光转换层、太阳能电池和用电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种光转换层、太阳能电池和用电装置。光转换层包括转换材料，转换材料包括上转换发光材料和/或下转换发光材料，光转换层设于太阳能电池吸光层的入光侧。在太阳能电池中引入光转换层，光转换层包括上转换发光材料和/或下转换发光材料，可以吸收长波段（低能量）和/或短波段（高能量）的光子，并转换成吸光层能够吸收的波段，有利于提高太阳光谱的利用率，提高太阳能电池的输出性能。能电池的输出性能。能电池的输出性能。

【技术实现步骤摘要】
光转换层、太阳能电池和用电装置


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种光转换层、太阳能电池和用电装置。

技术介绍

[0002]太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
[0003]但是，传统光伏器件中太阳能电池对太阳光谱的利用率有限。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提供一种光转换层，旨在改善太阳能电池对太阳光谱的利用率，提升太阳能电池的性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出的一种光转换层，所述光转换层包括转换材料，所述转换材料包括上转换发光材料和/或下转换发光材料，所述光转换层设于所述太阳能电池吸光层的入光侧。
[0006]通过在太阳能电池中引入光转换层，光转换层设于太阳能电池吸光层的入光侧，光转换层包括上转换发光材料和/或下转换发光材料，可以吸收长波段（低能量）和/或短波段（高能量）的光子，并转换成吸光层能够吸收的波段，有利于提高太阳光谱的利用率，提高太阳能电池的输出性能。
[0007]可选地，所述太阳能电池包括上电极，所述光转换层设于所述上电极的表面；和/或，所述太阳能电池包括上电极和第一电荷传输层，所述光转换层设于所述上电极与所述第一电荷传输层之间；和/或，所述太阳能电池包括第一电荷传输层和吸光层，所述光转换层设于所述第一电荷传输层与所述吸光层之间。
[0008]可以理解的是，光转换层可以设置在上电极的表面。光转换层可以设置在上电极与第一电荷传输层之间。光转换层可以设置在第一电荷传输层与吸光层之间。
[0009]可选地，所述太阳能电池包括上电极，所述光转换层为上电极，所述光转换层包括上电极材料和所述转换材料。
[0010]可以理解的是，光转换层可以独立地为一层结构，也可以与太阳能电池中的其他层结构复合，例如，光转换层与上电极复合，使得上电极具有光转换层的功能，也即，光转换层为上电极，光转换层包括上电极材料和转换材料。
[0011]可选地，所述太阳能电池包括第一电荷传输层，所述光转换层为第一电荷传输层，所述光转换层包括电荷传输材料和所述转换材料。
[0012]将光转换层与第一电荷传输层复合，光转换层为第一电荷传输层，光转换层包括电荷传输材料和转换材料。
[0013]将上转换发光材料和/或下转换发光材料与电荷传输层材料相结合，可在不影响电池本征结构性能的同时实现太阳光谱利用率的提高，大幅提高器件性能。
[0014]也即，相比分别设置上转换层和/或下转换层，以及电荷传输层，一方面多层结构的设置增加了工艺复杂度，需要增加制膜工序，另一方面增加了异质界面，提高了载流子传输路径上的阻力，包括寄生电阻与界面缺陷的影响，进而降低器件光电转换性能。本申请提出的光转换层（上转换发光材料和/或下转换发光材料与电荷传输层材料相结合），能够避免上述两个问题，在不改变电池原有物理结构的基础上提高太阳光谱的利用率。
[0015]可选地，所述转换材料的质量占所述光转换层材料总质量的范围值包括1%至75 %。
[0016]转换材料包括上转换发光材料和/或下转换发光材料，通过将转换材料与电荷传输材料混合，得到具有电荷传输功能和光转换功能的光转换层，可以提高太阳能电池对太阳光谱的利用率。
[0017]可以理解的是，光转换层不仅通过其中的转换材料实现提高太阳光谱的利用率，还通过电荷传输材料实现传输电荷的功能，也即，电荷传输材料和转换材料的用量要兼顾，要避免光转换层中电荷传输材料用量过低，以免降低光电转换效率，可以理解的是，光电转化效率，电池器件在光照下工作输出的总功率与入射光功率的比值，若是光转换层中电荷传输材料用量过低，则通过光转换层传递电子或空穴的能力下降，光电转化效率下降。也要避免光转换层中转换材料用量过低，以免太阳光谱的利用率改善不明显，为了平衡太阳光谱的利用率以及光电转换效率，所述转换材料的质量占所述光转换层材料总质量的范围值包括1%至75 %。
[0018]可选地，所述转换材料的质量占所述光转换层材料总质量的范围值包括25 %至60%。
[0019]为了平衡太阳光谱的利用率以及光电转换效率，所述转换材料的质量占所述光转换层材料总质量的范围值包括25 %至60%。
[0020]可选地，所述光转换层的厚度范围值包括30nm至60nm。
[0021]在材料相同的情况下，光转换层的厚度会影响太阳能电池的能量转换效率。为了使太阳能电池具有合适的能量转换效率，光转换层的厚度范围值包括30nm至60nm。
[0022]可选地，所述光转换层的厚度范围值包括40nm至50nm。
[0023]在材料相同的情况下，光转换层的厚度会影响太阳能电池的能量转换效率。为了使太阳能电池具有合适的能量转换效率，光转换层的厚度范围值包括40nm至50nm。
[0024]可选地，所述光转换层包括电荷传输材料、上转换发光材料和下转换发光材料，所述上转换发光材料的质量占所述光转换层材料总质量的范围值为大于0，小于等于25%；所述下转换发光材料的质量占所述光转换层材料总质量的范围值为大于0，小于等于25%；所述电荷传输材料的质量占所述光转换层材料总质量的范围值为大于等于50%，小于100%。
[0025]转换材料包括上转换发光材料和下转换发光材料，通过将转换材料与电荷传输材料混合，得到具有电荷传输功能和光转换功能的光转换层，光转换层可以提高太阳能电池对太阳光谱的利用率。为了平衡太阳光谱的利用率以及光电转换效率，上转换发光材料的质量占光转换层材料总质量的范围值为大于0，小于等于25%；下转换发光材料的质量占光转换层材料总质量的范围值为大于0，小于等于25%；电荷传输材料的质量占光转换层材料
总质量的范围值为大于等于50%，小于100%。
[0026]可选地，所述转换材料包括上转换发光材料，所述上转换发光材料包括有机化合物或无机化合物中的至少一种。
[0027]本申请中并不对上转换发光材料的类型做限定，满足上转换发光材料能提高太阳光谱的利用率即可，例如可以是有机化合物和/或无机化合物。
[0028]可选地，所述有机化合物包括4CzIPN、硫杂蒽酮、三苯胺中的至少一种；和/或，所述无机化合物包括NaYF4、NaLuF4、NaGdF4、NaYbF4、NaYGd、NaYLu、NaYNd、NaGd(WO4)2、LiErF、BaYF5、BaLuF5、BaGdF5、BaYb2F、CaS、LiLa(MoO4)2、Gd2O3、ZrYO、YAlO3、CaWO4以及由Yb、Er、Tm、Eu、Sm、Bi和Ho稀土元素中一种或多种掺杂的所述NaYF4、所述NaLuF4、所述NaGdF4、所述NaYbF4、所述NaYGd、所述NaYLu、所述NaYNd、所述NaGd(WO4)2、所述LiErF、所述BaYF5、所述BaLuF5、所述BaGdF5、所述BaYb2F、所述CaS、所述LiLa(MoO4)2、所述Gd2O3、所述ZrYO、所述YAlO3、所述CaWO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光转换层，其特征在于，应用于太阳能电池，所述光转换层包括转换材料，所述转换材料包括上转换发光材料和/或下转换发光材料，所述光转换层设于所述太阳能电池吸光层的入光侧。2.如权利要求1所述的光转换层，其特征在于，所述太阳能电池包括上电极，所述光转换层设于所述上电极的表面；和/或，所述太阳能电池包括上电极和第一电荷传输层，所述光转换层设于所述上电极与所述第一电荷传输层之间；和/或，所述太阳能电池包括第一电荷传输层和吸光层，所述光转换层设于所述第一电荷传输层与所述吸光层之间。3.如权利要求1所述的光转换层，其特征在于，所述太阳能电池包括上电极，所述光转换层为上电极，所述光转换层包括上电极材料和所述转换材料。4.如权利要求1所述的光转换层，其特征在于，所述太阳能电池包括第一电荷传输层，所述光转换层为第一电荷传输层，所述光转换层包括电荷传输材料和所述转换材料。5.如权利要求4所述的光转换层，其特征在于，所述转换材料的质量占所述光转换层材料总质量的范围值包括1%至75 %。6.如权利要求5所述的光转换层，其特征在于，所述转换材料的质量占所述光转换层材料总质量的范围值包括25 %至60%。7.如权利要求1至6中任一项所述的光转换层，其特征在于，所述光转换层的厚度范围值包括30nm至60nm。8.如权利要求7所述的光转换层，其特征在于，所述光转换层的厚度范围值包括40nm至50nm。9.如权利要求4至6中任一项所述的光转换层，其特征在于，所述光转换层包括所述电荷传输材料、所述上转换发光材料和所述下转换发光材料，所述上转换发光材料的质量占所述光转换层材料总质量的范围值为大于0，小于等于25%；所述下转换发光材料的质量占所述光转换层材料总质量的范围值为大于0，小于等于25%；所述电荷传输材料的质量占所述光转换层材料总质量的范围值为大于等于50%，小于100%。10.如权利要求1至6、8中任一项所述的光转换层，其特征在于，所述转换材料包括上转换发光材料，所述上转换发光材料包括有机化合物或无机化合物中的至少一种。11.如权利要求10所述的光转换层，其特征在于，所述有机化合物包括4CzIPN、硫杂蒽酮、三苯胺中的至少一种；和/或，所述无机化合物包括NaYF4、NaLuF4、NaGdF4、NaYbF4、NaYGd、NaYLu、NaYNd、NaGd(WO4)2、LiErF、BaYF5、BaLuF5、BaGdF5、BaYb2F、CaS、LiLa(MoO4)2、Gd2O3、ZrYO、YAlO3、CaWO4以及由Yb、Er、Tm、Eu、Sm、Bi和Ho稀土元素中一种或多种掺杂的所述NaYF4、所述NaLuF4、所述NaGdF4、所述NaYbF4、所述NaYGd、所述NaYLu、所述NaYNd、所述NaGd(WO4)2、所述LiErF、所述BaYF5、所述BaLuF5、所述BaGdF5、所述BaYb2F、所述CaS、所述LiLa(MoO4)2、所述Gd2O3、所述ZrYO、所述YAlO3、所述CaWO4中的至少一种。12.如权利要求1至6、8、11中任一项所述的光转换层，其特征在于，所述转换材料包括
下转换发光材料，所述下转换发光材料包括荧光材料和/或磷光材料。13.如权利要求12所述的光转换层，其特征在于，所述下转换发光材料包括荧光材料，所述荧光材料包括核黄素、荧光素类化合物、罗丹明类化合物、藻红蛋白、铱配合物、稀土元素配合物、聚芴类化合物、香豆素类化合物、萘酰亚胺类化合物、多并苯类化合物、氟硼二吡咯类化合物、试卤灵类化合物、吡唑啉类化合物、三苯胺类化合物、咔唑类化合物、绿色荧光蛋白、二胺类荧光化合物、钙钛矿发光纳米材料、热活化延迟荧光类化合物中的至少一种；和/或，所述下转换发光材料包括磷光材料，所述磷光材料包括基质，所述基质...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈长松，苏硕剑，林翔玲，李晗芳，郭永胜，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：