奈米稀土螢光粉在提升矽晶太陽能電池效率之研究

Enhancing the Conversion Efficiency of Crystalline Si-based Solar Cells by Using Rare Earth-Based Nanophosphors

陳登銘(T. M. Chen) ； 洪文彬(W. B. Hung)

《鑛冶：中國鑛冶工程學會會刊》 57卷2期 (2013/06) Pp. 36-44

https://doi.org/10.30069/MM.201306_57(2).0004

摘要

如何提升太陽能電池的轉換效率向來為極具挑戰性的課題，矽晶太陽電池的轉換效率與矽半導體能隙值及其對太陽光譜中不同波長光的響應呈現密切相關。摻銪釩酸釔螢光體可將太陽光譜中250-400 nm紫外波段轉換為波長峰值為619 nm的紅光放射，本研究以旋轉塗佈法將奈米YVO4 : Bi^3+,Eu^3+螢光粉塗佈於太陽能電池矽晶微組織表面，藉以提升電池於太陽光紫外光區的捕捉效率。在AM1.5輻照下，研究結果顯示：下轉移奈米YVO4 : Bi^3+,Eu^3+ 螢光體同時扮演抗反射與提升紫外光區下轉移效率的雙重角色。電流- 電壓曲線顯示：當參考電池經過螢光粉修飾後，其短路電流密度Jsc（mA/cm^2）、開路電壓（Voc）、填充因子（FF）與光電轉換效率（η）值分別由35.3, 0.59, 0.78 與16.6%增加至電池36.8, 0.59, 0.77, and 17.3%, 此結果證實電池之Jsc增加4%，而η值則增加0.7%。

關鍵字

太陽能電池 ； 奈米螢光粉 ； 頻譜下轉移 ； 旋轉塗佈法

並列摘要

Colloidal YVO4:Bi^3+,Eu^3+ nanoparticles coated on microtextured Si cell surface improved the power conversion efficiency of crystalline Si solar cells. We have observed an enhancement of 4% in short-circuit current density and 0.7% in conversion efficiency when coated with YVO4:Bi^3+,Eu^3+ nanoparticles. The properties of cells integrated with YVO4: Bi^3+,Eu^3+ nanoparticles showed the role of YVO4:Bi^3+,Eu^3+ in improved light harvesting. Our research concluded that the colloidal YVO4:Bi^3+,Eu^3+ nanoparticles not only act as luminescent down-shifting centers in the UV region, but also serve as an antireflection coating for enhancing the light absorption in the spectral regime.

並列關鍵字

Solar cells ； Nanophosphors ； Downshifting ； Screen printing method