CN110246904A - 一种基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器、平板型聚光光伏器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器、平板型聚光光伏器及其制备方法，该荧光太阳集光器包括量子点荧光太阳集光层，特点是量子点荧光太阳集光层的上表面设置有太阳光谱下转换层，量子点荧光太阳集光层的下表面和太阳光谱下转换层的上表面分别设置有陷光层玻璃片，上层陷光层玻璃片的上表面设置有用于减少太阳光反射的顶部减反层，下层陷光层玻璃片的下表面设置有底部金属反射层，该平板型聚光光伏器为量子点荧光太阳集光器的四周设置有太阳能电池板，太阳能电池板的外侧面固定设置有镀有导电金属的PCB板，优点是可有效减少入射光子反射损耗、有效降低低能量光子透过率，从而显著提高红外波段光子集光效率。
Description
技术领域
本发明属于聚光光伏发电技术领域，尤其是涉及一种基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器、平板型聚光光伏器及其制备方法。
背景技术
聚光光伏是指以相对便宜的聚光材料来代替昂贵的太阳能电池板，利用几何聚光原理，将太阳光汇聚集到太阳能电池板表面，从而提高光伏发电效率的一种技术。传统的聚光光伏器件由一系列反光镜和凸透镜阵列构成。一方面，由于传统光伏聚集器具有明显的热效应，传统的光伏聚集器的使用寿命普遍较短。为了降低长时间光照所产生的热效应、进而提高传统光伏聚集器的使用寿命，实际应用中的聚光光伏系统往往需要额外引入的一套较为复杂的冷却系统，这大大提高了聚光光伏器件的单位发电成本；另一方面，由于太阳光入射角度每时每刻都在发生变化，传统光伏聚集器中凸透镜阵列的焦点不断偏移。为了确保光伏聚集器中的光子到达太阳能电池的光子收集区域，需要增加一套对日追踪系统实时追踪入射太阳光，这也大大提高了聚光光伏器件的单位发电成本。总之，复杂的冷却系统与价格不菲的对日追踪系统的使用，极大地增加了传统聚光光伏器件的单位发电成本和铺设场地面积。
量子点荧光太阳集光器（Quantum dots based luminescent solarconcentrators，简称QDs-LSC）是一种新型的光伏聚光器，近年来受到国内外工业界与科研学术界的广泛关注。QDs-LSC的基本原理是：将量子点嵌入到具有高折射率的聚合物光波导材料中，并在平面光波导的侧面耦合到太阳能电池板，即可组成量子点荧光太阳集光原型器件，公开(公告)号为 CN109326672A的专利所述。当太阳光从上表面入射进入量子点荧光太阳集光原型器件后，聚合物光波导中的量子点将吸收太阳光谱中的光子，随后产生光致发光过程。发射的光子将以全反射的方式在聚合物光波导中进行传播，最终到达器件边缘形成聚光，随后被放置在侧面的太阳能电池板所吸收进行光电转换，实现高倍聚光太阳能发电。
目前，量子点荧光太阳集光器还没有获得令人十分满意的集光效率和光增益。限制荧光太阳集光器件性能提高的关键因素在于器件内部光子输运效率低下。传统平板型的量子点荧光太阳集光器中光子损耗过程主要存在以下几个方面：（1）由于缺少表面减反层的设计，较多的光子没有进入器件内部，而是在表面直接反射到周围环境中，从而产生较大的光子输运损耗；（2）光子在荧光太阳集光器中传输过程中，容易被附近的发光中心材料重吸收而无法被侧面的太阳能电池板收集，从而产生光子输运损耗；（3）发光中心吸收入射太阳光后再发射的光子，其入射角小于临界角（）时会陷入逃逸光锥中，光子便由逃逸光锥逸出器件导致光子表面逃逸，从而产生光子输运损耗；（4）太阳光谱是一个连续的光谱，光子波长由紫外，可见，红外部分组成。其中紫外波段（光子波长小于400纳米）的光子约占整个光谱的7%。然而，对大多数商用的标准太阳能电池板而言，紫外波段的光子能量较高，通常情况下，一个紫外波段的光子只能产生一个电子空穴对，多余的能量将以非辐射复合的形式转换为热能。因此对紫外波段的光子而言，其光电转换效率较低。如果能通过下转换的形式将一个高能量的紫外波段光子转换成两个或多个低能量的可见光子，将极大的提高紫外光子的利用效率，对于提高荧光太阳集光原型器件集光效率至关重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可有效减少入射光子表面反射损耗、有效降低低能量光子透过率，从而显著提高紫外波段高能量光子集光效率的基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器、平板型聚光光伏器及其制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
1、一种基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器，包括量子点荧光太阳集光层，所述的量子点荧光太阳集光层的上表面设置有太阳光谱下转换层，所述的量子点荧光太阳集光层的下表面和所述的太阳光谱下转换层的上表面分别设置有用于将大部分光子限制在其内部的陷光层玻璃片，上层所述的陷光层玻璃片的上表面设置有用于减少太阳光反射的顶部减反层，下层所述的陷光层玻璃片的下表面设置有底部金属反射层。
所述的太阳光谱下转换层的制备方法如下：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按体积比6:6:3的比例均匀混合，随后在混合溶液中加入稀盐酸直至混合溶液的pH值接近2.0，将硝酸铟结晶粉末、氯化锡结晶粉末、硝酸铽结晶粉末按摩尔比In:Sn:Tb: 正硅酸四乙酯中含有的Si =20:0-20:5:100的比例称取后，依次加入上述混合溶液中，剧烈搅拌直至粉末完全溶解，将混合溶液置于60-80℃水浴磁力搅拌装置中，水浴加热4-6小时，并利用磁子不断搅拌，形成透明、均一的溶胶；随后，将制备的溶胶置于280-300℃烘箱中恒温干燥，干燥后的样品呈现出淡粉色的粉末，将粉末充分研磨后，置于马弗炉中煅烧1-2小时，温度控制在900-1100℃；随后将煅烧后的粉末浸没在由正硅酸乙酯和无水乙醇按体积比10:1混合而成的混合液体中，经过磁力搅拌、恒温干燥后研磨，然后置于模具中，在15-18kN压力下，获得素坯，在180-220MPa条件下，冷等静压10-20min后，将坯体置于真空烧结炉中，在1800-1900℃条件下真空烧结得到Tb:In2O3/SnO2掺杂的透明陶瓷太阳光谱下转换层。
2、一种基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器，包括上述基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器，所述的量子点荧光太阳集光器的四周设置有太阳能电池板，所述的太阳能电池板的外侧面固定设置有用于支撑所述的太阳能电池板的镀有导电金属的PCB板。
所述的太阳能电池板粘贴在所述的量子点荧光太阳集光器的四周，所述的太阳能电池板的顶部与所述的顶部减反层的下表面紧密接触，所述的太阳能电池板的底部与所述的底部金属反射层的上表面紧密接触。
3、一种基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器的制备方法，包括以下步骤：
（1）量子点荧光太阳集光层的制备：采用荧光性能优良的量子点作为发光中心，采用具有良好透光性能与较高折射率的聚合物材料作为基体，采用紫外固化或者加热固化的方法，固化脱模后，经过切割、抛光工艺制备获得量子点荧光太阳集光层；
（2）太阳光谱下转换层的制备：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按体积比6:6:3的比例均匀混合，随后在混合溶液中加入稀盐酸直至混合溶液的pH值接近2.0，将硝酸铟结晶粉末、氯化锡结晶粉末、硝酸铽结晶粉末按摩尔比In:Sn:Tb: 正硅酸四乙酯中含有的Si =20:0-20:5:100的比例称取后，依次加入上述混合溶液中，剧烈搅拌直至粉末完全溶解，将混合溶液置于60-80℃水浴磁力搅拌装置中，水浴加热4-6小时，并利用磁子不断搅拌，形成透明、均一的溶胶；随后，将制备的溶胶置于280-300℃烘箱中恒温干燥，干燥后的样品呈现出淡粉色的粉末，将粉末充分研磨后，置于马弗炉中煅烧1-2小时，温度控制在900-1100℃；随后将煅烧后的粉末浸没在由正硅酸乙酯和无水乙醇按体积比10:1混合而成的混合液体中，经过磁力搅拌、恒温干燥后研磨，然后置于模具中，在15-18kN压力下，获得素坯，在180-220MPa条件下，冷等静压10-20min后，将坯体置于真空烧结炉中，在1800-1900℃条件下真空烧结Tb:In2O3/SnO2掺杂的透明陶瓷太阳光谱下转换层；
（3）顶部减反层的制备：采用直径为100-300nm的聚苯乙烯小球作为掩膜版，采用等离子体刻蚀技术获得图形化的硅片衬底，随后采用图形化的硅片作为模板，利用纳米压印工艺，获得顶部减反层；
（4）陷光层玻璃片的制备：将两块折射率大于1.9的超薄玻璃经过抛光、清洗后，分别置于太阳光谱下转换层的下表面和量子点荧光太阳集光层的上表面；玻璃折射率大于1.9可以有效避免量子点荧光太阳集光层和太阳光谱下转换层的光子逃逸；
（5）底部金属反射层的设计：采用传统热蒸发或电子束蒸发的方法，淀积一层金属膜，厚度为400nm-1um；
（6）太阳能电池板的安装：采用激光划片机将太阳能电池板切割成长条状，并固定在镀有导电金属的PCB板上，最后将太阳能电池板和PCB板整体置于量子点荧光太阳集光器的四周，得到基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器。
步骤（1）中所述的量子点为碳量子点、全无机钙钛矿量子点和硫化镉量子点中的任一种；所述的聚合物材料为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或者聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
步骤（2）中所述的稀盐酸浓度为0.1mol/L。
步骤（6）中所述的金属膜为铟膜、铝膜、金膜和银膜中的任一种。
工作原理：基于太阳光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器结构如图1所示。当太阳光入射器件表面，顶部减反层的结构设计可有效减少太阳光的反射，从而使得更多的太阳光子进入器件内部荧光太阳集光层。荧光太阳集光层中的发光中心量子点吸收太阳光（高能量部分，即短波波长光子）后，经过光致发光过程，产生量子点特征荧光发射。由于荧光太阳集光层上下两层陷光层玻璃片的折射率大于1.9，远远大于空气的折射率（约1.0），当荧光太阳集光层发光中心量子点发射光子后，大部分光子将被限制在陷光层玻璃片与荧光太阳集光层，最终通过全反射，被四周的商用太阳能电池板所吸收。由于太阳光谱的波长分布很广，传统的平板型荧光太阳集光器中的高能量的光子（即短波波长光子）经过光致发光过程，只能产生一个低能量的光子（长波波长光子）。而本专利中，经过顶部减反层的太阳光谱入射光子首先进入太阳光谱下转换层。低能量的光子将直接透过光谱下转换层，高能量的光子将被光谱转换层的二氧化锡量子点吸收，在三氧化二铟量子点的协同作用下，利用共振能量转移等过程激发稀土铽离子，从而产生541纳米的两个或多个发射光子。一部分发射的光子直接进入荧光太阳集光层，另一部分发射的光子进入上层陷光层玻璃片，经过多次反射后，最终再次折射进入太阳光谱下转换层，进行二次光谱转换，最终到达商用太阳能电池板表面。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器、平板型聚光光伏器及其制备方法，通过表面减反层设计，可有效减低入射太阳光谱中光子的表面反射损失，增加单位面积内入射光子数目；通过Tb:In2O3/SnO2掺杂的透明陶瓷太阳光谱下转换层设计，可显著提高低能量光子的集光效率；一方面，氧化物纳米晶体的声子能小（<700 cm-1），可有效降低透明陶瓷基质中稀土Tb离子非辐射复合发光的发生几率，从而显著提高辐射复合发光效率；另一方面，In2O3与SnO2纳米材料共掺杂，可以利用各自能级特点充分吸收太阳光谱中的紫外光波段。此外，Tb离子独特的类原子能级结构，保证了良好的发光稳定性（特征荧光寿命在毫秒量级）、单色性（特征发光峰半高宽小于50纳米）。经初步测试，透明陶瓷基质中稀土Tb离子与In2O3与SnO2纳米晶体之间的共振能量转移效率高于90%，Tb离子与In2O3与SnO2纳米材料之间的协同作用（更大的光学吸收截面导致更高的紫外光子吸收效率）导致了高的下转换效率，从而可显著提高太阳光谱中紫外波段高能量光子的集光效率。紫外波段高能量的光子进过Tb:In2O3/SnO2掺杂的透明陶瓷太阳光谱下转换层后，发射光子的波长正好对应商用太阳能电池的最佳吸收光谱响应；通过底层金属反射层的设计，可有效降低光子的逃逸率，最终提高太阳光谱中光子的集光效率。其结构设计可大幅提高现存的量子点荧光太阳集光器的集光效率，特别是紫外波段的高能量光子集光效率，具有绿色环保、成本低廉、高能量光子集光效率高等优点。
附图说明
图1为本发明实施例中基于光谱转换技术的平板型聚光光伏器的结构示意图；
图2为In: Sn: Tb摩尔比=20: 0-20: 5时，太阳光谱下转换层在450-700纳米波段的光致发光强度谱；
图3为本发明基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器件的顶层表面减反层的SEM表征结果。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
具体实施例一
一种基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器，如图1所示，包括量子点荧光太阳集光层1，量子点荧光太阳集光层1的上表面设置有太阳光谱下转换层2，量子点荧光太阳集光层1的下表面和太阳光谱下转换层2的上表面分别设置有用于将大部分光子限制在其内部的陷光层玻璃片3，上层陷光层玻璃片3的上表面设置有用于减少太阳光反射的顶部减反层4，下层陷光层玻璃片5的下表面设置有底部金属反射层5。
其中太阳光谱下转换层2的制备方法如下：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按体积比6:6:3的比例均匀混合，随后在混合溶液中加入稀盐酸直至混合溶液的pH值接近2.0，将硝酸铟结晶粉末、氯化锡结晶粉末、硝酸铽结晶粉末按摩尔比In:Sn:Tb: 正硅酸四乙酯中含有的Si =20:0-20:5:100的比例称取后，依次加入上述混合溶液中，剧烈搅拌直至粉末完全溶解，将混合溶液置于60-80℃水浴磁力搅拌装置中，水浴加热4-6小时，并利用磁子不断搅拌，形成透明、均一的溶胶；随后，将制备的溶胶置于280-300℃烘箱中恒温干燥，干燥后的样品呈现出淡粉色的粉末，将粉末充分研磨后，置于马弗炉中煅烧1-2小时，温度控制在900-1100℃；随后将煅烧后的粉末浸没在由正硅酸乙酯和无水乙醇按体积比10:1混合而成的混合液体中，经过磁力搅拌、恒温干燥后研磨，然后置于模具中，在15-18kN压力下，获得素坯，在180-220MPa条件下，冷等静压10-20min后，将坯体置于真空烧结炉中，在1800-1900℃条件下真空烧结得到Tb：In2O3/SnO2掺杂的透明陶瓷太阳光谱下转换层2。
太阳光谱下转换层2的稳态荧光发射（PL）谱采用法国Jobin Yvon公司生产的Fluorolo-3荧光测试系统，激发光源为氙灯，激光器功率固定在450W；可见探测器采用日本Hamamatsu公司的R928型光电倍增管（PMT）.所有测试的荧光信号均按照仪器参数进行了校正，并扣除了环境噪声。测试In: Sn: Tb摩尔比=20:(0-20) :5时，太阳光谱下转换层2在450-700纳米波段的光致发光强度谱。
由图2可知，固定In与Tb的比例20:5，变化Sn的比例，随着Sn比例的升高，从0-5-10-15，Tb离子在可见波段的发光逐渐增强，表示下转换效率逐渐提高；当Sn比例的继续升高，从15-20，Tb离子在可见波段的发光略有减弱，表示下转换效率下降。这可能是由于Tb比例的升高，导致的稀土离子浓度淬灭效应引起的。
具体实施例二
一种基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器，如图1所示，包括上述实施例1所述的基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器，量子点荧光太阳集光器的四周设置有太阳能电池板6，太阳能电池板6的外侧面固定设置有用于支撑太阳能电池板6的镀有导电金属的PCB板7。
在此具体实施例中，太阳能电池板6粘贴在量子点荧光太阳集光器的四周，太阳能电池板6的顶部与顶部减反层4的下表面紧密接触，太阳能电池板6的底部与底部金属反射层5的上表面紧密接触。
具体实施例三
上述具体实施例二所述的基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）量子点荧光太阳集光层1的制备：采用具有荧光性能的量子点作为发光中心，采用具有良好透光性能与较高折射率的聚合物材料作为基体，采用紫外固化或者加热固化的方法，固化脱模后，经过切割、抛光工艺制备获得量子点荧光太阳集光层1；其中量子点为碳量子点、全无机钙钛矿量子点和硫化镉量子点中的任一种；聚合物材料为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或者聚二甲基硅氧烷(PDMS)；
（2）太阳光谱下转换层2的制备：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按体积比6:6:3的比例均匀混合，随后在混合溶液中加入稀盐酸直至混合溶液的pH值接近2.0，将硝酸铟结晶粉末、氯化锡结晶粉末、硝酸铽结晶粉末按摩尔比In:Sn:Tb: 正硅酸四乙酯中含有的Si =20:0-20:5：100的比例称取后，依次加入上述混合溶液中，剧烈搅拌直至粉末完全溶解，将混合溶液置于60-80℃水浴磁力搅拌装置中，水浴加热4-6小时，并利用磁子不断搅拌，形成透明、均一的溶胶；随后，将制备的溶胶置于280-300℃烘箱中恒温干燥，干燥后的样品呈现出淡粉色的粉末，将粉末充分研磨后，置于马弗炉中煅烧1-2小时，温度控制在900-1100℃；随后将煅烧后的粉末浸没在由正硅酸乙酯和无水乙醇按体积比10:1混合而成的混合液体中，经过磁力搅拌、恒温干燥后研磨，然后置于模具中，在15-18kN压力下，获得素坯，在180-220MPa条件下，冷等静压10-20min后，将坯体置于真空烧结炉中，在1800-1900℃条件下真空烧结得到Tb：In2O3/SnO2掺杂的透明陶瓷太阳光谱下转换层2；
（3）顶部减反层4的制备：采用直径为100-300nm的聚苯乙烯小球作为掩膜版，采用等离子体刻蚀技术获得图形化的硅片衬底，随后采用图形化的硅片作为模板，利用纳米压印工艺，获得顶部减反层4；图3中展示了采用220nm聚苯乙烯小球作为掩膜版的SEM图，进过等离子体刻蚀工艺、纳米压印工艺获得顶层减反层的AFM表征结果。顶部减反层4表面有类似金字塔形状的规则凸起，可有效减少太阳光谱的反射损失；
（4）陷光层玻璃片3的制备：将两块折射率大于1.9的超薄玻璃经过抛光、清洗后，分别置于太阳光谱下转换层2的下表面和量子点荧光太阳集光层1的上表面；玻璃折射率大于1.9可以有效避免量子点荧光太阳集光层和太阳光谱下转换层2的光子逃逸；
（5）底部金属反射层5的设计：采用传统热蒸发或电子束蒸发的方法，淀积一层金属膜，厚度为400nm-1um；
（6）太阳能电池板6的安装：采用激光划片机将太阳能电池板6切割成长条状，并固定在镀有导电金属的PCB板7上，最后将太阳能电池板6和PCB板7整体置于量子点荧光太阳集光器的四周，得到基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器，其中金属膜为铟膜、铝膜、金膜和银膜中的任一种。
本发明方法制得的基于太阳光谱下转换技术的荧光太阳集光器为原型器件，为便于检测，本发明上述实施例中制得的原型器件的尺寸为15.6cm×15.6cm×2.2cm（长×宽×高）。经测试，采用本发明中的器件结构，原型器件的总体集光效率显著提升了36%。
本发明中的集光效率是衡量荧光太阳集光器的度量标准，定义为太阳能电池收集光子数与入射在集光器上光子数之比。本发明中的集光效率均是在AM1.5标准太阳光谱条件下进行测试。
上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器，包括量子点荧光太阳集光层，其特征在于：所述的量子点荧光太阳集光层的上表面设置有太阳光谱下转换层，所述的量子点荧光太阳集光层的下表面和所述的太阳光谱下转换层的上表面分别设置有用于将大部分光子限制在其内部的陷光层玻璃片，上层所述的陷光层玻璃片的上表面设置有用于减少太阳光反射的顶部减反层，下层所述的陷光层玻璃片的下表面设置有底部金属反射层。
2.一种根据权利要求1所述的一种基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器，其特征在于所述的太阳光谱下转换层的制备方法如下：将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按体积比6:6:3的比例均匀混合，随后在混合溶液中加入稀盐酸直至混合溶液的pH值接近2.0，将硝酸铟结晶粉末、氯化锡结晶粉末、硝酸铽结晶粉末按摩尔比In:Sn:Tb: 正硅酸四乙酯中含有的Si =20:0-20:5:100的比例称取后，依次加入上述混合溶液中，剧烈搅拌直至粉末完全溶解，将混合溶液置于60-80℃水浴磁力搅拌装置中，水浴加热4-6小时，并利用磁子不断搅拌，形成透明、均一的溶胶；随后，将制备的溶胶置于280-300℃烘箱中恒温干燥，干燥后的样品呈现出淡粉色的粉末，将粉末充分研磨后，置于马弗炉中煅烧1-2小时，温度控制在900-1100℃；随后将煅烧后的粉末浸没在由正硅酸乙酯和无水乙醇按体积比10:1混合而成的混合液体中，经过磁力搅拌、恒温干燥后研磨，然后置于模具中，在15-18kN压力下，获得素坯，在180-220MPa条件下，冷等静压10-20min后，将坯体置于真空烧结炉中，在1800-1900℃条件下真空烧结得到Tb:In2O3/SnO2掺杂的透明陶瓷太阳光谱下转换层。
3.一种基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器，其特征在于：包括权利要求1或2所述的基于光谱下转换技术的量子点荧光太阳集光器，所述的量子点荧光太阳集光器的四周设置有太阳能电池板，所述的太阳能电池板的外侧面固定设置有用于支撑所述的太阳能电池板的镀有导电金属的PCB板。
4.根据权利要求3所述的一种基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器，其特征在于：所述的太阳能电池板粘贴在所述的量子点荧光太阳集光器的四周，所述的太阳能电池板的顶部与所述的顶部减反层的下表面紧密接触，所述的太阳能电池板的底部与所述的底部金属反射层的上表面紧密接触。
5.一种权利要求3或4所述的基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）量子点荧光太阳集光层的制备：采用具有荧光性能的量子点作为发光中心，采用具有良好透光性能与较高折射率的聚合物材料作为基体，采用紫外固化或者加热固化的方法，固化脱模后，经过切割、抛光工艺制备获得量子点荧光太阳集光层；
（2）太阳光谱下转换层的制备将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按体积比6:6:3的比例均匀混合，随后在混合溶液中加入稀盐酸直至混合溶液的pH值接近2.0，将硝酸铟结晶粉末、氯化锡结晶粉末、硝酸铽结晶粉末按摩尔比In:Sn:Tb: 正硅酸四乙酯中含有的Si =20:0-20:5:100的比例称取后，依次加入上述混合溶液中，剧烈搅拌直至粉末完全溶解，将混合溶液置于60-80℃水浴磁力搅拌装置中，水浴加热4-6小时，并利用磁子不断搅拌，形成透明、均一的溶胶；随后，将制备的溶胶置于280-300℃烘箱中恒温干燥，干燥后的样品呈现出淡粉色的粉末，将粉末充分研磨后，置于马弗炉中煅烧1-2小时，温度控制在900-1100℃；随后将煅烧后的粉末浸没在由正硅酸乙酯和无水乙醇按体积比10:1混合而成的混合液体中，经过磁力搅拌、恒温干燥后研磨，然后置于模具中，在15-18kN压力下，获得素坯，在180-220MPa条件下，冷等静压10-20min后，将坯体置于真空烧结炉中，在1800-1900℃条件下真空烧结得到Tb:In2O3/SnO2掺杂的透明陶瓷太阳光谱下转换层；
（3）顶部减反层的制备：采用直径为100-300nm的聚苯乙烯小球作为掩膜版，采用等离子体刻蚀技术获得图形化的硅片衬底，随后采用图形化的硅片作为模板，利用纳米压印工艺，获得顶部减反层；
（4）陷光层玻璃片的制备：将两块折射率大于1.9的超薄玻璃经过抛光、清洗后，分别置于太阳光谱下转换层的下表面和量子点荧光太阳集光层的上表面；玻璃折射率大于1.9可以有效避免量子点荧光太阳集光层和太阳光谱下转换层的光子逃逸；
（5）底部金属反射层的设计：采用传统热蒸发或电子束蒸发的方法，淀积一层金属膜，厚度为400nm-1um；
（6）太阳能电池板的安装：采用激光划片机将太阳能电池板切割成长条状，并固定在镀有导电金属的PCB板上，最后将太阳能电池板和PCB板整体置于量子点荧光太阳集光器的四周，得到基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器。
6.根据权利要求5所述的一种基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的量子点为碳量子点、全无机钙钛矿量子点和硫化镉量子点中的任一种；所述的聚合物材料为聚甲基丙烯酸甲酯或者聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
7.根据权利要求5所述的一种基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的稀盐酸浓度为0.1mol/L。
8.根据权利要求5所述的一种基于光谱下转换技术的平板型聚光光伏器的制备方法，其特征在于：步骤（6）中所述的金属膜为铟膜、铝膜、金膜和银膜中的任一种。
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