CN112382684A - 具有发光太阳能集中器纳米材料涂层的透明太阳能玻璃板 - Google Patents
具有发光太阳能集中器纳米材料涂层的透明太阳能玻璃板 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112382684A CN112382684A CN202011041654.0A CN202011041654A CN112382684A CN 112382684 A CN112382684 A CN 112382684A CN 202011041654 A CN202011041654 A CN 202011041654A CN 112382684 A CN112382684 A CN 112382684A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solar
- europium
- ink
- solar glass
- rare earth
- 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
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- TXBBUSUXYMIVOS-UHFFFAOYSA-N thenoyltrifluoroacetone Chemical compound FC(F)(F)C(=O)CC(=O)C1=CC=CS1 TXBBUSUXYMIVOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000000918 Europium Chemical class 0.000 claims description 4
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- PVMLJDLTWMGZAH-UHFFFAOYSA-N 2-(1h-1,2,4-triazol-5-yl)pyridine Chemical compound N1C=NC(C=2N=CC=CC=2)=N1 PVMLJDLTWMGZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OTMYLOBWDNFTLO-UHFFFAOYSA-N 5,6-diphenyl-3-(2-pyridyl)-1,2,4-triazine Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NN=C(C=2N=CC=CC=2)N=C1C1=CC=CC=C1 OTMYLOBWDNFTLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 8
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000013082 photovoltaic technology Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 108010054624 red fluorescent protein Proteins 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 150000001217 Terbium Chemical class 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- GAGGCOKRLXYWIV-UHFFFAOYSA-N europium(3+);trinitrate Chemical compound [Eu+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GAGGCOKRLXYWIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NNMXSTWQJRPBJZ-UHFFFAOYSA-K europium(iii) chloride Chemical compound Cl[Eu](Cl)Cl NNMXSTWQJRPBJZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/18—Metal complexes
- C09K2211/182—Metal complexes of the rare earth metals, i.e. Sc, Y or lanthanide
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了一种太阳能玻璃板，具有由包括稀土基化合物的油墨制成的纳米涂层。本发明还提供了太阳能玻璃板的制备方法，包括喷墨印刷包括稀土基化合物的油墨制成纳米涂层的步骤。本发明的太阳能玻璃板能够提高单晶硅(c‑Si)PV电池的总体性能。
Description
关于资助研发的声明
本文中描述的本发明的各个方面是根据希腊西部地区战略计划2014-2020由希腊基金和欧洲区域发展基金(ERDF)共同资助研发的成果，其基于合同《在“微电子学”(包括综合系统应用&创新IT应用)和“先进材料”领域中支持小型和中型企业研究项目》(《Supportfor Small and Medium Enterprises for research projects in the fields of"MICROELECTRONICS"(including integrated systems applications&innovative ITapplications)and"ADVANCED MATERIALS"》)，重点支柱：《提高公司的竞争力和外向性，向优质企业过渡，带动前沿创新并增加国内附加值》(《Enhancing the competitiveness andextroversion of companies,transition to quality entrepreneurship,withinnovation at the forefront and increasing domestic added value》)，区域分类：欠发达地区，项目名称：“高效且低成本光伏(PV)玻璃的研究-开发计划”(BRITE_PVGlass,DEMP-0006/0028463)。
技术领域
本发明涉及太阳能模块(solar module)且尤其是太阳能模块的背涂层和相关材料。特别地，本发明涉及半透明晶体硅太阳能模块以及新型纳米涂层对其的改性，新型纳米涂层使光谱由UV区位移至太阳光可见区以提高太阳能电池的性能并增加PAR(光合有效辐射)。该纳米涂层基于主要由有机/无机化合物组成的单一层或单层膜。该纳米涂层可以含有一或两层可选的膜，可选的膜通过喷墨印刷法或任何其它沉积法而沉积于玻璃基质太阳能电池的背面并与之接触。还可以有针对结构的其它变型、修改或替换，目的在于太阳能模块的最佳性能。
背景技术
已知的，太阳能电池板用于捕捉太阳能并将能量转换为电力。目前，太阳能电池板能够将入射光的可见光部分(400nm-700nm)转换为电力并且具有15％-20％的转换效率。多年以来，由晶体硅或非晶硅组成的太阳能模块广泛用于发电，展示了增强的性能和稳定性。典型地，一系列硅晶片由电扁线(electrical flat wire)焊接在一起形成太阳能电池板，其由热塑性聚合物材料(诸如EVA、PVB等)封装于背面。离开模块的母线电连接至太阳能电池板背面的接线盒。将太阳能电池层压于封装层以便保护太阳能电池免受环境改变、潮湿和腐蚀的影响。原则上，太阳能模块包括：前玻璃制成的光接收侧，具有互联线的太阳能电池(互联线密切接触玻璃板)和背面非光接收侧(具有密封剂层和接线盒)。虽然晶体硅基太阳能模块相比于其它技术而言效率很高，但是仍高度需要更加卓越并改进的太阳能模块，对于特定应用具有可能的透明度，不知为何，这种透明度在光伏模块现状中是微不足道的。已经提议采用特殊颜料来极好的包覆典型硅晶体板以改善太阳能电池的性能，但是这种构型会吸收可见光中的特定波长，在一些应用中这是不期望的。将吸收太阳辐射的UV部分并在可见光区发光的纳米涂层用作太阳能电池的共增敏剂是增强PV模块性能的一种有效结构。如果太阳能电池部分地覆盖玻璃并且一部分玻璃无太阳能电池，那么这能使太阳能电池板具有透明度。UV吸收和可见光发射的纳米涂层与透明太阳能模块的组合能够给予太阳能电池更多的光线并且还增强PAR辐射。
发明内容
在对本发明的实施方案进行详细解释之前，应当理解的是，本发明并不限于以下描述的结构细节和组件设置。以下列举的任何数值范围目的在于包括并具体公开指定的端点和该范围内的整数和分数。
本发明提供了由纳米涂层的UV或可见光谱位移，纳米涂层通过喷墨印刷或任何其它相关印刷技术涂覆于玻璃的背面，前述玻璃支持太阳能模块中的太阳能电池并与之接触。尤其，本发明包括系统和方法，该系统和方法通过给予光伏(PV)技术有效收获太阳光谱中可用光的更多波长的能力来提高所有商品化且新兴的光伏(PV)技术的效率，并利用该提高的效率来提高透明太阳能玻璃的生产。特别地，为了更好的利用太阳光，我们建议：通过克服上述晶体硅PV技术中不吸收和热损失(这已成为限制其效率的瓶颈)，使用光谱转换器来吸收不能被有效捕获的太阳光子并将其转换为更适合转换的波长。例如，在单晶硅(c-Si)PV电池中，肖克利奎伊瑟极限(Shockley–Queisser limit)显示转换效率置于30％左右。只有装置以等于或大于带隙能量(EG)的能量来吸收太阳光子，才会发生电荷载体产生光子。落在PV电池上的能量小于EG的所有光子将会通过装置被传输并且最终会损失掉。此外，大于EG的光子的吸收也是低效的，原因是获得的多余能量会作为热通过光激发电荷载体的非辐射复合而损失掉。因此，固有光谱损失代表PV电池中的主要的效率降低。由于这个原因，我们目的是通过引入扩大太阳能利用率的新方法来提高单晶硅(c-Si)PV电池的总体性能。
根据本发明的进一步的方面，本发明进一步的实施方案可包括：
生产太阳能玻璃板，太阳能玻璃板利用光谱转换器来吸收不能被有效捕获的太阳光子并将其转换为更适合转换为电的波长。
生产太阳能玻璃板，依据每种应用的需要，太阳能玻璃板可以是不同尺寸和形状。
依据每种应用的需要，使用不同数目的嵌入式太阳能电池生产不同水平的透明度和功率输出的太阳能玻璃板
依据每种应用的需要，生产具有安装灵活的单接线盒或两个接线盒(正和负)的太阳能玻璃板
纳米涂层用作玻璃内侧现有太阳能板上的光谱转换器并与太阳能电池接触。
附图说明
参考附图，这些附图从本发明的各方面对本发明的示例性实施方案进行了说明，下面提供的详细说明对本发明的各种特征、优点和方面进行了详细解释。正因为如此，从以下详细的说明并结合附图，可以更清楚地理解本发明的特征。附图所说明的每一个示例性方面或者实施方案并不旨在衡量、包括所有方面，也不旨在限制本发明的范围，因为本发明可允许其它同等有效的实施方案和方面。
图1：串联连接的单个太阳能电池组成的太阳能玻璃的示意图。
图2：光谱转换器中的光致发光过程：发光下移(DS)化合物的简化的能级图。
图3：没有发光化合物纳米涂层的c-Si PV面板(a)和具有发光化合物纳米涂层的c-Si PV面板(b)。
图4：基于红色发光化合物和绿色发光化合物的纳米涂层的吸收/发射实例。
图5：DS材料存在下的太阳能电池的太阳能板的未覆盖部分的透射比％。
图6：太阳光激发后DS红光发射纳米涂层覆盖的玻璃的图像(A)或UV光激发后DS红光发射纳米涂层覆盖的玻璃的图像(B)。
具体实施方式
本发明涉及不同尺寸、透明度水平和功率输出的太阳能玻璃上的喷墨印刷太阳能光谱转换器的各方面。将参照显示了本发明示例性实施方案的附图来描述本发明。在图1中，呈现了具有喷墨印刷太阳能光谱转换器的半透明太阳能玻璃。尤其，根据现有太阳能电池技术采用喷墨印刷材料制备的光谱转换器附加层来制造PV玻璃，在可见光区域获得了更高的效率。依据玻璃的尺寸、目标透明度和功率输出，太阳能玻璃由彼此串联的12-44个单个太阳能电池组成。各电池之间的距离可以依据所期望的视觉效果而改变。依据使用的太阳能电池的数目，太阳能玻璃的透射比可以改变并且与最终的功率输出成反比。
为了更好的利用太阳光，我们建议：通过克服上述晶体硅PV技术中不吸收和热损失，使用光谱转换器来吸收不能被有效捕获的太阳光子并将其转换为更适合转换的波长。由于(c-Si)PV在中波长区域相比于可见光辐射的UV-蓝短波长区域具有相对强的吸收，发光下移(down-shifting，DS)(其将不能被充分利用的较高能量光子转换为能够被很好地用于光电流产生的较低能量光子)应当是改善UV-蓝光应答的直接途径(图2)。
这些DS化合物的应用可以通过如下方式：在完全透明(在光的可见范围内)基质中分散或喷墨印刷发光物质诸如稀土元素发光体，在第一种实施方案中在(c-Si)PV之前涂覆它们或在第二种实施方案中将它们涂覆于面板中保留PV的玻璃上，DS的融合不需要对给定的(c-Si)PV的装置结构和输出电路进行任何调整(图3)。通常，(c-Si)PV的理想的DS融合应当满足基本要求，即发光物质应当具有高的光致发光量子产率，但在PV材料的应答区域几乎没有吸收重叠。基于该原因，我们提供了两种材料例子，通过在UV区的选择性吸收，这两种材料用作可见光区的光集中器。尤其，作为第一种实施方案，在可见光区选择性发射的两种稀土基化合物(红色是铕基化合物，如图4的(a)，绿色是铽基化合物，如图4的(b))用于覆盖玻璃板，支持玻璃内侧的硅光伏电池并与太阳能电池接触。与两种化合物在UV的吸收谱相比较，硅PV在UV区域的低光谱应答能够成功地避免对太阳能电池的任何遮挡效应，同时通过这些化合物的强发射会促进可见光的利用。
通常，用作光集中器的材料需要展示高透射比和合适的折射率(n＝1.4-2.4)以便防止尤其是在(c-Si)PV具有强应答的光谱区的散射和吸收。上述两种材料在可见光区具有高透射比(从图4很容易看出)并且在所述范围内具有折射率。虽然玻璃被DS材料覆盖，中间的空间(在那里，太阳能电池没有存在于面板中)在光的可见区是完全透明的，如图5所见。
稀土元素发光体如DS材料可以来自于用于红光发射的多种铕复合物，例如，具有噻吩甲酰三氟丙酮配体的铕或钐，具有邻二氮杂菲配体的铕或钐，具有2-(5,6-二苯基-1,2,4-三嗪-3-基)吡啶配体的铕或钐，具有2-(1H-1,2,4-三唑-3-基)吡啶配体的铕，或者它们的组合。对于绿光发射，可以使用一系列铽复合物。例如，可以使用具有乙酰丙酮配体的铽或具有邻二氮杂菲配体的铽或者它们的组合。一系列其它稀土诸如铒、镨和钇也可以以前述配体复合物的形式而被使用。
通过喷墨印刷具有高覆盖和均匀性的特殊油墨可在安装至面板之前将这些化合物应用于玻璃上或可选地应用于硅PV上，此外，利用喷墨印刷技术实现材料的高消耗。作为图3所示的针对温室应用专门设计的c-Si PV板的例子，玻璃朝向太阳能电池的部分由发光化合物覆盖，如此一来，在UV辐照(太阳光的一部分)之后，太阳能电池有效捕获了强发射红光。另一方面，无生产性并且在一些情况下对太阳能电池长时间运行有害的UV光被相同的发光化合物有效吸收。然而，在下面提供的附图中，太阳能电池中的区域还被发光化合物覆盖，因为当这些面板安装于温室的架子时，太阳光红光区域的放射率可被有效用于植物光合作用。
使用喷墨印刷方法用于红光转移的纳米涂层制剂的典型实例如下：
用于印刷过程的油墨可以包括但不限于10ml异丙醇和0.02-0.04克氯化铕或硝酸铕或任何其它铕盐。此外，还存在0.056-0.112克噻吩甲酰三氟丙酮或任何其它二酮酸酯(diketonate)。
喷墨印刷站可包括一个按需滴定(DOD)的具有16个或更多个喷嘴的压电喷墨喷头，取决于印刷机，喷嘴间距为约254微米，且一般液滴大小为1至10皮升(picoliter)之间。印刷头优选安装在计算机控制的能够精确移动5μm的三轴系统。
为了印刷铕油墨，例如，可将基板温度(Tsub)设定在25℃，而将墨盒的温度(Thead)设定在约30℃。墨盒印刷高度(hcart)，即喷头和被印刷的表面之间的间隙，在印刷中可为约0.6mm或更大，取决于材料。可使用16至128个喷头喷出液滴，15至18伏特的发射电压用于总脉冲持续时间为约15μs的脉冲，喷射频率为约10kHz。通过在5-10μm的点对点间距(dot-to-dot spacing)下印刷，可达到最佳的薄膜均匀性，其中所述点对点间距称为点间距(dropspacing)。用于其它喷墨印刷材料的示例性参数示于表1中。
表1：铕基油墨的典型印刷参数
波形宽度(μs):15.296
最大喷射频率(kHz):10
发射电压(V):16
弯液面真空度(英寸H2O):3
墨盒温度(℃):30
墨盒高度(mm):0.600
基板温度(℃):25
作为玻璃上纳米涂层的建议的稀土复合物的发射通过吸收UV光而在光可见区非常的强。红色发射光的典型实例可见于图6。通过吸收自然太阳光(图6的(A))或UV光(图6的(B))，发射光非常强。纳米涂层可存在于玻璃内侧上太阳能板的整个区域，可与太阳能电池接触，也可不接触。依据纳米涂层的种类，因存在纳米涂层而使太阳能电池性能增加2-10％，PAR增加1-3％。
前面的描述公开了本发明的示例性的实施方案。虽然通过具体的实施方式及其应用描述了本文公开的发明，但是本领域技术人员在不脱离权利要求书限定的本发明范围的情况下，可以对此做出多种修改和变型。落入本发明范围的、对以上公开的装置和方法作出的修改，对本领域技术人员来说是十分明显的。因此，其它实施方案可落入本发明的精神和范围，如所附权利要求书所定义的。
在上述说明书中，提出许多具体细节以更彻底地理解本发明的实施方案。然而，对本领域普通技术人员来说明显的是，即使不包括本文描述的具体细节的所有方面，本发明仍然是可以实现的。在其它情况下，没有详细描述本领域技术人员已知的具体细节，以便不混淆本发明。读者应注意，虽然这里提出了本发明的实施例，但是本发明的保护范围由权利要求书及其任何等同的范围所限定。
Claims (10)
1.一种太阳能玻璃板，其特征在于，具有由包括稀土基化合物的油墨制成的纳米涂层。
2.根据权利要求1所述的太阳能玻璃板，其特征在于，所述稀土基化合物是铕复合物。
3.根据权利要求2所述的太阳能玻璃板，其特征在于，所述铕复合物是具有噻吩甲酰三氟丙酮配体的铕或钐，具有邻二氮杂菲配体的铕或钐，具有2-(5,6-二苯基-1,2,4-三嗪-3-基)吡啶配体的铕或钐，具有2-(1H-1,2,4-三唑-3-基)吡啶配体的铕，或者它们的组合。
4.根据权利要求1所述的太阳能玻璃板，其特征在于，所述稀土基化合物是铽复合物。
5.根据权利要求4所述的太阳能玻璃板，其特征在于，所述铽复合物是具有乙酰丙酮配体的铽，具有邻二氮杂菲配体的铽，或者它们的组合。
6.根据权利要求1所述的太阳能玻璃板，其特征在于，所述稀土基化合物是铒复合物、镨复合物或者钇复合物。
7.根据权利要求1所述的太阳能玻璃板，其特征在于，所述油墨包括异丙醇和铕盐；可选地，所述油墨还包括噻吩甲酰三氟丙酮或其它二酮酸酯。
8.根据权利要求7所述的太阳能玻璃板，其特征在于，所述油墨包括10ml异丙醇、0.02-0.04克铕盐和0.056-0.112克噻吩甲酰三氟丙酮或其它二酮酸酯。
9.权利要求1～8任一项所述的太阳能玻璃板的制备方法，其特征在于，包括喷墨印刷包括稀土基化合物的油墨制成纳米涂层的步骤。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，喷墨印刷的基板温度(Tsub)是25℃，墨盒的温度(Thead)是30℃，墨盒印刷高度(hcart)是0.6mm或更大，发射电压是15至18伏特，喷射频率为约10kHz，点对点间距是5-10μm。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011041654.0A CN112382684A (zh) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | 具有发光太阳能集中器纳米材料涂层的透明太阳能玻璃板 |
| NL2027662A NL2027662B1 (en) | 2020-09-28 | 2021-02-26 | Photovoltaic glass pane and method of producing a photovoltaic glass pane |
| EP21199432.2A EP3975267A1 (en) | 2020-09-28 | 2021-09-28 | Photovoltaic glass pane and method of producing a photovoltaic glass pane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011041654.0A CN112382684A (zh) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | 具有发光太阳能集中器纳米材料涂层的透明太阳能玻璃板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112382684A true CN112382684A (zh) | 2021-02-19 |
Family
ID=74580301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011041654.0A Pending CN112382684A (zh) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | 具有发光太阳能集中器纳米材料涂层的透明太阳能玻璃板 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112382684A (zh) |
| NL (1) | NL2027662B1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2027662B1 (en) * | 2020-09-28 | 2022-05-30 | Brite Hellas Ae | Photovoltaic glass pane and method of producing a photovoltaic glass pane |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000328053A (ja) * | 1999-05-21 | 2000-11-28 | Daicel Chem Ind Ltd | 希土類錯体を含む複合薄膜およびその製造方法および複合薄膜を用いた光学材料 |
| JP2002121429A (ja) * | 2000-10-11 | 2002-04-23 | Hitachi Maxell Ltd | 蛍光インクの製造方法 |
| JP2007046021A (ja) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Kri Inc | 発光性組成物 |
| WO2009157879A1 (en) * | 2008-06-26 | 2009-12-30 | National University Of Singapore | A photovoltaic apparatus |
| 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 |
| CN201773856U (zh) * | 2010-05-26 | 2011-03-23 | 信义超白光伏玻璃(东莞)有限公司 | 太阳能电池的下转换发光结构 |
| US20130043406A1 (en) * | 2010-02-17 | 2013-02-21 | Cambridge Enterprise Limited | Luminescent compounds |
| JP2013087241A (ja) * | 2011-10-20 | 2013-05-13 | Hitachi Chemical Co Ltd | 被覆蛍光材料、波長変換型太陽電池封止材、太陽電池モジュール及びこれらの製造方法 |
| CN103155174A (zh) * | 2010-08-07 | 2013-06-12 | 伊诺瓦动力有限公司 | 具有表面嵌入的添加剂的装置组件和相关的制造方法 |
| CN103709946A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-04-09 | 南京工业大学 | 一种具有光转换功能的太阳能电池eva封装胶膜材料及其制备方法 |
| CN105684161A (zh) * | 2013-11-04 | 2016-06-15 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 多层降频转换封装膜及包括其的电子器件 |
| CN111326594A (zh) * | 2020-03-01 | 2020-06-23 | 杭州纤纳光电科技有限公司 | 一种彩色涂层和具有该彩色涂层的光伏组件及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201005972A (en) * | 2008-07-17 | 2010-02-01 | Nexpower Technology Corp | Thin film solar cell having photo-luminescent medium coated therein and manufacturing method thereof |
| JP2014224836A (ja) * | 2011-09-16 | 2014-12-04 | シャープ株式会社 | 発光デバイス、表示装置、照明装置および発電装置 |
| CN112382684A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-02-19 | 希腊布莱特公司 | 具有发光太阳能集中器纳米材料涂层的透明太阳能玻璃板 |
-
2020
- 2020-09-28 CN CN202011041654.0A patent/CN112382684A/zh active Pending
-
2021
- 2021-02-26 NL NL2027662A patent/NL2027662B1/en active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000328053A (ja) * | 1999-05-21 | 2000-11-28 | Daicel Chem Ind Ltd | 希土類錯体を含む複合薄膜およびその製造方法および複合薄膜を用いた光学材料 |
| JP2002121429A (ja) * | 2000-10-11 | 2002-04-23 | Hitachi Maxell Ltd | 蛍光インクの製造方法 |
| JP2007046021A (ja) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Kri Inc | 発光性組成物 |
| WO2009157879A1 (en) * | 2008-06-26 | 2009-12-30 | National University Of Singapore | A photovoltaic apparatus |
| 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 |
| US20130043406A1 (en) * | 2010-02-17 | 2013-02-21 | Cambridge Enterprise Limited | Luminescent compounds |
| CN201773856U (zh) * | 2010-05-26 | 2011-03-23 | 信义超白光伏玻璃(东莞)有限公司 | 太阳能电池的下转换发光结构 |
| CN103155174A (zh) * | 2010-08-07 | 2013-06-12 | 伊诺瓦动力有限公司 | 具有表面嵌入的添加剂的装置组件和相关的制造方法 |
| JP2013087241A (ja) * | 2011-10-20 | 2013-05-13 | Hitachi Chemical Co Ltd | 被覆蛍光材料、波長変換型太陽電池封止材、太陽電池モジュール及びこれらの製造方法 |
| CN105684161A (zh) * | 2013-11-04 | 2016-06-15 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 多层降频转换封装膜及包括其的电子器件 |
| CN103709946A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-04-09 | 南京工业大学 | 一种具有光转换功能的太阳能电池eva封装胶膜材料及其制备方法 |
| CN111326594A (zh) * | 2020-03-01 | 2020-06-23 | 杭州纤纳光电科技有限公司 | 一种彩色涂层和具有该彩色涂层的光伏组件及其制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2027662B1 (en) * | 2020-09-28 | 2022-05-30 | Brite Hellas Ae | Photovoltaic glass pane and method of producing a photovoltaic glass pane |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL2027662B1 (en) | 2022-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9584065B2 (en) | Solar cell structure | |
| US20170288080A1 (en) | Luminescent Electricity-Generating Window for Plant Growth | |
| US20100139749A1 (en) | Solar concentrators and materials for use therein | |
| US20100139769A1 (en) | Solar concentrators with light redirection | |
| CN101970131B (zh) | 采用多层高速喷墨打印生成太阳能电池的方法 | |
| US20100139765A1 (en) | Solar concentrators with remote sensitization | |
| CN104795460B (zh) | 光伏封装结构及其应用的太阳能组件 | |
| US20120247536A1 (en) | Solar cell module | |
| US8664521B2 (en) | High efficiency solar cell using phosphors | |
| US20060162762A1 (en) | Self-cooled photo-voltaic device and method for intensification of cooling thereof | |
| JP2007027271A (ja) | 太陽光発電モジュール | |
| KR20210019509A (ko) | 태양광 복사 변환 장치를 위한 무기 발광 물질 | |
| CN112382684A (zh) | 具有发光太阳能集中器纳米材料涂层的透明太阳能玻璃板 | |
| EP3975267A1 (en) | Photovoltaic glass pane and method of producing a photovoltaic glass pane | |
| CN103441167B (zh) | 一种硅基薄膜太阳能电池组件及其制备方法 | |
| US20240032314A1 (en) | Solar cell and solar cell module including the same | |
| CN104241425B (zh) | 对称结构高散热光伏组件 | |
| US20170025559A1 (en) | Photovoltaic element with optically functional conversion layer for improving the conversion of the incident light and method for producing said photovoltaic element | |
| US20220278244A1 (en) | Photovoltaic glass pane and method of producing a photovoltaic glass pane | |
| KR20130083190A (ko) | 태양전지용 백시트 및 그 제조방법 | |
| CN206947356U (zh) | P型perc双面太阳能电池及其组件、系统 | |
| CN206931606U (zh) | P型perc双面太阳能电池及其组件、系统 | |
| US9831368B2 (en) | Solar cell apparatus and method for fabricating the same | |
| KR101765932B1 (ko) | 태양광 발전장치 | |
| CN104893717A (zh) | 光谱转换材料、转光层材料、复合膜与太阳能电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |