一种硅基太阳能电池及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池领域，特别是涉及了一种硅基太阳能电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 硅基太阳能电池的设计开始于20世纪中期，更确切地说是20世纪60年代，当时 人们正在积极地开发近地宇宙空间。硅基太阳能电池的积极倡导者是美国、苏俄以及日本 的科学家和工程师。这些最初的研究成果编录于专题论文集(请参照"半导体辐射能量转 换"408页，莫斯科，外国文献出版社，1959年)。按照最初的分类人们进行了如下划分：1.光 电辐射能量转换器；2.热电辐射能量转换器；以及3.半导体电磁辐射转换器。
[0003] 理论计算表明，传统硅电池的极限光电转换率为29%，所以仅靠材料处理工艺的改 进已经很难进一步提高其能量转换效率。太阳电池专家B.S.Richards曾指出，未来光电转 换效率进一步提高将主要依靠对输入的太阳光谱进行调制。由于硅半导体具有固定的带隙 (1. 12eV)，传统的晶体硅太阳电池无法完全吸收转换自然的太阳光能量。到达地面的太阳 红外光谱区的能量约占整个太阳光谱能量的50%，但只有波长小于llOOnm的太阳光才能在 娃晶体中实现光电转换，波长大于llOOnm的红外光和波长小于400nm的紫外光都无法被娃 太阳电池所利用。利用上转换或下转换发光材料，可以对输入的太阳光谱进行调制，实现硅 太阳电池对全波段太阳光的利用，理论计算表明：常规太阳辐照度（AM1. 5)下，利用上转换 或下转换发光可将硅太阳电池的极限转换效率提高10%以上。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种硅基太阳能电池，其采用纳米 级的红光荧光组合物，为实现高效率硅基太阳能电池创造可能性。本发明还提供了一种硅 基太阳能电池的制备方法。
[0005] 本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现： 一种硅基太阳能电池，该硅基太阳能电池由一硅基电池板、覆盖在该硅基电池板的一 透明玻璃及介于所述硅基电池板和透明玻璃之间的光转化胶层，该光转化胶层为填充有 红光荧光组合物的乙基乙酸乙烯酯透光聚合物；所述红光荧光组合物为YV04:Eu3+，Sr2+@ YV04:Eu3+，Bi3+或YV04:Eu3+，Sr2+@YV04:Eu3+，Bi3+@Ag@Si02红光荧光组合物。
[0006] -种硅基太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：分别在上层透明玻璃基板和硅 基电池板之间使用光转化胶层、下层背板和硅基电池板之间使用EVA胶膜作为封装膜，放 入真空层压机中，在温度135~150°C、抽真空5分钟，加压10~15分钟、加压压力0.5~ 1. 0kg/cm2,封装膜将各层材料粘结为一体，成为娃基太阳能电池；其中，该光转化胶层 为填充有红光荧光组合物的乙基乙酸乙烯酯透光聚合物，所述红光荧光组合物为YV〇4: Eu3+，Sr2+@YV04:Eu3+，Bi3+或YVO4:Eu3+，Sr2+@YV04:Eu3+，Bi3+@Ag@Si02红光荧光组合物。
[0007] 本发明具有如下有益效果：本发明所提出的电池具有实质性增大的参数。于本发 明所提出的硅基太阳能电池中，其电压值范围提升了 24~30%，同时短路电流值增大，其 单位面积的硅基太阳能电池具有更高的功率。
【附图说明】
[0008]图1表示由得到的不同荧光粉的粒径分布的测定数据的图，其中，1-1为实施例1 步骤三制得YV04:Eu3+，Sr2+@YV04:Eu3+，Bi3+核壳荧光粉的粒径分布数据图；1-2为实施例1 步骤四制得YV04:Eu3+，Sr2+@YV04:Eu3+，Bi3+红光荧光组合物的粒径分布数据图；1-3为所制 得NaYF4:Yb3+，Er3+纳米荧光粉的粒径分布数据图； 图2表示实施例1至5和对比例1、2制得的荧光粉620nm监控波长的激发光谱和365nm激发波长的发射光谱；其中2-1至2-7分别表示实施例1至实施例5及对比例1、2所对应 的光谱图； 图3表示所制得NaYF4:Yb3+，Er3+纳米荧光粉在980nm激发波长的发射光谱。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
[0010] 实施例1 一、制备YV04:Eu3+，Sr2+纳米荧光粉 (1)将1. 2mmolNa3V04 · 12H20溶解在含有5ml乙二醇和2ml蒸馏水的混合溶液中； (2)将上述溶液边超声搅拌（80KHz超声震动和300r/min离心速度搅拌）下边逐滴滴入含 有l·5mmol-定配比的Y(N03)3·6H20，Eu(N03)3，Sr(N03)2(0·9:0·03:0·07)的8ml乙二 醇溶液中，再超声搅拌（80KHz超声震动和300r/min离心速度搅拌）lOmin至溶液澄清，加 入20ml蒸馏水；（3)将反应溶液倒入容积为50ml的聚四氟乙烯内衬高压反应釜内，在真 空环境下，200°C下保温反应lh，降至150°C下保温反应lh，反应结束后，冷却至室温。将所 得悬浮液倒出，离心并用丙酮清洗3次获得白色沉淀；（4)将该沉淀在90°C下干燥5h，得到 平均粒径 10~15nm的YQ.9V04:Eu\Q3，Sr\Q7纳米荧光粉；（5)对YQ.9V04:Eu\Q3，Sr\07m 米荧光粉进行500°C真空热处理lh(快速升温，优选当温度达到500°C时再将荧光粉处于该 退火温度下进行热处理)，获得热处理后平均粒径20~30nm的Ya9V04:Eu3+a(]3，Sr2+aOT纳米荧 光粉。
[0011] 二、制备YV04:Eu3+，Bi3+纳米荧光粉 (1)将1. 2mmolNa3V04 · 12H20溶解在含有5ml乙二醇和2ml蒸馏水的混合溶液中； (2)将上述溶液边超声搅拌（80KHz超声震动和300r/min离心速度搅拌）边逐滴滴入含有 1. 5mmol-定配比的Y(N03)3 · 6H20，Eu(N03)3,Bi(N03)3 (0· 87:0. 03:0. 1)的 8ml乙二 醇溶液中，再超声搅拌（80KHz超声震动和300r/min离心速度搅拌）lOmin至溶液澄清，加 入20ml蒸馏水；（3)将反应溶液倒入容积为50ml的聚四氟乙烯内衬高压反应釜内，在真 空环境下，180°C下保温反应1.5h，反应结束后，冷却至室温。将所得悬浮液倒出，离心并 用丙酮清洗3次获得白色沉淀；（4)将该沉淀在90°C下干燥5h，得到平均粒径约10nm的 Y0.S7V04:Eu\。3,Bi\ 丨纳米荧光粉。
[0012] 三、制备YV04:Eu3+，Sr2+@YV04:Eu3+，Bi3+核壳荧光粉 (1)预分散：称取〇.lg热处理的YV04:Eu3+，Sr2+纳米荧光粉置于10ml乙醇中，并进 行超声搅拌（100ΚΗz超声震动和1000r/min离心速度搅拌）分散30min，制得溶液A;称 取0. 008gYV04:Eu3+，Bi3+纳米荧光粉置于10ml乙醇中，并进行超声搅拌（80KHZ超声震动 和1000r/min离心速度搅拌）分散15min，制得溶液B; (2)边超声搅拌（60KHz超声震动 和500r/min离心速度搅拌）溶液A，边逐滴滴入溶液B;继续超声搅拌（50KHz超声震动和 100r/min离心速度搅拌）5min再静置5min，离心并用丙酮清洗3次获得白色沉淀；（4)将 该沉淀在90°C下干燥5h，得到平均粒径40~60nm的YV04:Eu3+，Sr2+@YV04:Eu3+，Bi3+核壳荧光 粉。
[0013]四、制备YV04:Eu3+，Sr2+@YV04:Eu3+，Bi3+红光荧光组合物 (1)将核壳荧光粉超声搅拌（100ΚΗz超声震动和1000r/min离心速度搅拌)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，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与核壳 荧光粉的质量比为1. 5:1，调节pH值为9,反应温度为20°C，反应5小时；进行离心并用丙 酮清洗3次获得白色沉淀；将该沉淀在90°C下干燥5h，以得到包覆有Si〇J9核壳荧光粉； (2)将该包覆有Si02的核壳荧光粉置于氩气气氛下进行800°C热处理lh，获得荧光粉复合 物；（3)将步骤（2)的荧光粉复合物浸没在氢氟酸中超声lh，去除二氧化硅，离心并干燥，获 得平均粒径60~80nm的YV04:Eu3+，Sr2+@YV04:Eu3+，Bi3+红光荧光组合物。
[0014] 实施例2 基于实施例1的基础上，将步骤三中的YV04:Eu3+，Sr2+与YV04:Eu3+，Bi3+的重量比改为 1 :〇. 5,其余与实施例1相同。
[0015] 实施例3 基于实施例1的基础上，将步骤三中的YV04:Eu3+，Sr2+与YV04:Eu3+，Bi3+的重量比改为 1 :0. 001，其余与实施例1相同。
[0016] 实施例4 一、制备YV04:Eu3+，Sr2+纳米荧光粉 (1)将1. 2mmolNa3V04 · 12H20溶解在含有5ml乙二醇和2ml蒸馏水的混合溶液中； (2)将上述溶液边超声搅拌（80KHz超声震动和300r/min离心速度搅拌）下边逐滴滴入含 有l·5mmol-定配比的Y(N03)3·6H20，Eu(N03)3，Sr(N03)2(0·9:0·03:0·07)的8ml乙二 醇溶液中，再超声搅拌（80KHz超声震动和300r/min离心速度搅拌）lOmin至溶液澄清，加 入20ml蒸馏水；（3)将反应溶液倒入容积为50ml的聚四氟乙烯内衬高压反应釜内，在真 空环境下，200°C下保温反应lh，降至150°C下保温反应lh，反应结束后，冷却至室温。将所 得悬浮液倒出，离心并用丙酮清洗3次获得白色沉淀；（4)将该沉淀在90°C下干燥5h，得到 平均粒径 10~15nm的YQ.9V04:Eu\Q3，Sr\Q7纳米荧光粉；（5)对YQ.9V04:Eu\Q3，Sr\07m 米荧光粉进行500°C真空热处理lh(快速升温，优选当温度达到500°C时再将荧光粉处于该 退火温度下进行热处理)，获得热处理后平均粒径20~30nm的Ya9V04:Eu3+a(]3，Sr2+aOT纳米荧 光粉。
[0017] 二、制备YV04:Bi3+纳米荧光粉 (1)将1. 2mmolNa3V04 · 12H20溶解在含有5ml乙二醇和2ml蒸馏水的混合溶液中； (2)将上述溶液边超声搅拌（80