一种单晶硅平板型荧光太阳集光器的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器的制备方法及其应用，特点是其制备方法包括铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐发光中心材料制备的步骤：将发光中心粉末与硫醇烯共聚物复合得到单晶硅平板型荧光太阳集光器的步骤，在单晶硅平板型荧光太阳集光器的四周粘贴带导电金属PCB板的单晶硅太阳能电池板、其上表面设置顶部减反层且其下表面设置底部金属反射层得到光伏发电装置；优点是光电转换效率高且发光寿命长，且应用到光伏发电装置中可有效减少入射光子表面反射损耗、平板型光波导内传输损耗，从而显著提高在弱光照条件下的光学收集效率以及光电转换效率。

权利要求

1.一种基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐发光中心材料的制备

将高纯度原材料氧化钙、氧化铝、氧化锗、氧化铬和氧化镱粉末按摩尔比为Ca：Al：Ge：

Cr：Yb =1：1：2：0.05：0‑0.40的比例混合均匀后，缓慢加入由去离子水、无水乙醇和正硅酸四乙酯按体积比3：6：1组成的混合溶液中，形成混合前驱液；然后将稀硝酸溶液逐滴滴入上述混合前驱液中，直至氧化物固体混合粉末完全溶解；将上述混合溶液置于水浴加热反应釜中，水浴加热温度控制在60‑80℃并不断搅拌，水浴加热24‑48小时，直至反应釜内混合溶液形成透明，均一的凝胶；将凝胶取出置于真空干燥箱中，控制干燥温度为100‑150℃，直至多余的乙醇与去离子水全部蒸发；随后将干燥后的凝胶粉末置于真空烧结炉中，控制烧结温度为1200℃‑1800℃，烧结4‑8小时后，研磨得到平均粒度0.8‑1.2微米的发光中心粉末；

（2）单晶硅平板型荧光太阳集光器的制备

取发光中心粉末10mg，置于5ml浓度为2mg/ml的正己烷溶液中，超声震荡处理5‑10min，同时不断搅拌直至发光中心粉末在正己烷溶液中分散均匀；将含有发光中心粉末的正己烷混合溶液加入到前驱液中，超声震荡处理5‑10min，同时不断搅拌直至发光中心粉末在前驱液中混合均匀得到前驱混合液；将前驱混合液倒入玻璃模具中，随后将玻璃磨具置于真空环境中保持30‑60min，去除前驱混合液中溶解的气泡后，将前驱混合溶液在70℃下水浴恒温加热30min，随后采用紫外光照射进行固化，紫外光灯照射的功率为100W，中心波长

365nm，照射时间为10‑15s，最后固化脱模后，进行抛光工艺，即得到基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器。

2.根据权利要求1所述的一种基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的前驱液由光引发剂、烯丙基单体和硫醇单体按

0.05g：4‑6ml：4‑6ml的比例混合而成；所述的发光中心粉末与所述的光引发剂的混合比例为200ul‑800ul：0.05g。

3.根据权利要求2所述的一种基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器的制备方法，其特征在于：所述的光引发剂为1‑羟基环己基苯基酮或者光起始剂‑184（Irgacure‑184），所述的烯丙基单体为三烯丙基‑1,3,5‑三嗪‑2,4,6（1H，3H，5H）‑三酮，所述的硫醇单体为季戊四醇四‑3‑巯基丙酸酯。

4.一种权利要求1‑3中任一项所述的基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器的在制备单晶硅平板型集光光伏发电装置方面的应用。

5.根据权利要求4所述的一种基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器的应用，其特征在于：所述的单晶硅平板型集光光伏发电装置包括单晶硅平板型荧光太阳集光器，所述的单晶硅平板型荧光太阳集光器的四周粘贴有单晶硅太阳能电池板，所述的单晶硅平板型荧光太阳集光器的上表面和所述的单晶硅太阳能电池板的上表面设置有顶部减反层，所述的单晶硅平板型荧光太阳集光器的下表面和所述的单晶硅太阳能电池板的下表面设置有底部金属反射层，所述的单晶硅太阳能电池板的外侧面固定设置有用于支撑所述的单晶硅太阳能电池板的镀有导电金属的PCB板。

说明书

一种单晶硅平板型荧光太阳集光器的制备方法及其应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种荧光太阳集光器，尤其是涉及一种基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器的制备方法及其应用。

背景技术

[0002] 单晶硅是指整体结晶为单晶形式的硅材料，是目前普遍使用的光伏发电材料之一。单晶硅太阳电池是目前硅基薄膜太阳电池中技术最成熟的光伏器件，与多晶硅和非晶硅太阳电池相比，其光电转换效率最高。商用的单晶硅太阳能电池的最佳光谱响应波段在近红外光波段。传统的单晶硅光伏发电装置光电转换效率受日照条件的影响很大，特别是在夜间或多云、阴雨天等弱光照条件下，单晶硅光伏组件发电效率极其低下。事实上，由于夜间或多云、阴雨天等弱光照条件下，单晶硅光伏器件几乎不发电，而单晶硅光伏发电装置中的并网逆变器处于待机状态，也会持续消耗一部分电量。因此，在夜间或多云、阴雨天等弱光照条件下，商用的单晶硅光伏组件的平均光电转换效率几乎为0。另一方面，在正常日照条件下，为了提高单晶硅光伏组件的光电转换效率，科学家们设计了基于菲涅尔聚光镜的单晶硅聚光光伏发电装置。目前，商用的光伏聚光组件普遍利用几何聚光原理，采用一系列反光镜和凸透镜阵列，将更大面积的太阳光聚集到小面积单晶硅光伏电池表面，在一定程度上提高了单位面积内入射光子数目以及单位面积内光伏器件的光电转换效率。然而，当前的单晶硅聚光光伏发电装置也面临着巨大技术挑战。一方面，聚光型单晶硅光伏发电装置具有明显的热效应，因此光伏器件的平均使用寿命短，单位发电成本居高不下；另一方面，由于太阳光入射角度每时每刻都在发生变化，传统单晶硅光伏聚集器中凸透镜阵列的焦点不断偏移，为了确保光伏聚集器中的光子到达太阳能电池的光子收集区域，需要增加一套对日追踪系统实时追踪入射太阳光，额外的马达等驱动控制装置大大提高了聚光光伏器件的单位发电成本。总之，复杂的冷却系统与价格不菲的对日追踪系统的使用，极大地增加了传统聚光单晶硅光伏器件的单位发电成本和铺设场地面积。

[0003] 平板型荧光太阳集光器(Flat‑Plate Luminescent Solar Concentrators)是一种新型的太阳光子收集器，被誉为太阳能电池的“光捕手”，近年来受到国内外工业界与科研学术界的广泛关注。目前已报道的平板型荧光太阳集光器中的发光中心材料普遍采用半导体量子点(如专利公开号:109326672A、110021676A、109904270A等所述)。由于部分量子点的稳定性较差，光照条件下易分解(如钙钛矿量子点等)、部分量子点的光致发光量子产率低，集光效率低下(如碳量子点等)、部分量子点毒性较强，制备工艺复杂(如硫化镉，碲化镉、铜铟硒、硫化铅等量子点)。现有的以量子点作为发光中心材料的平板型集光器面临着集光效率低、工作稳定性差、光子输运效率低等一系列技术难题。另一方面，由于量子点的荧光寿命较短(几乎所有已知的量子点带隙辐射发光的荧光寿命均小于1毫秒)，因此在夜间或大雾、多云、阴雨天等弱光照条件下，对于现有的基于多种量子点的荧光太阳集光器而言，相应太阳能电池的发电效率几乎为0，这严重限制了平板型集光光伏器件的发展和总体集光性能的提升。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种光电转换效率高且发光寿命长的基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器的制备方法及其应用，其应用到光伏发电装置中可有效减少入射光子表面反射损耗、平板型光波导内传输损耗，从而显著提高在弱光照条件下的光学收集效率以及光电转换效率。

[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器的制备方法，包括以下步骤：

[0006] (1)铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐发光中心材料的制备

[0007] 将高纯度原材料氧化钙、氧化铝、氧化锗、氧化铬和氧化镱粉末按摩尔比为Ca：Al：Ge：Cr：Yb＝1：1：2：0.05：0‑0.40的比例混合均匀后，缓慢加入由去离子水、无水乙醇和正硅酸四乙酯按体积比3：6：1组成的混合溶液中，形成混合前驱液；然后将稀硝酸溶液逐滴滴入上述混合前驱液中，直至氧化物固体混合粉末完全溶解；将上述混合溶液置于水浴加热反应釜中，水浴加热温度控制在60‑80℃并不断搅拌，水浴加热24‑48小时，直至反应釜内混合溶液形成透明，均一的凝胶；将凝胶取出置于真空干燥箱中，控制干燥温度为100‑150℃，直至多余的乙醇与去离子水全部蒸发；随后将干燥后的凝胶粉末置于真空烧结炉中，控制烧结温度为1200℃‑1800℃，烧结4‑8小时后，研磨得到平均粒度0.8‑1.2微米的发光中心粉末；

[0008] (2)单晶硅平板型荧光太阳集光器的制备

[0009] 取发光中心粉末10mg，置于5ml浓度为2mg/ml的正己烷溶液中，超声震荡处理5‑10min，同时不断搅拌直至发光中心粉末在正己烷溶液中分散均匀；将含有发光中心粉末的正己烷混合溶液加入到前驱液中，超声震荡处理5‑10min，同时不断搅拌直至发光中心粉末在前驱液中混合均匀得到前驱混合液；将前驱混合液倒入玻璃模具中，随后将玻璃磨具置于真空环境中保持30‑60min，去除前驱混合液中溶解的气泡后，将前驱混合溶液在70℃下水浴恒温加热30min，随后采用紫外光照射进行固化，紫外光灯照射的功率为100W，中心波长365nm，固化时间为10‑15s后，固化脱模进行抛光工艺处理表面及端面，即得到基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器。

[0010] 步骤(2)所述的前驱液由光引发剂、烯丙基单体和硫醇单体按0.05g：4‑6ml：4‑6ml的比例混合而成；所述的发光中心粉末与所述的光引发剂的混合比例为200ul‑800ul：0.05g。

[0011] 所述的光引发剂为1‑羟基环己基苯基酮或者光起始剂‑184(Irgacure‑184)，所述的烯丙基单体为三烯丙基‑1,3,5‑三嗪‑2,4,6(1H，3H，5H)‑三酮，所述的硫醇单体为季戊四醇四‑3‑巯基丙酸酯。

[0012] 上述基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器在制备单晶硅平板型集光光伏发电装置方面的应用。

[0013] 所述的单晶硅平板型集光光伏发电装置包括单晶硅平板型荧光太阳集光器，所述的单晶硅平板型荧光太阳集光器的四周粘贴有商用单晶硅太阳能电池板，所述的单晶硅平板型荧光太阳集光器的上表面和所述的单晶硅太阳能电池板的上表面设置有顶部减反层，所述的单晶硅平板型荧光太阳集光器的下表面和所述的单晶硅太阳能电池板的下表面设置有底部金属反射层，所述的单晶硅太阳能电池板的外侧面固定设置有用于支撑所述的单晶硅太阳能电池板的镀有导电金属的PCB板。

[0014] 工作原理：当太阳光入射至器件表面时，顶部减反层的结构设计可有效减少太阳光的反射，从而使得更多的太阳光子进入器件内部平板型荧光太阳集光器。平板型荧光太阳集光器中的发光中心是基于铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐粉末，其吸收太阳光后，经过光致发光过程，产生中心波长在976nm的特征荧光发射。由于平板型聚合物硫醇烯共聚物(OSTE)光波导的折射率约为1.7‑1.9，远远大于空气的折射率(约1.0)。当发光中心材料发出特征荧光后，由于传播过程中荧光的全反射过程，将大部分光子限制在平板型荧光太阳集光器内，部分发射的光子从下层透射后，由于金属薄膜的反射作用，将重新回到单晶硅平板型荧光太阳集光器内。经过单晶硅平板型荧光太阳集光器内部的多个全发射过程后，最终达到商用单晶硅太阳能电池板的表面。由于铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐粉末的发光荧光寿命长，当光伏发电装置处于弱光照射条件下时，长余辉荧光将持续产生，不断经过全反射过程聚集在商用单晶硅太阳能电池板的表面，从而保证了在弱光照条件下平稳的光电子输运效率和相对较高的太阳能电池板的光电转换效率。另一方面，商用的单晶硅电池的最佳光谱响应波段在近红外光波段，主要集中在900‑1000nm波段。太阳能电池的光谱响应是指当某一波长的光照射在电池表面上时，每一光子平均所能产生的载流子数，反映了太阳能电池将不同波段入射光的光能转换成电能的能力。平板型荧光太阳集光器件中的2 2
镱离子由类原子能级F5/2至F7/2的特征发射中心波长在976nm，完全匹配了商用单晶硅太阳能电池的最佳光谱响应波段。

[0015] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0016] (1)本发明基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器采用铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐作为发光中心，一方面大幅提升了传统量子点的光致发光转换效率，另一方面长余辉微米颗粒的特征吸收峰与发射峰之间存在大的斯托克斯位移，可有效避免传统量子点的光谱重吸收问题，从而大幅提升了平板型荧光太阳集光器的光子输运效率，最终获得高的集光效率。

[0017] (2)本发明中利用正硅酸四乙酯的水解过程分散金属阳离子，与传统的固体微末高温烧结制备方法相比，根据限制性晶化原理，有效避免了金属阳离子的团聚，最终导致本发明所制备的长余辉微米颗粒成分、尺寸均一，发光性能一致性好。此外，钙离子的半径约为0.100纳米，与稀土掺杂离子(镱离子，离子半径为0.089纳米至0.102纳米之间)离子半径相当，易于实现取代式掺杂，增强两者之间的协同作用，大幅提高荧光寿命等器件性能。

[0018] (3)铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐与聚合物基质(OSTE)的互溶度高，两者之间的协同作用，可大幅提升荧光寿命，可以在持续弱光照条件下，长余辉微米颗粒提供源源不断的光子聚集到单晶硅光伏板表面，从而提升了在弱光照条件下的商用单晶硅太阳能电池的光电转换效率。

[0019] (4)基于微米尺寸量级的长余辉发光中心的光伏发电装置可有效减少入射光子表面反射损耗以及平板型光波导内传输损耗，从而显著提高在弱光照条件下的平板型集光单晶硅光伏器件光学收集效率以及商用单晶硅太阳能电池的光电转换效率。

[0020] (5)光谱匹配程度是影响太阳能电池发电效率的重要因素之一，同时也会影响到功率测试结果的精准度。商用单晶硅电池的最佳光谱响应波段峰值在900‑1000nm。本发明设计的平板型集光器件中的特征荧光发光中心峰位在976nm。平板型荧光集光器件与单晶硅太阳能电池的匹配度高。

[0021] 综上所述，本发明一种基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器的制备方法及其应用，其制备的铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐发光中心颗粒尺寸在微米量级，其荧光寿命高达几小时，甚至更长；进一步，铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐发光中心与高折射率聚合物基质(OSTE)的协同作用，集光效率大幅提升，使进一步制备的平板型集光光伏发电装置具有更大的光学吸收截面和更高的光致发光荧光转换效率，具有绿色环保、成本低廉，其集光效率高且可在夜间或多云、阴雨天等弱光照条件下持续发电，大大拓宽了传统平板型集光光伏器件的工作时间。

附图说明

[0022] 图1为Cr：Yb摩尔比＝0.05：(0.10,0.20,0.30,0.40)时，基于铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐发光中心的光致发光强度谱；

[0023] 图2为基于铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐荧光粉末的OSTE平板的发光强度随时间的变化规律；

[0024] 图3为本发明中制备的基于长余辉微米颗粒的平板型荧光太阳集光器在AM1.5光照下的实物图；

[0025] 图4为本发明实施例中一种基于铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐的集光单晶硅光伏电池发电装置结构示意图，其中图中各标注如下：1‑单晶硅平板型荧光太阳集光器，2‑单晶硅太阳能电池板，3‑顶部减反层，4‑底部金属反射层，5‑PCB板。

具体实施方式

[0026] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

[0027] 具体实施例一

[0028] 一种基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器1的制备方法，包括以下步骤：

[0029] (1)铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐发光中心材料的制备

[0030] 将高纯度原材料氧化钙、氧化铝、氧化锗、氧化铬和氧化镱粉末按摩尔比为Ca：Al：Ge：Cr：Yb＝1：1：2：0.05：0‑0.40的比例混合均匀后，缓慢加入由去离子水、无水乙醇和正硅酸四乙酯按体积比3：6：1组成的混合溶液中，形成混合前驱液；然后将稀硝酸溶液逐滴滴入上述混合前驱液中，直至氧化物固体混合粉末完全溶解；将上述混合溶液置于水浴加热反应釜中，水浴加热温度控制在60‑80℃并不断搅拌，水浴加热24‑48小时，直至反应釜内混合溶液形成透明，均一的凝胶；将凝胶取出置于真空干燥箱中，控制干燥温度为100‑150℃，直至多余的乙醇与去离子水全部蒸发；随后将干燥后的凝胶粉末置于真空烧结炉中，控制烧结温度为1200℃‑1800℃，烧结4‑8小时后，研磨得到平均粒度0.8‑1.2微米的发光中心粉末；

[0031] 图1为在He‑Cd激光器(中心波长325nm，激发功率30mW)照射条件下，Cr：Yb摩尔比＝0.05：(0.10,0.20,0.30,0.40)时，基于铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐发光中心在不同波长下的光致发光强度谱。其中，Ca：Al：Ge：Cr的摩尔比固定在1：1：2：0.05。随着Yb含量逐渐增加，从0‑0.30，Yb离子在976nm处的特征发光强度逐渐增加，表示发光中心的密度不断提高，因此光致发光强度逐渐增加。当Yb含量持续增加，从0.30‑0.4，Yb离子在976nm处的特征发光略有减弱，此时，稀土镱离子的浓度淬灭效应占了主要地位；

[0032] (2)单晶硅平板型荧光太阳集光器1的制备

[0033] 取发光中心粉末10mg，置于5ml浓度为2mg/ml的正己烷溶液中，超声震荡处理5‑10min，同时不断搅拌直至发光中心粉末在正己烷溶液中分散均匀；将含有发光中心粉末的正己烷混合溶液加入到前驱液中，超声震荡处理5‑10min，同时不断搅拌直至发光中心粉末在前驱液中混合均匀得到前驱混合液；将前驱混合液倒入玻璃模具中，随后将玻璃磨具置于真空环境中保持30‑60min，去除前驱混合液中溶解的气泡后，将前驱混合溶液在70℃下水浴恒温加热30min，随后采用紫外光照射进行固化，紫外光灯照射的功率为100W，中心波长365nm，照射时间为10‑15s，最后固化脱模后，进行抛光工艺，即得到基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器1。其中前驱液由光引发剂、烯丙基单体和硫醇单体按
0.05g：4‑6ml：4‑6ml的比例混合而成；发光中心粉末与光引发剂的混合比例为200ul‑
800ul：0.05g。

[0034] 在此具体实施例中，光引发剂为1‑羟基环己基苯基酮或者光起始剂‑184(Irgacure‑184)，烯丙基单体为三烯丙基‑1,3,5‑三嗪‑2,4,6(1H，3H，5H)‑三酮，硫醇单体为季戊四醇四‑3‑巯基丙酸酯。

[0035] 聚合物基质选择硫醇烯共聚物(OSTE)。相比于常见的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者聚二甲基硅氧烷(PDMS)等聚合物基质材料，硫醇烯共聚物(OSTE)中的铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐等长余辉荧光粉材料的分散性最好。采用硫醇烯共聚物(OSTE)作为微米尺度的发光中心材料基质，可有效避免发光中心团簇所导致的特征荧光淬灭或光子输运效率低等问题。

[0036] 图2为基于铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐发光中心的荧光寿命。黑线圆圈为经过标准AM1.5太阳光照10分钟后，铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐荧光粉末的发光强度随时间的变化规律；灰线方块为经过标准AM1.5太阳光照10分钟后，基于铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐荧光粉末的OSTE平板即基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器1的发光强度随时间的变化规律。由图2可知，OSTE基质中的荧光粉末荧光寿命更长。

[0037] 图3为本发明中制备的基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器1在AM1.5光照下的实物图。经实验测量，尺寸为6cm*6cm*0.5cm的基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器1在标准AM1.5太阳光照下，集光效率最高可达6.5％。一方面，由于OSTE基质的钝化作用，发光中心材料的发光稳定性提高。锗离子取代铝离子而占据畸变八面体的位置，由于电荷不平衡，OSTE基质中的缺陷连同铬离子一起俘获电子，通过非辐射复合能量共转移等机制，荧光寿命进一步提高；另一方面，相比于其他晶体场环境，OSTE基质提供了更大的光学吸收截面，导致光致发光效率略有提升。

[0038] 具体实施例二

[0039] 一种平板型集光光伏发电装置，如图4所示，包括具体实施例一中制备的基于长余辉微米颗粒的单晶硅平板型荧光太阳集光器1，单晶硅平板型荧光太阳集光器1的四周粘贴有单晶硅太阳能电池板2，单晶硅平板型荧光太阳集光器1的上表面和单晶硅太阳能电池板2的上表面设置有顶部减反层3，单晶硅平板型荧光太阳集光器1的下表面和单晶硅太阳能电池板2的下表面设置有底部金属反射层4，单晶硅太阳能电池板2的外侧面固定设置有用于支撑单晶硅太阳能电池板2的镀有导电金属的PCB板5。

[0040] 在此具体实施例中，顶部减反层3采用直径为100‑300nm的聚苯乙烯小球作为掩膜版，采用等离子体刻蚀技术与纳米压印工艺获得顶部减反层3；底部金属反射层4采用传统热蒸发、电子束蒸发或磁控溅射的方法，淀积一层厚度为400nm‑1um的金属膜；金属膜为铝膜、金膜和银膜中的任一种。单晶硅太阳能电池板2的安装：采用激光划片机将单晶硅太阳能电池板2切割成长条状，并固定在镀有导电金属的PCB板5上，最后将单晶硅太阳能电池板2和PCB板5整体置于平板型荧光太阳集光器的四周，得到基于铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐的弱光照条件下平板型集光光伏发电装置。

[0041] 上述基于铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐的弱光照条件下平板型集光光伏发电装置，通过引入长余辉发光材料作为发光中心，可有效提高传统平板型集光光伏发电装置在弱光照条件下的光电转换效率。同时，表面顶部减反层3设计，可有效减低入射太阳光谱中光子的表面反射损失，增加单位面积内入射光子数目。通过底部金属反射层4的设计，可有效降低光子的逃逸率，原型器件集光效率提高5％以上。器件结构如图4所示。尤为重要的是，在从平板型光伏集光器件中，用微米尺寸的长余辉铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐粉末，代替现有报道的量子点，可极大提高持续弱光照条件下的集光效率。同时，在正常光照条件下，由于发光中心材料(长余辉铬离子与镱离子共掺杂钙铝锗酸盐)与聚合物基质(OSTE)的协同作用，集光效率大幅提升。

[0042] 上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。