CN101257053B - 太阳能电池及其发光转换层 - Google Patents

Abstract

本发明系关于一种太阳能电池，该太阳能电池以单晶硅片为基础，其包括电极系统，一聚合膜与该单晶硅片相连接，并且一玻璃片覆盖于该聚合膜上，特征在于：该太阳能电池进一步包括一发光转换层，该发光转换层中进一步填充有无机荧光粉粉末，该无机荧光粉粉末在紫色、蓝色及绿色光谱区域可吸收辐射并在电磁波谱黄色、橙黄及红外线区域发光，以增加该太阳能电池的效率。本发明的太阳能电池的结构特点可保证电池效率增大为原来的1.2倍。

Description

太阳能电池及其发光转换层

技术领域

本发明系关于一种能源技术领域。具体而言，是指一种太阳能电池及其发光转换层，该太阳能电池不同于石油、天然气和煤炭等资源，其可通过转换层以提高太阳能电池的光转换效率。

背景技术

太阳能电池，更确切地说是硅太阳能电池，作为自备能源广泛应用于移动通信器材、微机、照明光源等现代技术中。对于宇宙航行目标，专业硅太阳能电池是唯一的供给能源，这是与创造太阳能电池的研究领域相关联的一个特殊方向。

请参照图1，其绘示了一般单晶硅太阳能电池的结构示意图。如图所示，单晶硅太阳能电池可被理解为一种装置，在这个装置中具有壳体10，其可容置单晶硅太阳能电池，在壳体10中安置有单晶硅片20，在该单晶硅片20的表面为p-n接面薄层30。上述结构的单晶硅太阳能电池在光线照射的情况下可产生能量，此外，其还具有一电极系统50、一转换层60，且于该转换层60上面覆盖了一层玻璃70。这种p-n接面30为细薄的边界区，当单晶硅20受到太阳光照射时，p-n接面30能从空间上划分单晶硅20中所形成的电子和电穴。在太阳能电池表面源于硅酸盐的玻璃70防止地球大气层的影响，单晶硅片20与转换层60连接，转换层60以乙基乙酸乙烯酯聚合分子基础上的专业材料制作而成。源于硅片20和覆盖硅酸盐玻璃70的太阳能电池单电池固定在专业壳体10中，壳体10中同时固定其它硅电池。

对于太阳能电池而言，可应用一些参数来说明其特征。这些参数，首先是电池电压V，单位为伏特，电池电流J，单位为安培，电池最大供给电功率W，单位为瓦特，以及电池的最重要参数-实际效率ζ，其单位为％。

根据多次测量在地球表面所分布的太阳照射功率约为0.1W/cm²，也就是1000W/m²。由于各种原因，一定分率所投射的太阳辐射变换成有效电功率，主要同单晶硅纯度以及电能载体迁移率有关。根据各种理论计算，对于单晶硅这一分率不超过24％(请参照K.Chopra 1986，薄膜太阳能电池，世界出版社)，对于实际单晶硅太阳能电池这个理论计算极值至今尚未达到；一些世界著名公司，譬如“Suntech″出产的工业用太阳能电池效率约为14-16％(请参照www.suntech.com的相关资料)。这种电池将太阳所投射的辐射转换为电功率的效率值不是很高，因而在太阳能电池和电池组使用中增大了成本。如何提高单晶硅太阳能电池效率的问题是现代绿色能源技术的主要问题之一。本发明与这个问题有关，本发明涉及太阳能电池的组成和提高单电池的转换效率的具体解决方案。

图2中揭示了北纬38度正午时分的太阳光谱辐射。在地球中北纬度38-40度在正午时分借助于专业分光辐射度计对曲线进行测绘。其特点为在470nm的区域上具有清晰的光谱辐射最大值，在这种情况下，全部曲线偏差为±2-5％，它取决于地球大气层的光学状态以及光谱中存在实质性下降，譬如在900纳米区域，大气层空气中存在O₂，CO，CO₂，H₂O等成分。

图3中描述了太阳辐射下标准单晶硅片的光谱光敏性曲线。在这个图中坐标为：横坐标-激发光波长，单位为nm，纵坐标-电功率，单位为mW/cm²。在图2和图3中通过对这两种曲线进行比较，表明这两种主要曲线的最大值具有显著区别。因此，如果太阳辐射最大值正好是波长λ＝470nm并具有曲线半波宽Δ≥400nm，那么单晶太阳能电池光敏性光谱最大值正好是λ＝960-1020nm区域，而半波宽增大Δ＝300nm。根据我们的观点，太阳能电池的光敏性光谱最大值位置以及超过600nm的太阳辐射光谱最大值位置的重要区别是太阳能电池效率同理论计算值相比，实际水平显著降低的主要原因。我们通过定额曲线的数学连乘(将图2与图3数值相乘)，也就是说将每种最大值换算成100％，得到了新光谱曲线(请参照图4)。这个曲线被称为最佳光谱辐射曲线。这种最大值的光谱位于λ＝560-800nm的区域。显然，这个最大值既不符合于太阳辐射最大值，也不符合于单晶硅光敏性最大值。

投射到单晶硅太阳能电池表面的辐射光谱最大值变化的思想早在上个世纪70-80年代就已产生(请参照hptt//www.suntech-power.com的相关资料)。根据这个思想，在太阳光学辐射路径上应当存在发光转换层，譬如源于单晶红宝石Al₂O₃·Cr⁺³。这种转换层中λ＝320-420nm太阳辐射短波部分在红宝石中激发Cr⁺³并强烈发光。这样，通过在最初发光组成中加入这种单晶红宝石补充红色发光，所投射的太阳辐射就实现了长波位移。同时由于Al₂O₃·Cr⁺³辐射量子效率足够高，为η≥50％，因而太阳辐射短波部分的损耗小于50％。更大波长700-1100nm的长波辐射通过单晶红宝石片，其损耗不超过30-40％。根据所援引的著作(请参照Y.J.Hovel SolarEnergy，mat.2p.19，1979)的数据，在单晶硅太阳能电池中“载体收集系数″增大应当引起太阳能电池效率的增大。然而，有关创造具有红宝石转换层的大尺寸太阳能电池数据至今没有公开，本发明将它作为参照对象。

在Reisfeld R先生所获颁的美国US 4,367,367号(04.01.1983)专利中获得了发光转换层的思想发展，在这里提出了使用覆盖发光玻璃使所投射太阳辐射光谱最大值发生位移。使用被Yb⁺³激活的专业玻璃时，其提出了对于所投射的光谱辐射进行长波位移。尽管在上述专利中没有援引任何用以表征效率的实际太阳能电池的特性，本发明仍将它作为专利原型加以采用。

尽管上述专利中具有玻璃发光转换层的太阳能电池表现出一些简易性，却仍具有一些实质性缺陷。第一，制作玻璃发光转换层是复杂的技术和工艺课题，它要求专业高温玻璃熔炉以及高纯度试剂。此外，玻璃转换层价格昂贵并且精密磨削和抛光的成本也很高。

第二，在玻璃转换层中发光量子效率通常很低，不高于η＝20-40％。玻璃非晶体结构限制了发光，也就是说在激活离子周围配位环绕构造中仅存在近程规律作用，这时在单晶结构中晶体周期结构作用力影响催化剂离子。发光玻璃非晶体结构与强度下降和量子效率减小一样，同主要催化剂辐射光谱的增大以及光谱半波宽的实质性增大有关。

第三，玻璃发光激发光谱还具有扩散特性和足够弱的吸收线。通常有人尝试通过增大玻璃转换层容积中活性离子的浓度排除这个缺陷，然而这时由于在玻璃中发生激活离子浓度猝灭，催化剂辐射强度下降。

第四，由于对于各种角度投向转换层表面的第一级激发光存在于不同的光学厚度中，光谱转换层辐射变得更加复杂。对于玻璃转换层垂直表面的光线，被激活离子浓度最小，这时对于以锐角投射在玻璃上的光线，引起玻璃中浓度猝灭的发生。

第五，玻璃发光辐射很大程度地受到所投射太阳辐射的温度影响，同时玻璃转换层工作具有不稳定性以及它的量子效率降低。

第六，在玻璃转换层中所使用的玻璃成分通常属于硅酸盐-磷酸盐组成，具有易脆性以及机械强度不充分。

【发明内容】

为解决上述已知技术的缺点，本发明的主要目的系提供一种太阳能电池及其发光转换层，本发明可排除用于太阳能电池的玻璃发光转换层所有的已指出的缺陷。

为解决上述已知技术的缺点，本发明的另一目的系提供一种太阳能电池及其发光转换层，本发明可切合实际地增大单晶硅太阳能电池和太阳能电池组的电气参数。

为解决上述已知技术的缺点，本发明的另一目的系提供一种太阳能电池及其发光转换层，本发明可将太阳能电池的总效率增大10-20％，并使这个参数在工业样品中达到17-19％。

为解决上述已知技术的缺点，本发明的另一目的系提供一种太阳能电池及其发光转换层，本发明可创造成本更低的太阳能电池，这一点首先应当同降低发光转换层成本相联系。

为解决上述已知技术的缺点，本发明的另一目的系提供一种太阳能电池及其发光转换层，本发明可创造单晶硅太阳能电池以及电池组的更稳定生产工艺。

为达到上述目的，本发明提供一种太阳能电池，其系以单晶硅片为基础，其包括电极系统，一聚合膜与该单晶硅片相连接，并且一玻璃片覆盖于该聚合膜上，特征在于：该太阳能电池进一步包括一发光转换层，该发光转换层中进一步填充有无机荧光粉粉末，该无机荧光粉粉末在紫色、蓝色及绿色光谱区域吸收辐射并在电磁波谱黄色、橙黄及红外线区域发光，以增加该太阳能电池的效率。

为达到上述目的，本发明提供一种发光转换层，其用于太阳能电池中，其中填充有无机荧光粉粉末，该无机荧光粉粉末在紫色、蓝色及绿色光谱区域吸收辐射并在电磁波谱黄色、橙黄及红外线区域发光，以增加该太阳能电池的效率。

附图说明

图1为一示意图，其绘示一般太阳能电池的结构示意图，其中10为壳体，20为单晶硅片，30为p-n接面薄层，50为电极系统，60为转换层，70为玻璃。

图2为一示意图，其绘示在北纬38度在八月正午时分太阳光谱辐射的示意图。

图3为一示意图，其绘示了太阳能电池光敏光谱曲线的示意图。

图4为一示意图，其绘示了太阳能电池最佳光谱辐射曲线的示意图。

图5为一示意图，其绘示本发明一较佳实施例的硅基太阳能电池的结构示意图，其中1为太阳能电池，2为单晶硅片，3为电极系统，4为聚合膜，5为玻璃片，6为发光转换层，10为壳体，30为p-n接面薄层，61为无机荧光粉粉末。

图6为一示意图，其绘示无机荧光粉光谱图可见部分的示意图。

图7为一示意图，其绘示了长波区域中Nd⁺³辐射光谱、该光谱正好位于单晶硅光敏性长波区域的示意图。

具体实施方式

首先，本发明的目的在于消除上述硅基太阳能电池的缺点。请参照图5，为了达到这个目标，本发明的太阳能电池1以单晶硅片2为基础，其包括电极系统3，并且一玻璃片5覆盖于该单晶硅片2上，特征在于：该太阳能电池进一步包括一发光转换层6，该发光转换层6中进一步填充有无机荧光粉粉末61，该无机荧光粉粉末61在紫色、蓝色及绿色光谱区域吸收辐射并在电磁波谱黄色、橙黄及红外线区域发光，以增加该太阳能电池的效率。

其中，该玻璃片为硅酸盐玻璃片。

其中，该发光转换层由乙基乙酸乙烯酯聚合膜所组成。

其中，该发光转换层将它们所吸收的短波光以多频带光谱的形式再辐射，其中一种光谱极值的半波宽超过120nm并位于黄色-橙黄光谱区域，这时对于其它光谱，极值分布在940-1060nm的近红外线光并其半波宽为4-6nm并符合于单晶硅最大光敏性区域，正好位于整体太阳辐射的900-1100nm部分。

其中，该无机荧光粉粉末具有化学组成Y_3-x-y-z-pGd_xCe_yLu_pNd_zAl₅O₁₂，其中x＝0.001-0.30，y＝0.001-0.1，z＝0.0005-0.05，p＝0.0005-0.1，在此情况下激活离子Ce⁺³在λ＝510-720nm的区域辐射，此时激活离子Nd⁺³在λ＝920-1100nm的区域辐射。

其中，该发光转换层以一薄膜的形式存在，该薄膜中填充有细散无机荧光粉粉末，分布的彼此间距约为平均粉末直径的20倍，保证薄膜中透光率为80-88％，光散射值为4-6％。

其中，该发光转换层具有无机荧光粉体积浓度为0.1-2.5％，短波激发时发光量子效率为0.8-0.95。

其中，该发光转换层对于太阳辐射的有效利用可使该太阳能电池总效率增长至20％。

此外，本发明的太阳能电池1进一步包括一聚合膜4，该聚合膜4分别与该单晶硅片2及该发光转换层6相连接，即该聚合膜4位于该单晶硅片2及该发光转换层6之间。

其中，该聚合膜由乙基乙酸乙烯酯所组成。

首先，要指出这一事实，即本发明所提出的太阳能电池包括源于上述US 4,367,367号专利中全部已知的基本组件，包括：带电极的单晶硅片、覆盖玻璃、连接聚

合膜和光转换层等。本发明所具有的显着特点列于表1中。

表1

	电池组件	已知的太阳   能电池	本发明所提出的太阳   能电池
				1	带电极的光生   伏打接收机	单晶硅片	单晶硅片
2	覆盖硅酸盐玻   璃	发光硅酸盐   玻璃	非发光硅酸盐玻璃
				3	连接聚合膜	非活性光学   聚合膜	活性光学聚合膜
4	发旋光性能载   体	硅酸盐-磷   酸盐玻璃	源于分散在容积中的  无机荧光粉粉末的聚  合覆盖层
				5	转换层中存在   光散射中心	不存在光散   射中心	聚合物容积中无机荧  光粉粉末为光散射中  心

本发明的最重要特点在于：在可见光谱黄色-橙黄，红色和红外线区域内无机荧光粉粉末强烈发光。上述光致发光实际上能将350-450nm第一级光谱最大值从λ＝470nm的区域位移至波长λ_I＝560-680nm和λ_II＝920-1060nm的光谱部分。

以下将详细阐述本发明所提出的结构的新特点。图6中显示了无机荧光粉61的光谱图可见部分，其中荧光粉61在太阳光谱蓝色-淡蓝色区域被激发。显然，这种材料主要辐射最大值位于λ＝560-570nm区域。这些最大值半波宽为_0.5＝120-125nm。荧光粉61的50％最大效率级的光谱长波界限位于λ＝622nm红色电磁波谱区域。25％最大效率级的这种光谱长波界限位于645-650nm，相对于太阳能电池片最佳灵敏度的0.95-0.96。甚至在10％极值效率级荧光粉辐射曲线位于680-700nm的区域，也就是说在光谱红色和暗红色区域，在这个区域单晶硅具有很高的光敏性。

如果形成发光转换层6中无机荧光粉61辐射的第一级光谱最大值取决于在含氧材料中Ce⁺³辐射，那么创造第二种长波极值与荧光粉组成中所添加的第二种激活离子Nd⁺³相联系。Nd⁺³辐射很好地在含氧基质中发射，它与辐射转换⁴F_3/2→⁴I_11/2有关。显然这时这些谱线中被激发辐射受到强烈Ce⁺³辐射的作用。请参照图6，其显示了长波区域中Nd⁺³辐射光谱，显然这个光谱正好位于单晶硅光敏性长波区域。Ce⁺³及Nd⁺³辐射光谱之间的比例关系不仅确定了和无机基质晶体架构组成，而且还确定了铈和钕的浓度比例。无机基质组成和结构的选择具有特别意义。在致力于本发明的工作过程中我们已指出，具有高量子效率的最佳辐射主要是在石榴石结构立方基质中获得。

这种基质具有传统组成Y₃Al₅O₁₂，其晶格阳离子结点上实际上包括相同溶解度的大尺寸Ce⁺³(离子半径τ_Ce＝1.06

)及Nd⁺³(离子半径τ_Nd＝1.03)。引起更大波长的长波区域位移需要在钇石榴石基质中添加Gd⁺³，这时对于基质组成中短波辐射位移必须加入Lu⁺³。这种在发光转换层6中所应用的优越性的特征在于，加入发光转换层6组成的无机荧光粉61具有化学组成Y_3-x-y-z-pGd_xCe_yLu_pNd_zAl₅O₁₂，其中x＝0.001-0.30，y＝0.001-0.1，z＝0.0005-0.05，p＝0.0005-0.1，在这种情况下激活离子Ce⁺³在λ＝510-720nm的区域辐射，这时激活离子Nd⁺³在λ＝920-1100nm的区域辐射。

以下将详细阐释本发明所提出的钇-钆-镏-铝石榴石基质无机荧光粉61的选择特点。第一，为了提升发光效率，基质必须具有最小可能的晶格参数，因为只有在这种情况下才能增大所产生的电场梯度，引起Ce⁺³和Nd⁺³中大量辐射复合。Y⁺³被更小类型的Gd⁺³代替，伴随着Y_3-xGd_xAl₅O₁₂固溶体产生，晶格参数为a＝12.001

在Y-Gd替代区域固溶体中所合成的Gd离子浓度为[Gd]＝0.3原子分率。固溶体中所分布的Gd离子浓度过大时所产生的辐射并不是非常有效。

为了减小Y-Gd石榴石晶格参数，本发明采用在钇钆石榴石固溶体中添加少量镏(Lu)离子的方法。这时我们发现，甚至于加入不大分率的镏离子即[Lu⁺³]＝0.01原子分率也能将晶格参数减小至a≤12.000这是非常重要的实验结果，特别是对于含有Ce及Nd离子的双激活剂荧光粉，这是因为加入这些尺寸离子能永远增大晶格参数。本发明所使用的双催化剂石榴石还有一个重要特点，即双激活离子铈和钕浓度的精细选择。本发明已指出，最佳浓度不应当大。这样，如果对于标准荧光粉Y_3-x-yGd_xCe_yAl₅O₁₂最佳含量为[Ce]＝0.02-0.025原子分率，在双激活剂材料中这一浓度能实质性降低，同时辐射量子效率值下降不大。另一方面在标准镭射晶体Y₃Al₅O₁₂:Nd中Nd⁺³浓度不超过[Nd]＝1.2％，然而在这些晶体中所添加的铈离子通常与材料裂解相联系，因而在这种组成中必须降低两种离子的浓度。

下面在表2中引用本发明所提出的用于太阳能电池的发光转换层的无机荧光粉具体组成。

表2

编  号	无机荧光粉组成	光谱最大   值位置nm	辐射量   子效率
				1	Y<sub>2.9</sub>Gd<sub>0.08</sub>Ce<sub>0.005</sub>Nd<sub>0.005</sub>Lu<sub>0.01</sub>Al<sub>5</sub>O<sub>12</sub>	5601060	0.86
2	Y<sub>2.8</sub>Gd<sub>0.16</sub>Ce<sub>0.01</sub>Nd<sub>0.005</sub>Lu<sub>0.025</sub>Al<sub>5</sub>O<sub>12</sub>	5621062	0.89
				3	Y<sub>2.75</sub>Gd<sub>0.22</sub>Ce<sub>0.01</sub>Nd<sub>0.005</sub>Lu<sub>0.025</sub>Al<sub>5</sub>O<sub>12</sub>	5661062	0.90
4	Y<sub>2.75</sub>Gd<sub>0.20</sub>Ce<sub>0.01</sub>Nd<sub>0.005</sub>Lu<sub>0.035</sub>Al<sub>5</sub>O<sub>12</sub>	5631062	0.90
				5	Y<sub>2.75</sub>Gd<sub>0.20</sub>Ce<sub>0.02</sub>Nd<sub>0.005</sub>Lu<sub>0.025</sub>Al<sub>5</sub>O<sub>12</sub>	5641062	0.85
6	Y<sub>2.75</sub>Gd<sub>0.50</sub>Ce<sub>0.02</sub>Nd<sub>0.01</sub>Lu<sub>0.02</sub>Al<sub>5</sub>O<sub>12</sub>	5641062	0.84
				7	Y<sub>2.75</sub>Gd<sub>0.020</sub>Ce<sub>0.02</sub>Nd<sub>0.005</sub>Lu<sub>0.015</sub>Al<sub>5</sub>O<sub>12</sub>	5651062	0.82
8	Y<sub>2.75</sub>Gd<sub>0.020</sub>Ce<sub>0.02</sub>Nd<sub>0.02</sub>Lu<sub>0.01</sub>Al<sub>5</sub>O<sub>12</sub>	5661062	0.80
				9	Y<sub>2.75</sub>Gd<sub>0.22</sub>Ce<sub>0.03</sub>Al<sub>5</sub>O<sub>12</sub>	560	0.94

显然，在石榴石荧光粉组成中加入第二种催化剂离子钕离子，当蓝光激发时将引起发光量子效率降低。然而在光谱可见和UV区域荧光粉颜色和量子数量表明本发明所提出的石榴石荧光粉具有高量子效率值。下面将指出本发明所论述的荧光粉组成的重要特点，在荧光粉中能改变长波和短波辐射最大值的位置。这个特性能更好符合太阳能电池和太阳辐射光谱最大值。

上述已指出本发明的无机荧光粉在太阳能电池中所体现的优越性，其特征在于：在上述电池中所包含的发光转换层6为一层或者是多层膜的形式，膜层中填充有细散无机荧光粉61粉末，彼此间距约为粉末平均直径的20倍，这样保证薄膜的光学透光度为80-88％，光散射值为4-6％。

本发明所提出的太阳能电池的结构特点包括：第一，发光转换层6以聚合覆盖层的形式存在。如果热处理以及装配电池时使用单层平板，将导致平板中所分布的荧光粉61发生龟裂以及透光度降低。采用两种或三种原始层排除了这个缺陷并能保持转换层的高透光度。

所使用的聚合平板的第二个特点在于：无机荧光粉粉末61尽可能分布在平板中心，平板表面以及分布于其中的荧光粉粉末间距为h＝10d_cp。荧光粉粉末61平均直径为d_cp＝8-10μm，间距为h＝80-100μm。因而，一块平板厚度为

太阳能电池多组件结构采用热塑固定法时，使用具有彼此铺迭平板的结构能使转换辐射亮度达到很好的均质性。

这个优越性在太阳能电池中有所表现，其特征在于：上述电池组成中多层发光转换层6的无机荧光粉粉末61体积浓度为0.1-2.5％，短波激发时发光量子效率为0.8-0.95。本发明已确定，正是无机荧光粉粉末61的上述浓度保证了本发明所提出的发光转换层6的特点，它包括聚合平板容积中粉末分布的平均性，每块平板的高透光度以及装置整体保持高发光特性。

下面引用″Suntech″公司生产的单芯片的具体太阳能电池参数测量的记录。

表3

样品1	样品2
		短路电流4.74	5.735
开路电压0.613	0.704V
		功率2.12W	2.60W
效率14.3％	17.3％

同样，所有太阳能电池其它组件的参数增长21-25％。因而，工作中单晶硅太阳能电池的全部参数增大实际上是所提出的具有发光转换层的太阳能电池组变化类型的特点。

此外本发明还提供一种发光转换层6，其用于太阳能电池中，其中填充有无机荧光粉粉末61，该无机荧光粉粉末61在紫色、蓝色及绿色光谱区域吸收辐射并在电磁波谱黄色、橙黄及红外线区域发光，以增加该太阳能电池的效率。

其中，该发光转换层由乙基乙酸乙烯酯聚合膜所组成。

其中，该发光转换层将所吸收的短波光以多频带光谱的形式再辐射，其中一种光谱极值的半波宽超过120nm并位于黄色-橙黄光谱区域，这时对于其它光谱，极值分布在940-1060nm的近红外线光并其半波宽为4-6nm并符合于单晶硅最大光敏性区域，正好位于整体太阳辐射的900-1100nm部分。

其中，该无机荧光粉粉末具有化学组成Y_3-x-y-z-pGd_xCe_yLu_pNd_zAl₅O₁₂，其中x＝0.001-0.30，y＝0.001-0.1，z＝0.0005-0.05，p＝0.0005-0.1，在此情况下激活离子Ce⁺³在＝510-720nm的区域辐射，此时激活离子Nd⁺³在λ＝920-1100nm的区域辐射。

其中，该发光转换层6以一薄膜的形式存在，该薄膜中填充有细散无机荧光粉粉末61，分布的彼此间距约为平均粉末直径的20倍，保证薄膜中透光率为80-88％，光散射值为4-6％。

其中，该发光转换层6具有无机荧光粉61体积浓度为0.1-2.5％，短波激发时发光量子效率为0.8-0.95。

其中，该发光转换层6对于太阳辐射的有效利用可使该太阳能电池总效率增长至20％。

其中，该聚合膜由乙基乙酸乙烯酯所组成。其详细技术特征请参照上述的说明，在此不拟重复赘述。

综上所述，本发明的具有发光转换层的太阳能电池具有：1.可排除用于太阳能电池的玻璃发光转换层所有的缺陷；2可切合实际地增大单晶硅太阳能电池和太阳能电池组的电气参数；3.可将太阳能电池的总效率增大10-20％，并使这个参数在工业样品中达到17-19％；4.可创造成本更低的太阳能电池，这一点首先应当同降低发光转换层成本相联系；4.可创造单晶硅太阳能电池以及电池组的更稳定生产工艺等优点，因此，确可改善已知的太阳能电池的缺点。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作少许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。

Claims (15)

1.一种太阳能电池，其系以单晶硅片为基础，其包括电极系统，并且一玻璃片覆盖于该单晶硅片上，特征在于：该太阳能电池进一步包括一发光转换层，该发光转换层位于该单晶硅片及玻璃片之间，且该发光转换层中进一步填充有无机荧光粉粉末，该无机荧光粉粉末在紫色、蓝色及绿色光谱区域吸收辐射并在电磁波谱黄色、橙黄及红外线区域发光，以增加该太阳能电池的效率，其中该无机荧光粉粉末具有化学组成Y_3-x-y-z-pGd_xCe_yLu_pNd_zAl₅O₁₂，其中x＝0.001-0.30，y＝0.011-0.1，z＝0.0005-0.05，p＝0.0005-0.1，在此情况下激活离子Ce⁺³在λ＝510-720nm的区域辐射，此时激活离子Nd⁺³在λ＝920-1100nm的区域辐射。

2.如权利要求1所述的太阳能电池，其中该玻璃片为硅酸盐玻璃片。

3.如权利要求1所述的太阳能电池，其中该发光转换层由乙基乙酸乙烯酯聚合膜所组成。

4.如权利要求1所述的太阳能电池，其进一步包括一聚合膜，该聚合膜分别与该单晶硅片及该发光转换层相连接。

5.如权利要求1所述的太阳能电池，其中该发光转换层将它们所吸收的短波光以多频带光谱的形式再辐射，其中一种光谱极值λ＝510-720nm的半波宽超过120nm并位于黄色-橙黄光谱区域，这时对于其它光谱，极值分布在940-1060nm的近红外线光并其半波宽为4-6nm并符合于单晶硅最大光敏性区域，正好位于整体太阳辐射的900-1100nm部分。

6.如权利要求1所述的太阳能电池，其中该发光转换层以一薄膜的形式存在，该薄膜中填充有细散无机荧光粉粉末，分布的彼此间距为平均粉末直径的20倍，保证该薄膜中透光率为80-88％，光散射值为4-6％。

7.如权利要求1所述的太阳能电池，其中该发光转换层具有的无机荧光粉体积浓度为0.1-2.5％，短波激发时发光量子效率为0.8-0.95。

8.如权利要求1所述的太阳能电池，其中该发光转换层对于太阳辐射的有效利用使该太阳能电池总效率增长至20％。

9.如权利要求4所述的太阳能电池，其中该聚合膜由乙基乙酸乙烯酯所组成。

10.一种发光转换层，其用于太阳能电池中，其中填充有无机荧光粉粉末，该无机荧光粉粉末在紫色、蓝色及绿色光谱区域吸收辐射并在电磁波谱黄色、橙黄及红外线区域发光，以增加该太阳能电池的效率，其中该无机荧光粉粉末具有化学组成Y_3-x-y-z-pGd_xCe_yLu_pNd_zAl₅O₁₂，其中x＝0.001-0.30，y＝0.011-0.1，z＝0.0005-0.05，p＝0.0005-0.1，在此情况下激活离子Ce⁺³在λ＝510-720nm的区域辐射，此时激活离子Nd⁺³在λ＝920-1100nm的区域辐射。

11.如权利要求10所述的发光转换层，其由乙基乙酸乙烯酯聚合膜所组成。

12.如权利要求10所述的发光转换层，其将所吸收的短波光以多频带光谱的形式再辐射，其中一种光谱极值λ＝510-720nm的半波宽超过120nm并位于黄色-橙黄光谱区域，这时对于其它光谱，极值分布在940-1060nm的近红外线光并其半波宽为4-6nm并符合于单晶硅最大光敏性区域，正好位于整体太阳辐射的900-1100nm部分。

13.如权利要求10所述的发光转换层，其以一薄膜的形式存在，该薄膜中填充有细散无机荧光粉粉末，分布的彼此间距为平均粉末直径的20倍，保证该薄膜中透光率为80-88％，光散射值为4-6％。

14.如权利要求10所述的发光转换层，其中该发光转换层具有的无机荧光粉体积浓度为0.1-2.5％，短波激发时发光量子效率为0.8-0.95。

15.如权利要求10所述的发光转换层，其对于太阳辐射的有效利用使该太阳能电池总效率增长至20％。

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