CN102738279A - 太阳能电池模块 - Google Patents

太阳能电池模块 Download PDF

Info

Publication number
CN102738279A
CN102738279A CN2012101021434A CN201210102143A CN102738279A CN 102738279 A CN102738279 A CN 102738279A CN 2012101021434 A CN2012101021434 A CN 2012101021434A CN 201210102143 A CN201210102143 A CN 201210102143A CN 102738279 A CN102738279 A CN 102738279A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
wavelength
conversion layer
solar cell
solar module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012101021434A
Other languages
English (en)
Inventor
祖父江进
川井正一
高木知己
金大贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Osaka University NUC
Original Assignee
Denso Corp
Osaka University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Osaka University NUC filed Critical Denso Corp
Publication of CN102738279A publication Critical patent/CN102738279A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/055—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

一种太阳能电池模块包括：太阳能电池(7、37、57、77)；具有透明性并且被布置在太阳能电池的光接收侧上的保护板(11、41、63、83)；以及将光的波长进行转换并且被布置在太阳能电池和保护板之间的波长转换层(9、39、61、81)。波长转换层包括分散在波长转换层中的粒子。该粒子吸收具有预定波长的光。该粒子包括作为光发射中心的元素，该元素用于发射波长大于所吸收的光的波长的光。

Description

太阳能电池模块
技术领域
本公开涉及一种太阳能电池模块。
背景技术
常规地，公知的太阳能电池模块具有如下结构：太阳能电池被夹在背板与保护玻璃之间，并且利用密封部件密封该太阳能电池。
在该模块中，需要有效地利用紫外光进行发电。因此，最近，为了有效地利用在紫外辐射光谱区域中的太阳能，由乙烯-醋酸乙烯脂共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer)制成的密封层被布置在该保护玻璃与该背板之间，并且太阳能电池被布置在该密封层中。在JP-A-2008-235610中公开了该技术。在该技术中，在360纳米波长处的透光率等于或大于40％。因此，提高了发电效率。此外，在360纳米波长处的透光率等于或小于70％，以便限制由紫外光引起的对密封部件的损坏。
当太阳能电池是由有机材料制成时，太阳能电池可能被紫外光损坏。为了防止电池受到紫外光，对紫外光进行阻挡，从而提高了光阻。此外，在该情况下，当太阳能电池模块包括用于发射在能量效率高的带中的光的光转换膜时，提高了发电效率。特别地，光转换膜中的荧光材料的材料具有“Eg＜3.35eV”的关系，其对应于光吸收波长小于370纳米的关系。例如，光转换膜中的荧光材料由ZnSe或CdS制成。光发射波长被定义为在晶体缺陷处引起的光发射的波长。这在JP-A-H11-345993中公开了。
此外，近来，为了有效地利用波长较短的光，将波长转换层布置在太阳能电池的输入侧上。此外，为了根据共振能量发射光，波长转换层包括输入量子点和输出量子点。这在JP-A-2009-223309中公开了。
然而，在JP-A-2008-235610中描述的技术中，当太阳能电池是常规的硅晶体太阳能电池(Si太阳能电池)时，在360纳米的波长处的发电效率是很低的。因此，即使紫外光的透光率高，发电效率也没有提高很多。
此外，在JP-A-H11-345993中描述的技术中，由于光转换膜是无机薄膜，带隙是固定的。因此，难以正确地调节吸收波长。此外，由于光发射中心是在无机薄膜的形成步骤中产生的缺陷。因此，能量转换效率不高，并且由此光发射的亮度很低。此外，当光转换膜中的荧光材料是由ZnSe或CdS制成时，难以发射光，因为内在的缺陷通过无机光发射过程来发射光，使得能量作为热被损耗。因此，虽然由紫外光引起的对有机材料的损坏被防止，但是基本上没有得到对提高太阳能电池的发电效率的贡献。
此外，在JP-A-2009-223309中描述的技术中，通过量子点来转换波长。在该情况下，必须掺杂输入量子点和输出量子点。当太阳能电池模块包括两种类型的量子点时，必须根据共振现象来传播能量。除非量子点以预定的间隔(例如几个纳米)均匀地分散，否则并不发生能量的传播。因此，增加了材料的成本，并且制造过程是复杂的。难以投入实际使用。
发明内容
本公开的目的是提供一种具有高发电效率的太阳能电池模块。此外，该太阳能电池模块制造起来容易并且简单。
根据本公开的一个示例性方面，一种太阳能电池模块包括：太阳能电池；保护板，其具有透明性并且被布置在该太阳能电池的光接收侧上；以及波长转换层，其对光的波长进行转换并且被布置在该太阳能电池和该保护板之间。该波长转换层包括分散在该波长转换层中的粒子。该粒子吸收具有预定波长的光。该粒子包括作为光发射中心的元素，该元素用于发射波长比所吸收的光的波长更大的光。
在上述模块中，虽然具有较短波长的光不被该太阳能电池所利用，但是被转换的具有较长波长的光可以被该太阳能电池所利用。因此，提高了该模块的发电效率。此外，因为该模块具有与模块包括输入量子点和输出量子点的情况相比简单的结构，所以该模块容易制造。
附图说明
在参考附图进行下面的详细描述之后，本公开的上述和其它目的、特征和优点将变得更加清楚。在附图中：
图1是示出根据第一实施例的、沿着厚度方向截取的太阳能电池模块的截面图的图示；
图2是示出该太阳能电池模块的平面图的图示；
图3是示出太阳能电池的光谱感光度特性的曲线图；
图4A到图4C是示出根据第一实施例的波长转换层的形成方法的图示，图4D是示出根据第二实施例的波长转换层的形成方法的图示，以及图4E到图4G是示出根据其它实施例的波长转换层的形成方法的图示；
图5是示出根据第一实施例的波长转换层的形成方法的详细步骤的图示；
图6是示出根据第一实施例的太阳能电池模块的制造方法的图示；
图7是示出根据第二实施例的、沿着厚度方向截取的太阳能电池模块的截面图的图示；
图8是示出根据第三实施例的、沿着厚度方向截取的太阳能电池模块的截面图的图示；
图9是示出根据第四实施例的、沿着厚度方向截取的太阳能电池模块的截面图的图示；
图10A是示出作为用于性能测试的试样的太阳能电池模块的制造方法的图示，图10B是示出图10A中的太阳能电池模块的截面图的图示，以及图10C是示出该性能测试的测试方法的图示；
图11A和图11B是示出沿着厚度方向截取的太阳能电池模块的截面图的图示，该太阳能电池模块作为对照模块用于性能测试；以及
图12是示出该性能测试的结果的曲线图。
具体实施例
将解释太阳能电池模块的实施例。
(第一实施例)
将解释根据第一实施例的太阳能电池模块1的结构。
如图1和图2所示，模块1是具有正方形的平面形状的板形部件。模块1包括被布置在背板3的光接收侧(即，图1的上侧)的表面上的太阳能电池7。太阳能电池7被密封在透明的密封层5中。此外，模块1包括被布置在太阳能电池7的光接收侧的表面上的波长转换层9。波长转换层9对光的波长进行转换。此外，模块1包括在波长转换层9的光接收侧的表面上的保护玻璃11。保护玻璃11是透明的。
将解释模块1的各个元件。
背板3例如由塑料(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate))制成。背板3是板形部件。
密封层5包括被布置在太阳能电池7的下侧的下密封层13和被布置在太阳能电池7的上侧的上密封层15。密封层5是例如由乙烯-醋酸乙烯酯聚合物或硅树脂制成。
太阳能电池7具有正方形的平面形状。太阳能电池7是具有1.1eV带隙的硅单晶太阳能电池(即，硅太阳能电池)。太阳能电池7具有图3所示的光谱特性。在此，图3示出太阳光光谱的光谱特性和硅太阳能电池的光谱特性。模块1中的多个太阳能电池7彼此串联耦合。
保护玻璃11是由高透明玻璃制成的透明部件，该高透明玻璃例如是用于太阳能电池的“日本白板玻璃”。波长转换层9是由具有亲水属性的透明树脂制成的板，其中作为量子点的纳米粒子均匀地分散。具体地，具有亲水属性的透明树脂例如是作为葡萄糖多糖(glucose polysaccharide)的支链淀粉(pullulan)。波长转换层9具有半透明性，使得该层9透过超过90％的具有等于或大于500纳米的波长的光。
纳米粒子具有特定纳米(例如1纳米到20纳米)的直径。该纳米粒子包括作为掺杂物的元素，该元素被布置在该纳米粒子中并且提供光发射中心。当该纳米粒子吸收具有小于500纳米的波长的光时，该纳米粒子发射波长等于或大于所吸收的光的波长的光。例如，纳米粒子发射具有等于或大于500纳米的波长的光。
具体地，当纳米粒子的带隙(或直径)被确定时，纳米粒子吸收具有预定波长的光，并且纳米粒子发射具有另一预定波长的光。因此，纳米粒子包括掺杂物作为光发射中心，使得纳米粒子如上起作用。
在本实施例中，纳米粒子由ZnSe(硒化锌)制成并且具有3纳米的直径时。作为光发射中心的掺杂物由Mn制成并且被布置在纳米粒子中。因此，纳米粒子吸收包括波长等于或小于400纳米的紫外光的光，并且纳米粒子发射具有大约585纳米的波长的光。在此，用于提供纳米粒子的材料的块体晶体(bulk crystal)的带隙等于或大于2.48eV。
该纳米粒子可以由各种无机材料制成，该无机材料例如是硒化锌、硒化镉、硫化镉、硒化锌镉(zinc cadmium selenide)、硫化锌、硫化钙、硒化锌硫化物(zinc selenide sulfide)的混合晶体、硒化镉硫化物(cadmiumselenide sulfide)的混合晶体和硒化锌镉硫化物(zinc selenide cadmium sulfide)的混合晶体。
作为光发射中心的元素可以是具有690纳米的光发射波长的Eu、具有980纳米的光发射波长的Yb、具有1500纳米的光发射波长的Er、具有450纳米的光发射波长的Cu和具有550纳米的光发射波长的Tb等等。
当纳米粒子的直径被确定时，该纳米粒子中吸收的光的波长被设定。在L.E.Brus，J.Chem.Phys.Vol.80，p.4403(1984)中描述了该效应。因此，该效应是公知的。将在下文解释在纳米粒子的直径与该纳米粒子中吸收的光的波长之间的关系。
由E(R)定义的光学跃迁能和由R定义的纳米粒子的半径具有下面的关系式F1。
E ( R ) = Eg + h 2 2 μ · ( π R ) 2 - 1.8 e 2 ϵR - - - F 1
在此，Eg表示块体晶体的带隙能，R表示粒子的半径，μ表示电子和空穴的换算质量(reduced mass)，h表示普朗克常数，ε表示介电常数，并且e表示元电荷(quantum of electricity)。
因此，基于上述关系式F1，确定纳米粒子的光学跃迁能E(R)和该粒子的半径R。在能量和波长之间的关系是“E＝1240/λ”。在此，能量由单位是eV的E定义，并且波长由单位是纳米的λ定义。
接着，将在下文解释根据本实施例的模块1的制造方法。
首先，将解释用于形成波长转换层9的膜的制造过程。
<纳米粒子的合成>
图4A示出用于合成纳米粒子的步骤。如图4A所示，在水中混合Zn离子源、Se离子源和Mn离子源。然后，混合的液体通过热液合成(hydrothermal synthesis)方法进行处理，以便制备掺杂有Mn的ZnSe纳米粒子。具体地，形成ZnSe纳米粒子液体。
具体地，如图5所示，首先，Zn离子源与诸如N-乙酰-L-半胱氨酸(即，NAC)之类的有机配体以1∶4.8的摩尔比混合，以便制备1号液体。
然后，Mn离子源与NAC以1∶1的摩尔比混合，以便制备2号液体。
然后，1号液体和2号液体在1.5与2.0之间的范围内的pH值的条件下以99∶1的配比(ration)混合。由此，制备了具有1％的Mn浓度的3号液体。
然后，NaOH被添加到3号液体中，使得pH值被调节到8.5。由此，制备了4号液体。
然后，Se离子源被添加到4号液体中，以便制备被定义为5号液体的ZnMnSe的前驱体(precursor)液体。在该情况下，NaOH被添加到4号液体中。5号液体的pH值可以被调节到10.5。在此，液体No.5中的摩尔比与用于合成图4A中的ZnSe纳米粒子的步骤的摩尔比相同，使得5号液体中的Zn与Se的摩尔比是1∶0.6。
然后，将10毫升的5号液体倒入高压釜(autoclave)反应容器中，使得5号液体在2个大气压的压力下被维持在200℃。由此，5号液体在200℃被加热几分钟到30分钟，以便合成直径在几纳米和8纳米之间的范围内的ZnSe:Mn纳米粒子。
在此，纳米粒子的直径通过加热时间来控制。例如，纳米粒子的直径被控制在1纳米和20纳米的范围内。
<粘合剂混合>
接着，如图4B所示，作为粘合剂的亲水透明树脂(例如支链淀粉(即，葡萄糖多糖))被添加到纳米粒子液体中，使得纳米粒子与亲水透明树脂之间的比率是1∶1。然后，将纳米粒子液体与亲水透明树脂进行混合，以便形成糊状的混合树脂材料。在此，因为纳米粒子具有亲水属性，所以亲水透明树脂被用作粘合剂。可替代地，当纳米粒子具有疏水属性时，诸如硅树脂之类的疏水树脂可以被用作粘合剂。
<用于形成膜的印刷步骤>
接着，如图4C所示，通过使用混合树脂材料，在基底21上执行丝网印刷过程，以便形成印刷层23。使印刷层23干燥，以便形成包括纳米粒子的膜25。膜25提供波长转换层9。
接着，将在下文解释使用膜25的太阳能电池模块1的制造方法。
如图6所示，背板3、下密封层13、太阳能电池7、上密封层15、用于提供波长转换层9的膜25以及保护玻璃11以这一顺序堆叠。然后，堆叠的层被热压，以便执行热硬化密封过程。由此，太阳能电池模块1完成。
接着，将解释根据本实施例的模块1的优点。
在太阳能电池模块1中，光(如从图1中的模块的上侧进入的太阳光)经由保护玻璃11穿透到波长转换层9中。进入波长转换层9的光的部分被吸收到纳米粒子，该部分具有等于或小于400纳米的波长，从而光的该部分是紫外光。然后，纳米粒子将所吸收的光转换成具有大约585纳米的波长的光。被转换的光经由密封层5进入太阳能电池7中。进入波长转换层9中的光的其它部分(该其他部分没有被纳米粒子转换)穿透层9，并且直接进入太阳能电池7。
在本实施例中，光的部分(例如具有较短波长的紫外光)被转换成具有较长波长的光，该具有较长波长的光在太阳能电池7中被有效地利用。因此，进入模块1的光被有效地利用，使得模块1的发电效率高。
因为波长转换层9的透光率高，具体地，因为波长转换层9在等于或大于500纳米的波长处的透光率等于或大于90％，所以所转换的光有效地进入太阳能电池7中。因此，所转换的光的发电效率高。
此外，模块1具有高发电效率，并且模块1容易被制造。
在此，在本实施例中，纳米粒子由ZnSe:Mn制成，即该纳米粒子由掺杂有Mn的ZnSe的材料制成。可替代地，纳米粒子可以由硒化镉、硫化镉、硒化锌镉、硫化锌、硫化钙、硒化锌硫化物的混合晶体、硒化镉硫化物的混合晶体和硒化锌镉硫化物的混合晶体制成。此外，作为发射中心的元素可以是Eu、Yb、Er、Cu或Tb。在这些情况下，得到了具有波长转换层9的模块1的上述优点。
(第二实施例)
将在下文解释根据第二实施例的太阳能电池模块31。
如图7所示，该模块31包括背板33、密封层35、太阳能电池37、波长转换层39和保护玻璃41，它们以这一顺序从模块31的底部开始堆叠。
具体地，在本实施例中，波长转换层39包括波长转换材料和密封材料。
当形成波长转换层39时，类似于第一实施例的包括纳米粒子的混合树脂材料被倒入包括由乙烯-醋酸乙烯聚合物或硅树脂制成的糊的密封材料中，以便制备合成材料。该合成材料被涂敷到包括太阳能电池37的密封层35的表面，以便形成合成材料层。该合成材料层提供波长转换层39。可替代地，该合成材料可以被涂敷到保护玻璃41的表面。
类似于第一实施例，合成材料层与其它层堆叠。然后，堆叠层被热压，以便形成波长转换层39，并且模块31完成。
本实施例提供了类似于第一实施例的优点。此外，因为合成材料被涂敷到太阳能电池37，所以不容易在太阳能电池37的表面上和太阳能电池37周围形成空隙。
(第三实施例)
将在下文解释根据第三实施例的太阳能电池51。
如图8所示，模块51包括背板53、下密封层55、太阳能电池57、上密封层59、波长转换层61和保护玻璃63，它们以这一顺序从模块51的底部开始堆叠。
具体地，在本实施例中，如图4D所示，包括纳米粒子的混合树脂材料在保护玻璃63被旋转的情况下滴落在保护玻璃63的表面上，使得混合树脂材料被旋涂在保护玻璃63上，并且然后，使敷上的混合树脂材料干燥，从而形成波长转换层61。
可替代地，如图4F所示，用于混合树脂材料的粘合剂可以是溶胶-凝胶玻璃。在该情况下，混合树脂材料被涂敷到保护玻璃63的表面上，并且然后，混合树脂材料被硬化，使得混合树脂材料被涂在该玻璃63上。
本实施例提供了类似于第一实施例的优点。
(第四实施例)
将在下文解释根据第四实施例的太阳能电池71。
如图9所示，模块71包括背板73、下密封层75、太阳能电池77、上密封层79、波长转换层81和保护玻璃83，它们以这一顺序从模块71的底部开始堆叠。
具体地，在本实施例中，波长转换层81的外侧的侧壁和保护玻璃83的外侧的侧壁被倾斜地切割，使得当在波长转换层81或保护玻璃83上反射的光到达该层81和该玻璃83的侧壁时，该层81和该玻璃83将该光向着太阳能电池77反射。例如，该层81和该玻璃83的侧壁相对于水平面倾斜45度到60度。模块71还包括用于反射光的反射层85，该反射层85被布置在该层81和该玻璃83的侧壁上。
反射层85由金属反射带制成。反射层85可通过沉积方法或溅射方法形成，使得作为用于反射光的薄膜的铝膜在层81和玻璃83的侧壁上形成。
本实施例提供了类似于第一实施例的优点。此外，因为反射层85被布置在层81和玻璃83的侧壁上，所以当在层81或玻璃83上反射的光到达侧壁时，该光有效地进入太阳能电池77中。
<实验示例>
将在下文解释根据本实施例的实验示例。
制备了10个在图10A和图10B所示的太阳能电池模块91。模块91包括作为Si太阳能电池的太阳能电池93，该太阳能电池93经由粘接层94粘结到光接收侧结构。粘接层94由透明硅树脂制成。
具体地，模块91包括太阳能电池93、粘接层94、高透明玻璃95、包括纳米粒子的波长转换层97、保护玻璃98以及用于防止光的反射的抗反射层99，它们以这一顺序从模块91的底部开始堆叠。此外，模块91包括被布置在模块91的侧壁上的反射带101。
如图10C所示，从具有100mW/cm2的强度的光源输出的光照射在模块91上。该光源和模块91之间的距离是大约30厘米到35厘米。光源例如是白光源。根据太阳能电池93所生成的电流和电压来确定太阳能电池93的输出功率。在图12中示出该输出功率的测量结果。
如图11A所示，制备了作为本实施例的第一对照的另一太阳能电池模块111。测试了10个模块111。在模块111中，高透明玻璃117通过作为粘接层的透明硅粘接剂115粘结到太阳能电池113。抗反射层119在高透明玻璃117的表面上形成。此外，反射带121被粘结到模块111的侧面，模块111的侧面相对于太阳能电池113的表面倾斜。
与模块91类似，使用模块111，测量太阳能电池113的输出。在图12中示出电池113的输出功率的测量结果。
此外，如图11B所示，制备了作为本实施例的第二对照的另一太阳能电池模块131。测试了5个模块131。在模块131中，高透明玻璃137通过作为粘接层的透明硅粘接剂135粘结到太阳能电池133。保护玻璃140通过由透明树脂制成的粘合剂层139粘结到高透明玻璃137的表面。抗反射层141在保护玻璃140的表面上形成。此外，反光带143粘结到模块131的侧面，模块131的侧面相对于太阳能电池133的表面倾斜。
与模块91类似，使用模块131，测量太阳能电池133的输出。在图12中示出电池133的输出功率的测量结果。
如图12所示，模块91中的太阳能电池93的输出功率是1530mW。模块111中的太阳能电池113的输出功率是1485mW。模块131中的太阳能电池133的输出功率是1455mW。相应地，模块91中的太阳能电池93的输出功率最高。
(变型)
可以在模块1、31、51、71、91中的保护玻璃11、41、63、83、98的表面上形成由无机多层膜制成或者具有预定的表面粗糙度的抗反射层。
如图4E所示，可以通过卷对卷(roll-to-roll)方法来执行波长转换层9的形成方法。在该方法中，板被滚筒卷绕，并且用于提供波长转换层的材料被喷涂并且被涂敷到该板上，使得波长转换层在该板上形成。
可替代地，如图4G所示，波长转换层可以在保护玻璃上形成，并且此外，薄保护玻璃可以在波长转换层上形成。
可替代地，除了太阳光以外的光可以用于该太阳能电池模块。
上述公开具有以下方面。
根据本公开的示例性方面，太阳能电池模块包括：太阳能电池；具有透明性并且被布置在太阳能电池的光接收侧上的保护板；以及对光的波长进行转换并且被布置在太阳能电池与保护板之间的波长转换层。波长转换层包括分散在该波长转换层中的粒子。该粒子吸收具有预定波长的光。该粒子包括作为光发射中心的元素，该元素用于发射波长比所吸收的光的波长大的光。
在上述模块中，当光进入波长转换层时，具有较短的波长的进入光被转换成具有较长的波长的光，该较长的波长对应于作为光发射中心的元素的类型。虽然具有较短波长的光不被太阳能电池所利用，但是被转换的具有较长波长的光可以被太阳能电池所利用。因此，提高了模块的发电效率。
此外，因为该模块与模块包括输入量子点和输出量子点的情况相比具有简单的结构，所以该模块容易制造。在此，粒子被定义为纳米粒子，该纳米粒子具有类似于量子点的属性。当结构具有几乎相当于原子的德布罗依波(de Broglie wave)的波长的尺寸时，在该结构中俘获的电子的态密度(state density)被离散化。量子点中的电子在所有三个方向上被俘获。
可替代地，粒子可以具有在1纳米和20纳米之间的范围内的直径。在该情况下，该粒子具有类似于量子点的属性。此外，粒子的直径和在该粒子中吸收的光的波长具有相关的关系。当该粒子的直径被控制时，在该粒子中吸收的光的波长被调节。具体地，当粒子的直径在1纳米和20纳米之间的范围内时，所吸收的光的波长被调节为较短的波长，该较短的波长例如是等于或小于500纳米的波长。
可替代地，所吸收的光的预定波长可以小于500纳米，并且波长转换层将所吸收的光转换为波长大于所吸收的光的波长的光。在该情况下，提高了发电效率。具体地，大大提高了硅太阳能电池的发电效率。
可替代地，粒子可由具有等于或大于2.48eV的带隙的材料制成。在该情况下，例如，当粒子具有大于块体晶体的带隙时，所吸收的光的波长小于500纳米。这是因为根据量子效应，随着粒子的尺寸变小，带隙变大。
可替代地，粒子可以由无机材料制成。可替代地，粒子可以由硒化锌、硒化镉、硫化镉、硒化锌镉、硫化锌和硫化钙中的至少一种制成。可替代地，粒子可以由硒化锌硫化物的混合晶体、硒化镉硫化物的混合晶体和硒化锌镉硫化物的混合晶体中的至少一种制成。
可替代地，作为光发射中心的元素可以由Mn、Eu、Yb、Er、Cu和Tb种的至少一种制成。在该情况下，例如，该元素可以发射具有等于或大于500纳米的较长波长的光。提高了太阳能电池的发电效率。特别地，大大提高了硅太阳能电池的发电效率。因为硅太阳能电池有效地将波长等于或大于400纳米的光转换成电，所以当该元素能够发射具有较长波长的光时，该模块有效地产生电力。
可替代地，可以利用具有透明性的树脂来密封太阳能电池。在该情况下，利用不具有空隙的透明树脂来密封太阳能电池。
可替代地，波长转换层可以具有波长等于或大于500纳米的光的透光率，该透光率等于或大于90％。在该情况下，当波长转换层将光转换为具有较长波长的光时，所转换的光有效地进入太阳能电池中。因此，该模块的发电效率高。具体地，当该模块包括硅太阳能电池时，由于硅太阳能电池可以有效地将波长等于或大于400纳米的光转换成电，其对产生电是很有用的，因为具有较长波长的光的透光率高。
可替代地，波长转换层可以由基本材料制成，该基本材料是透明树脂或透明玻璃。可替代地，透明树脂可以是乙烯-醋酸乙烯聚合物或硅树脂。可替代地，波长转换层可以是透明膜、透明板或透明涂层膜。
可替代地，保护板和波长转换层中的至少一个可以具有侧壁，该侧壁相对于太阳能电池的表面倾斜。在该情况下，在保护板和波长转换层上反射并且到达其侧壁的光可以有效地被引入到太阳能电池中。因此，提高了该模块的发电效率。
可替代地，模块还可以包括：用于反射光的反射膜。该反射膜被布置在保护板和波长转换层中的至少一个的侧壁上。在该情况下，在保护板和波长转换层上反射并且到达相应的侧壁的光可以被有效地引入到太阳能电池中。因此，提高了该模块的发电效率。
虽然已经参考相应实施例描述了本公开，但是应当理解的是，本公开不限于该实施例和构造。本公开旨在覆盖各种变型和等同配置。此外，各种组合和配置、其它组合和配置(包括更多、更少或仅仅单个元件)也处于本公开的精神和范围之内。

Claims (15)

1.一种太阳能电池模块，包括：
太阳能电池(7、37、57、77)；
保护板(11、41、63、83)，其具有透明性并且被布置在所述太阳能电池(7、37、57、77)的光接收侧上；以及
波长转换层(9、39、61、81)，其对光的波长进行转换并且被布置在所述太阳能电池(7、37、57、77)和所述保护板(11、41、63、83)之间，
其中，所述波长转换层(9、39、61、81)包括分散在所述波长转换层(9、39、61、81)中的粒子，
其中，所述粒子吸收具有预定波长的光，并且
其中，所述粒子包括作为光发射中心的元素，所述元素用于发射波长大于所吸收的光的波长的光。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，
其中，所述粒子具有在1纳米和20纳米之间的范围内的直径。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，
其中，所吸收的光的所述预定波长小于500内米，并且
其中，所述波长转换层(9、39、61、81)将所吸收的光转换成波长大于所吸收的光的波长的光。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，
其中，所述粒子由具有等于或大于2.48eV的带隙的材料制成。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，
其中，所述粒子由无机材料制成。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，
其中，所述粒子由硒化锌、硒化镉、硫化镉、硒化锌镉、硫化锌和硫化钙中的至少一种制成。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，
其中，所述粒子由硒化锌硫化物的混合晶体、硒化镉硫化物的混合晶体和硒化锌镉硫化物的混合晶体中的至少一种制成。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，
其中，作为所述光发射中心的所述元素由Mn、Eu、Yb、Er、Cu和Tb中的至少一种制成。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，
其中，利用具有透明性的树脂(5、55、59、75、79)密封所述太阳能电池(7、57、77)。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，
其中，所述波长转换层(9、39、61、81)具有波长等于或大于500纳米的光的透光率，所述透光率等于或大于90％。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，
其中，所述波长转换层(9、39、61、81)由基本材料制成，所述基本材料是透明树脂或透明玻璃。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池模块，
其中，所述透明树脂是乙烯-醋酸乙烯酯聚合物或硅树脂。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，
其中，所述波长转换层(9、39、61、81)是透明膜、透明板或透明涂层膜。
14.根据权利要求1-13中的任意一项所述的太阳能电池模块，
其中，所述保护板(83)和所述波长转换层(81)中的至少一个具有侧壁，所述侧壁相对于所述太阳能电池(77)的表面倾斜。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池模块，还包括：
用于反射光的反射膜(85)，
其中，所述反射膜(85)被布置在所述保护板(83)和所述波长转换层(81)中的所述至少一个的所述侧壁上。
CN2012101021434A 2011-04-08 2012-04-09 太阳能电池模块 Pending CN102738279A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011086604A JP5833330B2 (ja) 2011-04-08 2011-04-08 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法
JP086604/2011 2011-04-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102738279A true CN102738279A (zh) 2012-10-17

Family

ID=46875346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012101021434A Pending CN102738279A (zh) 2011-04-08 2012-04-09 太阳能电池模块

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120255609A1 (zh)
JP (1) JP5833330B2 (zh)
CN (1) CN102738279A (zh)
DE (1) DE102012205473A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116581188A (zh) * 2023-05-15 2023-08-11 国网安徽省电力有限公司南陵县供电公司 一种用于提高入射光转换的光伏元件

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5989536B2 (ja) * 2012-12-21 2016-09-07 京セラ株式会社 太陽電池および太陽電池モジュール
US9295855B2 (en) 2013-03-15 2016-03-29 Gary W. Jones Ambient spectrum light conversion device
US9551468B2 (en) 2013-12-10 2017-01-24 Gary W. Jones Inverse visible spectrum light and broad spectrum light source for enhanced vision
US10288233B2 (en) 2013-12-10 2019-05-14 Gary W. Jones Inverse visible spectrum light and broad spectrum light source for enhanced vision
CN104567191B (zh) * 2014-11-28 2017-06-06 青岛海尔股份有限公司 多功能间室及冰箱
CN104795460B (zh) * 2015-04-24 2017-05-03 赛维Ldk太阳能高科技（南昌）有限公司 光伏封装结构及其应用的太阳能组件
CN106189932A (zh) * 2016-07-26 2016-12-07 苏州爱康薄膜新材料有限公司 高光电转化效率的太阳能电池组件及其制备方法
JP2018113790A (ja) * 2017-01-12 2018-07-19 株式会社デンソー 太陽電池モジュール
CN107658357A (zh) * 2017-11-08 2018-02-02 中建材（宜兴）新能源有限公司 一种双玻组件的面板和背板组合结构
CN109004095B (zh) * 2018-07-25 2020-08-11 京东方科技集团股份有限公司 一种彩膜基板及woled显示装置
CN114763416A (zh) * 2021-01-15 2022-07-19 上海共城通信科技有限公司 一种介于表面带tco层的光伏电池和光伏组件封装胶膜之间的转光薄膜

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11345993A (ja) * 1998-06-02 1999-12-14 Ricoh Co Ltd 太陽電池装置および太陽電池装置用光変換膜
US20060107993A1 (en) * 2004-11-19 2006-05-25 General Electric Company Building element including solar energy converter
JP2009206212A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Asahi Rubber Inc 太陽電池アセンブリ
CN101787272A (zh) * 2009-01-23 2010-07-28 E.I.内穆尔杜邦公司 掺杂稀土离子的纳米荧光颗粒及其相关应用
WO2011038335A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Immunolight, Llc Up and down conversion systems for improved solar cell performance or other energy conversion

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2756050B2 (ja) * 1992-03-03 1998-05-25 キヤノン株式会社 光起電力装置
KR100682928B1 (ko) * 2005-02-03 2007-02-15 삼성전자주식회사 양자점 화합물을 포함하는 에너지 변환막 및 양자점 박막
JP2008235610A (ja) 2007-03-20 2008-10-02 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 太陽電池モジュール
JP2009223309A (ja) 2008-02-19 2009-10-01 Univ Of Tokyo 太陽電池用の波長変換素子、太陽電池モジュール
US20110162711A1 (en) * 2008-06-06 2011-07-07 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Wavelength-converting composition and photovoltaic device comprising layer composed of wavelength-converting composition
JP2010186845A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Sumitomo Bakelite Co Ltd 樹脂組成物、波長変換組成物、波長変換層、及び波長変換層を備えた光起電装置
JP5212307B2 (ja) * 2009-08-06 2013-06-19 トヨタ自動車株式会社 太陽電池モジュール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11345993A (ja) * 1998-06-02 1999-12-14 Ricoh Co Ltd 太陽電池装置および太陽電池装置用光変換膜
US20060107993A1 (en) * 2004-11-19 2006-05-25 General Electric Company Building element including solar energy converter
JP2009206212A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Asahi Rubber Inc 太陽電池アセンブリ
CN101787272A (zh) * 2009-01-23 2010-07-28 E.I.内穆尔杜邦公司 掺杂稀土离子的纳米荧光颗粒及其相关应用
WO2011038335A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Immunolight, Llc Up and down conversion systems for improved solar cell performance or other energy conversion

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116581188A (zh) * 2023-05-15 2023-08-11 国网安徽省电力有限公司南陵县供电公司 一种用于提高入射光转换的光伏元件

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012205473A1 (de) 2012-10-11
JP2012222152A (ja) 2012-11-12
JP5833330B2 (ja) 2015-12-16
US20120255609A1 (en) 2012-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102738279A (zh) 太阳能电池模块
Zhao et al. Efficient and stable tandem luminescent solar concentrators based on carbon dots and perovskite quantum dots
Meinardi et al. Doped halide perovskite nanocrystals for reabsorption-free luminescent solar concentrators
Hill et al. Silicon quantum dot–poly (methyl methacrylate) nanocomposites with reduced light scattering for luminescent solar concentrators
Liu et al. High efficiency sandwich structure luminescent solar concentrators based on colloidal quantum dots
US20220315835A1 (en) Composition and method comprising overcoated quantum dots
Bomm et al. Fabrication and full characterization of state-of-the-art quantum dot luminescent solar concentrators
Liu et al. Scattering enhanced quantum dots based luminescent solar concentrators by silica microparticles
US20070295383A1 (en) Wavelength-converting phosphors for enhancing the efficiency of a photovoltaic device
CN109526238B (zh) 层压玻璃发光聚光器
Castelletto et al. Luminescence solar concentrators: a technology update
US20120247536A1 (en) Solar cell module
TWI493744B (zh) 太陽能電池模組及其製造方法
US20120125435A1 (en) Solar cell module and solar photovoltaic system
Liu et al. Red-emissive carbon quantum dots enable high efficiency luminescent solar concentrators
US20120240979A1 (en) Solar cell module and solar energy generating device
US20120138144A1 (en) Solar cell module and solar power generating apparatus
Xia et al. Perovskite luminescent solar concentrators for photovoltaics
CN115039237B (zh) 用于增加太阳能转换的方法和设备
US20220310861A1 (en) Color-modified luminescent concentrator
Van Sark et al. Luminescent solar concentrators: The route to 10% efficiency
Koch et al. Quantum dot–block copolymer hybrids for low scattering luminescent solar concentrators
KR100657942B1 (ko) 광전 소자 봉지재 및 이를 채용한 태양 전지 모듈
Liu et al. Core/Shell Quantum-Dot-Based Luminescent Solar Concentrators
CN219106167U (zh) 透明光伏发电双层夹胶玻璃

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20161019

C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned