CN102891203A - 荧光转换白色封装材料及使用该封装材料的太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种荧光转换白色封装材料及使用该材料的太阳能电池，封装材料包括树脂基体、掺杂于树脂基体的助剂和荧光转换材料以及光线漫反射功能材料；荧光转换材料为稀土金属无机物、有机稀土金属络合物或有机荧光染料；光线漫反射材料为二氧化钛；荧光转换材料重量百分比为0.01%～19.95%，二氧化钛百分比为2%～20%，树脂基体为60%～97%。本太阳能电池采用了白色封装材料。本太阳能电池组件可将太阳能电池不吸收的特定波长的光线转换为太阳能电池吸收波长相匹配的光线，并通过此材料的漫反射特性将转换后的光线和残余光线反射到太阳能电池中，从而提高太阳能电池的光转化效率。

Description

荧光转换白色封装材料及使用该封装材料的太阳能电池

技术领域

本发明涉及一种功能高分子材料，尤其是一种荧光转换白色封装材料及使用该封装材料的太阳能电池结构，应用于太阳能电池设计和制造。

背景技术

太阳光光谱范围为300nm～2400nm，一般可分为紫外光、可见光和红外光。当太阳光入射到太阳能电池组件上时，由于太阳能电池材料本身光线波长响应的限制，太阳能电池只能吸收一部分特定波长的光线。在太阳能电池结构设计与制造时，为尽可能使太阳光被太阳能电池吸收，一般采用白色封装材料提升对光线反射能力，使大部分透过太阳能电池的光线经过一系列复杂的光路转换后再次从太阳能电池背面入射至电池中，从而提高太阳能电池的光电转换效率。

一般而言，与太阳能电池光谱响应匹配的光线被太阳能电池后一次吸收后，剩余的光线辐照强度不到其初始辐照强度的10%，采用提升背反射能力的方式，仍有大量与太阳能电池光谱响应匹配不佳的光线透过太阳能电池组件。

荧光转换效应是指当材料吸收某一波长（或波段）光线辐照、可以释放出另外一波长（或波段）光线辐照的现象。专利WO2007/031446描述了一种掺杂有荧光染料聚合物背板和/或涂覆有掺杂聚合物的前玻璃板。此类方法可以提高太阳能光转换效率，但是如何保证荧光背板的耐水透过性和抗紫外老化能力目前没有提出有效方案；采用涂覆聚合物的前玻璃在长期老化过程中出现聚合物不断老化，其光线透过率会不断降低的问题。专利WO2008/047427描述了一种掺杂有机稀土金属络合物的聚乙烯～醋酸乙烯共聚物的透明荧光转换材料及其电池结构，此类太阳能电池结构通常需要增加而外的背反射板。故如何实现将透过太阳能电池的光线在实现荧光转换的同时实现背反射功能，成为封装材料设计、太阳能电池设计和制造太阳能技术领域中需要解决的一个重要课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种荧光转换白色封装材料及使用该封装材料的太阳能电池，其可将透过太阳能电池的光线在实现荧光转换的同时实现背反射功能，有效提升太阳光的利用效率。

为解决上述技术问题，本发明的技术构思是通过在现有的白色封装材料中掺杂具有荧光转换功能和漫反射功能的材料，从而改变现有荧光转换材料的性质，使其不仅可以实现荧光转换，且与此同时还可以背反射功能，简化整体结构，提高太阳能电池的光电转换效率。

基于上述发明构思，本发明封装材料的改性所采取的第一种技术方案是：

一种荧光转换白色封装材料，其包括树脂基体以及掺杂于树脂基体内的助剂，其特征在于：还包括掺杂于树脂基体中的具有荧光转换功能的材料和具有光线漫反射功能的材料；

其中，所述具有荧光转换功能的材料选自下述任意一种或几种组合：稀土金属无机物、有机稀土金属络合物、有机荧光染料、无机荧光发射体类粉末；

所述具有光线漫反射功能的材料为二氧化钛（TiO2）粉末；

所述荧光转换材料占白色封装材料的重量百分比为0.01%～19.95%，二氧化钛（TiO2）粉末的重量百分比为2%～20%，树脂基体重量百分比为60%～97%，余量为助剂。所述助剂的核心成分为塑化剂。

优选的，上述封装材料树脂基体选自下述任意一种或几种组合：

聚乙烯-醋酸乙烯（EVA）、乙烯-醋酸乙烯甲醛交联聚合物（PVB）、热塑性聚氨酯弹性体（TPU），或者上述三种材料的离子型、络合型改性材料。

上述述稀土金属无机物选自下述任意一种或几种：为钪（Sc）、钇（Yt）、镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）或镥（Lu）掺杂的铝酸盐荧光体、硅酸盐荧光体、磷酸盐荧光体、硫化物荧光体、钼酸盐荧光体、氮化物荧光体、氟化物荧光体、或者金属氧化物荧光体。

上述有机稀土金属络合物选自下述一种或几种：其为经过离子化的有机小分子和/或有机高分子通过离子键络合的钪（Sc）、钇（Yt）、镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）络合物。

上述有机稀土金属络合物中的配位基是具有配位在稀土金属离子上部位的羧酸基团、含氮有机化合物基团、含硫有机化合物基团或者二酮类有机化合物基团。

上述有机荧光染料选自下述任意一种或几种：

噁二唑及其衍生物类、三唑及其衍生物类、罗丹明及其衍生物类、香豆素类衍生物、1,8-萘酰亚胺类衍生物、吡唑啉衍生物、三苯胺类衍生物、卟啉类化合物、咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物、苝类衍生物类带有共轭杂环有机物。 

上述无机荧光发射体类粉末选自下述一种或几种：

硫化镉（CdS）、硒化镉（CdSe）、硫化锌（ZnS）、氧化锌（ZnO）、二氧化钛（TiO₂）、碳（C）、硅（Si）、氧化铝（Al₂O₃）、锗(Ge)、磷化铟(InP)、碳化硅(SiC)、硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)和砷化镓(GaAs)的纳米微粒，以及经过活性基团修饰的上述纳米颗粒。

第二种技术方案是：其包括树脂基体以及掺杂于树脂基体内的助剂，其关键改进在于：在树脂基体中掺杂同时具备荧光转换功能和光线漫反射功能的经过改性的二氧化钛粉末，二氧化钛改性采用下述材料的一种或几种：稀土金属无机物、有机稀土金属络合物、有机荧光染料、无机荧光发射体；其中改性的二氧化钛粉末的重量百分比为2%～25%，树脂基体重量为75%～97%，余量为助剂。所述助剂主要为塑化剂。

本方案中的树脂基体、稀土金属无机物、有机稀土金属络合物、有机荧光染料、无机荧光发射体与第一种技术方案中的相同即可。第一种技术方案是将具备光线漫反射功能的二氧化钛和荧光化合物进行物理共混。第二种技术方案是通过化学或物理改性后使改性后的二氧化钛同时具备光线漫反射和荧光转换两种功能。

第三种技术方案：其包括树脂基体以及掺杂于树脂基体内的助剂，其特征在于：还包括下述掺杂材料：

由分子链键合有荧光染料分子团和/或键合有机稀土金属络合物基团的树脂基体和具有光线漫反射功能的有机和/或无机改性的二氧化钛（TiO2）粉末组成，其中二氧化钛（TiO2）粉末重量百分比为2%～20%，树脂基体重量为80%～97%。所述助剂核心成分为塑化剂。

上述树脂基体为聚乙烯-醋酸乙烯类衍生物和/或聚氨酯类衍生物。

上述荧光染料分子团为噁二唑及其衍生物类、三唑及其衍生物类、罗丹明及其衍生物类、香豆素类衍生物、1,8-萘酰亚胺类衍生物、吡唑啉衍生物、三苯胺类衍生物、卟啉类化合物、咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物、苝类衍生物类带有共轭杂环有机物分子团中的一种或几种。

上述第三种技术方案中的有机稀土金属络合物基团选自下述一种或几种：其为经过离子化的有机小分子和/或有机高分子通过离子键络合的钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥络合物基团。

 

本发明太阳能电池采用的技术方案是：一种太阳能电池，其包括前板、电池层、背板，其特征在于：还包括设于电池层和背板之间的荧光转换白色封装材料层，所述荧光转换白色封装材料层采用上述荧光转换白色封装材料。

上述前板和背板为玻璃、钢板、聚酰胺、聚碳酸酯、丙烯类树脂、聚酯、聚氟乙烯、氟化聚乙烯或聚砜，其形状为块状、片状或薄膜形状；

所述太阳能电池为薄膜太阳能电池、单晶硅电池或者多晶硅电池；

其中所述薄膜太阳能电池为非晶硅电池、非晶硅/非晶硅电池、非晶硅/非晶硅锗电池、非晶硅/非晶硅锗/非晶硅锗电池、非晶硅/微晶硅电池、非晶硅/微晶硅/微晶硅电池、硫化镉电池、碲化镉电池、铜铟锡电池、铜铟硫电池、铜铟镓锡电池、铜铟镓硫电池、有机聚合物电池或染料敏化电池；或者具有上述种类电池的叠层结构新型电池。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与通常白色封装材料相比，采用本发明的封装材料的太阳能电池组件可以将太阳能电池不吸收或吸收有限的特定波长的光线转换为太阳能电池吸收波长相匹配的光线，并通过此材料的漫反射特性将转换后的光线和残余光线反射到太阳能电池中，从而提高太阳能电池的光转化效率。

附图说明

图1是太阳能电池为薄膜太阳能电池的结构示意图；

图2是太阳能电池为单晶硅或多晶硅太阳能电池的结构示意图；

其中，1、前板；2、电池层；3、荧光转换白色封装材料层；4、背板；5、透明封装材料层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一、下述实施例为荧光转换白色封装材料的实施例，下述实施例中的百分含量均为重量百分含量。

实施例1

88%的透明PVB树脂基体、1%的钪（Sc）掺杂钼酸盐荧光体和10%的二氧化钛及1%的塑化剂（即助剂，下同）经过物理混炼和制膜等工艺，得到荧光转换白色PVB封装材料。对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光。测试膜片在可见光区域内反射率为93.2%。

采用此荧光转换白色PVB膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色PVB膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件其光电转化效率从6.3%提高至7.3%。

如果将本实施例中的稀土金属无机物，替换为钪（Sc）的铝酸盐荧光体、硅酸盐荧光体、磷酸盐荧光体、硫化物荧光体、氮化物荧光体、氟化物荧光体和/或金属氧化物荧光体，或者替换为钇（Yt）、镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）和/或镥（Lu）掺杂的铝酸盐荧光体、硅酸盐荧光体、磷酸盐荧光体、硫化物荧光体、钼酸盐荧光体、氮化物荧光体、氟化物荧光体和/或金属氧化物荧光体时，在其他条件不变的情况下，对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率在90%以上，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。采用此荧光转换白色PVB膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色PVB膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，由于荧光转换膜片可以使透过电池吸收层的紫外线转换为电池可以吸收的红外区光线，增加了电池的整体光吸收，故使用荧光转换白色PVB的组件转化效率从6.3%提高至6.6%以上。

实施例2

89.5%的透明PVB树脂基体、0.01%钪（Sc）的钼酸盐荧光体和10%的钛白粉及0.49%塑化剂经过物理混炼和制膜等工艺，得到荧光转换白色PVB封装材料。对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率为87.6%，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。

采用此荧光转换白色PVB膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色PVB膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率从7.1%提高至7.4%。

如果将本实施例中的封装材料替换为乙烯-醋酸乙烯甲醛交联聚合物（PVB）的离子型、络合型改性材料，或者替换为聚乙烯-醋酸乙烯（EVA）和/或热塑性聚氨酯弹性体（TPU）；或者上述材料的离子型、络合型改性材料的其中一种或多种的组合。在其他条件不变的情况下，对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率在88%以上，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。采用此荧光转换白色膜片对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色膜片封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率从7.1%提高至7.2%以上。

实施例3

88%的透明PVB树脂基体、1%的铈（Ce3+）-二环己基并-18-冠-6和10%的二氧化钛及1%塑化剂经过物理混炼和制膜等工艺，得到荧光转换白色PVB封装材料。对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光。测试膜片在可见光区域内反射率为93.6%。

采用此荧光转换白色PVB膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色PVB膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率提升从7.1%提高至8.6%。

如果将本实施例中的有机稀土金属络合物中金属离子替换为钪（Sc）、钇（Yt）、镧（La）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）和/或镥（Lu）时，在其他条件不变的情况下，对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率在93%以上，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。采用此荧光转换白色膜片对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色膜片封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率从7.1%提高至8.1%左右。

实施例4

在重量比84%为透明PVB树脂基体、5%的铈（Ce3+）-二环己基并-18-冠-6和10%的二氧化钛及1%塑化剂经过物理混炼和制膜等工艺，得到荧光转换白色PVB封装材料。对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光。测试膜片在可见光区域内反射率为94.8%。

采用此荧光转换白色PVB膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色PVB膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率从7.0%提高至9.1%。

如果将本实施例中的有机稀土金属络合物中的配位基是具有配位在稀土金属离子上部位的羧酸基团、含氮有机化合物基团、含硫有机化合物基团或者二酮类有机化合物基团时，在其他条件不变的情况下，对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率在94%以上，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。采用此荧光转换白色膜片对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色膜片封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率从7.0%提高至9.0%左右。

实施例5

88%的透明树脂基体、1%的罗丹明和10%的二氧化钛及1%塑化剂经过物理混炼和制膜等工艺，得到荧光转换白色PVB封装材料。对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光。测试膜片在可见光区域内反射率为93.8%。

采用此荧光转换白色PVB膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色PVB膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率从7.3%提高至8.4%。

如果将本实施例中的有机荧光染料为恶二唑及其衍生物类、三唑及其衍生物类、罗丹明衍生物类、香豆素类衍生物、1,8-萘酰亚胺类衍生物、吡唑啉衍生物、三苯胺类衍生物、卟啉类化合物、咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物和/或苝类衍生物类带有共轭杂环的有机物时，在其他条件不变的情况下，对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率在93%以上，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。采用此荧光转换白色膜片对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色膜片封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率从7.3%提高至8.3%左右。

实施例6

88%的透明PVB树脂基体、1%的硫化镉粉末和10%的二氧化钛及1%塑化剂经过物理混炼和制膜等工艺，得到荧光转换白色PVB封装材料。对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光。测试膜片在可见光区域内反射率为94.0%。

采用此荧光转换白色PVB膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色PVB膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率提升从7.6%提高至9.1%。

如果将本实施例中的无机荧光发射体类粉末硫化镉为硒化镉（CdSe）、硫化锌（ZnS）、氧化锌（ZnO）、二氧化钛（TiO2）、碳（C）、硅（Si）、氧化铝（Al2O3）、锗(Ge)、磷化铟(InP)、碳化硅(SiC)、硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)和/或砷化镓(GaAs)的纳米微粒，同时包括经过活性基团修饰的上述纳米颗粒时，在其他条件不变的情况下，对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率在93.5%以上，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。采用此荧光转换白色膜片对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色膜片封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率从7.6%提高至8.9%左右。

实施例7

94%的透明EVA树脂基体、5%的无机荧光发射体类粉末——硒化镉（CdSe）改性二氧化钛及1%塑化剂经过物理混炼和制膜等工艺，得到荧光转换白色EVA封装材料。对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率为95.3%，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。

采用此荧光转换白色EVA膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色EVA膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅电池薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色EVA的组件转化效率提升从7.3%提高至9.1%。

如果将上述太阳能电池——微晶硅薄膜太阳能电池替换为其他薄膜太阳能电池、单晶硅电池或者多晶硅电池，其中薄膜太阳能电池包括非晶硅电池、非晶硅/非晶硅电池、非晶硅/非晶硅锗电池、非晶硅/非晶硅锗/非晶硅锗电池、非晶硅/微晶硅/微晶硅电池、硫化镉电池、碲化镉电池、铜铟锡电池、铜铟硫电池、铜铟镓锡电池、铜铟镓硫电池、有机聚合物电池或染料敏化电池；或者具有上述种类电池的叠层结构新型电池时。在其他条件不变情况下，发现使用荧光转换白色EVA的组件转化效率均有所提升。

实施例8

94%的透明TPU树脂基体、5%的有机荧光染料——罗丹明改性钛白粉及1%塑化剂经过物理混炼和制膜等工艺，得到荧光转换白色TPU封装材料。对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率为95.1%。，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。

采用此荧光转换白色TPU膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色TPU膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率从7.3%提高至9.4%。

实施例9

94%的透明PVB树脂基体、5%的稀土金属络合物——铈（Ce3+）-二环己基并-18-冠-6改性钛白粉及1%塑化剂经过物理混炼和制膜等工艺，得到荧光转换白色PVB封装材料。对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率为94.9%。，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。

采用此荧光转换白色PVB膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色PVB膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率从7.7%提高至9.1%。

实施例10

94%的透明PVB树脂基体、5%的稀土金属无机物——钪（Sc）钼酸盐改性钛白粉及1%塑化剂经过物理混炼和制膜等工艺，得到荧光转换白色PVB封装材料。对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率为96.0%，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。

采用此荧光转换白色PVB膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色PVB膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率从7.3%提高至9.3%。

实施例11

94%的PVB树脂基体、5%的钛白粉及1%塑化剂经过物理混炼和制膜等工艺，其中PVB树脂基体通过化学键键合有约3%有荧光染料分子团——吡嗪基团（吡嗪分子量与PVB树脂基体分子量比例），得到荧光转换白色PVB封装材料。对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率为96.2%，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。

采用此荧光转换白色PVB膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色PVB膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色PVB的组件转化效率提升从7.6%提高至9.8%。

实施例12

94%的TPU树脂基体、5%的钛白粉及助剂经过物理混炼和制膜等工艺，其中TPU树脂基体通过化学键键合有约5%有机稀土金属络合物基团——铈（Ce3+）-二环己基并-18-冠-6基团（基团分子量与TPU树脂基体分子量比例），得到荧光转换白色TPU封装材料。对此膜片采用波长254nm和365nm的紫外线进行照射，结果发现膜片发出红色荧光，测试膜片在可见光区域内反射率为96.0%，说明荧光转换膜片可以将吸收的紫外区光线转化为红外区光线。

采用此荧光转换白色TPU膜对非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池进行层压封装。对比采用普通白色TPU膜封装的相同沉积工艺制备的非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池，发现使用荧光转换白色TPU的组件转化效率提升1.8%。

二、下述实施例为太阳能电池的实施例

参见附图1，本实施例为薄膜太阳能电池的结构，其包括前板1、以前板1为基板制备的电池层2、背板5以及设于电池层2和背板5之间的荧光转换白色封装材料层3，所述荧光转换白色封装材料层3采用上述实施例1-12的各种材料。

参见附图2，本实施例为单晶硅或多晶硅太阳能电池的结构示意图，与上述薄膜太阳能电池基本相同，不同的是在前板1和电池层2之间增设了透明封装材料层。

Claims (17)

1.一种荧光转换白色封装材料，其包括树脂基体以及掺杂于树脂基体内的助剂，其特征在于：还包括掺杂于树脂基体中的具有荧光转换功能的材料和具有光线漫反射功能的材料；

其中，所述具有荧光转换功能的材料选自下述任意一种或几种组合：稀土金属无机物、有机稀土金属络合物、有机荧光染料、无机荧光发射体类粉末；

所述具有光线漫反射功能的材料为二氧化钛粉末；

所述荧光转换材料占白色封装材料的重量百分比为0.01%～19.95%，二氧化钛粉末的重量百分比为2%～20%，树脂基体重量百分比为60%～97%，余量为助剂。

2.根据权利要求1所述荧光转换白色封装材料，其特征在于：所述封装材料树脂基体选自下述任意一种或几种组合：

聚乙烯-醋酸乙烯、乙烯-醋酸乙烯甲醛交联聚合物、热塑性聚氨酯弹性体，或者上述三种材料的离子型、络合型改性材料。

3.根据权利要求1或2所述荧光转换白色封装材料，其特征在于：所述稀土金属无机物选自下述一种或几种：

经由钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥掺杂的铝酸盐荧光体、硅酸盐荧光体、磷酸盐荧光体、硫化物荧光体、钼酸盐荧光体、氮化物荧光体、氟化物荧光体或者金属氧化物荧光体。

4.根据权利要求1或2所述荧光转换白色封装材料，其特征在于：所述有机稀土金属络合物选自下述一种或几种：

其为经过离子化的有机小分子和/或有机高分子通过离子键络合的钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥络合物。

5.根据权利要求1或2所述所述荧光转换白色封装材料，其特征在于：有机稀土金属络合物中的配位基是具有配位在稀土金属离子上部位的羧酸基团、含氮有机化合物基团、含硫有机化合物基团或者二酮类有机化合物基团。

6.根据权利要求1或2所述荧光转换白色封装材料，其特征在于：所述有机荧光染料选自下述任意一种或几种：

噁二唑及其衍生物类、三唑及其衍生物类、罗丹明及其衍生物类、香豆素类衍生物、1,8-萘酰亚胺类衍生物、吡唑啉衍生物、三苯胺类衍生物、卟啉类化合物、咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物、苝类衍生物类带有共轭杂环有机物。

7.根据权利要求1或2所述荧光转换白色封装材料，其特征在于：所述无机荧光发射体类粉末选自下述一种或几种：

硫化镉、硒化镉、硫化锌、氧化锌、二氧化钛、碳、硅、氧化铝、锗、磷化铟、碳化硅、硫化铅、硒化铅和砷化镓的纳米微粒，以及经过活性基团修饰的上述纳米颗粒。

8.一种荧光转换白色封装材料，其包括树脂基体以及掺杂于树脂基体内的助剂，其特征在于：在所述树脂基体中掺杂同时具备荧光转换功能和光线漫反射功能的经过改性的二氧化钛粉末，二氧化钛改性采用下述材料的一种或几种：

稀土金属无机物、有机稀土金属络合物、有机荧光染料、无机荧光发射体物质；其中改性的二氧化钛粉末的重量百分比为2%～25%，树脂基体重量为75%～97%，余量为助剂。

9.根据权利要求8所述荧光转换白色封装材料，其特征在于：所述树脂基体为聚乙烯-醋酸乙烯、乙烯-醋酸乙烯甲醛交联聚合物和/或热塑性聚氨酯弹性体；或者上述材料的离子型、络合型改性材料的其中一种或多种的组合。

10.根据权利要求8所述荧光转换白色封装材料，其特征在于：所述无机荧光发射体物质选自下述一种或几种：

硫化镉、硒化镉、硫化锌、氧化锌、二氧化钛、碳、硅、氧化铝、锗、磷化铟、碳化硅、硫化铅、硒化铅、砷化镓。

11.根据权利要求8所述荧光转换白色封装材料，其特征在于：所述稀土金属无机物为钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和/或镥掺杂的铝酸盐荧光体、硅酸盐荧光体、磷酸盐荧光体、硫化物荧光体、钼酸盐荧光体、氮化物荧光体、氟化物荧光体和/或金属氧化物荧光体。

12.一种荧光转换白色封装材料，其包括树脂基体以及掺杂于树脂基体内的助剂，其特征在于：还包括下述掺杂材料：

由分子链键合有荧光染料分子团和/或键合有机稀土金属络合物基团的树脂基体和具有光线漫反射功能的二氧化钛粉末组成，其中二氧化钛粉末重量百分比为2%～20%，树脂基体重量为80%～97%。

13.根据权利要求12所述的荧光转换白色封装材料，其特征在于：所述荧光染料分子团为噁二唑及其衍生物类、三唑及其衍生物类、罗丹明及其衍生物类、香豆素类衍生物、1,8-萘酰亚胺类衍生物、吡唑啉衍生物、三苯胺类衍生物、卟啉类化合物、咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物或苝类衍生物类带有共轭杂环有机物分子团中的一种或几种。

14.根据权利要求12所述的荧光转换白色封装材料，其特征在于：所述有机稀土金属络合物选自下述一种或几种：其为经过离子化的有机小分子和/或有机高分子通过离子键络合的钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥络合物。

15.根据权利要求12所述的荧光转换白色封装材料，其特征在于：所述树脂基体为聚乙烯-醋酸乙烯类衍生物和/或聚氨酯类衍生物。

16.一种太阳能电池，其包括前板（1）、电池层（2）、背板（5），其特征在于：还包括设于电池层（2）和背板（5）之间的荧光转换白色封装材料层（3），所述荧光转换白色封装材料层（3）采用上述权利要求1、8或12所述的材料。

17.根据权利要求16所述的太阳能电池，其特征在于：所述前板（1）和背板（5）为玻璃、钢板、聚酰胺、聚碳酸酯、丙烯类树脂、聚酯、聚氟乙烯、氟化聚乙烯或聚砜，其形状为块状、片状或薄膜形状；

所述太阳能电池为薄膜太阳能电池、单晶硅电池或者多晶硅电池；

其中所述薄膜太阳能电池为非晶硅电池、非晶硅/非晶硅电池、非晶硅/非晶硅锗电池、非晶硅/非晶硅锗/非晶硅锗电池、非晶硅/微晶硅电池、非晶硅/微晶硅/微晶硅电池、硫化镉电池、碲化镉电池、铜铟锡电池、铜铟硫电池、铜铟镓锡电池、铜铟镓硫电池、有机聚合物电池或染料敏化电池；或者具有上述种类电池的叠层结构新型电池。

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