波長轉(zhuǎn)換部件以及使用了該波長轉(zhuǎn)換部件的光伏器件的制作方法
本發(fā)明涉及波長轉(zhuǎn)換部件以及使用了該波長轉(zhuǎn)換部件的光伏器件。詳細來說，本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換效率得到了提升的波長轉(zhuǎn)換部件以及使用了該波長轉(zhuǎn)換部件的光伏器件。
背景技術(shù)：
通常，對于太陽能電池單元來說，紫外光的光電轉(zhuǎn)換效率比可見光的光電轉(zhuǎn)換效率低。例如，對于太陽能電池單元來說，在波長為300nm以上且小于400nm的范圍內(nèi)的紫外光的情況下光電轉(zhuǎn)換效率低，在波長為400nm以上且小于1200nm的范圍內(nèi)的可見光和紅外光區(qū)域的情況下光電轉(zhuǎn)換效率高。另外，波長為小于380nm的范圍內(nèi)的紫外光容易給太陽能電池造成損傷，因此現(xiàn)有的太陽能電池以濾波器來截止了例如波長為小于380nm的范圍內(nèi)的紫外光。
但是，若能夠?qū)⒉ㄩL為小于380nm的范圍內(nèi)的紫外光用于發(fā)電，則可期待改善太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，近年來，就太陽能電池正在研究不是單單將波長為小于380nm的范圍內(nèi)的紫外光截止而是轉(zhuǎn)換成長波長的光來用于發(fā)電。具體來說，正在研究設(shè)置將紫外光轉(zhuǎn)換成可見光或紅外光的波長轉(zhuǎn)換層的技術(shù)。
作為用于這種波長轉(zhuǎn)換層的將紫外光轉(zhuǎn)換成可見光或紅外光的熒光體，公開了激活了eu2+的鹵化鋇，具體來說為激活了eu2+的氟化鋇(例如參照專利文獻1)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特表平2-503717號公報
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明要解決的問題
但是，激活了eu2+的氟化鋇僅在低溫下顯示出發(fā)光，在25℃以上的溫度下幾乎不顯示出發(fā)光，因此無法將紫外光充分地轉(zhuǎn)換成可見光或紅外光。即，在使用了現(xiàn)有的氟化物熒光體的波長轉(zhuǎn)換部件的情況下，難以在高溫時提高太陽能電池的輸出。
本發(fā)明是鑒于這樣的現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題而進行的。并且，本發(fā)明的目的在于：提供就算在高溫時也能夠提高光電轉(zhuǎn)換效率、使太陽能電池的輸出得以提升的波長轉(zhuǎn)換部件以及使用了該波長轉(zhuǎn)換部件的光伏器件。
為了解決上述問題，本發(fā)明的第一方案的波長轉(zhuǎn)換部件具備以ce3+或eu2+被激活的氟化物熒光體。并且，對于該氟化物熒光體來說，在將30℃下測得的內(nèi)量子效率設(shè)定為100％的情況下，80℃下測得的內(nèi)量子效率為85％以上。
本發(fā)明的第二方案的光伏器件具備上述的波長轉(zhuǎn)換部件。
附圖說明
圖1是示意性地表示作為本發(fā)明實施方式的光伏器件的太陽能電池模塊的一個例子的剖視圖。
圖2是表示實施例3和比較例1的熒光體中的相對內(nèi)量子效率與溫度之間的關(guān)系的曲線圖。
圖3是表示實施例3的熒光體中的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜的曲線圖。
具體實施方式
下面，對本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件和光伏器件進行詳細說明。此外，為了便于說明，附圖的尺寸比例有所夸大，有時與實際的比例不同。
[波長轉(zhuǎn)換部件]
本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件在吸收太陽光線中的紫外光之后轉(zhuǎn)換為可見光或紅外光。由此，光譜靈敏度高的可見光或紅外光增加，因此能夠使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率提升。但是，波長轉(zhuǎn)換部件需要對太陽能電池單元為高靈敏度的波長區(qū)域即可見光和紅外光顯示出高透射率。這是因為，在設(shè)置有波長轉(zhuǎn)換部件的情況下，當透射率降低時，與由波長轉(zhuǎn)換部件帶來的光電轉(zhuǎn)換效率的提升相比，更會引發(fā)由透射率的降低帶來的光電轉(zhuǎn)換效率的降低。
因此，為了兼顧由波長轉(zhuǎn)換部件帶來的紫外光的吸收效率的提升與抑制可見光和紅外光的透射率降低，本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件具備以鈰離子(ce3+)或銪離子(eu2+)被激活的氟化物熒光體。通過使用氟化物熒光體作為波長轉(zhuǎn)換部件，能夠抑制可見光和紅外光的透射率的降低。
另外，在本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件中，對于氟化物熒光體來說，在將30℃下測得的內(nèi)量子效率設(shè)定為100％的情況下，80℃下測得的內(nèi)量子效率為85％以上。本實施方式由于是使用了溫度特性優(yōu)異的氟化物熒光體，因此就算在夏天高溫時也能夠充分地吸收紫外光來進行波長轉(zhuǎn)換，使太陽能電池的輸出提升。此外，對于氟化物熒光體來說，在將30℃下測得的內(nèi)量子效率設(shè)定為100％的情況下，80℃下測得的內(nèi)量子效率優(yōu)選為90％以上，更優(yōu)選為95％以上。通過使氟化物熒光體具有這樣的高相對內(nèi)量子效率，能夠得到使高溫時的太陽能電池的輸出進一步提升的波長轉(zhuǎn)換部件。
此處，氟化物熒光體需要以鈰離子(ce3+)或銪離子(eu2+)為發(fā)光中心。ce3+和eu2+采取基于4fn
本實施方式中的氟化物熒光體的母體優(yōu)選為含有堿土金屬和鎂的氟化物。即，氟化物熒光體的母體優(yōu)選為含有選自鈣(ca)、鍶(sr)和鋇(ba)中的至少一種元素與鎂的氟化物。由此，就算為高溫，發(fā)光強度也高，并且量子效率容易升高，故而優(yōu)選。此外，高溫時的發(fā)光強度變好的理由推測如下。就氟化物熒光體的晶體結(jié)構(gòu)來說，八面體結(jié)構(gòu)的[mgf6]4-單元共有f而形成為多個結(jié)合而成的牢固的母體晶體。并且，該牢固的母體晶體的一部分與作為發(fā)光中心的ce3+、eu2+置換而成的熒光體由于晶體結(jié)構(gòu)牢固，因此ce3+、eu2+不易發(fā)生振動。當作為發(fā)光中心的ce3+、eu2+不易發(fā)生振動時，就算熒光體的溫度上升，發(fā)光也穩(wěn)定地進行，因此推測由包含堿土金屬元素和鎂的氟化物形成的熒光體變得發(fā)光強度良好。
此處，作為以eu2+為發(fā)光中心的氟化物熒光體，以往已知有caf2：eu2+。在該熒光體的情況下，母體化合物為氟化鈣(caf2)，發(fā)光中心為eu2+。并且，caf2：eu2+吸收300nm以上且小于400nm的紫外光，放出約425nm的可見光，因此能夠作為太陽能電池用波長轉(zhuǎn)換材料來使用。另外，caf2的折射率為1.43，與后述的封裝材料的折射率接近，因此就算使caf2：eu2+分散于封裝材料，也可成為不易使可見光和紅外光中的透射率降低的波長轉(zhuǎn)換部件。
但是，在使用了caf2：eu2+的波長轉(zhuǎn)換部件的情況下，無法使太陽能電池的輸出充分提升。以這種現(xiàn)有的氟化物熒光體無法使太陽能電池的輸出提升的理由在于熒光體的溫度猝滅。溫度猝滅是指內(nèi)量子效率隨著熒光體的溫度上升而降低的現(xiàn)象。太陽能電池根據(jù)使用環(huán)境而有時溫度會上升至80℃以上。由此，在用于波長轉(zhuǎn)換部件的熒光體的溫度猝滅顯著的情況下，在太陽能電池為高溫的使用環(huán)境下無法充分獲得由波長轉(zhuǎn)換帶來的效率的提升。例如，對于caf2：eu2+來說，80℃下的內(nèi)量子效率會降低至30℃下的內(nèi)量子效率的80％以下，因此無法充分使太陽能電池的輸出提升。另外，現(xiàn)有的其他氟化物熒光體均溫度猝滅顯著，就算在80℃以上也無法顯示出高內(nèi)量子效率。由此，無法獲得能夠使太陽能電池的輸出充分提升的波長轉(zhuǎn)換部件。
與此相對，在本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件中，氟化物熒光體以ce3+或eu2+被激活，在將30℃下測得的內(nèi)量子效率設(shè)定為100％的情況下，在80℃下測得的內(nèi)量子效率為85％以上。因此，就算在太陽能電池為高溫的使用環(huán)境下也能夠高效地進行波長轉(zhuǎn)換，使太陽能電池的輸出提升。此外，據(jù)本申請的發(fā)明者們所知，尚未有這種溫度猝滅小的以ce3+或eu2+被激活的氟化物熒光體的報道例，意想不到存在兼具低折射率與良好的溫度猝滅特性的熒光體。
此處，在常規(guī)的無機熒光體中，還已知有使用了除了ce3+和eu2+以外的稀土離子作為發(fā)光中心的。但是，當發(fā)光中心為除了ce3+和eu2+以外的稀土離子時，就算是調(diào)整母體晶體的組成，也難以得到吸收波長為300～400nm的紫外光的無機熒光體。但是，在包含ce3+和eu2+中的至少一者的情況下，通過調(diào)整母體晶體的組成，能夠得到吸收波長為300～400nm的紫外光的無機熒光體。其主要原因推測如下。
稀土離子之中的ce至yb的稀土離子在4f軌道具有電子。來自稀土離子的光的吸收和發(fā)光包括基于4f殼內(nèi)的躍遷的和基于5d殼與4f殼之間的躍遷的這兩種。
稀土離子之中的除了ce3+和eu2+以外的離子通常通過4f殼內(nèi)的躍遷來進行光的吸收和發(fā)光。但是，就該4f殼內(nèi)的躍遷來說，4f軌道的電子位于5s軌道和5p軌道的電子的內(nèi)側(cè)而被遮蔽，因此由周圍的影響難以產(chǎn)生能級的變動。因此，就以除了ce3+和eu2+以外的離子為發(fā)光中心的無機熒光體來說，就算是調(diào)整母體晶體的組成，發(fā)光波長的變化也小，難以得到吸收300～400nm的紫外光的無機熒光體。
與此相對，ce3+和eu2+通過5d殼與4f殼之間的躍遷即4fn與4fn-15d之間的躍遷來進行光的吸收和發(fā)光。就該5d殼與4f殼之間的躍遷來說，5d軌道未被其他軌道所遮蔽，因此由周圍的影響容易產(chǎn)生5d軌道能級的變動。因此，就以ce3+和eu2+為發(fā)光中心的無機熒光體來說，在基于由4fn-15d1能級向4f軌道的躍遷的發(fā)光的情況下，通過調(diào)整母體晶體的組成，能夠使發(fā)光波長大幅變化。通過該發(fā)光波長的大幅變化，以ce3+和eu2+為發(fā)光中心的無機熒光體能夠獲得吸收300～400nm的紫外光的無機熒光體。
在本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件中，氟化物熒光體優(yōu)選以由通式(1)表示的化合物為母體。由此，能夠獲得紫外光的吸收率、量子效率和溫度特性優(yōu)異的氟化物熒光體。此外，在通式(1)中，堿土金屬優(yōu)選為選自鈣(ca)、鍶(sr)和鋇(ba)中的至少一種元素。
m3mg4f14(1)
(式中，m為堿土金屬。)
此外，具有由通式(1)表示的組成的母體晶體的原子的一部分被ce3+和eu2+中的一者置換而成的晶體結(jié)構(gòu)例如由化學(xué)式(2)或(3)表示。
(m1-xcex)3mg4f14(2)
(式中，m為選自ca、sr和ba中的一種以上的堿土金屬，x滿足0＜x＜0.3。)
(m1-yeuy)3mg4f14(3)
(式中，m為選自ca、sr和ba中的一種以上的堿土金屬，y滿足0＜y＜0.3。)
化學(xué)式(2)中，x優(yōu)選為0.003≤x≤0.1，更優(yōu)選為0.01≤x≤0.1。另外，化學(xué)式(3)中，y優(yōu)選為0.003≤y≤0.1，更優(yōu)選為0.01≤y≤0.1。
另外，氟化物熒光體可以包含堿金屬。由此，能夠控制來自eu2+、ce3+的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。此外，作為堿金屬，優(yōu)選為選自鋰(li)、鈉(na)、鉀(k)、銣(rb)和銫(cs)中的至少一種元素。
氟化物熒光體可以在不損害該氟化物熒光體的晶體結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)包含除了氟以外的鹵族元素。由此，能夠控制來自eu2+、ce3+的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜以及熒光體的折射率。此外，作為鹵族元素，優(yōu)選為選自氯(cl)、溴(br)和碘(i)中的至少一種元素。
氟化物熒光體也可以包含錳離子(mn2+)。由此，產(chǎn)生由eu2+、ce3+向mn2+的能量傳遞，mn2+成為發(fā)光中心而能夠在長波長側(cè)發(fā)光。另外，氟化物熒光體也可以在不損害該氟化物熒光體的晶體結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)包含氧。由此，能夠控制熒光體的折射率。
此外，氟化物熒光體也可以包含除了成為發(fā)光中心的元素以外的稀土元素。通過包含稀土元素，能夠較多地包含成為發(fā)光中心的元素，能夠提高紫外光的吸收率。此外，作為稀土元素，優(yōu)選為選自鈧(sc)、釔(y)、鑭(la)、鐠(pr)、釹(nd)、钷(pm)、釤(sm)、釓(gd)、鋱(tb)、鏑(dy)、鈥(ho)、鉺(er)、銩(tm)、鐿(yb)、镥(lu)中的至少一種元素。
氟化物熒光體也可以包含除了mg以外的能夠采取六配位狀態(tài)的元素。通過包含這樣的元素，能夠控制熒光體的折射率。此外，作為能夠采取六配位狀態(tài)的元素，例如優(yōu)選為選自鋁(al)、鎵(ga)、鈧(sc)、鋯(zr)、錳(mn)和镥(lu)中的至少一種元素。
氟化物熒光體優(yōu)選為與pb3nb4o12f2同型的晶體結(jié)構(gòu)。由此，能夠成為吸收率、量子效率和溫度特性優(yōu)異的熒光體。
另外，氟化物熒光體優(yōu)選以由化學(xué)式(4)表示的化合物為母體。由此，成為吸收率、量子效率和溫度特性優(yōu)異的熒光體。另外，能夠調(diào)整氟化物熒光體的折射率。
ba2(ca1-xsrx)mg4f14(4)
(式中，0≤x≤1。)
氟化物熒光體還優(yōu)選以由化學(xué)式(5)表示的化合物為母體。由此，能夠調(diào)整氟化物熒光體的折射率。
ba2+y(ca1-xsrx)1-ymg4f14(5)
(式中，0≤x≤1，0≤y≤1。)
在本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件中，氟化物熒光體優(yōu)選中心粒徑(d50)為0.1μm以上且小于100μm，更優(yōu)選為0.3μm以上且小于30μm。通過使熒光體的中心粒徑為該范圍內(nèi)，能夠充分吸收太陽光線中的紫外光，獲得可見光和紅外光的透射率降低得到了抑制的波長轉(zhuǎn)換部件。此外，氟化物熒光體的中心粒徑例如可以通過激光衍射散射式粒度分布測定裝置來測定。
另外，氟化物熒光體優(yōu)選平均粒徑為0.1μm以上且小于100μm，更優(yōu)選為0.3μm以上且小于30μm。通過使氟化物熒光體的平均粒徑為該范圍內(nèi)，能夠充分吸收太陽光線中的紫外光，獲得可見光和紅外光的透射率降低得到了抑制的波長轉(zhuǎn)換部件。此外，氟化物熒光體的平均粒徑定義為以掃描型電子顯微鏡觀察到的任意二十個以上的熒光體顆粒中的最長軸長的平均值。
氟化物熒光體優(yōu)選發(fā)光波長為440nm以上。由此，能夠?qū)⒆贤夤廪D(zhuǎn)換成太陽能電池單元的光譜靈敏度高的區(qū)域，因此能夠使太陽能電池的輸出更大幅度地提升。
氟化物熒光體的折射率優(yōu)選為1.41以上且小于1.57，更優(yōu)選為1.44以上且小于1.54，特別優(yōu)選為1.47以上且小于1.51。由此，在如后所述使氟化物熒光體分散于封裝材料的情況下，能夠抑制可見光和紅外光的透射率的降低。
本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件優(yōu)選還具備使氟化物熒光體分散的封裝材料。即，在波長轉(zhuǎn)換部件中，氟化物熒光體優(yōu)選被分散于封裝材料中。通過使氟化物熒光體分散于封裝材料中，能夠高效地吸收紫外光，波長轉(zhuǎn)換為可見光或紅外光。另外，波長轉(zhuǎn)換部件易于被成型為片狀、薄膜狀，能夠容易地配置于太陽能電池單元上。
作為封裝材料，例如可以使用選自乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)、聚乙烯醇縮丁醛(pvb)、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)中的至少一種樹脂材料。此外，這些樹脂的折射率為1.41以上且小于1.57。
此處，波長轉(zhuǎn)換部件為使氟化物熒光體分散于封裝材料中的構(gòu)成時，為了不使得可見光和紅外光的透射率降低，優(yōu)選將熒光體的粒徑微細化至幾十納米左右，或者優(yōu)選熒光體的折射率與封裝材料為相同程度。但是，熒光體的粒徑大時，熒光體中的缺陷密度變小，發(fā)光時的能量損失變少，故而發(fā)光效率升高。因此，為了不使得可見光和紅外光的透射率降低，本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件優(yōu)選熒光體的折射率與封裝材料為相同程度。具體來說，如上所述，氟化物熒光體的折射率優(yōu)選為1.41以上且小于1.57。
此處，無機熒光體被用于各種發(fā)光裝置，例如被用于熒光燈、電子管、等離子體顯示面板(pdp)、白色led等。通常，無機熒光體是以能夠成為放出熒光的離子的元素對結(jié)晶質(zhì)化合物的一部分進行了部分置換的化合物。具有這種特性的離子如上所述被稱為“發(fā)光中心”。并且，向作為該結(jié)晶質(zhì)化合物的母體導(dǎo)入有作為發(fā)光中心的離子。作為用于這種用途的熒光體的母體，可以列舉出：氧化物、氮化物、硫化物、氮氧化物、硫氧化物、酰鹵化物等。通常，成為這些母體的化合物的折射率為1.6以上，比封裝材料高。由此，就使由這種母體形成的熒光體分散于封裝材料中的波長轉(zhuǎn)換部件來說，由于封裝材料與熒光體的折射率的差異而使可見光和紅外光發(fā)生反射，引發(fā)由透射率的降低帶來的光電轉(zhuǎn)換效率的惡化。
與此相對，本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件使用了氟化物熒光體作為熒光體。對于氟化物熒光體來說，與封裝材料為相同程度的低折射率的氟化物為母體化合物。由此，封裝材料與熒光體之間的折射率差小，因此在波長轉(zhuǎn)換部件中可見光和紅外光的反射減少，能夠抑制由透射率的降低帶來的光電轉(zhuǎn)換效率的惡化。
在本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件中，封裝材料中的氟化物熒光體的含量優(yōu)選為0.1體積％以上且小于10體積％，更優(yōu)選為1體積％以上且小于5體積％。由此，能夠充分地吸收紫外光，獲得可見光和紅外光的透射率降低得到了抑制的波長轉(zhuǎn)換部件。
本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件中的氟化物熒光體可以通過公知方法來制造。具體來說，可以與釔鋁石榴石(yag)同樣地使用公知的固相反應(yīng)來合成。
具體來說，首先，準備堿土金屬元素的氟化物、稀土元素的氟化物、鎂的氟化物。接著，以達到所期望的化合物的化學(xué)計量比組成或接近該組成的組成的方式來調(diào)合原料粉末，用研缽、球磨機等充分混合。之后，使用氧化鋁坩堝等燒成容器，并通過電爐等對混合原料進行燒成，由此能夠制備本實施方式的氟化物熒光體。此外，在對混合原料進行燒成時，優(yōu)選在大氣中或弱還原氣氛下以700～1000℃的燒成溫度加熱幾小時。另外，可以向原料加入反應(yīng)促進劑等添加劑。例如，氟化銨(nh4f)由于會抑制氟的脫離，故而優(yōu)選。
并且，本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件可以通過將如上那樣得到的熒光體與封裝材料混合并且成型為片狀、薄膜狀、板狀等形態(tài)來獲得。此外，對波長轉(zhuǎn)換部件的厚度沒有特別限定，例如優(yōu)選為200μm～1000μm。
這樣，本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件具備以ce3+或eu2+被激活的氟化物熒光體。并且，對于氟化物熒光體來說，在將30℃下測得的內(nèi)量子效率設(shè)定為100％的情況下，80℃下測得的內(nèi)量子效率為85％以上。另外，本實施方式是如下這樣完成的：對以往據(jù)認為溫度猝滅大的以ce3+或eu2+被激活的氟化物熒光體進行了詳細調(diào)查，結(jié)果發(fā)行存在溫度猝滅優(yōu)異的物質(zhì)。因此，在波長轉(zhuǎn)換部件中能夠不降低可見光或紅外光的透射率而高效地對紫外光進行波長轉(zhuǎn)換，就算在高溫時也能夠使光伏器件的輸出充分提升。
[光伏器件]
接著，對本實施方式的光伏器件進行說明。本實施方式的光伏器件具備上述的波長轉(zhuǎn)換部件。具體來說，作為本實施方式的光伏器件，可以列舉出圖1所示的太陽能電池模塊1。
如圖1所示，太陽能電池模塊1具備：作為光電轉(zhuǎn)換元件的太陽能電池單元10；配置于太陽能電池單元10的受光面13側(cè)的波長轉(zhuǎn)換部件20；以及配置于波長轉(zhuǎn)換部件20的表面的表面保護層30。另外，太陽能電池模塊1具備：配置于與太陽能電池單元10的受光面13為相反側(cè)的面的背面14的背面封裝部件40；以及配置于背面封裝部件40的背面的背面保護層50。即，太陽能電池模塊1成為從圖中上方起依次設(shè)置有表面保護層30、波長轉(zhuǎn)換部件20、太陽能電池單元10、背面封裝部件40和背面保護層50的構(gòu)成。
太陽能電池單元10吸收從太陽能電池單元10的受光面13射入的光而產(chǎn)生光電動勢。太陽能電池單元10使用例如晶體系硅、砷化鎵(gaas)、磷化銦(inp)等半導(dǎo)體材料來形成。具體來說，太陽能電池單元10例如由晶體硅和非晶硅層積而成的物質(zhì)形成。在太陽能電池單元10的受光面13和與受光面13為相反側(cè)的面的背面14設(shè)置未圖示的電極。在太陽能電池單元10中所產(chǎn)生的光電動勢通過電極被供給至外部。
在太陽能電池單元10的受光面13配置波長轉(zhuǎn)換部件20。如圖1所示，波長轉(zhuǎn)換部件20包含：對太陽能電池單元10的受光面13進行封裝的封裝材料21；以及分散于封裝材料21中的氟化物熒光體25。波長轉(zhuǎn)換部件20通過封裝材料21來防止水分向太陽能電池單元10浸入，使太陽能電池模塊1整體的強度提升。
表面保護層30設(shè)置于太陽能電池單元10的受光面13側(cè)，從外部環(huán)境保護太陽能電池單元10，并且透過要被太陽能電池單元10吸收的光。表面保護層30例如可以使用玻璃基板。此外，除了玻璃基板以外，表面保護層30也可以為聚碳酸酯、丙烯酸樹脂、聚酯、氟代聚乙烯。背面保護層50是設(shè)置于太陽能電池單元10的背面14側(cè)的背板(backsheet)。背面保護層50也可以為與表面保護層30相同的玻璃、塑料等透明基板。
背面封裝部件40配置于太陽能電池單元10的背面14，防止水分向太陽能電池單元10浸入，使太陽能電池模塊1整體的強度提升。背面封裝部件40例如由與可用于波長轉(zhuǎn)換部件20的封裝材料21的材料相同的材料形成。背面封裝部件40的材質(zhì)可以與波長轉(zhuǎn)換部件20的封裝材料21的材質(zhì)相同，也可以不同。
另外，為了使從表面保護層30側(cè)射入的光更多地被太陽能電池單元10吸收，也可以在背面封裝部件40與背面保護層50之間設(shè)置金屬箔等。由此，能夠使從表面保護層30到達背面保護層50的光向太陽能電池單元10的方向反射。
此外，當向太陽能電池模塊1照射包含紫外光70、可見光和紅外光80的太陽光時，紫外光70、可見光和紅外光80透過表面保護層30而射入波長轉(zhuǎn)換部件20。射入波長轉(zhuǎn)換部件20的可見光和紅外光80實質(zhì)上不會通過氟化物熒光體25被轉(zhuǎn)換，而是直接透過波長轉(zhuǎn)換部件20向太陽能電池單元10照射。另一方面，射入波長轉(zhuǎn)換部件20的紫外光70通過氟化物熒光體25被轉(zhuǎn)換成作為長波長側(cè)的光的可見光和紅外光80，之后向太陽能電池單元10照射。太陽能電池單元10通過所照射的可見光和紅外光80而產(chǎn)生光電動勢90，光電動勢90通過未圖示的端子向太陽能電池模塊1的外部供給。
如上所述，本實施方式的波長轉(zhuǎn)換部件20使用了高溫下的內(nèi)量子效率降低得到了大幅抑制、溫度特性優(yōu)異的氟化物熒光體25。因此，能夠不降低可見光或紅外光中的透射率而有效地利用紫外光，就算在高溫時也能夠使太陽能電池模塊1的輸出提升。
實施例
下面，對本實施方式通過實施例和比較例進行更詳細說明，但本實施方式不限于這些實施例。
[實施例1～16和比較例1]
(熒光體的制備)
使用利用固相反應(yīng)的制備方法，合成實施例1～16和比較例1的氟化物熒光體，對其特性進行了評價。此外，本實施例和比較例是使用了以下的化合物粉末作為原料。
氟化鋇(baf2)：純度為3n，和光純藥工業(yè)株式會社制造
氟化鍶(srf2)：純度為2n5，和光純藥工業(yè)株式會社制造
氟化鈣(caf2)：純度為3n，株式會社高純度化學(xué)研究所制造
氟化鎂(mgf2)：純度為2n，和光純藥工業(yè)株式會社制造
氟化銪(euf3)：純度為3n，和光純藥工業(yè)株式會社制造
就實施例1～16來說，首先按照表1所示的比例來稱量各原料。接著，用磁性研缽和磁性研杵對原料充分地進行干式混合，制成燒成原料。之后，將燒成原料移至氧化鋁坩堝，用管式氣氛爐以850℃的溫度在還原氣氛中(96％氮、4％氫混合氣體氣氛中)燒成2小時。之后，使用氧化鋁研缽和氧化鋁研杵對燒成物進行破碎處理，由此得到了實施例1～16的各熒光體。
此外，對所得到的實施例1～16的熒光體照射紫外線(波長為365nm)，結(jié)果均目視觀察到藍色的熒光。
接著，就比較例1來說，首先按照表1所示的比例來稱量各原料。接著，用磁性研缽和磁性研杵對原料充分地進行干式混合，制成燒成原料。之后，將燒成原料移至氧化鋁坩堝，用管式氣氛爐以1200℃的溫度在還原氣氛中(96％氮、4％氫混合氣體氣氛中)燒成2小時。之后，使用氧化鋁研缽和氧化鋁研杵對燒成物進行破碎處理，由此得到了比較例1的熒光體。
此外，對所得到的比較例1的熒光體照射紫外線(波長為365nm)，結(jié)果目視觀察到藍紫色的熒光。
表1
(評價)
<內(nèi)量子效率>
對由實施例1～16和比較例1得到的熒光體的內(nèi)量子效率進行了測定。熒光體的量子效率的測定是使用大塚電子株式會社制造的量子效率測定系統(tǒng)qe-1100來進行的。測定和分析條件如下。
激發(fā)波長：350nm
累積次數(shù)：30次
曝光時間：自動
測定溫度范圍：30℃～200℃
測定溫度梯度：10℃
激發(fā)光波長范圍：±20nm
熒光波長范圍：370nm～800nm
圖2是表示就實施例3和比較例1的熒光體來說將30℃下的內(nèi)量子效率設(shè)定為100％時的各溫度下的相對內(nèi)量子效率的曲線圖。如圖2所示，可知實施例3的熒光體相對于比較例1的熒光體就算在高溫時也顯示出高內(nèi)量子效率。具體來說，比較例1的熒光體在80℃下的相對內(nèi)量子效率為80％以下，而實施例3的熒光體在80℃下的相對內(nèi)量子效率為98％。此外，實施例3的熒光體就算在溫度上升的情況下也顯示出高相對內(nèi)量子效率，在100℃下為96％，在150℃下為89％。
表2示出實施例1～16和比較例1的各熒光體中的相對于30℃下的內(nèi)量子效率的80℃下的相對內(nèi)量子效率([80℃下的內(nèi)量子效率]/[30℃下的內(nèi)量子效率]×100)。另外，表2還一并示出以350nm激發(fā)了實施例1～16和比較例1的各熒光體時的發(fā)光峰值波長。
如表2所示，實施例1～16的各熒光體均在400nm以上的可見光區(qū)域顯示出發(fā)光。另外，對于實施例1～16的各熒光體來說，相對于30℃下的內(nèi)量子效率的80℃下的相對內(nèi)量子效率全部為95％以上，與比較例1的熒光體相比顯示出優(yōu)異的溫度特性。
表2
<激發(fā)特性和發(fā)光特性>
就實施例3的熒光體，對激發(fā)和發(fā)光特性進行了評價。具體來說，使用日本分光株式會社制造的分光熒光光度計(fp-6500)對激發(fā)光譜和發(fā)射光譜進行了測定。此外，測定發(fā)射光譜時的激發(fā)波長為350nm，測定激發(fā)光譜時的監(jiān)控波長設(shè)定為發(fā)光峰值波長(458nm)。
如圖3所示，可知：實施例3的熒光體吸收300nm以上且小于400nm的紫外光，顯示出在458nm具有峰的發(fā)光。
<折射率>
就實施例3和比較例1的熒光體，對折射率進行了測定。使用株式會社愛宕制造的阿貝折射儀nar-2t和奧林巴斯株式會社制造的偏光顯微鏡bh-2，并以貝克線法(依照jisk7142b法)對熒光體的折射率進行了測定。測定條件如下。
浸液：碳酸亞丙酯(nd231.420)
苯二甲酸丁酯(nd231.491)
溫度：23℃
光源：na(d線/589nm)
測定的結(jié)果是：實施例3的熒光體的折射率為1.45，比較例1的熒光體的折射率為1.44。由此可知，實施例3的熒光體為1.41以上且小于1.57的范圍，具有與封裝材料的折射率接近的折射率。
[實施例17]
使用實施例3的熒光體和作為封裝材料的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)，制作了波長轉(zhuǎn)換部件。具體來說，首先按照表3所示的比例來稱量熒光體和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。作為乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，使用了三井杜邦聚合化學(xué)株式會社制造的evaflex(注冊商標)ev450。
接著，使用東洋精機株式會社制造的煉塑機(plastomill)，并以加熱溫度為150℃、轉(zhuǎn)速為30rpm、30分鐘進行熔融混煉，由此得到了熒光體與乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的混合物。并且，通過加熱壓制機對所得到的混合物以加熱溫度為150℃、壓制壓為1.5mpa進行加熱壓制，由此得到了厚度為0.6mm的片狀波長轉(zhuǎn)換部件。
[比較例2]
除了使用了bam熒光體(bamgal10o17：eu2+)作為熒光體以外，與實施例17同樣地得到了本例的波長轉(zhuǎn)換部件。
表3
就由實施例17和比較例2得到的波長轉(zhuǎn)換部件，對透射率進行了測定。透射率的測定是使用株式會社島津制作所制造的紫外可見近紅外分光光度計uv-2600來進行的。測定條件如下。
測定范圍：300～800nm
掃描速率：600nm/分鐘
采樣間隔：1nm
狹縫寬度：2nm
光源切換波長：340nm
光源(300～340nm)：氘燈
光源(340～800nm)：鹵鎢燈
表3一并示出了實施例17和比較例2的波長轉(zhuǎn)換部件中的590nm的光的透射率。此外，bam熒光體的折射率為1.77。
如表3所示，使用了實施例3的熒光體的實施例17的波長轉(zhuǎn)換部件是透射率顯示出81％這樣的高值。另一方面，使用了bam熒光體的比較例2的波長轉(zhuǎn)換部件是透射率為42％這樣的低值。這是因為，實施例3的熒光體的折射率為1.45，與eva的折射率(1.48)近似；bam熒光體的折射率為1.77，與eva的折射率大為不同。即，在bam熒光體的情況下，由于與封裝材料的折射率差大，因此照射到熒光體顆粒的光發(fā)生散射，透射率降低。另一方面，在實施例3的熒光體的情況下，與封裝材料的折射率差小，光的散射得到了抑制，因此顯示出高透射率。
將日本特愿2015-022869號(申請日：2015年2月9日)的全部內(nèi)容援引于此。
以上，按照實施例對本發(fā)明的內(nèi)容進行了說明，但本發(fā)明不限于這些記載，能夠進行各種變形和改良對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的波長轉(zhuǎn)換部件使用了內(nèi)量子效率的降低得到了抑制、溫度特性優(yōu)異的氟化物熒光體。因此，就算在高溫時也能夠有效地利用紫外光，能夠提高光伏器件的輸出。
符號說明
1太陽能電池模塊(光伏器件)
20波長轉(zhuǎn)換部件
21封裝材料
25氟化物熒光體
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)
1.一種波長轉(zhuǎn)換部件，其特征在于，其具備以ce3+或eu2+被激活并且以由通式m3mg4f14表示的化合物為母體的氟化物熒光體，式中，m為堿土金屬，
對于所述氟化物熒光體來說，在將30℃下測得的內(nèi)量子效率設(shè)定為100％的情況下，80℃下測得的內(nèi)量子效率為85％以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長轉(zhuǎn)換部件，其特征在于，所述氟化物熒光體的折射率為1.41以上且小于1.57。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的波長轉(zhuǎn)換部件，其特征在于，其還具備使所述氟化物熒光體分散的封裝材料。
4.一種光伏器件，其特征在于，其具備權(quán)利要求1、4和5中任一項所述的波長轉(zhuǎn)換部件。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！