[发明专利]光谱下转移彩色电池组件

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光电转换技术领域，尤其涉及一种对光谱具有下转移功能的彩色电池组件。

背景技术

目前，商业化光伏组件发展到今天，已经到了非常成熟的阶段，人们通过改良组件的各个技术环节，很难在组件效率上有很大的进步。对于晶体硅组件，光谱响应的范围在波长1100nm的光谱区域，但最佳响应波长在600nm附近。对于太阳光谱的短波部分，太阳电池对其的响应并不理想，这些短波光是引起电池热效应的主要原因，强烈的热效应会严重影响电池和组件效率的稳定性，并且，太阳光中紫外光是电池组件中EVA老化的主要原因。另外，人们在安装光伏组件的时候，往往要占用一些空间，将光伏组件和建筑完美的一体化是人们一直努力的方向。

将光致发光材料运用到组件中，将能有效地调节太阳光谱，以改进电池对太阳光谱的响应，光致发光材料，分为上转换、下转换和下转移，上转换发光是吸收多个低能红外光子发射一个高能可见光子，主要利用稀土掺杂的无机材料，由于稀土元素的上转换发光过程属于禁戒跃迁的过程，所以发光效率低，不太适合应用到太阳电池。下转换发光是吸收一个高能光子发射两个低能光子，理论上量子效率高，所用的转换材料主要是稀土掺杂的无机发光材料，此类材料的吸收光谱范围窄，价格昂贵，离实际应用还有一定的距离。下转移是指将电池响应差的高能短波光转换成响应好的长波光，以增强电池对短波光尤其是紫外光的光谱响应。主要涉及的材料是纳米半导体材料，此类材料发光吸收光谱范围大，发光效率高，价格便宜，有较好的应用前景。近来，人们将有机电池贴到含有有机小分子荧光材料的平板的一侧，该类荧光材料吸收一定波长范围的光，并发射出能被有机电池吸收的光，部分发射光在平板中通过光波导效应聚集到平板一侧，最后被有机电池吸收。该种设计并不适合于应用到某些电池及其组件例如硅电池组件，另外，这些有机小分子荧光材料稳定性差，吸收光谱范围窄，对太阳光谱的利用率差。

发明内容

为了改进电池对短波光的光谱响应，本发明所要解决的技术问题是：通过增强对太阳光谱的短波部分的响应，提高太阳能电池的光电转换效率，并有效减轻电池热效应，通过有效吸收太阳光谱中的紫外部分，延缓EVA老化，通过调节组件颜色，实现组件彩色化，以利于光伏和建筑一体化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光谱下转移彩色电池组件，包括太能电池阵列，在所述的太阳电池阵列的电池片的受光面前方区域设置光谱下转移光学介质层，光谱下转移光学介质层将电池光谱响应差的短波段吸收并转移到电池光谱响应理想的长波段，转移后通过电池片进行光电转换。为了保证材料的稳定性好，发射光谱窄，吸收光谱范围广，可将电池光谱响应差的短波部分有效吸收并转移到电池光谱响应理想的长波段。光谱下转移光学介质层包括介质和用于光谱下转移的半导体量子点，半导体量子点均匀分散在介质中。介质是包含半导体量子点的稳定液体，半导体量子点均匀分散在稳定液体中。将中间留有薄层空隙的玻璃板、PVB膜、电池阵列、TPT背板层压，将含有半导体量子点的稳定液体注入玻璃板的薄层空隙。

对于半导体量子点的选用，半导体量子点是指II-VI族化合物的纳米颗粒，具有同质或者异质多层的结构。该种材料吸收截面大，发光效率高，稳定。具体为：半导体量子点是具有核壳异质结构的CdSe@CdS或CdSe@ZnS量子点。通过调节半导体量子点的粒径来调节材料的吸收和发射峰位置，并能有效调节组件颜色。

本发明的有益效果是：通过将具有光谱下转移功能的半导体量子点应用到常规电池组件，增强组件对太阳光谱的短波部分的响应，并有效减轻电池热效应，通过有效吸收太阳光谱中的紫外部分，延缓EVA老化，该类组件颜色鲜艳可调，外形美观，适合于与建筑一体化；另外，该类组件制作工艺简单，可充分利用现有成熟的制造工艺。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是将半导体纳米材料掺入高透光玻璃经层压后的结构示意图；

图3是将半导体纳米材料掺入有机硅胶经层压后的结构示意图；

图4是将含半导体纳米材料的涂层覆盖到高透光玻璃上下表面经层压后的结构示意图；

图5是将含半导体纳米材料的液体注入空腔的结构示意图。

其中：1、电池阵列，2、光学介质层，3、半导体量子点，4、普通介质层，5、背板，6、EVA膜，7、玻璃板，8、涂层或薄膜，9、PVB膜。

具体实施方式