專利名稱：一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能電池，尤其是涉及一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光
薄膜的制備方法。
背景技術：
太陽能被列為清潔、高效能源而得到世界各國的重視，中國也不例外。目前，太陽 能電池的需求極大地促進了太陽能電池技術的發展與成熟。基于光電效應，根據所用材料 的不同，太陽能電池可分為硅基太陽能電池和多元化合物薄膜電池。 最早研究且技術最為成熟的單晶硅太陽能電池的轉換效率最高(張紅梅，尹云 華.太陽能電池的研究現狀與發展趨勢[J].水電能源科學，2008， (26))，目前實驗室最高 轉換效率為24.7%，工業規模生產的單晶硅太陽能電池效率為15%。與單晶硅相比，多晶 硅材料的價格較低廉，實驗室最高轉換效率為20. 3%，工業規模生產的轉換效率達13% 16%。而薄膜太陽能電池則通過廉價襯底上沉積半導體的方式減少高成本半導體的用量， 從而達到降低成本的目的。目前，日本三菱公司在Si(^襯底上制作的多晶硅薄膜太陽能電 池效率達到16.5%。多晶硅薄膜太陽能電池的研究重點為制備電池的工藝和薄膜太陽能電 池襯底的選擇。 目前，太陽能電池主要通過開發不同基質、基質的結構優化和提高硅材料純度等 途徑來提高太陽能電池的轉換效率，以上途徑已有大量的研究，再繼續提高轉換效率，遇到 一定瓶頸。考慮到太陽光譜波段中紫外光譜(< 400nm)占19%，可見光(400 780nm)占 49%，紅外(> 780nm)占38% ，若能將紫外和紅外部分光譜轉換為可見光(馮迎春.光轉 換膜在農業上的應用概述[J].西北植物學報2001，21(3) :600-604)，則可以增強太陽光譜 的吸收利用率，提高太陽能電池的轉換效率。
發明內容
本發明的目的在于提供一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法。
本發明的技術方案是將有機物(例如PVA、硅樹脂、環氧樹脂等)作為基體，摻入熒 光粉，以不同質量配比攪拌混合，然后涂覆在玻璃或PET薄膜等表面，進行固化處理，制備 成為熒光薄膜。 本發明的具體步驟如下 1)將熒光粉和有機物放入容器中，攪拌溶脹；
2)將容器轉移到恒溫槽內攪拌溶解，得漿液，靜置； 3)將靜置后的漿液倒入襯底表面，形成一層薄膜，烘干，固化，即得一種可提高太 陽能電池轉換效率的熒光薄膜。 在步驟l)中，所述熒光粉和有機物的含量，按質量百分比為熒光粉5% 50%，有 機物95% 50% ;所述熒光粉可為下轉換熒光粉或上轉換熒光粉，所述有機物可選自PVA、 硅樹脂或環氧樹脂等；所述攪拌溶脹最好在室溫下攪拌溶脹10 60min。
3
在步驟2)中，所述攪拌溶解的溫度最好為50 90°C ，攪拌溶解的時間最好為1 5h。 在步驟3)中，所述襯底可為玻璃或PET薄膜等；所述薄膜的厚度最好為0. 1 1. 0mm ;所述形成一層薄膜的方法可采用流延方式用玻璃棒等工具刮出一層薄膜；所述烘 干的溫度最好為100 15(TC，烘干的時間最好為1 5h。
本發明具有以下突出的優點 1)所得熒光薄膜中，熒光粉在有機物中均勻分布，表面平整光亮。 2)本發明利用不同熒光粉分別具備上轉換或下轉換光譜的功能，把熒光粉制成薄
膜，粘附在太陽能電池表面，使紫外至藍光區光譜或紅外區光譜轉換為可見光區的綠、黃、
紅光譜，充分發揮太陽能電池在該光區光電轉換效率最大的特點，從而提高太陽能電池的
能量轉換效率。適用范圍廣，可選擇上轉換熒光粉和下轉換熒光粉，分別將紅外光、紫外光
和藍光轉換成可見光。 3)由于集中了可見光波段的太陽光強度，可以充分發揮太陽能電池在該光區光電 轉換效率最大的特點，因此提高了太陽能電池的光轉換效率。
4)熒光粉在有機物中分布均勻，表面平整光亮，厚度可控。
5)原料容易獲得，價格較低，操作簡單，容易實施。
6)熒光薄膜可裁剪，適用于搭配各種形狀的太陽能電池。 將所得熒光薄膜覆蓋在鹵鎢燈上，測量其發射光譜，對比純鹵鎢燈，在500 700nm波段附近，熒光強度有5 % 30 %的提高。
圖1為重量比為40%的YAG熒光粉薄膜的激發與發射光譜。在圖1中，橫坐標為 波長Wavelength of 40% (nm)，縱坐標為強度Intensity ;質量比為40% 、不同厚度(從上 至下依次為0. 8mm， 1. Omm， 0. 6mm， 0. 4mm， 0. 2mm)制備的YAG熒光粉薄膜的激發(EX)與發射 光譜(EM)。 圖2為厚度為0. 8mm的YAG熒光粉薄膜的激發與發射光譜。在圖2中，橫坐標為波 長Wavelength of 0. 8mm(nm)，縱坐標為強度Intensity ;厚度為0. 8mm、不同質量比(從上 至下依次為30 % ， 30 % ， 40 % ， 20 % ， 10 % )的YAG熒光粉薄膜的激發(EX)與發射光譜(EM)。
圖3為不同型號YAG熒光粉制備的熒光薄膜在鹵鎢燈照射下的發射光譜。在圖3 中，橫坐標為波長Wavelength of 40% (nm)，縱坐標為強度Intensity ;a， b， c分別為型號 為YAG-O， YAG-2， YAG-5制備的熒光粉薄膜覆蓋在鹵鎢燈上的發射光譜；d為鹵鎢燈的發射 光譜。
具體實施例方式
實施例1 :把55g高聚物基體聚乙烯醇(PVA) 、2g溶劑二甲基亞礬和3g熒光粉放 入三頸燒瓶中，將此混合物在室溫下攪拌溶脹10min ;然后轉移到5(TC左右的超級恒溫槽 內攪拌溶解5h，其后再恒溫靜止2h ;把靜置后的漿液倒在PET薄膜上，用玻璃棒輕輕刮出一 層薄膜，待涼干后將薄膜拿出，放平備用。 實施例2 :將6g硅樹脂和4g下轉換熒光粉YAG放入三頸燒瓶中，把此混合物在室溫下攪拌溶脹20min ;然后轉移到7(TC左右的超級恒溫槽內攪拌溶解3h ;將靜置后的漿 液倒在PET薄膜上，用玻璃棒輕輕刮出一層薄膜，厚度分別為0. 2mm、0. 4mm、0. 6mm、0. 8mm、 l.Omm，其后再在15(TC的烘箱內烘lh，待烘干然后把薄膜拿出，測試其激發與發射光譜，如 圖l所示。 實施例3 :分別將36g、16g、9. 3g、6g、4g硅樹脂與4g下轉換熒光粉YAG放入三頸 燒瓶中，將此混合物在室溫下攪拌溶脹60min ;然后轉移到9(TC左右的超級恒溫槽內攪拌 溶解lh ;將靜置后的漿液倒在PET薄膜上，用玻璃棒輕輕刮出一層薄膜，厚度都是0. 8mm，再 在12(TC的烘箱內烘5h，待烘干然后將薄膜拿出，測試其激發與發射光譜，如圖2所示。
實施例4 :把10g硅樹脂和4g上轉換熒光粉NaYbF4: Er放入三頸燒瓶中，將此混合 物在室溫下攪拌溶脹40min ;然后轉移到8(TC左右的超級恒溫槽內攪拌溶解2h ;把靜置后 的漿液倒在PET薄膜上，用玻璃棒輕輕刮出一層薄膜，其后再在14(TC的烘箱內烘4h，待烘 干然后將薄膜拿出，放平備用。 實施例5 :把10g環氧樹脂和4g上轉換熒光粉Y0C1: Yb， Er放入三頸燒瓶中，將此 混合物在室溫下攪拌溶脹30min ;然后轉移到7(TC左右的超級恒溫槽內攪拌溶解4h ;將靜 置后的漿液倒在PET薄膜上，用玻璃棒輕輕刮出一層薄膜，其后再在13(TC的烘箱內烘3h， 待烘干然后將薄膜拿出，放平備用。 實施例6 :將制備的YAG-0熒光薄膜、YAG-2熒光薄膜、YAG-5熒光薄膜覆蓋在鹵鎢 燈上，對比于純鹵鎢燈，測量其發射光譜，如圖3所示。
權利要求
一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法，其特征在于具體步驟如下1)將熒光粉和有機物放入容器中，攪拌溶脹；2)將容器轉移到恒溫槽內攪拌溶解，得漿液，靜置；3)將靜置后的漿液倒入襯底表面，形成一層薄膜，烘干，固化，即得一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜。
2. 如權利要求1所述的一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法，其特 征在于在步驟l)中，所述熒光粉和有機物的含量，按質量百分比為熒光粉5% 50%，有機 物95% 50%。
3. 如權利要求1所述的一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法，其特 征在于在步驟1)中，所述熒光粉為下轉換熒光粉或上轉換熒光粉，所述有機物選自PVA、硅 樹脂或環氧樹脂。
4. 如權利要求1所述的一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法，其特 征在于在步驟1)中，所述攪拌溶脹是在室溫下攪拌溶脹10 60min。
5. 如權利要求1所述的一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法，其特 征在于在步驟2)中，所述攪拌溶解的溫度為50 9(TC，攪拌溶解的時間為1 5h。
6. 如權利要求1所述的一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法，其特 征在于在步驟3)中，所述襯底為玻璃或PET薄膜。
7. 如權利要求1所述的一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法，其特 征在于在步驟3)中，所述薄膜的厚度為O. 1 l.Omm。
8. 如權利要求1所述的一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法，其特 征在于在步驟3)中，所述形成一層薄膜的方法是采用流延方式用玻璃棒刮出一層薄膜。
9. 如權利要求1所述的一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法，其特 征在于在步驟3)中，所述烘干的溫度為100 15(TC，烘干的時間為1 5h。
全文摘要
一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法，涉及一種太陽能電池。提供一種可提高太陽能電池轉換效率的熒光薄膜的制備方法。將熒光粉和有機物放入容器中，攪拌溶脹；將容器轉移到恒溫槽內攪拌溶解得漿液，倒入襯底表面形成薄膜，烘干固化。熒光薄膜中，熒光粉在有機物中均勻分布，表面平整光亮，厚度可控。適用范圍廣，可選擇上轉換熒光粉和下轉換熒光粉，將紅外光、紫外光和藍光轉換成可見光，提高太陽能電池的光轉換效率。原料容易獲得，價格較低，操作簡單，容易實施。熒光薄膜可裁剪，適用于搭配各種形狀的太陽能電池。將熒光薄膜覆蓋在鹵鎢燈上，測量其發射光譜，對比純鹵鎢燈，在500～700nm波段附近，熒光強度有較大提高。
文檔編號H01L31/055GK101699636SQ20091011268
公開日2010年4月28日 申請日期2009年10月22日 優先權日2009年10月22日
發明者曹澤亮, 洪禮清, 熊兆賢, 鄭敏 申請人:廈門大學