專利名稱：一種下轉(zhuǎn)換玻璃基片及其制備方法和在CdTe太陽能電池中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玻璃制備領(lǐng)域，特別涉及一種Bi2+和Tm3+共摻的下轉(zhuǎn)換玻璃基片及其制備方法和在CdTe太陽能電池中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
CdTe太陽能電池因為其優(yōu)秀的轉(zhuǎn)換效率，被認為是新一代太陽能電池材料。但是其轉(zhuǎn)換效率雖然比Si基的太陽能電池要大，但是仍然不能滿足滿足工業(yè)化生產(chǎn)的要求，因為太陽光譜的響應(yīng)峰值在500nm附近，而現(xiàn)在所有的太陽能電池都沒有能夠完全符合太陽光譜的，CdTe太陽能電池的有效吸收峰位于SOOnm附近。因此有人提出了使用一層下轉(zhuǎn)換層將可見光轉(zhuǎn)換成為近紅外光，在CMTe太陽能電池的玻璃基板上再加一層下轉(zhuǎn)換層，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括太陽能電池11、玻璃基板12、連接層13和下轉(zhuǎn)換層14。但是這樣的結(jié)構(gòu)，同時增加了寄生吸收，使得轉(zhuǎn)化出來的近紅外光有一部分被吸收、散射或者逃逸掉了，從而降低了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點與不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種下轉(zhuǎn)換玻璃基片，能夠吸收450nm-750nm的光,進而發(fā)出800nm的光,很好的響應(yīng)CMTe太陽能電池。本發(fā)明的目的之二在于提供上述下轉(zhuǎn)換玻璃基片的制備方法。本發(fā)明的目的 之三在于提供上述下轉(zhuǎn)換玻璃基片在CdTe太陽能電池中的應(yīng)用，減少了 CdTe太陽能電池的組成層數(shù)，從而有效地提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):一種下轉(zhuǎn)換玻璃基片，包含Bi2+和Tm3+，由以下氧化物按以下摩爾百分比組成:
GeO2 65-85%
MgO 0-15%
Al2O;, 0-15%
Bi2O3 0-2%
Tm2O3 0-3%。上述下轉(zhuǎn)換玻璃基片的制備方法，包括以下步驟:(I)按各氧化物組分的摩爾百分比稱取原料；GeO2 65-85%
MgO 0-15%
AI2O3 0-15%
Bi2O3 0-2%
Tm2O3 0-3%(2)將步驟(I)中稱量好的原料經(jīng)過球磨混勻后在坩堝中壓實，在溫度為1450-1650°C下熔制I 5小時；(3)將步驟(2)熔制得到的玻璃液澆注到模具上，冷卻后，經(jīng)退火去除殘余應(yīng)力，得到下轉(zhuǎn)換玻璃基片。上述下轉(zhuǎn)換玻璃基片在CdTe太陽能電池中的應(yīng)用，所述下轉(zhuǎn)換玻璃基片同時作為CdTe太陽能電池的下轉(zhuǎn)換層和襯底。本發(fā)明的Bi2+和Tm3+共摻的下轉(zhuǎn)換玻璃基片，Bi2+能夠吸收位于480nm-680nm的光，發(fā)光峰位于740nm,而Tm3+的吸收峰位于440nm-480nm和630nm-750nm,兩種離子共摻后Bi2+能夠?qū)⑽盏哪芰客ㄟ^能量傳遞傳遞給Tm3+，從而發(fā)出Tm3+的SOOnm的紅外光。Bi2+和Tm3+共摻后能夠吸收450nm-750nm的光,進而發(fā)出800nm的光,很好的響應(yīng)CMTe太陽能電池。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果:(I)本發(fā)明的Bi2+和Tm3+共摻的下轉(zhuǎn)換玻璃基片，在玻璃中能夠吸收450nm_750nm(Bi2+和Tm3+的吸收光譜的疊合)的光，進而發(fā)出800nm的光，很好的響應(yīng)CdTe太陽能電池。(2)本發(fā)明的Bi2+和Tm3+共摻的下轉(zhuǎn)換玻璃基片的制備方法，備工藝簡單，易于大面積推廣。(3)將本發(fā)明的Bi2+和Tm3+共摻的下轉(zhuǎn)換玻璃基片應(yīng)用于CdTe太陽能電池，可以同時代替現(xiàn)有CdTe太陽能電池的下轉(zhuǎn)換層和玻璃襯底，減少了寄生吸收，提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率；同時由于去除了下轉(zhuǎn)換層，因此大大簡化了封裝程序，提高了封裝效率。


圖1為現(xiàn)有的CdTe太陽能電池的封裝示意圖。圖2為實施例1制備的Bi2+和Tm3+共摻的下轉(zhuǎn)換玻璃基片的發(fā)射光譜及激發(fā)光譜，AMl.5太陽光譜以及CdTe太陽能電池響應(yīng)曲線。圖3為實施例1制備的Bi2+單摻和Tm3+單摻的玻璃中，Bi2+的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，Tm3+的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜。圖4為實施例1制備的Bi2+和Tm3+共摻的下轉(zhuǎn)換玻璃基片與CdTe太陽能電池的封裝示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。 實施例1
分別稱取氧化鍺、氧化鎂、氧化招、氧化秘、氧化錢、按照比例73.5Ge02-14Mg0-llAI2O3-0.5Bi20-lTm203，將稱量好的原料經(jīng)過球磨混勻后在坩堝中壓實，在溫度為1550°C下熔制1.5小時，期間攪拌均勻，將熔制的玻璃液澆注到銅板模具上，冷卻后，經(jīng)退火去除殘余應(yīng)力，得到下轉(zhuǎn)換玻璃基片。圖2為實施例1制備的Bi2+和Tm3+共摻的下轉(zhuǎn)換玻璃基片的發(fā)射光譜及激發(fā)光譜，AMl.5太陽光譜以及CdTe太陽能電池響應(yīng)曲線。由圖可知，本實施例制備的玻璃基片可以將450nm-750nm的光轉(zhuǎn)變成為800nm的光。圖3為實施例1制備的Bi2+單摻和Tm3+單摻的玻璃中，Bi2+的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，Tm3+的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜。Bi2+能夠吸收位于480nm-680nm的光，發(fā)光峰位于740nm，而Tm3+的吸收峰位于440nm-480nm和630nm-750nm,兩種離子共摻后Bi2+能夠?qū)⑽盏哪芰客ㄟ^能量傳遞傳遞給Tm3+，從而發(fā)出Tm3+的SOOnm的紅外光。Bi2+和Tm3+共摻后能夠吸收450nm-750nm的光，進而發(fā)出800nm的光，圖4為本實施例制備的下轉(zhuǎn)換玻璃基片22與CdTe太陽能電池21的封裝示意圖，本實施例制備的下轉(zhuǎn)換玻璃基片作為CdTe太陽能電池的生長基板，從而簡化封裝，由于去除了下轉(zhuǎn)換層，減少了寄生吸收，提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。實施例2分別稱取氧化鍺、氧化鎂、氧化招、氧化秘、氧化錢,按照比例65Ge02-15Mg0_15Al203_2Bi20-3Tm203，將稱量好 的原料經(jīng)過球磨混勻后在坩堝中壓實，在溫度為1450°C下熔制5小時，期間攪拌均勻，將熔制的玻璃液澆注到銅板模具上，冷卻后，經(jīng)退火去除殘余應(yīng)力，得到下轉(zhuǎn)換玻璃基片。實施例3分別稱取氧化鍺、氧化鎂、氧化鋁、氧化鉍、氧化錢，按照比例75Ge02-15Mg0-7Al203-3Tm203，將稱量好的原料經(jīng)過球磨混勻后在坩堝中壓實，在溫度為1650°C下熔制I小時，期間攪拌均勻，將熔制的玻璃液澆注到銅板模具上，冷卻后，經(jīng)退火去除殘余應(yīng)力，得到下轉(zhuǎn)換玻璃基片。實施例4分別稱取氧化鍺、氧化鎂、氧化鋁、氧化鉍、氧化錢，按照比例85Ge02-5Mg0-8Al203-2Bi20,將稱量好的原料經(jīng)過球磨混勻后在坩堝中壓實，在溫度為1650°C下熔制I小時，期間攪拌均勻，將熔制的玻璃液澆注到銅板模具上，冷卻后，經(jīng)退火去除殘余應(yīng)力，得到下轉(zhuǎn)換玻璃基片。實施例5分別稱取氧化鍺、氧化鎂、氧化鋁、氧化鉍、氧化錢，按照比例85Ge02-10Mg0-2Bi20-3Tm203，將稱量好的原料經(jīng)過球磨混勻后在坩堝中壓實，在溫度為1450°C下熔制5小時，期間攪拌均勻，將熔制的玻璃液澆注到銅板模具上，冷卻后，經(jīng)退火去除殘余應(yīng)力，得到下轉(zhuǎn)換玻璃基片。實施例6分別稱取氧化鍺、氧化鎂、氧化鋁、氧化鉍、氧化錢，按照比例85Ge02-1OA1203-2Bi20-3Tm203，將稱量好的原料經(jīng)過球磨混勻后在坩堝中壓實，在溫度為1450°C下熔制5小時，期間攪拌均勻，將熔制的玻璃液澆注到銅板模具上，冷卻后，經(jīng)退火去除殘余應(yīng)力，得到下轉(zhuǎn)換玻璃基片。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式， 都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種下轉(zhuǎn)換玻璃基片，其特征在于，包含Bi2+和Tm3+，由以下氧化物按以下摩爾百分比組成:GeO2 65-85%MgO 0-15% Al2O3 0-15% Bi2O3 0-2% Tm2O3 0-3%
2.權(quán)利要求1所述下轉(zhuǎn)換 玻璃基片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (O按各氧化物組分的摩爾百分比稱取原料；GeO2 65-85%MgO 0-15% Al2O3 0-15% Bi2O3 0-2% Tm2O3 0-3% (2)將步驟(I)中稱量好的原料經(jīng)過球磨混勻后在坩堝中壓實，在溫度為1450-1650°C下熔制I 5小時； (3)將步驟(2)熔制得到的玻璃液澆注到模具上，冷卻后，經(jīng)退火去除殘余應(yīng)力，得到下轉(zhuǎn)換玻璃基片。
3.權(quán)利要求1所述下轉(zhuǎn)換玻璃基片在CdTe太陽能電池中的應(yīng)用，其特征在于，所述下轉(zhuǎn)換玻璃基片同時作為CdTe太陽能電池的下轉(zhuǎn)換層和襯底。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種下轉(zhuǎn)換玻璃基片,包含Bi2+和Tm3+，由以下氧化物按以下摩爾比組成:65-85%的GeO2、0-15%的MgO、0-15%的Al2O3、0-2%的Bi2O3和0-3%的Tm2O3。本發(fā)明還公開了上述下轉(zhuǎn)換玻璃基片的制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明下轉(zhuǎn)換玻璃基片，能夠吸收450nm-750nm的光，進而發(fā)出800nm的光，很好的響應(yīng)CdTe太陽能電池，將本發(fā)明的下轉(zhuǎn)換玻璃基片應(yīng)用于CdTe太陽能電池，可以同時代替現(xiàn)有CdTe太陽能電池的下轉(zhuǎn)換層和玻璃襯底，提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率、提高了封裝效率。
文檔編號H01L31/18GK103214183SQ20131010564
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者李楊, 董國平, 邱建榮, 馬志軍 申請人:華南理工大學(xué)