[發(fā)明專利]一種高阻水光轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能電池封裝材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710823163.3
• 申請(qǐng)日: 2017-09-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107369733A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐駿;桑燕;曹明杰;羅坤;邵佳俊;周光大
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州福斯特光伏材料有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/048
• 分類號(hào): H01L31/048;H01L31/18
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司32103
• 代理人: 孫仿衛(wèi),賴婉婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽(yáng)光電池功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種高阻水光轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能電池封裝材料及其制備方法。

背景技術(shù)

自人類進(jìn)入現(xiàn)代文明時(shí)代以來(lái)，人類對(duì)能源的需求也日漸增加，根據(jù)對(duì)現(xiàn)有的傳統(tǒng)能源的儲(chǔ)量評(píng)估，石油儲(chǔ)量只能維持20～40年，天然氣只能維持50～60年，而現(xiàn)有儲(chǔ)量最豐富的煤炭最多也只能維持兩三百年。同時(shí)這些化石能源所帶來(lái)的嚴(yán)重環(huán)境污染也使得人類不得不去尋找一種新能源來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源。

太陽(yáng)能作為一種新型的綠色可再生能源，是目前最理想的替代傳統(tǒng)化石能源的新能源。太陽(yáng)能是一種取之不盡用之不竭的可再生能源，它具有清潔、高效、綠色環(huán)保無(wú)污染的特點(diǎn)。光伏發(fā)電是對(duì)太陽(yáng)能利用的一個(gè)重要途徑，隨著光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率不斷提高、生產(chǎn)成本不斷下降，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將為人類的發(fā)展起到?jīng)Q定性的作用。

目前使用最普遍的太陽(yáng)能電池封裝材料是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，其具有高透光率、高彈性、熔融溫度低、粘結(jié)性能好、體積電阻率高等特點(diǎn)，且價(jià)格低廉。然而傳統(tǒng)的EVA封裝材料的阻水性能并不能滿足實(shí)際的使用需求，尤其是在高濕環(huán)境或是水面環(huán)境下，使用EVA封裝材料封裝的太陽(yáng)能光伏組件會(huì)出現(xiàn)脫層現(xiàn)象，伴隨PID現(xiàn)象從而導(dǎo)致組件功率急劇下滑，不能滿足組件25年的使用期限要求，因此尋找一種具有高阻水性能的封裝材料是目前主要的研究方向。另一方面目前市面上所使用的EVA封裝的硅太陽(yáng)能電池一般只能夠?qū)μ?yáng)能中可見(jiàn)光區(qū)域的能量進(jìn)行吸收利用，大部分的紫外光和紅外光都未被完全利用起來(lái)。因此，為了提高太陽(yáng)能電池的效率，近些年來(lái)將部分紫外光轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光進(jìn)行吸收利用來(lái)提高電池效率的工作也得到了進(jìn)展，但仍沒(méi)有將硅基電池片無(wú)法吸收的紫外光和紅外光都一起利用的研究工作，且目前市面上的光轉(zhuǎn)換封裝材料使用的是有機(jī)配合物，其光穩(wěn)定性差、抗光漂白能力差、耐久性差的特點(diǎn)限制了其應(yīng)用，并不能滿足組件長(zhǎng)時(shí)間的使用需求。

公開(kāi)號(hào)為CN206148444U的中國(guó)專利公開(kāi)了一種封裝材料以及光電器件，該封裝材料具有基材層、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層、阻隔層和耐候?qū)樱摲庋b材料能夠?qū)⒆贤饩€波段的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光，從而能被下層的光伏器件吸收并轉(zhuǎn)化為電能，然后該封裝材料還存在以下問(wèn)題：1)該封裝材料是在以PET作為基底在其表面上磁控濺射無(wú)機(jī)阻隔層，PET的使用不僅降低了該封裝材料的透光率，PET與電池片幾乎沒(méi)有粘結(jié)力，所以，該封裝材料在使用時(shí)是需要在電池片和其他的材料間加一層EVA或PO膠膜進(jìn)行粘結(jié)。2)該封裝材料使用阻隔層和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層二層結(jié)構(gòu)，透光率低，且還使用的透光率僅為90％左右的PET材料，進(jìn)一步降低封裝材料的透光率。3)該封裝材料中使用的阻隔層(如氧化鋁或氧化鈦)的厚度為9～90nm，水汽透過(guò)率只能達(dá)10的-2次方級(jí)別。4)該封裝材料的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層只能提供下轉(zhuǎn)換功能，即紫外光轉(zhuǎn)可見(jiàn)光。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高阻水兼具雙模式轉(zhuǎn)光性能的太陽(yáng)能電池封裝材料及其制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高阻水光轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能電池封裝材料，包括按順序依次層疊設(shè)置的耐候?qū)印⒐廪D(zhuǎn)換層和基底層，所述光轉(zhuǎn)換層為摻有下轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)光材料和上轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)光材料的致密非晶薄膜。

根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案，按質(zhì)量百分含量計(jì)，制備所述光轉(zhuǎn)換層的材料包括80～99.8％主體致密非晶薄膜材料、0.1～10％下轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)光材料和0.1～10％上轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)光材料。

優(yōu)選地，制備所述光轉(zhuǎn)換層的材料包括90～98％主體致密非晶薄膜材料、1～5％下轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)光材料和1～5％上轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)光材料。

優(yōu)選地，所述主體致密非晶薄膜材料為氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、氧化釩、氧化鈦、氮化鋁、氮化硅中的一種或幾種的組合。

優(yōu)選地，所述下轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)光材料為Eu³⁺摻雜的稀土氧化物轉(zhuǎn)光劑，其能夠?qū)?50～400nm的紫外光轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光；所述上轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)光材料為Yb³⁺摻雜的稀土氧化物轉(zhuǎn)光劑，其能夠?qū)?80nm附近的近紅外光轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光。