:A. Shalav et al. (2007) ,Sol. Energ. Mat. Sol. Cells,91,829-842.非专利文献4 :P. Chung et al. (2007), J. Vac. Sci. Technol. A, 25,1,61-66.
技术实现思路
有鉴于上述现有技术的缺憾，专利技术人有感其未臻于完善，遂竭其心智悉心研究克月艮，凭其从事该项产业多年累积的经验，进而研发出一种具有荧光粉的太阳能电池，以期达至IJ提高太阳能电池的光电转换效率的目的。本专利技术主要目的在提供一种具有荧光粉的太阳能电池，其可有效提高太阳能电池光电转换效率。为达上述目的，本专利技术提供一种具有荧光粉的太阳能电池，包含光电转换层，用于将光能转换为电能；荧光粉层，设置于该光电转换层至少一侧，用于增加光电转换效率；该荧光粉是上转换荧光粉或下转换荧光粉，该上转换荧光粉选自X2Mo2O9 = X或X2Mo2O9 = X, X，该下转换荧光粉选自JQX (PO4) 2: X3+或JQX (PO4) 2: X2+，X2+，其中X代表任一种稀土金属，J代表锂、钠或钾，而Q代表任一种碱土金属。上述太阳能电池，其中该上转换荧光粉系La2Mo2O9 = Yb, Er或La2Mo2O9 = Yb, Ho。上述太阳能电池，其中该下转换荧光粉系KCaGd (PO4) 2: Eu3+或KSrGd (PO4) 2: Eu3+。上述太阳能电池，其中该荧光粉层进一步包含BaMgAlltlO17 = Eu2+, Mn2+或(Ba，Sr，Mg) 2Si04: Eu2+O上述太阳能电池，其中该荧光粉层进一步包含高分子涂料，其系选自PMMA(polymethyl methacrylate)、聚酰胺或娃化合物中一者或其组合。上述太阳能电池，其中该光电转换层系选自P型半导体或N型半导体中一者或其组合。上述太阳能电池，其中该光电转换层系选自多晶硅、单晶硅、非晶硅或CdTe中一者或其组合。上述太阳能电池,进一步包含一抗反射层，其系设置于该光电转换层至少一侧、该光电转换层及该荧光粉层之间或该荧光粉层的至少一侧。 上述太阳能电池，其中该抗反射层系选自氮化硅、氧化硅或氮氧化硅中一者或其组合。上述太阳能电池，其中该荧光粉层由网版印刷、蒸镀、溅镀、涂布或贴合方式所形成。上述太阳能电池，其中形成荧光粉层时，须避免形本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.03.16 CN 201110063539.81.一种具有突光粉的太阳能电池，包含 光电转换层，用于将光能转换为电能； 荧光粉层，设置于该光电转换层的至少一侧，用于增加光电转换效率； 该荧光粉是上转换荧光粉或下转换荧光粉，该上转换荧光粉选自X2Mo2O9 = X或X2Mo2O9: X，X，该下转换荧光粉选自JQX (PO4) 2: X3+或JQX (PO4) 2: X2+，X2+，其中X代表任一种稀土金属，J代表锂、钠或钾，而Q代表任一种碱土金属。2.如权利要求I所述太阳能电池，其中该上转换荧光粉为La2Mo2O9= Yb, Er或La2Mo2O9: Yb, Ho。3.如权利要求I所述太阳能电池，其中该下转换荧光粉为KCaGd(PO4) 2: Eu3+或KSrGd (PO4)2: Eu3+。4.如权利要求I所述太阳能电池，其中该荧光粉层进一步包含BaMgAl1(l017:Eu2+，Mn2+或(Ba, Sr, Mg) 2...
【专利技术属性】
技术研发人员：王崇宇，陈怡坊，
申请(专利权)人：王崇宇，陈怡坊，
类型：发明
国别省市：
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