[发明专利]用于增强太阳能收集效率的压敏粘合剂型波长转换带

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2012年2月1日提交的第61/593,720号美国临时专利申请和2012年2月2日提交的第61/594,288号美国临时专利申请的优先权。所有前述申请均通过引用完整并入用于所有目的。

发明背景

技术领域

本发明通常涉及压敏粘合剂型波长转换带，其容易应用于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置，并对于可用于提高这些装置的太阳能收集效率。

背景技术

太阳能的使用提供了传统化石能源的有前途的替代能源，因此可以将太阳能转换为电的装置、如光伏装置(还被称为太阳能电池)的发展近年来已经引起相当大的关注。已经开发了几种不同类型的成熟的光伏装置，仅举几例，包括基于硅的装置、III-V和II-VI PN结装置、铜-铟-镓-硒(CIGS)薄膜装置、有机敏化剂装置、有机薄膜装置和硫化镉/碲化镉(CdS/CdTe)薄膜装置。这些装置的更多细节可以在文献中找到，例如Lin等，“High Photoelectric Conversion Efficiency of Metal Phthalocyanine/Fullerene Heterojunction Photovoltaic Device”(International Journal of Molecular Sciences2011)。然而，这些装置中许多装置的光电转换效率仍然具有提高的空间，而提高该效率的技术的开发对许多研究者来说是不断的挑战。

近来，一种用以提高光伏装置效率而开发的技术是利用波长下移膜。光伏装置中的许多不能有效地利用光的整个光谱，这是因为装置上的材料吸收特定波长的光(一般为较短的紫外波长)，而不是使光穿过而达到可以将其转换为电的光导层。波长下移膜的应用吸收较短波长光子，并以更有利的较长波长再次发射光子，所述光子随后可以被装置中的光导层吸收，并转换为电。

通常在薄膜CdS/CdTe和CIGS太阳能电池中观察到该现象，两者都使用CdS作为窗口层。这些薄膜太阳能电池的低成本和高效率近年来已经引起相当大的关注，典型的商业电池具有10％至16％的光电转换效率。然而，这些装置的一个问题是CdS的能隙，大约2.41eV，其导致波长低于514nm的光被CdS吸收，而不是穿过以达到可以将其转换为能量的光导层。这种不能利用光的整个光谱有效地降低装置的整体光电转换效率。

已经有许多报道公开了利用波长下移材料来改善光伏装置的性能。例如，第2009/0151785号美国专利申请公布披露了基于硅的太阳能电池，其包含波长下移的无机磷光体材料。第2011/0011455号美国专利申请公布披露了集成的太阳能电池，其包括等离子体层、波长转换层和光伏层。第7,791,157号美国专利公开了具有包含量子点化合物的波长转换层的太阳能电池。第2010/0294339号美国专利申请公布披露了集成的光伏装置，其包含发光下移材料，然而没有构建示例性实施方案。第2010/0012183号美国专利申请公布披露了具有波长下移光致发光介质的薄膜太阳能电池；然而没有提供实例。第2008/0236667号美国专利申请公布披露了以薄膜聚合物形式制成的增强光谱转换膜，所述薄膜聚合物包含无机荧光粉末。然而，通过引用完整并入本文的这些专利和专利申请公布中的每一个均使用耗时且有时复杂并昂贵的技术，所述技术可能需要特殊的成套工具来将波长转换膜应用于太阳能电池装置。这些技术包括旋转涂布、滴铸、沉降、溶剂蒸发、化学气相沉积、物理气相沉积等。

发明内容

提供了包括压敏粘合剂层的压敏粘合剂型波长转换带。在一些实施方案中，这类波长转换带配置为容易应用于太阳能收集装置，例如太阳能电池、太阳能电池板和光伏装置。一些实施方案提供当应用于那些装置的光入射表面时可以增强太阳能收集效率的装置。在一些实施方案中，用于波长转换的压敏粘合剂带包括压敏粘合剂层。在一些实施方案中，压敏粘合剂层包含粘性聚合材料和至少一种发光染料。在一些实施方案中，该带接收作为输入的至少一种具有第一波长的光子，并提供作为输出的至少一种具有与第一波长不同的第二波长的光子。在一些实施方案中，压敏粘合剂层为光学透明的。