本實(shí)用新型涉及太陽能轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)：

目前太陽能光伏電池大都是通用的硅片光伏電池或硅基薄膜電池，一般均為平板電池，無法采用聚光、光波變頻和場(chǎng)助方法提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率；另外，光伏電池的層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，吸收光子效率低，上述兩上因使得目前太陽能轉(zhuǎn)換裝置的整體轉(zhuǎn)換效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種轉(zhuǎn)換效率高、成本低的太陽能光伏電池，如附圖所示，場(chǎng)助聚光內(nèi)球面光伏電池，包括一個(gè)具有開口的空腔玻璃球殼(5)，空腔玻璃球殼的開口處有一個(gè)封閉罩(2)，封閉罩上固定一個(gè)菲涅耳聚光透鏡(1)，其特征在于在空腔玻璃球殼內(nèi)的中心固定一個(gè)場(chǎng)源靜電球殼(9)，場(chǎng)源靜電球殼的電池輸出端子(4)穿過空腔玻璃球殼到球殼外，設(shè)在空腔玻璃球殼內(nèi)表面的薄膜光伏電池(6)有如下特征：光頻下轉(zhuǎn)換層(11)以三氧化二镥(Lu₂O₃)為基質(zhì)共摻稀土元素鐿(Yb)三價(jià)離子和鋱(Tb)三價(jià)離子制備，光頻上轉(zhuǎn)換層以氟化釔鈉(NaYF₄)為基質(zhì)共摻稀土元素鉺(Er)三價(jià)離子、銩(Tm)三價(jià)離子和鐿(Yb)三價(jià)離子制備。

本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)可使菲涅耳透鏡的受光面積N倍于(一般N﹤20)空腔玻璃球殼內(nèi)表面積，這樣內(nèi)球面光伏電池將受到比普通日照高出數(shù)倍的光強(qiáng)照射，產(chǎn)生聚光光伏效應(yīng)提高光電轉(zhuǎn)化率。由于入射進(jìn)空腔玻璃球殼內(nèi)的有效的光子只能在殼體腔內(nèi)反射最終被光伏電池利用產(chǎn)生光電效應(yīng)，所以該系統(tǒng)具有比普通一次照射型平板光伏電池更高、更有效的光子利用率。本實(shí) 用新型的薄膜光伏電池中的光頻下轉(zhuǎn)換層以三氧化二镥為基質(zhì)共摻稀土元素鐿和鋱三價(jià)離子后，可將一個(gè)波長小于400nm高能光子轉(zhuǎn)換成2個(gè)974nm的有效光子；光頻上轉(zhuǎn)換層以氟化釔鈉為基質(zhì)共摻稀土元素鉺、銩、鐿，可將2個(gè)或多個(gè)波長大于1100nm的光子轉(zhuǎn)換為一個(gè)有效光子。本實(shí)用新型上、下光頻轉(zhuǎn)換膜的結(jié)構(gòu)可增加有效光子30％以上，大大提高光伏電池轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)在相同發(fā)電功率下，半導(dǎo)體材料用量減少80％以上，制造成本下降50％以上，相同電池面積下，光電轉(zhuǎn)換率大大提高，轉(zhuǎn)換率可達(dá)40％。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型薄膜光伏電池層結(jié)構(gòu)示意圖。

圖例：

1、菲涅耳聚光透鏡，2、封閉罩，3、通光連接器，4、電池輸出端子，5、空腔玻璃球殼，6、薄膜光伏電池，7、冷卻液入口，8、冷卻液出口，9、場(chǎng)源靜電球殼，10、場(chǎng)源靜電球殼固定桿，11、光頻下轉(zhuǎn)換層，12、氧化鋅膜層，13、透明電極層，14、P型半導(dǎo)體層，15、N型半導(dǎo)體層，16、光頻上轉(zhuǎn)換膜層，17、金屬層AL膜，18、玻璃基底。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，空腔玻璃球殼(5)為中空結(jié)構(gòu)，空腔玻璃球殼開口處固定一個(gè)封閉罩(2)，封閉罩上固定一個(gè)菲涅耳聚光透鏡(1)，封閉罩下端有通光連接器(3)，菲涅耳聚光透鏡半徑取70cm,內(nèi)球面半徑取20cm,場(chǎng)源靜電球殼(9)半徑2cm，形成3倍聚光條件。空腔玻璃球殼外壁有冷卻水套，水套上有冷卻液入口(7)和冷卻液出口(8)構(gòu)成冷卻循環(huán)系統(tǒng)，可在冷卻電池的同時(shí)生產(chǎn)熱水。場(chǎng)源靜電球殼由鋁制成，通過場(chǎng)源靜電球殼固定桿(10)連接電池輸出端子(4)，場(chǎng)源靜電球殼的直徑小于通光連接器(3)孔徑。場(chǎng)源靜電球殼的作用在于其帶電后在薄膜光伏電池中產(chǎn)生附加靜電場(chǎng)， 該電場(chǎng)將有效分離光伏電池工作時(shí)半導(dǎo)體層中的光生電子—空穴對(duì)，從而提高光生電流和光生電壓，場(chǎng)源靜電球殼外鍍有絕緣增反膜用于絕緣和反光。薄膜光伏電池的層結(jié)構(gòu)是在玻璃基底上向上依次為金屬層AL膜(17)、光頻上轉(zhuǎn)換膜(16)、N型半導(dǎo)體層(15)、P型半導(dǎo)體層(14)、透明電極層(13)、氧化鋅膜層(12)、光頻下轉(zhuǎn)換膜(11)。半導(dǎo)體層選擇單晶硅，其層厚度僅需數(shù)μm，因此可較硅晶圓太陽能電池減少原料用量80～90％，大大降低太陽能電池成本。鐿三價(jià)離子和鋱三價(jià)離共摻的以三氧化二镥為基質(zhì)的下轉(zhuǎn)換膜為立方相結(jié)構(gòu)，其中，鋱三價(jià)離子(Tb⁺³)摻雜濃度為1％，鐿三價(jià)離子(Yb⁺³)的摻雜濃度為2％；以氟化釔鈉為基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換膜鉺三價(jià)離子(Er⁺³)摻雜濃度為1％，銩三價(jià)離子(Tm⁺³)摻雜濃度為1％，鐿三價(jià)離子(Yb⁺³)摻雜濃度為1.5％。