CN201149872Y - 利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件 - Google Patents

利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件 Download PDF

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毛智勇
陆启飞
于文惠
李雪征
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Abstract

本实用新型公开了一种利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件，其包括窗玻璃、背面材料、太阳能电池片和粘合物，所述粘合物将窗玻璃、背面材料及太阳能电池片粘合在一起，所述窗玻璃涂覆有上转换材料的涂层或者所述窗玻璃采用上转换材料玻璃。本实用新型中采用上转换材料，能够将太阳光光谱中的红外成分转换为可见光，降低光电池的温度，从而提高太阳能电池的光电转换效率，减少太阳能电池对不能产生载流子的红外光子的吸收，降低电池的热效应。

Description

利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件
【技术领域】
本实用新型涉及太阳能材料和器件领域，尤其是一种利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件。
【背景技术】
目前，单晶硅电池只能将16％至20％的入射光转化为电流。太阳光包含电磁波中从250纳米到2500纳米的一个很宽的光谱范围，大体上成分为紫外光占7％、可见光占45％和红外光占47％左右。对硅电池而言，存在一个光能临界值，即太阳光谱中只有波长小于1100纳米的光，才会产生电子-空穴对形成电流，波长大于1100纳米的长波部分转变为热量，使硅太阳能电池的温度升高，导致电池电压和转换效率降低。
上转换发光效应把至少两个低能近红外光子转化成一个波长为400纳米至750纳米的高能可见光，如蓝绿光甚至紫色光，或一个波长为750纳米到3000纳米的近红外光子，也称为反Stokes效应。上转换材料过去主要用在防伪油墨、油漆或涂料，用于提高太阳能转换领域则很少。通过上转换技术，若把太阳看成为一个6000K的黑体，一个单节的上转换太阳能电池转换效率可以达到47.6％，按标准空气-质量大气光谱换算为50.7％。因而，如何采用上转换发光技术，最大限度利用占太阳光能量近一半的红外光，就成为一个技术问题。
【实用新型内容】
本实用新型目的旨在为克服现有技术的不足，而提供一种利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件，把近红外光转换为可见光的特性，提高太阳能电池的光电转换效率。
本实用新型为实现上述目的，设计了一种利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件，其包括窗玻璃、背面材料、太阳能电池片和粘合物，所述粘合物将窗玻璃、背面材料及太阳能电池片粘合在一起，所述窗玻璃涂覆有上转换材料的涂层或者所述窗玻璃采用上转换材料玻璃。
本实用新型有益效果是：本实用新型中在石英玻璃上涂覆得上转换材料和采用上转换材料制成的窗玻璃，都能够将太阳光光谱中的红外成分转换为可见光，降低光电池的温度，从而提高太阳能电池的光电转换效率，减少太阳能电池对不能产生载流子的红外光子的吸收，降低电池的热效应。
【附图说明】
图1为本实用新型利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件第一实施例的结构示意图；
图2为本实用新型利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件第二实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本实用新型所述的技术方案进行详细的说明。
本实用新型公开了一种利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件。
第一实施例
请参见图1所示，第一实施例中利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件的上表面是石英窗玻璃1，起到支撑太阳能电池片的作用。下表面是背面材料TPT(聚四氟乙烯复合材料)2，具有很强的耐腐蚀、抗老化能力以及良好的电绝缘性能。中间是太阳能电池片3，电池片之间由互连条6串、并联起来。电池片的上、下两面是粘合物EVA(聚醋乙酯)4，EVA是一种特殊的胶膜，具有很高的透光性，在常温下EVA的外形像一成很薄的透明塑料纸，在高温下EVA熔化，起粘接作用，能够把太阳能电池片3与石英窗玻璃1以及背面材料TPT2黏合在一起。此外，该组件还包括边框5，接合在窗玻璃和背面材料周边用于固定在组件以将该组件形成一个整体。
在本第一实施例中，值得关注的是，石英玻璃的一侧涂覆有上转换材料的涂层7，上转换涂层7的成分为NaYF4:0.2Er3+/0.2Yb3+，荧光粉与丙烯酸漆的质量比例为5∶3，厚度为0.2毫米～2毫米，采用刷涂或喷涂方法制备。该上转换材料涂层7能够将太阳光光谱中的红外成分转换为可见光。
第二实施例
请参见图3所示，第一实施例中利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件的基本结构和第一实施例的相似，区别点在于窗玻璃采用上转换材料玻璃8，上转换玻璃的成分为：40SiO2-25Al2O3-18NaCO3-10YF3-7NaF-0.2ErF3-0.1YbF3或者40SiO2-25Al2O3-18NaCO3-10YF3-7NaF-0.3TmF3-0.1YbF3。该上转换玻璃8也能够将太阳光光谱中的红外成分转换为可见光。
综上，本实用新型中在石英玻璃上涂覆得上转换材料和采用上转换材料制成的窗玻璃，都能够将太阳光光谱中的红外成分转换为可见光，降低光电池的温度，从而提高太阳能电池的光电转换效率，减少太阳能电池对不能产生载流子的红外光子的吸收，降低电池的热效应。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1、一种利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件，其包括窗玻璃、背面材料、太阳能电池片和粘合物，所述粘合物将窗玻璃、背面材料及太阳能电池片粘合在一起，其特征在于：所述窗玻璃涂覆有上转换材料的涂层或者所述窗玻璃采用上转换材料玻璃。
2、根据权利要求1所述的利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件，其特征在于：所述背面材料采用聚四氟乙烯复合材料。
3、根据权利要求1所述的利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件，其特征在于：所述粘合物采用聚醋乙酯。
4、根据权利要求1所述的利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件，其特征在于：还包括互连条，所述太阳能电池片之间由互连条串、并联起来。
5、根据权利要求1所述的利用近红外光提高转换效率的太阳能电池组件，其特征在于：还包括边框，接合在窗玻璃和背面材料周边用于固定组件。
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