严兴茂，王庆康

(上海交通大学 薄膜与微细技术教育部重点实验室 微纳科学技术研究院，上海 200240)

1 引 言

由于辐射复合、晶格热损失和硅材料能带结构所固有的缺陷(只能吸收利用E≥Eg的光子)，单晶硅太阳能电池的理论转换效率极限为31%［1］。辐射复合是不可避免的。为了提高电池的光电转换效率，人们针对晶格热损失和硅材料能带结构的固有缺陷，发展了光谱上转换［2］和光谱下转换［3］的方法。光谱上转换是将两个或两个以上未能被电池吸收的低能光子(λ ＞1 100 nm)转换成一个能被电池高效吸收利用的高能光子(500 nm＜λ＜1 000 nm)，光谱下转换是将高能光子(λ＜500 nm)转换成较低能量的光子(500 nm＜λ＜1 000 nm)。这两种方式都和稀土发光材料有关［4］，都可能增加电池可吸收利用的光子数，所以有可能打破上述单晶硅太阳能电池的理论转换极限。提升电池光电转换效率的另外一个可能的方式是光谱的下转移［5］，该方式和下转换相似，所不同的是该方式是针对现有电池短波响应较差而提出来的，是将响应较差的短波光子转换成响应较好的长波光子，更有利于载流子的收集，从而改善电池的光电转换效率。光谱下转移是通过发光下转移层来实现的。下转移层由发光下转移材料和包裹发光材料的基质两种材料组成。基质材料在电池响应波段需要有很高的光透过率，理想情况是完全透光;发光材料需要有较高的荧光量子效率，理想情况是100%。发光材料吸收电池响应较差的蓝紫光，发出电池响应较好的红光或是黄绿光，从而提高电池的光谱响应。……