CN102157625A - 提高太阳能电池转换效率的方法和光转换薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高太阳能电池转换效率的方法及光转换薄膜，该方法是在太阳能电池的表面制备有光转换薄膜。光转换薄膜制备的方法为喷涂、真空蒸发镀膜、溅射镀膜、离子成膜、化学气相沉积、液相反应沉积。本发明能够使高能量光子得到更有效利用，转换成更多的低能量光子，提高了太阳能电池的光电转换效率。

Description

提高太阳能电池转换效率的方法和光转换薄膜
技术领域
本发明涉及一种提高太阳能电池转换效率的方法和光转换薄膜，特别是涉及一种通过在太阳能电池表面制备一层光转换薄膜以提高太阳能电池转换效率的方法。
背景技术
当太阳光照射到太阳能电池表面时，其中一部分光被表面反射，其余部分被吸收或透过。由于受到太阳能电池所用材料的限制，太阳光谱中高能量光子的部分能量无法被有效吸收用于发电，导致太阳能电池转换效率不高。
在太阳能电池表面制备一层光转换薄膜，从而提高高能量光子的利用率，将高频率、高能量的光子，转换为低频率、低能量的光子，转换过程中光子数会显著增加，最终提高太阳能电池转换效率。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种提高太阳能电池转换效率的方法和光转换薄膜，以改善高能量光子的利用率，提高太阳能电池的转换效率。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种提高太阳能电池转换效率的方法是在太阳能电池的表面制备有光转换薄膜。
制备光转换薄膜的方法为喷涂、真空蒸发镀膜、溅射镀膜、离子成膜、化学气相沉积或者液相反应沉积中的任意一种。
所述的提高太阳能电池转换效率的光转换薄膜覆盖太阳能电池的全部表面，或覆盖太阳能电池部分表面。
光转换薄膜材料为钇铝石榴石、硼酸铝钆、氟化钆锂、氟化钇、氟化钇纳、氟化钡、硼酸铝钆镱或者硼酸钆中的任意一种。
光转换薄膜覆盖太阳能电池部分表面时，光转换薄膜的形状是条状、带状、环状、圆饼状中的任意一种。
光转换薄膜为表面均匀平滑，厚度为1nm-1mm；或为纳米直柱状，柱间距为1-1000nm，厚度为1nm-1mm；或为纳米斜柱状，倾斜角度为1-89°，柱间距为1-1000nm，厚度为1nm-1mm；或为锥状，锥间距0-100nm，厚度为1nm-1mm。
有益效果：含有光转换薄膜的太阳能电池与不含光转换薄膜的传统太阳能电池相比，高能量光子得到更有效利用，转换成更多的低能量光子，提高了太阳能电池的光电转换效率。
附图说明：
图1为采用喷涂法，以钇铝石榴石为材料，制备的光转换薄膜，图中1为光转换薄膜，2为太阳能电池；
图2为采用喷涂法，以硼酸铝钆为材料，制备的带状光转换薄膜，图中1为光转换薄膜，2为太阳能电池；
图3为采用真空蒸发镀膜法，以氟化钆锂为材料，制备的带状光转换薄膜，图中1为光转换薄膜，2为太阳能电池；
图4a为采用真空蒸发镀膜法，以氟化钇为材料，制备的带状纳米直柱光转换薄膜，正视图，图中1为光转换薄膜，2为太阳能电池；
图4b为采用真空蒸发镀膜法，以氟化钇为材料，制备的带状纳米直柱光转换薄膜，侧视图，图中1为光转换薄膜，2为太阳能电池；
图5a为采用化学气相沉积法，以硼酸钆为材料，制备的纳米直柱光转换薄膜，正视图，图中1为光转换薄膜，2为太阳能电池；
图5b为采用化学气相沉积法，以硼酸钆为材料，制备的纳米直柱光转换薄膜，侧视图，图中1为光转换薄膜，2为太阳能电池；
图6a为采用化学气相沉积法，以硼酸铝钆镱为材料，制备的纳米锥光转换薄膜，正视图，图中1为光转换薄膜，2为太阳能电池；
图6b为采用化学气相沉积法，以硼酸铝钆镱为材料，制备的纳米锥光转换薄膜，侧视图，图中1为光转换薄膜，2为太阳能电池。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明是利用太阳能电池表面的光转换材料将太阳光中的高能量光子转换为数量更多的低能量光子，改善高能量光子利用率，增加总吸收光子数，提高电池的转换效率。
本发明提供的提高太阳能电池转换效率的方法，在太阳能电池的表面制备有光转换薄膜。
光转换薄膜制备的方法为喷涂、真空蒸发镀膜、溅射镀膜、离子成膜、化学气相沉积、液相反应沉积中的任意一种。
本发明还提供了提高太阳能电池转换效率的光转换薄膜，该光转换薄膜设置在太阳能电池的表面。
光转换薄膜材料为钇铝石榴石，硼酸铝钆，氟化钆锂，氟化钇，氟化钇纳，氟化钡，硼酸铝钆镱，硼酸钆总的任意一个。
光转换薄膜覆盖太阳能电池的全部表面，或覆盖太阳能电池部分表面。
覆盖太阳能电池部分表面时，光转换薄膜的形状是条状、带状、环状、圆饼状中的任意一种。
光转换薄膜为表面均匀平滑，厚度为1nm-1mm；或为纳米直柱状，柱间距为1-1000nm，厚度为1nm-1mm；或为纳米斜柱状，倾斜角度为1-89°，柱间距为1-1000nm，厚度为1nm-1mm；或为锥状，锥间距0-100nm，厚度为1nm-1mm。
具体结构如下：
a、下层为太阳能电池；
b、上层为光转换薄膜；
c、光转换薄膜所用的材料可以为钇铝石榴石，硼酸铝钆，氟化钆锂，氟化钇，氟化钇纳，氟化钡，硼酸铝钆镱，硼酸钆等光转换材料；
d、光转换薄膜可以覆盖太阳能电池的全部表面，也可以覆盖部分表面。在部分覆盖电池表面时，光转换薄膜的形状可以是条状、带状、环状、圆饼状等；
e、薄膜结构可以为表面均匀平滑，厚度为1nm-1mm；可以为纳米直柱状，柱间距为1-1000nm，厚度为1nm-1mm；可以为纳米斜柱状，倾斜角度为1-89°，
柱间距为1-1000nm，厚度为1nm-1mm；可以为锥状，锥间距0-100nm，厚度为1nm-1mm；
f、薄膜制备方法可以为喷涂、真空蒸发镀膜、溅射镀膜、离子成膜、化学气相沉积、液相反应沉积等物理、化学成膜方法。
实施例1：本方法采用喷涂方法在太阳能电池所有表面制备光转换薄膜，薄膜表面均匀平滑。结构如图1所示。具体薄膜的制备工艺如下：
1、采用喷涂法，将材料钇铝石榴石均匀喷涂于太阳能电池表面；
2、薄膜面积大小为太阳能电池表面面积，厚度为300nm。
实施例2：本方法采用喷涂方法在太阳能电池表面部分制备光转换薄膜，薄膜俯视呈条状。结构如图2所示。具体薄膜的制备工艺如下：
1、采用喷涂法，将材料硼酸铝钆均匀喷涂于太阳能电池表面；
2、薄膜面积大小为太阳能电池表面面积的20％，厚度为200nm。
实施例3：本方法采用真空蒸发镀膜方法在太阳能电池表面部分制备光转换薄膜，薄膜俯视呈带状。结构如图3所示。具体薄膜的制备工艺如下：
1、采用喷涂法，将材料氟化钆锂均匀制备于太阳能电池表面；
2、薄膜面积大小为太阳能电池表面面积的40％，厚度为400nm。
实施例4：本方法采用真空蒸发镀膜方法在太阳能电池表面部分制备光转换薄膜，薄膜侧视呈纳米直柱状，俯视呈带状。结构如图4a，图4b所示。具体薄膜的制备工艺如下：
1、采用真空蒸发镀膜法，将材料氟化钇制备于太阳能电池表面；
2、薄膜侧视呈直柱状，柱间距为10nm，柱高400nm；
3、薄膜俯视呈带状，面积为太阳能电池表面积的40％，厚度为400nm。
实施例5：本方法采用化学气相沉积方法在太阳能电池表面全部制备光转换薄膜，侧面呈纳米直柱状。结构如图5a，图5b所示。具体薄膜的制备工艺如下：
1、采用化学气相沉积法，将材料硼酸钆纳制备于太阳能电池表面；
2、薄膜侧视呈直柱状，柱间距为10nm，柱高400nm；
3、薄膜面积为太阳能电池表面积，厚度为400nm。
实施例6：本方法采用化学气相沉积方法在太阳能电池表面制备光转换薄膜，侧面呈纳米锥状。结构如图6a，图6b所示。具体薄膜的制备工艺如下：
1、采用化学气相沉积法，将材料硼酸铝钆镱制备于太阳能电池表面；
2、薄膜侧视呈圆锥状，柱间距为10nm，锥高300nm；
3、薄膜底面积约为太阳能电池表面积，厚度为300nm。

Claims (6)

1.一种提高太阳能电池转换效率的方法，其特征在于：该方法是在太阳能电池的表面制备有光转换薄膜。
2.根据权利要求1所述的提高太阳能电池转换效率的方法，其特征在于：制备光转换薄膜的方法为喷涂、真空蒸发镀膜、溅射镀膜、离子成膜、化学气相沉积或者液相反应沉积中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的提高太阳能电池转换效率的光转换薄膜，其特征在于：光转换薄膜覆盖太阳能电池的全部表面，或覆盖太阳能电池部分表面。
4.一种提高太阳能电池转换效率的光转换薄膜，其特征在于：光转换薄膜材料为钇铝石榴石、硼酸铝钆、氟化钆锂、氟化钇、氟化钇纳、氟化钡、硼酸铝钆镱或者硼酸钆中的任意一种。
5.根据权利要求3或4所述的提高太阳能电池转换效率的光转换薄膜，其特征在于光转换薄膜覆盖太阳能电池部分表面时，光转换薄膜的形状是条状、带状、环状、圆饼状中的任意一种。
6.根据权利要求3所述的提高太阳能电池转换效率的光转换薄膜，其特征在于光转换薄膜为表面均匀平滑，厚度为1nm-1mm；或为纳米直柱状，柱间距为1-1000nm，厚度为1nm-1mm；或为纳米斜柱状，倾斜角度为1-89°，柱间距为1-1000nm，厚度为1nm-1mm；或为锥状，锥间距0-100nm，厚度为1nm-1mm。
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