具有波长转变磷光体-玻璃复合层的光伏模块的制作方法

本公开涉及具有光伏（pv）电池或层和磷光体-玻璃复合层的太阳能电池或太阳能电池板，所述磷光体-玻璃复合层将至少部分入射光的波长（频率）转变为当来自磷光体-玻璃复合层的光入射到pv电池上时更高效地产生电功率的频率。

背景技术：

1、太阳能市场中已使用了多种类型的光伏器件（太阳能电池）。已知的硅太阳能电池可以将约20%的入射太阳能转换为电能，这通常被称为20%的转换效率。然而，现有的太阳能电池可能至少存在一些缺点。

技术实现思路

1、本公开的一方面是一种光伏（“pv”）模块，其包括磷光体-玻璃复合层，所述磷光体-玻璃复合层用于将uv光波长转变为可见光，从而提高太阳能电池或太阳能电池板的功率效率和输出。磷光体颗粒可以被嵌入玻璃封装材料中，以形成磷光体-玻璃复合层，其中所述玻璃封装材料的折射率可以与所述磷光体颗粒的折射率基本上匹配，以减少或消除原本可能由玻璃封装剂与磷光体颗粒之间折射率差异而引起的散射。所述光伏模块可以任选地包括硅（“si”）光伏电池层，所述硅光伏电池层在将太阳光谱中的uv部分转换为电功率方面的效率较低。可替代地或另外，所述光伏模块可以包括聚合物粘结层，如乙烯-乙酸乙烯酯（eva），其中所述聚合物粘结层固有地或由于聚合物中的uv吸收添加剂而吸收uv光。在太阳能应用中，可以向如eva等聚合物粘结层中添加uv吸收剂，以通过减少uv劣化来延长其使用寿命。本公开的一方面涉及将阳光中的uv部分中的至少一些转换为使sipv电池效率更高（相对于uv光）的可见光波长，和/或将原本会被聚合物粘结层吸收的阳光中的uv部分中的至少一些转换为可透射穿过聚合物粘结层或仅被聚合物粘结层微弱吸收的可见光波长。这可以涉及使用波长转变材料（如磷光体），所述波长转变材料可以吸收uv光或蓝光，并且重新发射波长更长的光（也称为发光）。根据本公开的一些方面，可以在模块层面上考虑各种因素，如：1）发光过程的量子效率，所述量子效率优选地为高；2）由于发光材料与其周围环境之间的折射率不匹配而在发光材料中产生的光散射或吸收，所述折射率不匹配优选地为低；3）发光材料的热、化学和uv耐久性；以及4）发光材料与其它模块部件之间的机械应力（如由热膨胀系数（“cte”）不匹配引起的）。

2、本公开的一方面是一种光伏模块，其包括磷光体-玻璃复合层，所述磷光体-玻璃复合层用于将uv光波长转变为可见光，从而提高所述光伏模块和/或包括一个或多个光伏模块的太阳能电池板的功率效率和/或电功率输出。磷光体颗粒被嵌入玻璃封装材料中，所述玻璃封装材料的折射率优选地与所述磷光体颗粒的折射率基本上匹配，以减少或防止由折射率差异引起的光散射。在制造期间，可以通过将包括磷光体颗粒的玻璃料涂覆到太阳能模块盖板玻璃的背表面上来形成磷光体-玻璃复合层。盖板玻璃可以包含例如低铁钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃。盖板玻璃层可以对组合系统（即，pv模块）的机械和/或环境耐久性起到重要作用。磷光体-玻璃复合层的优选玻璃封装材料可以包括例如折射率为约1.65-1.85的不含铅和氟的低tg玻璃。玻璃封装剂可以优选地包含含锡玻璃或含sno玻璃，包括磷酸锡、硅酸锡、硼酸锡、硼硅酸锡和硼磷酸锡。玻璃封装材料可以包含低tg玻璃，以促进玻璃封装剂与磷光体颗粒的烧结，从而最小化原本可能产生光散射的空隙，同时还允许烧结温度低于约700℃或更优选地低于约500℃，以免使磷光体颗粒劣化。封装玻璃的tg也可以低于盖板玻璃的tg，由此可以在将用于形成磷光体-玻璃复合物的复合玻璃料沉积在盖板玻璃上后对所述复合玻璃料进行烧结，而不会对盖板玻璃的性质产生不利影响。

3、优选的磷光体材料可以具有：在300-400 nm波长范围内的宽uv吸收；低可见光和近ir吸收；以及高效转换为可见光或近ir光。例如，优选的磷光体材料的量子效率可以大于50%、60%、70%、80%或90%。优选的磷光体的示例包括硅酸钡镁，所述硅酸钡镁可以掺杂有eu2+和mn2+。优选的磷光体还可以包括硅锌矿（zn2sio4）、硅酸钙镁和硅酸锶镁以及混合的正硅酸盐(ba,sr,ca)2sio4，这些磷光体可以掺杂有eu2+、eu3+、mn2+、dy3+、tb3+、ce3+、sm3+、yb3+、yb2+、nd3+、pr3+和其它稀土掺杂剂。碱土金属硅酸盐还可以掺杂有n（si3n4），以使发射红移。

4、本公开的另一方面是一种光伏模块，其包括盖板玻璃层以及安置在所述盖板玻璃层下方的磷光体-玻璃复合层，其中磷光体-玻璃复合物包含嵌入玻璃封装材料中的磷光体颗粒。所述磷光体颗粒的折射率可以与所述玻璃封装材料的折射率匹配或几乎匹配。所述磷光体颗粒优选地吸收在至少250-400 nm波长范围内的光，并且重新发射波长大于400 nm的光。所述玻璃封装材料可以基本不含铅和氟，并且可以具有约1.60至约1.90或约1.65至约1.85的折射率。所述玻璃封装材料的玻璃化转变温度（tg）足够低，以允许所述玻璃封装材料与所述磷光体颗粒一起烧结，从而在不使所述磷光体颗粒显著劣化的情况下最小化所述玻璃封装材料中的空隙。所述光伏模块还可以包括安置在所述磷光体-玻璃复合层下方的光伏电池或层，由此在使用中，从所述磷光体-玻璃复合层重新发射的可见光范围内的至少部分光被所述光伏电池转换为电能。

5、所述光伏电池可以包含一种或多种选自由以下组成的组的材料：非晶硅、碲化镉和钙钛矿材料。

6、所述光伏电池或层可以任选地包含晶体硅材料，所述晶体硅材料可以是多晶硅或单晶硅。

7、可以选择所述磷光体颗粒，以最小化对在约400 nm至约1100 nm波长范围内的光的吸收。

8、所述磷光体颗粒可以任选地包含至少一种选自由以下组成的组的材料：硅酸钡镁、硅酸钙镁和硅酸锶镁。

9、所述磷光体颗粒可以任选地包含ba3-xmg1-ysi2o8:eu2+x, mn2+y。

10、所述磷光体-玻璃复合层可以由包含玻璃封装颗粒、磷光体颗粒和有机添加剂的复合玻璃料形成，并且所述玻璃封装材料的tg可以足够高，以允许所述复合玻璃料中使用的所述有机添加剂在对所述玻璃料进行烧结期间通过所述玻璃料中的开放孔隙挥发并逸出。

11、所述玻璃封装材料的tg可以高于约300℃。

12、玻璃封装材料的tg可以足够低，以允许所述磷光体颗粒保持其组成、晶体结构和量子效率中的一者或多者。

13、所述玻璃封装材料的tg可以低于约550℃。

14、所述玻璃封装材料的tg可以为约360℃-450℃，并且可以具有约400℃-550℃的玻璃软化温度，其中所述玻璃软化温度是所述玻璃封装材料的粘度为约10^6.7 pa·s时的温度。

15、所述玻璃封装材料可以包含选自由以下组成的组的材料：含锡玻璃（例如，含有sno、sn2或sn4+中的一种或多种的玻璃）。

16、所述玻璃封装材料可以包括：1）硅酸锡，其中约25 mol% < sno < 约60 mol%；并且约40 mol% < sio2 < 约75 mol%；或2）硼磷酸锡，其中约0 mol% < b2o3 < 约30 mol%；约30 mol% < sno < 约70 mol%；并且约30 mol% < p2o5 < 约60 mol%。

17、所述玻璃封装材料可以包括xb2o3·(100-x)(66.7sno–33.3p2o5)，其中x = 约5mol%至约25 mol%，其折射率在约1.74至约1.78的范围内，并且所述磷光体颗粒可以包括ba3-xmg1-ysi2o8:eu2+x, mn2+y。

18、所述磷光体颗粒与所述玻璃封装材料的折射率差值可以小于约0.05。