一種太陽(yáng)能電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，特別是設(shè)及了一種太陽(yáng)能電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 娃基太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)開(kāi)始于20世紀(jì)中期，更確切地說(shuō)是20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí) 人們正在積極地開(kāi)發(fā)近地宇宙空間。娃基太陽(yáng)能電池的積極倡導(dǎo)者是美國(guó)、蘇俄W及日本 的科學(xué)家和工程師。運(yùn)些最初的研究成果編錄于專題論文集(請(qǐng)參照"半導(dǎo)體福射能量轉(zhuǎn) 換"408頁(yè)，莫斯科，外國(guó)文獻(xiàn)出版社，1959年)。按照最初的分類人們進(jìn)行了如下劃分：1.光 電福射能量轉(zhuǎn)換器；2.熱電福射能量轉(zhuǎn)換器；W及3.半導(dǎo)體電磁福射轉(zhuǎn)換器。
[0003] 理論計(jì)算表明，傳統(tǒng)娃電池的極限光電轉(zhuǎn)換率為29%，所W僅靠材料處理工藝的改 進(jìn)已經(jīng)很難進(jìn)一步提高其能量轉(zhuǎn)換效率。太陽(yáng)電池專家B.S.化Chards曾指出，未來(lái)光電轉(zhuǎn) 換效率進(jìn)一步提高將主要依靠對(duì)輸入的太陽(yáng)光譜進(jìn)行調(diào)制。由于娃半導(dǎo)體具有固定的帶隙 (1. 12eV)，傳統(tǒng)的晶體娃太陽(yáng)電池?zé)o法完全吸收轉(zhuǎn)換自然的太陽(yáng)光能量。到達(dá)地面的太陽(yáng) 紅外光譜區(qū)的能量約占整個(gè)太陽(yáng)光譜能量的50%，但只有波長(zhǎng)小于IlOOnm的太陽(yáng)光才能在 娃晶體中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，波長(zhǎng)大于IlOOnm的紅外光和波長(zhǎng)小于400nm的紫外光都無(wú)法被娃 太陽(yáng)電池所利用。利用上轉(zhuǎn)換或下轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，可W對(duì)輸入的太陽(yáng)光譜進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)娃 太陽(yáng)電池對(duì)全波段太陽(yáng)光的利用，理論計(jì)算表明：常規(guī)太陽(yáng)福照度（AM1. 5)下，利用上轉(zhuǎn)換 或下轉(zhuǎn)換發(fā)光可將娃太陽(yáng)電池的極限轉(zhuǎn)換效率提高10% W上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池，其采用納米級(jí)的 紅光巧光組合物和NaYF4:孔3+，化納米巧光粉，為實(shí)現(xiàn)高效率娃基太陽(yáng)能電池創(chuàng)造可能 性。本發(fā)明還提供了一種太陽(yáng)能電池的制備方法。 陽(yáng)0化]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)W下技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)： 一種娃基太陽(yáng)能電池，該娃基太陽(yáng)能電池由一娃基電池板、覆蓋在該娃基電池板的一 透明玻璃及介于所述娃基電池板和透明玻璃之間的光轉(zhuǎn)化膠層，該光轉(zhuǎn)化膠層為填充有紅 光巧光組合物和NaYF4:孔3+，化納米巧光粉的乙基乙酸乙締醋透光聚合物；所述紅光巧光 組合物為YV04:化3+，Sr2+@YV〇4:化或YV〇4:Eu3+，Sr2+@YV〇4:化3+，Bi3+@Ag@Si〇2紅光巧 光組合物。
[0006] 一種太陽(yáng)能電池的制備方法，包括如下步驟：分別在上層透明玻璃基板和娃基電 池板之間使用光轉(zhuǎn)化膠層、下層背板和娃基電池板之間使用EVA膠膜作為封裝膜，放入真 空層壓機(jī)中，在溫度135~150°C、抽真空5分鐘，加壓10~15分鐘、加壓壓力0. 5~1.Okg/ cm2,封裝膜將各層材料粘結(jié)為一體，成為娃基太陽(yáng)能電池；其中，該光轉(zhuǎn)化膠層為填充有紅 光巧光組合物的乙基乙酸乙締醋透光聚合物或填充有紅光巧光組合物和NaYF4:孔 3+，化 納米巧光粉的乙基乙酸乙締醋透光聚合物，所述紅光巧光組合物為YV04:化3+，Sr2+@YV〇4: Eu3+，Si3+或YVO4:Eu3+，Sr2+@YV〇4:Eu3+，Si3+@Ag@Si〇2紅光巧光組合物。
[0007]本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明所提出的電池具有實(shí)質(zhì)性增大的參數(shù)。于本發(fā) 明所提出的娃基太陽(yáng)能電池中，其電壓值范圍提升了 24~30%，同時(shí)短路電流值增大，其 單位面積的娃基太陽(yáng)能電池具有更高的功率。
【附圖說(shuō)明】
[000引圖1表示由得到的不同巧光粉的粒徑分布的測(cè)定數(shù)據(jù)的圖，其中，1-1為實(shí)施例1 步驟S制得YV04: Eu3+, Sr2+@YV04: Eu3+, Bi3+核殼巧光粉的粒徑分布數(shù)據(jù)圖；1-2為實(shí)施例1 步驟四制得YV04:Eu3+，Sr2+@YV04:Eu3+，Bi 3+紅光巧光組合物的粒徑分布數(shù)據(jù)圖；1-3為所制 得NaYF4:孔3+，化納米巧光粉的粒徑分布數(shù)據(jù)圖； 圖2表示實(shí)施例1至5和對(duì)比例1、2制得的巧光粉620nm監(jiān)控波長(zhǎng)的激發(fā)光譜和365nm 激發(fā)波長(zhǎng)的發(fā)射光譜；其中2-1至2-7分別表示實(shí)施例1至實(shí)施例5及對(duì)比例1、2所對(duì)應(yīng) 的光譜圖； 圖3表示所制得NaYF4:孔3+，化納米巧光粉在980nm激發(fā)波長(zhǎng)的發(fā)射光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0010] 實(shí)施例1 一、制備YV04:Eu3+, Sr2+納米巧光粉 (1)將1. 2mmol Na3V〇4 ? 12&0溶解在含有5ml乙二醇和2ml蒸饋水的混合溶液中； (2)將上述溶液邊超聲攬拌（80KHZ超聲震動(dòng)和3(K)r/min離屯、速度攬拌）下邊逐滴滴入含 有1.5臟〇1-定配比的￥化〇3)3.6&0，￡11化〇3)3，8^側(cè)3)2(〇.9:0.03:0.07)的8 1111乙二 醇溶液中，再超聲攬拌（SOKHz超聲震動(dòng)和3(K)r/min離屯、速度攬拌）IOmin至溶液澄清，加 入20ml蒸饋水；（3)將反應(yīng)溶液倒入容積為50 ml的聚四氣乙締內(nèi)襯高壓反應(yīng)蓋內(nèi)，在真 空環(huán)境下，200乂下保溫反應(yīng)比，降至150°C下保溫反應(yīng)比，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫。將所 得懸浮液倒出，離屯、并用丙酬清洗3次獲得白色沉淀；（4)將該沉淀在90°C下干燥化，得到 平均粒徑 10~ISnm 的 Y〇.gV〇4:^\〇3，Sr\。細(xì)米巧光粉；（5)對(duì) Y 〇.gV〇4:^\〇3，Sr\〇細(xì) 米巧光粉進(jìn)行500°C真空熱處理Ih(快速升溫，優(yōu)選當(dāng)溫度達(dá)到500°C時(shí)再將巧光粉處于該 退火溫度下進(jìn)行熱處理)，獲得熱處理后平均粒徑20~30nm的Yu.gV〇4:Eu%.u3，Sr 2+。.。,納米巧 光粉。 W11] 二、制備YV04:Eu3+, Bi3+納米巧光粉 (1)將1. 2mmol Na3V〇4 ? 12&0溶解在含有5ml乙二醇和2ml蒸饋水的混合溶液中； (2)將上述溶液邊超聲攬拌（80KHZ超聲震動(dòng)和3(K)r/min離屯、速度攬拌）邊逐滴滴入含有 1. 5mmol-定配比的 Y(N03)3 ? 6&0，Eu(N〇3)3，Bi (N^)] (〇. 87:0. 03:0. 1)的 8 ml 乙二 醇溶液中，再超聲攬拌（80KHZ超聲震動(dòng)和3(K)r/min離屯、速度攬拌）IOmin至溶液澄清，加 入20ml蒸饋水；（3)將反應(yīng)溶液倒入容積為50 ml的聚四氣乙締內(nèi)襯高壓反應(yīng)蓋內(nèi)，在真 空環(huán)境下，18(TC下保溫反應(yīng)1.化，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫。將所得懸浮液倒出，離屯、并 用丙酬清洗3次獲得白色沉淀；（4)將該沉淀在90乂下干燥化，得到平均粒徑約IOnm的 Y〇.wV〇4:化\。3，Bi\ 1納米巧光粉。 陽(yáng)01引 S、制備 YV〇4:Eu3+，Sr2+@YV〇4:Eu3+，Bi 3+核殼巧光粉 (I)預(yù)分散：稱取0.1 g熱處理的YV〇4:Eu3+，Sr2+納米巧光粉置于IOml乙醇中，并進(jìn) 行超聲攬拌（IOOKHz超聲震動(dòng)和lOOOr/min離屯、速度攬拌）分散30min，制得溶液A ;稱 取0. 008gYV〇4:Eu3+，Bi3+納米巧光粉置于IOml乙醇中，并進(jìn)行超聲攬拌（80KHZ超聲震動(dòng) 和lOOOr/min離屯、速度攬拌）分散15min，制得溶液B ; (2)邊超聲攬拌（60KHZ超聲震動(dòng) 和5(K)r/min離屯、速度攬拌）溶液A，邊逐滴滴入溶液B ;繼續(xù)超聲攬拌（50KHZ超聲震動(dòng)和 l(K)r/min離屯、速度攬拌）5min再靜置5min，離屯、并用丙酬清洗3次獲得白色沉淀；（4)將 該沉淀在90°C下干燥化，得到平均粒徑40~60皿的YV〇4:Eu3+，Sr2+@YV〇4:Eu3+，Bi 3+核殼巧光 粉。 陽(yáng)〇1引 四、制備YV04:化3+，Sr2+@YV〇4:化 3+，Bi3+紅光巧光組合物 (1)將核殼巧光粉超聲攬拌（IOOKHz超聲震動(dòng)和lOOOr/min離屯、速度攬拌)分散于乙醇 中，制得溶液C ;之后加入一定比例的（4:1)水和氨水，攬拌均勻后加入正娃酸乙醋與核殼 巧光粉的質(zhì)量比為1. 5: 1，調(diào)節(jié)抑值為9,反應(yīng)溫度為20°C，反應(yīng)5小時(shí)；進(jìn)行離屯、并用丙 酬清洗3次獲得白色沉淀；將該沉淀在90°C下干燥化，W得到包覆有Si化的核殼巧光粉； (2)將該包覆有Si化的核殼巧光粉置于氣氣氣氛下進(jìn)行800°C熱處理比，獲得巧光粉復(fù)合 物；（3)將步驟（2)的巧光粉復(fù)合物浸沒(méi)在氨氣酸中超聲比，去除二氧化娃，離屯、并干燥，獲 得平均粒徑60~SOnm的YV〇4:Eu3+，Sr2+@YV〇4:Eu3+，Bi 3+紅光巧光組合物。
[0014]實(shí)施例2 基于實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將步驟S中的YV〇4:Eu3+，Sr2+與YVO 4:化3+，Bi3+的重量比改為 1 :〇. 5,其余與實(shí)施例1相同。 陽(yáng)〇1引 實(shí)施例3 基于實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將步驟S中的YV〇4:Eu3+，Sr2+與YVO 4:化3+，Bi3+的重量比改為 1 :0. 001，其余與實(shí)施例1相同。
[0016] 實(shí)施例4 一、制備YV04:Eu3+, Sr2+納米巧光粉 (1)將1. 2mmol Na3V〇4 ? 12&0溶解在含有5ml乙二醇和2ml蒸饋水的混合溶液中； (2)將上述溶液邊超聲攬拌（80KHZ超聲震動(dòng)和3(K)r/min離屯、速度攬拌）下邊逐滴滴入含 有1.5臟〇1-定配比的￥化〇3)3.6&0，￡11化〇3)3，8^側(cè)3)2(〇.9:0.03:0.07)的8 1111乙二 醇溶液中，再超聲攬拌（SOKHz超聲震動(dòng)和3(K)r/min離屯、速度攬拌）IOmin至溶液澄清，加 入20ml蒸饋水；（3)將反應(yīng)溶液倒入容積為50 ml的聚四氣乙締內(nèi)襯高壓反應(yīng)蓋內(nèi)，在真 空環(huán)境下，200乂下保溫反應(yīng)比，降至150°C下保溫反應(yīng)比，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫。將所 得懸浮液倒出，離屯、并用丙酬清洗3次獲得白色沉淀；（4)將該沉淀在90°C下干燥化，得到 平均粒徑 10~ISnm 的 Y〇.gV〇4:^\〇3，Sr\。細(xì)米巧光粉；（5)對(duì) Y 〇.gV〇4:^\〇3，Sr\〇細(xì) 米巧光粉進(jìn)行500°C真空熱處理Ih(快速升溫，優(yōu)選當(dāng)溫度達(dá)到500°C時(shí)再將巧光粉處于該 退火溫度下進(jìn)行熱處理)，獲得熱處理后平均粒徑20~30nm的Yu.gV〇4:Eu%.u3，Sr 2+。.。,納米巧 光粉。
[0017] 二、制備YV〇4:Bi3+納米巧光粉 (1)將1. 2mmol Na3V〇4 ? 12&0溶解在含有5ml乙二醇和2ml蒸饋水的混合溶液中； (2)將上述溶液邊超聲攬拌（80KHZ超聲震動(dòng)和3(K)r/min離屯、速度攬拌）邊逐滴滴入含有 1. 5mmol -定配比的 ^N03)3 'SHsO，Bi(N〇3)3 (0. 87:0. 1)的 8 ml 乙二醇溶液中，再超聲攬 拌（80KHZ超聲震動(dòng)和3(K)r/min離屯、速度攬拌）IOmin至溶液澄清，加入20ml蒸饋水；（3) 將反應(yīng)溶液倒入容積為50 ml的聚四氣乙締內(nèi)襯高壓反應(yīng)蓋內(nèi)，在真空環(huán)境下，180乂下保 溫反應(yīng)1.