本發(fā)明屬于太陽能電池，具體涉及一種太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益方法與增益結(jié)構(gòu)，借以能提高太陽能板的發(fā)電可用時間、且能吸收熱能轉(zhuǎn)化為電能，有效提升光電轉(zhuǎn)換效率及發(fā)電效率。

背景技術(shù)：

1、由于能源短缺及溫室效應(yīng)等環(huán)保問題日益嚴(yán)重，目前各國已積極研發(fā)各種可能替代能源，尤其以綠色能源(green?energy)的太陽能發(fā)電最受各界重視。而太陽能板主要利用其中的太陽能電池(solar?cell)將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體元件，通常采用p-n界面形態(tài)，其基本結(jié)構(gòu)與二極管相同。太陽能電池的發(fā)電原理是利用光伏效應(yīng)(photovoltaiceffect)將光能轉(zhuǎn)換成電能使用。然而，目前已知的太陽能電池的發(fā)電效率并不理想。以應(yīng)用最廣泛的單晶硅與多晶硅太陽能電池組件而言，其發(fā)電效率約15％左右。主要是因為太陽光頻譜的能量分布可分為三區(qū)塊，其中可見光約占47％，而紫外光與紅外光約占53％，再加上其能被吸收轉(zhuǎn)換的可見光受到太陽光強度與時間限制，故其僅能將15％的太陽光轉(zhuǎn)換成可用電能，其余85％的太陽光都將浪費或成為無用的熱能。

2、因此，現(xiàn)有太陽能板的太陽能電池的發(fā)展方向一直以來都是以提高其光電轉(zhuǎn)換效率作為主要目標(biāo)，例如通過結(jié)構(gòu)設(shè)計來達(dá)成上述目的的技術(shù)方案中，比如以追蹤最佳太陽光位置的追日型及太陽能板以提高集光效果構(gòu)成的聚光型太陽能板，但前述太陽能板的結(jié)構(gòu)改變存在構(gòu)造復(fù)雜、重量大等不足之處，不僅不易組裝，且需要定時維護保養(yǎng)，導(dǎo)致整體太陽能電池的成本大幅提高，也會增加整體體積。另外如利用或摻入新材料來達(dá)成上述目的的技術(shù)方案中，比如以iii-v族多界面太陽能電池(iii-v?multi?junction?solarcells)，其具有直接能隙(direct?band?gap)特性而有高吸光率與高光電轉(zhuǎn)換效率的表現(xiàn)，且可薄膜化以及高溫操作的溫度穩(wěn)定性等優(yōu)點。而這些導(dǎo)入新材料的太陽能電池，導(dǎo)致連接的設(shè)備與元件的制程更加復(fù)雜化，進而造成制程良率下降及制造成本的提高。

3、另一方面，現(xiàn)今的太陽能電池與一般電子設(shè)備一樣怕熱，其工作環(huán)境的溫度愈高則發(fā)電效率越差，先前麻省理工學(xué)院研究已指出，其溫度每升高1攝氏度，太陽能電池的平均發(fā)電量就減少0.45％，因此持續(xù)高溫不僅會形成發(fā)電障礙，且也會縮短太陽能電池的使用壽命。

4、簡而言之，現(xiàn)有太陽能板不論通過改變外部結(jié)構(gòu)或改變其中太陽能電池的材料，均無法有效提升將太陽光轉(zhuǎn)換成可用電能的比例，也無法有效的延長太陽能板的發(fā)電作用時間，同時更容易因溫度上升而降低發(fā)電量，因此如何解決前述技術(shù)問題成為本領(lǐng)域亟需探討的課題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益方法及增益結(jié)構(gòu)，借以吸收太陽光不同波長的入射光波，以提高太陽能板的發(fā)電效率。

2、本發(fā)明的次要目的在于提供一種太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益方法及增益結(jié)構(gòu)，其能將前述寬頻的光源能量轉(zhuǎn)換成太陽能板可吸收的可見光，并以輻射的方式傳導(dǎo)能量至太陽能板，進一步提高太陽能板的發(fā)電效率。

3、再者，本發(fā)明的另一主要目的在于提供一種太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益方法及增益結(jié)構(gòu)，其能在吸光升溫后，能釋出輻射熱電流降溫，而減緩太陽能板的發(fā)電障礙，并將吸收熱能轉(zhuǎn)換成電能，達(dá)到廢熱發(fā)電的效果。

4、技術(shù)方案：太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益方法，其應(yīng)用于一太陽能板，該太陽能板具有一對應(yīng)太陽光的第一面、一背對太陽光的第二面及多個環(huán)繞于第一面、第二面周圍間的側(cè)面，并于該太陽能板的第一面、第二面、側(cè)面其中之一或任二者以上堆棧結(jié)合有至少一光能增益層；

5、所述的光能增益層由多個導(dǎo)電碳基材料、熒光材料均勻混合于一可接受的透明載體所組成一層狀的三維導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中該導(dǎo)電碳基材料為二維結(jié)構(gòu)，且導(dǎo)電碳基材料與該熒光材料平均尺寸以微米以下，而該透明載體為透明的熱塑性塑料。

6、進一步地，所述的光能增益層以印刷或涂布或形成膜狀結(jié)構(gòu)黏著的方式結(jié)合于該太陽能板上。

7、進一步地，所述的導(dǎo)電碳基材料選自石墨、石墨烯、石墨炔、納米碳管、碳纖維、金剛石中的一種或幾種。

8、進一步地，所述的熒光材料選自氧化熒光粉、硫化物熒光粉、鉬酸鹽熒光粉、稀土離子熒光粉、有機熒光粉中的一種或幾種。

9、進一步地，所述的透明載體選自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、壓克力樹脂中的一種或幾種。

10、借此，讓本發(fā)明太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)及方法利用于太陽能板上設(shè)置至少一光能增益層，該光能增益層為含有多個導(dǎo)電碳基材料、熒光材料均勻混合于一可接受的透明載體的三維導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，而能有效吸收太陽光中不同波長入射光源的不可見光，并將前述寬頻的吸收入射光源重新輻射出可見光，進而可以實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換為光能，增加光能量進入太陽能板的太陽能電池層轉(zhuǎn)換成電能，再者由于微光發(fā)電，因此可有效延長太陽能板發(fā)電作用時間，并可吸收熱能轉(zhuǎn)化電能，而能達(dá)成廢熱發(fā)電的效果，故大幅提高該太陽能板將太陽光吸收轉(zhuǎn)換成電能的效率，同時該光能增益層未使用昂貴特殊材料，且生產(chǎn)制程簡單造價低廉，且以印刷或涂布或形成膜狀結(jié)構(gòu)黏著等方式結(jié)合于該太陽能板上，組裝加工容易且成本低，可增進其實用性，大幅提升其附加價值，而能增進其經(jīng)濟效益。

11、為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能進一步了解本發(fā)明的構(gòu)成、特征及其他目的，以下乃舉本發(fā)明的較佳實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如后，同時讓熟悉該項技術(shù)領(lǐng)域者能夠具體實施。

技術(shù)特征：

1.太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益方法，其特征在于，應(yīng)用于一太陽能板中可將太陽光導(dǎo)入的至少一表面，而該增益方法利用多個微料化以下的二維導(dǎo)電碳基材料混合熒光材料均勻分布于一透明載體中間構(gòu)成一層狀的三維導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，利用該三維導(dǎo)電結(jié)構(gòu)緊密不同間距的共振效應(yīng)，針對不同波長太陽光的入射光波，借以增加該太陽板的寬帶太陽光吸收性能。

2.太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，應(yīng)用于一太陽能板，該太陽能板具有一對應(yīng)太陽光的第一面、一背對太陽光的第二面及多個環(huán)繞于第一面、第二面周圍間的側(cè)面，并于該太陽能板的第一面、第二面、側(cè)面其中之一或任二者以上堆棧結(jié)合有至少一光能增益層；

3.如權(quán)利要求2所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該光能增益層通過印刷或涂布或形成膜狀結(jié)構(gòu)黏著的方式結(jié)合于該太陽能板上。

4.如權(quán)利要求2所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該導(dǎo)電碳基材料選自石墨、石墨烯、石墨炔、納米碳管、碳纖維、金剛石中的一種或幾種。

5.如權(quán)利要求2所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該熒光材料選自氧化熒光粉、硫化物熒光粉、鉬酸鹽熒光粉、稀土離子熒光粉、有機熒光粉中的一種或幾種。

6.如權(quán)利要求2所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該透明載體選自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、壓克力樹脂中的一種或幾種。

7.太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，應(yīng)用于一太陽能板，該太陽能板具有一對應(yīng)太陽光的第一面、一背對太陽光的第二面及多個環(huán)繞于第一面、第二面周圍間的側(cè)面，而該太陽能板由正面往背面至少包含有一玻璃層、一第一封裝層、一太陽能電池層及一第二封裝層堆棧組成，于該玻璃層、該第一封裝層、該太陽能電池層、該第二封裝層其中之一或任二者以上對應(yīng)該太陽能板的第一面、第二面、側(cè)面其中之一或任二者以上結(jié)合有至少一光能增益層；

8.如權(quán)利要求7所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該光能增益層通過印刷或涂布或形成膜狀結(jié)構(gòu)黏著的方式結(jié)合于該太陽能板上。

9.如權(quán)利要求7所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該導(dǎo)電碳基材料選自石墨、石墨烯、石墨炔、納米碳管、碳纖維、金剛石中的一種或幾種。

10.如權(quán)利要求7所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該熒光材料選自氧化熒光粉、硫化物熒光粉、鉬酸鹽熒光粉、稀土離子熒光粉、有機熒光粉中的一種或幾種。

11.如權(quán)利要求7所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該透明載體選自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、壓克力樹脂中的一種或幾種。

12.太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，應(yīng)用于一太陽能板，該太陽能板具有一對應(yīng)太陽光的第一面、一背對太陽光的第二面及多個環(huán)繞于第一面、第二面周圍間的側(cè)面，該太陽能板由正面往背面至少包含有一太陽能電池層組成，而于該太陽能電池層對應(yīng)該太陽能板的第一面、第二面、側(cè)面其中之一或任二者以上結(jié)合有至少一光能增益層；

13.如權(quán)利要求12所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該光能增益層以印刷或涂布或形成膜狀結(jié)構(gòu)黏著的方式結(jié)合于該太陽能板上。

14.如權(quán)利要求12所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該導(dǎo)電碳基材料選自石墨、石墨烯、石墨炔、納米碳管、碳纖維、金剛石中的一種或幾種。

15.如權(quán)利要求12所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該熒光材料選自氧化熒光粉、硫化物熒光粉、鉬酸鹽熒光粉、稀土離子熒光粉、有機熒光粉中的一種或幾種。

16.如權(quán)利要求12所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該透明載體選自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、壓克力樹脂中的一種或幾種。

17.如權(quán)利要求12所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該太陽能電池層的兩側(cè)表面分別結(jié)合有一光能增益層及一第一封裝層，使得該太陽能板成為可彎曲的撓性結(jié)構(gòu)。

18.如權(quán)利要求12所述的太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益結(jié)構(gòu)，其特征在于，該光能增益層能夠增加厚度來取代窗戶玻璃，用于作為帷幕或窗型的太陽能板。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了太陽能板光電轉(zhuǎn)換效率的增益方法與增益結(jié)構(gòu)，所述增益方法應(yīng)用于一太陽能板，該太陽能板表面結(jié)合有至少一光能增益層，該光能增益層由多個導(dǎo)電碳基材料、熒光材料均勻混合于一可接受的透明載體所組成一層狀的三維導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)電碳基材料為二維結(jié)構(gòu)，且導(dǎo)電碳基材料與該熒光材料平均尺寸在微米以下，而透明載體為透明的熱塑性塑料。借此，本發(fā)明能有效吸收太陽光中不同波長入射光源的不可見光，并將前述寬頻的吸收入射光源重新輻射出可見光，進而可以實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換為光能，增加光能量進入太陽能板轉(zhuǎn)換成電能，并可吸收熱能轉(zhuǎn)化電能，而能達(dá)成廢熱發(fā)電的效果，大幅提高太陽能板的電能效率。

技術(shù)研發(fā)人員：張繼輝
受保護的技術(shù)使用者：張繼輝
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2