專利名稱：：檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及太陽電池
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置。
背景技術(shù)：
：光伏發(fā)電是國際公認(rèn)的解決能源缺乏與環(huán)境污染問題的有效途徑之一。光伏發(fā)電量占世界總發(fā)電量的比例逐年提升。特別是近兩年，光伏發(fā)電的廣泛應(yīng)用推動了光伏研究領(lǐng)域的理論深入。為了使光伏發(fā)電能夠成為未來能源的重要組成部分，關(guān)鍵是要將光伏發(fā)電的成本降到與常規(guī)能源的成本相當(dāng)，而提高電池效率，是降低光伏發(fā)電成本的重要途徑。為了獲得高效率的太陽電池，要求太陽電池能夠吸收盡可能多的太陽光。但是，現(xiàn)在所有的太陽電池，由于材料本身帶隙和電池結(jié)構(gòu)的限制只能吸收太陽光鐠中的可見光部分，使得太陽光i普組成中超過40%的近紅外太陽光不能被充分地利用。上轉(zhuǎn)換材料是一種能將近紅外光轉(zhuǎn)變成可見光的材料，將其應(yīng)用于現(xiàn)有的太陽電池結(jié)構(gòu)中，將會讓太陽電池進一步充分地利用太陽光，這樣可以提高太陽電池的短路電流密度，進而提高太陽電池的效率。但是，由于現(xiàn)在制作上轉(zhuǎn)換材料的技術(shù)水平還不是太高，上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池效率的提高較為有限，且現(xiàn)在太陽電池的制造技術(shù)不太穩(wěn)定，同樣條件下所制備太陽電池的效率不太一樣，因此，直接測試具有上轉(zhuǎn)換材料的太陽電池效率提高的效果不理想。目前還沒有出現(xiàn)一種電池測試系統(tǒng)，可以有效地檢測出不同的上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池效率的提高效果，實現(xiàn)對不同上轉(zhuǎn)換材料的光轉(zhuǎn)換效果的驗證，獲知不同上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池效率的提高效果。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置，該裝置可以通過有效地檢測不同的上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度的提高效果，實現(xiàn)對不同上轉(zhuǎn)換材料的光轉(zhuǎn)換效果的驗證，獲知不同上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池效率的提高效果，從而促進上轉(zhuǎn)換材料制備^^支術(shù)的發(fā)展以及在太陽電池中的應(yīng)用，具有重大的生產(chǎn)實踐意義。為此，本發(fā)明提供了一種檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置，包括有工作暗室10，該工作暗室10里水平放置有近紅外光源20，所述近紅外光源20的右邊縱向設(shè)置有太陽電池30，所述太陽電池30位于所述近紅外光源20右端發(fā)射孔相對應(yīng)的位置，所述太陽電池30的兩極與工作暗室10外部的電流表40相連，所述太陽電池30上i殳置有上轉(zhuǎn)換材料50。優(yōu)選地，所述工作暗室10中垂直設(shè)置有隔板11,所述隔板11位于所述近紅外光源20的右邊，所述隔板11在與近紅外光源20右端發(fā)射孔相對應(yīng)的位置上開有開孔12，所述太陽電池30位于所述隔板11的右側(cè)壁且其底部覆蓋在開孔12上。優(yōu)選地，所述太陽電池30由位于其左端的襯底33、襯底33上面沉積的薄膜31和位于其右端的一層反射層32組成，所述襯底33和其上面沉積的薄膜31、反射層32相互平行。優(yōu)選地，所述太陽電池30左端的襯底33為塑料襯底或者玻璃襯底。優(yōu)選地，所述薄膜31為硅基薄膜。優(yōu)選地，所述上轉(zhuǎn)換材料50設(shè)置在所述薄膜31和位于其右端的一層反射層32之間。優(yōu)選地，所述上轉(zhuǎn)換材料50設(shè)置在襯底33的左側(cè)面上。優(yōu)選地，所述近紅外光源20為近紅外光激光器。由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，本發(fā)明與現(xiàn)有4支術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置，該裝置可以通過有效地檢測不同的上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度的提高效果，實現(xiàn)對不同上轉(zhuǎn)換材料的光轉(zhuǎn)換效果的驗證，獲知不同上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池效率的提高效果，從而促進上轉(zhuǎn)換材料制備技術(shù)的發(fā)展以及在太陽電池中的應(yīng)用，具有重大的生產(chǎn)實踐意義。圖l是本發(fā)明提供的一種檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置在沒有加入上轉(zhuǎn)換材料時的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明提供的一種檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置在加入上轉(zhuǎn)換材料，并對該上轉(zhuǎn)換材料進行檢測時的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式為了使本
技術(shù)領(lǐng)域：
的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明提供的一種檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置在沒有加入上轉(zhuǎn)換材料時的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明提供的一種檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置在加入上轉(zhuǎn)換材料，并對該上轉(zhuǎn)換材料進行檢測時的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖l、圖2，本發(fā)明提供了一種檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置，該裝置包括有工作暗室IO，該工作暗室10里水平放置有近紅外光源20，該近紅外光源20用于產(chǎn)生近紅外光；在本發(fā)明中，所述近紅外光源20優(yōu)選為近紅外光激光器以及其他能夠產(chǎn)生近紅外光的光源。該工作暗室10中垂直設(shè)置有隔板11,所述隔板ll位于所述近紅外光源20的右邊，所述隔板11在與近紅外光源20右端發(fā)射孔相對應(yīng)的位置上開有開孔12;所述隔板11的右側(cè)壁上縱向設(shè)置有太陽電池30,所迷太陽電池30的底部覆蓋在開孔12上，這樣使得近紅外光源20右端發(fā)射孔所發(fā)出的近紅外光可以通過開孔12進入到太陽電池30中。所述太陽電池30由位于其左端的襯底33、襯底33上面沉積的薄膜31和位于其右端的一層反射層32組成，所述薄膜31位于所述襯底33和反射層32之間，所述襯底33和其上面沉積的薄膜31、反射層32相互平行，所述反射層32位于薄膜31的右側(cè)。于是，近紅外光源20右端發(fā)射孔所發(fā)出的近紅外光可以通過開孔12進入到太陽電池30時，近紅外光首先透過襯底33和薄膜31,然后到達(dá)反射層32。需要說明的是，在本發(fā)明中，所述太陽電池30左端的襯底33可以為塑料襯底或者玻璃襯底，以及其他透明的襯底。此外，在本發(fā)明中，所述襯底33上面沉積的薄膜31優(yōu)選為硅基薄膜，可以為頂襯結(jié)構(gòu)p-i-n型，也可以為底襯結(jié)構(gòu)n-i-p型，包括非晶石圭基薄膜、微晶硅基薄膜和納米硅基薄膜等多種硅基薄膜，所述襯底33上面沉積的薄膜31的最后一層材料是透明導(dǎo)電薄膜，所述太陽電池30的結(jié)構(gòu)可以為單結(jié)，也可以為多結(jié)。在本發(fā)明中，所述工作暗室10的外面設(shè)置有一個電流表40，該電流表40與太陽電池30的兩極相連，從而通過電流表40可以檢測獲知太陽電池30的短路電流。參見圖2，當(dāng)需要檢測上轉(zhuǎn)換材料50對太陽電池30的短路電流密度的影響時，上轉(zhuǎn)換材料50設(shè)置在所述襯底33上面沉積的薄膜31和反射層32之間，太陽電池30時，近紅外光首先透過襯底33和其上面沉積的薄膜31,然后通過位于襯底33上面沉積的薄膜31和反射層32之間的上轉(zhuǎn)換材料50的轉(zhuǎn)換作用，近紅外光被轉(zhuǎn)換為可見光，接著可見光在反射層32的作用下，進行反射，全部進入到太陽電池30中，從而被太陽電池30所吸收，產(chǎn)生短路電流，并可以通過該太陽電池30所外接的電流表40所檢測到。此外，需要說明的是，本發(fā)明的上述上轉(zhuǎn)換材料50還可以設(shè)置在所述襯底33的左側(cè)面上，這樣，近紅外光源20右端發(fā)射孔所發(fā)出的近紅外光首先透過上轉(zhuǎn)換材料50,由上轉(zhuǎn)換材料50轉(zhuǎn)換為可見光，可見光的一部分凈皮太陽電池吸收，還有一部分透過襯底33和薄膜31，接著在反射層32的作用下進行反射，全部進入到太陽電池30中，同樣會被太陽電池30所吸收，產(chǎn)生短路電流，并可以通過該太陽電池30所外接的電流表40所檢測到。對于上述本發(fā)明提供的檢測裝置，可以通過測試太陽電池在近紅外光照射下有無短路電流密度的提高來證明加入上轉(zhuǎn)換材料給太陽電池所帶來的效果。具體實現(xiàn)上，可以采用兩種情況對照，一種是采用不加上轉(zhuǎn)換材料的情況下，測試太陽電池在近紅外光下的短路電流，參見圖l,近紅外光源提供近紅外光，光線透過電池的襯底到達(dá)太陽電池，在反射層的作用下，近紅外光反射到太陽電池中去，電池不能吸收利用近紅外光，不會產(chǎn)生載流子，這樣就不會產(chǎn)生短路電流，即位于工作暗室中的太陽電池在近紅外光照射下，太陽電池的光譜響應(yīng)為零。另一種是采用加上轉(zhuǎn)換材料的太陽電池，測試其在近紅外光照射下的短路電流，參見圖2，對于加入上轉(zhuǎn)換材料的太陽電池，由于上轉(zhuǎn)換材料對近紅外光的上轉(zhuǎn)換作用，上轉(zhuǎn)換材料把其中的近紅外光轉(zhuǎn)變成可見光，在反射層的作用下，發(fā)出來的可見光全部進入到太陽電池之中，并被電池吸收利用，這樣太陽電池就會有所響應(yīng)，產(chǎn)生短路電流，該短路電流可以凈皮外部的電流表所檢測到，從而上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池的影響可以在短路電流上很直接的反應(yīng)出來。因此，加入有上轉(zhuǎn)換材料和沒有加入上轉(zhuǎn)換材料的太陽電池具有的短路電流存在明顯的對比，這樣就4吏得對上轉(zhuǎn)換材料應(yīng)用在太陽電池上的效果的檢測變得容易，檢測結(jié)果變得直觀可信。實施例以非晶硅薄膜太陽電池為例，采用波長為980nm的激光器作為近紅外光源，所選擇的上轉(zhuǎn)換材料為可以進行980nm波長光激發(fā)，并能發(fā)出可見光的上轉(zhuǎn)換NaYF4:Er，Yb材料。任意選擇同樣條件下制備的四個太陽電池(即電池l、電池2、電池3和電池4),使用本發(fā)明提供的檢測裝電流密度(用電流表檢測出的電流除以太陽電池的面積得到太陽電池的短路電流密度)，檢測結(jié)果如下表1所示。表l:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由上可知，加入有上轉(zhuǎn)換材料和沒有加入上轉(zhuǎn)換材料的太陽電池具有的短路電流存在明顯的對比，這樣可以很容易獲知上轉(zhuǎn)換材料在太陽電池上的應(yīng)用效果。綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置，該裝置可以通過有效地檢測不同的上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度的提高效果，實現(xiàn)對不同上轉(zhuǎn)換材料的光轉(zhuǎn)換效果的驗證，獲知不同上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池效率的提高效果，從而促進上轉(zhuǎn)換材料制備技術(shù)的發(fā)展以及在太陽電池中的應(yīng)用，具有重大的生產(chǎn)實踐意義。運用本發(fā)明，可以進行不同上轉(zhuǎn)換材料對電池短路電流密度影響的測試研究，為指導(dǎo)優(yōu)化上轉(zhuǎn)換材料，提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率提供了很好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。此外，本發(fā)明所提供的檢測裝置還具有直觀，可靠，靈敏度高，對設(shè)備穩(wěn)定性依賴程度小等優(yōu)點。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。權(quán)利要求1、一種檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置，其特征在于，包括有工作暗室(10)，該工作暗室(10)里水平放置有近紅外光源(20)，所述近紅外光源(20)的右邊縱向設(shè)置有太陽電池(30)，所述太陽電池(30)位于所述近紅外光源(20)右端發(fā)射孔相對應(yīng)的位置，所述太陽電池(30)的兩極與工作暗室(10)外部的電流表(40)相連，所述太陽電池(30)上設(shè)置有上轉(zhuǎn)換材料(50)。2、如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述工作暗室(10)中垂直設(shè)置有隔板(11)，所述隔板(11)位于所述近紅外光源(20)的右邊，所述隔板(11)在與近紅外光源(20)右端發(fā)射孔相對應(yīng)的位置上開有開孔(12),所述太陽電池(30)位于所述隔板(11)的右側(cè)壁且其底部覆蓋在開孔(12)上。3、如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述太陽電池(30)由位于其左端的襯底(33)、襯底(33)上面沉積的薄膜(31)和位于其右端的一層反射層(32)組成，所述襯底(33)和其上面沉積的薄膜(31)、反射層(32)相互平行。4、如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述太陽電池(30)左端的襯底(33)為塑料襯底或者玻璃襯底。5、如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述薄膜(31)為硅基薄膜。6、如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述上轉(zhuǎn)換材料(50)設(shè)置在所述薄膜(31)和反射層(32)之間。7、如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述上轉(zhuǎn)換材料(50)設(shè)置在玻璃襯底(33)的左側(cè)面上。8、如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述近紅外光源(20)為近紅外光激光器。全文摘要本發(fā)明公開了一種檢測上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度提高效果的裝置，包括有工作暗室(10)，該工作暗室(10)里水平放置有近紅外光源(20)，所述近紅外光源(20)的右邊縱向設(shè)置有太陽電池(30)，所述太陽電池(30)位于所述近紅外光源(20)右端發(fā)射孔相對應(yīng)的位置，所述太陽電池(30)的兩極與工作暗室(10)外部的電流表(40)相連，所述太陽電池(30)上設(shè)置有上轉(zhuǎn)換材料(50)。本發(fā)明提供的裝置可以通過檢測不同的上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池短路電流密度的提高效果，實現(xiàn)對不同上轉(zhuǎn)換材料的光轉(zhuǎn)換效果的驗證，獲知不同上轉(zhuǎn)換材料對太陽電池效率的提高效果，從而促進上轉(zhuǎn)換材料制備技術(shù)的發(fā)展以及在太陽電池中的應(yīng)用。文檔編號G01R31/26GK101576602SQ20091006933公開日2009年11月11日申請日期2009年6月19日優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日發(fā)明者張曉丹,熊紹珍,王東豐,耿新華,穎趙,魏長春申請人:南開大學(xué)