[发明专利]太阳能电池模块

说明书

技术领域

本发明涉及波长转换材料和材料结构的技术，特别涉及一种太阳能电池模块技术，其是通过材料结构减少光的反射并将200nm-500nm的光子转换成500nm-1100nm的光子，以提高太阳能电池的转换效率。

背景技术

目前太阳能电池普遍存在效率不高的问题。多结太阳能电池效率虽然较高，如目前三结叠层电池实验室能达到42％，但制造工艺复杂，成本昂贵，不利于大规模生产。目前市场上主要的电池都为单结电池。其中，单晶硅电池能量转换效率在16-20％，多晶硅在能量转换效率14-17％。单结砷化镓电池，实验室能量转换效率可以达到29％，产业化能量转换效率也基本只有20％。造成效率不高的原因主要是由于电池的能带结构和太阳光谱不匹配。一方面能量高于电池光学带隙的光子不能被有效充分利用，有部分能量转换成热，即热损耗；另一方面能量低于电池光学带隙的光子则不能被太阳能电池吸收，形成透射损耗。这两种损耗是太阳电池的主要损耗。例如晶硅太阳能电池，其理想效率只有31％(S-Q极限)，其中超过60％以上的能量就通过这两种损耗浪费掉。最为突出的近紫外到蓝光等高能光子，会在电池很薄的表面被吸收，不能很好的输运出去，形成“死层”，直接体现在太阳能电池在该部分的内量子效率低。因此通过将近紫外-蓝光等短波光子转换成一个或多个绿光-近红外等长波光子，可以增加太阳能电池外量子效率，由此提高太阳能电池效率。没有增益的下转换(一个短波光子转换成一个长波光子)即斯托克斯红移，很早就已经被发现。而有增益的下转换(一个短波光子转换成多个长波光子)则使太阳能电池在高能光子部分的响应理论上超过100％，实现太阳能电池效率显著提高。从Trμpke，T.，M.A.Green，and P.Wμrfel，Improving solar cell efficiencies by down-conversion of high-energy photons.Joμrnal of Applied Physics，2002.92(3)：p.1668-1674.可以看到理论上来说通过下转换材料在理想情况下太阳能电池效率可以高达40％。但在实验中，通过文献Klampaftis，E.，et al.，Enhancing the performance of solar cells via lμminescent down-shifting of the incident spectrμm：A review.Solar Energy Materials and Solar Cells，2009.93(8)：p.1182-1194.发现很多太阳能电池效率都没有达到实质性的提高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种太阳能电池模块，其可提高太阳能电池效率，可降低电池成本。

本发明提供一种太阳能电池模块，包括：

一太阳能电池片；

一波长转换膜，其制作在太阳能电池片上；

一玻璃层，其放置在太阳能电池片上；

一背板，其放置在太阳能电池片的背面。

本发明的有益效果是：

(1)通过波长转移，将一个近紫外-蓝光光子转移成绿光-近红外光子，使其与太阳能电池的最高响应波长相匹配，以达到提高太阳能电池的效率；

(2)通过稀土离子对，将一个近紫外-蓝光光子转换成多个绿光-近红外光子，减少多余能量的热损耗，提高太阳能电池在高能光子部分的响应，从而更有效的提高太阳能电池效率，形成所谓的新一代太阳能电池；

(3)波长转换膜采用直接生长形成膜，可以有效减少采用波长转换颗粒所带来的散射，提高透射，从而提高太阳能电池效率；

(4)采用含有如Eu²⁺，Ce³⁺等稀土离子的无机材料，具有吸收截面大，发光效率高的特点，提高了太阳能电池效率，克服了有机材料光致发光量子效率偏低以及其他一些无机离子吸收截面小的缺点；

(5)本发明还通过采用DBR(分布式布拉格反射)和倒金字塔绒面结构，减少界面反射，提高太阳能电池效率。

附图说明

为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1为本发明第一实施例，其是采用波长转换膜的太阳能电池模块示意图；

图2为本发明第二实施例，其是采用DBR结构的波长转换膜的太阳能电池模块示意图；