CN103254457B - 一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法 - Google Patents

一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103254457B
CN103254457B CN201310126493.9A CN201310126493A CN103254457B CN 103254457 B CN103254457 B CN 103254457B CN 201310126493 A CN201310126493 A CN 201310126493A CN 103254457 B CN103254457 B CN 103254457B
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
spectrum
solar cell
preparation
molecular weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310126493.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103254457A (zh
Inventor
李鹏
侯琳熙
张祥洲
张小梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo University
Original Assignee
Ningbo University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo University filed Critical Ningbo University
Priority to CN201310126493.9A priority Critical patent/CN103254457B/zh
Publication of CN103254457A publication Critical patent/CN103254457A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103254457B publication Critical patent/CN103254457B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法，特点是各原料组分和重量份数为：聚合物膜：100~150份；光稳定剂：0.01~1份；紫外光吸收剂：0.01~1份；光谱转换材料：1~20份；引发剂：0.01~1份；包括以下步骤：（1）：由稀土氯化物与倍半硅氧烷反应制得光谱转换材料；（2）：用等离子体处理器处理聚合物膜；（3）：将步骤（1）制备的光谱转换材料与步骤（2）处理过的聚合物膜化学接枝即得到太阳能电池光谱转换高分子膜；优点是这种光谱转换高分子膜制备工艺简单，透光率高，耐候性好，以其为组件所制备的太阳能电池的光电转换效率高，寿命长。

Description

一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池光谱转换封装胶膜的制备方法，尤其涉及一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法。
背景技术
太阳能电池是一种将光能转换为电能的设备，其主要组件为钢化玻璃、封装胶膜、太阳能电池片。太阳光光谱组成覆盖了从紫外线到远红外线的波段，并且随着波长的增大，太阳光光子能量降低。当太阳光照射到太阳能电池表面时，被分离为三部分：一部分被太阳能电池反射，一部分被太阳能电池吸收，另外一部分直接透过太阳能电池。由于太阳能电池片材料的性质，太阳光中高能量光子部分（紫外线波段）和低能量光子部分（远红外线波段）都无法被太阳能电池片吸收并充分利用转换为电能，导致太阳能电池光电转换效率不高，从而阻碍了太阳能电池的进一步普及。
传统的解决办法是在太阳能电池片表面加上一层光谱转换封装胶膜，光谱转换封装胶膜是一类可吸收特定波长范围光并发射其他波长范围光的材料。传统技术是由稀土氯化物与用作表面活性剂的油酸混合来制备上下转换材料，再将上下转换材料与EVA胶膜物理共混，形成光谱转换封装胶膜。由于油酸的光透过性差以及物理共混造成的混合不均，使得这种光谱转换封转胶膜组成的太阳能电池的光电转换效率一般只有11%~12%之间。
太阳能电池光谱转换封装胶膜中含有上转换材料和下转换材料，上转换材料和下转换材料分别对应太阳光中高能量的紫外光和低能量的红外光，并分别将两部分光都转换成可见光或近红外光。这一转换过程将太阳光中无法利用或利用率低的能量转换为利用率较高的能量，进而提高太阳能电池的光电转换效率。Prog. Photovolt: Res. Appl. 2011; 19:345~351中提及在太阳能电池片表面封装具有转换性能的胶膜，在一定程度上提高了光电转换效率，但是这种胶膜只具有上转换性能或只具有下转换性能，无法使太阳光中高能量的紫外光和低能量的红外光同时并且充分地转换为可见光或近红外光。另外，在公开号为CN200710302510.4、CN201110021649.8的中国专利中也都提到在太阳能电池片表面的封装胶膜中添加光谱转换材料，但上述两个专利添加的方式均局限于物理共混。光谱转换材料与聚合物膜物理共混，无法避免光谱转换材料颗粒的局部团聚，导致封装胶膜中光谱转换材料分布的不均匀，从而降低了封装胶膜的透光率和太阳能电池的光电转换效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种透光率高、耐候性好的太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法，有利于提高太阳能电池光电转换效率，延长太阳能电池的寿命。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法，其特征在于所述的光谱转换高分子膜由光谱转换材料与经过处理的聚合物膜化学接枝而成，所述的光谱转换材料是由稀土氯化物与倍半硅氧烷反应制的，所述的光谱转换高分子膜各原料组分、重量份数和制备过程为：
聚合物膜         100~150份
光稳定剂         0.01~1份
紫外光吸收剂     0.01~1份
光谱转换材料     1~20份   
引发剂           0.01~1份
（1）光谱转换材料的制备：
用烷烃氯化物溶解倍半硅氧烷制得浓度为0.35~0.45g/mL的倍半硅氧烷溶液，向上述倍半硅氧烷溶液中加入稀土氯化物，其中稀土氯化物和倍半硅氧烷的质量比为900:1，在氮气环境保护中，130~190℃条件下，搅拌20~40分钟后自然冷却至室温，得到溶液A；
将氟化铵和氢氧化钠以140~150:90~100的质量比进行混合后，用无水甲醇溶解得到混合溶液，将上述混合溶液加入到溶液A中，在40~60℃条件下搅拌20~40分钟后，甲醇挥发，得到溶液B；
在氮气环境保护下，将溶液B升温至280~300℃，保持40~60分钟后自然冷却至室温，用无水乙醇洗涤后，再经过反复离心、分离及无水乙醇洗涤2~3次，得到光谱转换材料；
（2）聚合物膜的处理：
在氩气环境保护下，将聚合物膜放入等离子体处理器中，处理功率为70~150W，经过等离子处理45~75秒后，取出聚合物膜；
（3）光谱转换材料与经过等离子体处理的聚合物膜化学接枝：
取步骤（2）中等离子处理过的聚合物膜和步骤（1）中制备的光谱转换材料加入三颈烧瓶中，然后依次加入引发剂、光稳定剂、紫外光吸收剂，按上述重量份数混合后用丙酮溶解，在40~60℃条件下，通入氮气边搅拌边回流5~6个小时后，丙酮挥发，取出产物，自然晾干至室温，得到光谱转换高分子膜。
所述的倍半硅氧烷，是一类含有RSiO1.5的物质，其结构式为 
，其中R表示酰胺基、乙烯基、丙烯基或者丁烯基；倍半硅氧烷是一种有机无机杂化材料，既含有无机硅氧骨架又含有有机基团，其具有有机材料和无机材料的协同效应产生的新性能，常作为改性剂用于改性高分子材料，能够耐热、阻燃、抗辐射；此外，倍半硅氧烷具有中空的刚性笼型结构，密度低质量轻，气体渗透性好，介电性和光学性能好。
所述的稀土氯化物与所述的倍半硅氧烷溶液化学反应的过程即为倍半硅氧烷对稀土氯化物的改性过程，由改性过的稀土氯化物合成的光谱转换材料光透过率高，耐候性好；进一步地，由含有上述光谱转换材料的光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率高，寿命长。
优选地，所述的聚合物膜为聚乙烯复合膜、聚氟乙烯复合膜、乙烯醋酸乙烯酯薄膜、乙烯丙烯聚合物薄膜、乙烯丁烯聚合物薄膜、乙烯辛烯聚合物薄膜中任意一种。
优选地，所述的稀土氯化物由YCl3·6H2O，YbCl3·6H2O，TmCl3·6H2O，TbCl3·6H2O，EuCl3·6H2O五者混合而成，其中质量比YCl3·6H2O：YbCl3·6H2O：TmCl3·6H2O：TbCl3·6H2O：EuCl3·6H2O为108:39:1:39:108。所述的稀土氯化物的组成成分同时具有上下转换材料的特性，因此由所述的稀土氯化物合成的光谱转换材料在太阳能电池中既具有上转换材料的性能，又具有下转换材料的性能，有利于同时并且充分地将紫外光和远红外光转换为可见光或者近红外光，从而提高太阳能电池的光电转换效率。
优选地，所述的光稳定剂为聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]和癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯中任意一种。
优选地，所述的紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚中任意一种。
优选地，所述的引发剂为偶氮二异丁腈。
优选地，所述的烷烃氯化物为二氯甲烷。
与现有技术相比，本发明用倍半硅氧烷与稀土氯化物进行化学反应制备光谱转换材料，由于倍半硅氧烷材料的结构特点和特殊性能，制备的光谱转换材料透光率高、耐候性好、稳定性强。与传统太阳能电池光谱转换高分子膜的合成方法不同，本发明采用化学接枝的方法代替物理共混，将光谱转换材料与处理过的聚合物膜进行化学接枝，使得光谱转换材料以纳米尺度均匀地分散在高分子膜中，大大提高了光透过率和太阳光的利用率，进而提高了太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
图1为本发明制得的光谱转换高分子膜的透射电镜图。
图2为本发明的制备流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1： 
（1）光谱转换材料的制备：取15 g 倍半硅氧烷加入到30 mL二氯甲烷中制得倍半硅氧烷溶液，再取稀土氯化物360 mg加入到上述倍半硅氧烷溶液中，在氮气环境保护下，130℃条件下，搅拌20分钟后自然冷却至室温，得溶液A；取120 mg氟化铵和80 mg氢氧化钠混合溶解在10 mL无水甲醇后加入上述溶液A中，在40℃条件下搅拌20分钟后，甲醇挥发，得溶液B；在氮气环境保护下，将溶液B升温至280℃，保持40分钟后自然冷却至室温，用乙醇洗涤后光谱转换材料颗粒析出，在经过反复离心、分离及乙醇洗涤2~3次得到光谱转换材料Ⅰ。
（2）聚合物膜的处理：在氩气环境保护下，将聚乙烯复合膜或聚氟乙烯复合薄膜放入等离子体处理器中，在处理功率为70W条件下等离子处理45秒后，取出得到等离子处理过的聚乙烯复合膜或聚氟乙烯复合薄膜。
（3）光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：按照原料组分和重量份数取等离子处理过的聚乙烯复合膜或聚氟乙烯复合薄膜100份，光谱转换材料I 5份，光稳定剂聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]或癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.10份，引发剂偶氮二异丁腈0.10份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚0.1份，混合溶解在丙酮中，在40℃条件下通入氮气，边搅拌边回流5个小时后，丙酮挥发，取出产物，自然晾干至室温，即得到光谱转换高分子膜。
取10克样品进行性能测试，光谱转换高分子膜的透光率和以该光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率示于表1中。
如图1所述，由上述步骤制备的光谱转换高分子膜在透射电镜下放大100万倍得到透射电镜图，图中可以看出，通过透射电镜测试发现光谱转换高分子膜上的光谱转换材料形貌较好，纳米颗粒大小均匀。 
实施例2：
（1）光谱转换材料的制备：与实施例1相同的步骤和条件制得光谱转换材料Ⅰ。
（2）聚合物膜的处理：与实施例1相同的条件等离子处理聚乙烯复合膜或聚氟乙烯复合薄膜。
（3）光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：按照原料组分和重量份数取等离子处理过的聚乙烯复合膜或聚氟乙烯复合薄膜115份，光谱转换材料Ⅰ10份，光稳定剂聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]或癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.20份，引发剂偶氮二异丁腈0.20份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚0.3份，使用与实施例1中步骤（3）相同的步骤和反应条件制备得光谱转换高分子膜。
取10克样品进行性能测试，光谱转换高分子膜的透光率和以该光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率示于表1中。
实施例3：
（1）光谱转换材料的制备：与实施例1相同的步骤和条件制得光谱转换材料Ⅰ。
（2）聚合物膜的处理：与实施例1相同的条件等离子处理聚乙烯复合膜或聚氟乙烯复合薄膜。
（3）光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：按照原料组分和重量份数取等离子处理过的聚乙烯复合膜或聚氟乙烯复合薄膜130份，光谱转换材料Ⅰ15份，光稳定剂聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]或癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.50份，引发剂偶氮二异丁腈0.40份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚0.5份，使用与实施例1中步骤（3）相同的步骤和反应条件制备得光谱转换高分子膜。
取10克样品进行性能测试，光谱转换高分子膜的透光率和以该光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率示于表1中。
实施例4：
（1）光谱转换材料的制备：与实施例1相同的步骤和条件制得光谱转换材料Ⅰ。
（2）聚合物膜的处理：与实施例1相同的条件等离子处理聚乙烯复合膜或聚氟乙烯复合薄膜。
（3）光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：按照原料组分和重量份数取等离子处理过的聚乙烯复合膜或聚氟乙烯复合薄膜150份，光谱转换材料Ⅰ20份，光稳定剂聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]或癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯1.0份，引发剂偶氮二异丁腈1.0份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚1.0份，使用与实施例1中步骤（3）相同的步骤和反应条件制备得光谱转换高分子膜。
取10克样品进行性能测试，光谱转换高分子膜的透光率和以该光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率示于表1中。
实施例5：
（1）光谱转换材料的制备：取20 g 倍半硅氧烷加入到35 mL二氯甲烷中制得倍半硅氧烷溶液，再取稀土氯化物390 mg加入到上述倍半硅氧烷溶液中，在氮气环境保护下，160℃条件下，搅拌30分钟后自然冷却至室温，得溶液A；取150mg氟化铵和100 mg氢氧化钠混合溶解在15 mL无水甲醇后加入上述溶液A中，在50℃条件下搅拌30分钟后，甲醇挥发，得溶液B；在氮气环境保护下，将溶液B升温至290℃，保持50分钟后自然冷却至室温，用乙醇洗涤后光谱转换材料颗粒析出，在经过反复离心、分离及乙醇洗涤2~3次得到光谱转换材料Ⅱ。
（2）聚合物膜的处理：在氩气环境保护下，将乙烯醋酸乙烯酯薄膜或乙烯丙烯聚合物薄膜放入等离子体处理器中，在处理功率为110W条件下等离子处理60秒后，取出得到等离子处理过的乙烯醋酸乙烯酯薄膜或乙烯丙烯聚合物薄膜。
（3）光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：按照原料组分和重量份数取等离子处理过的乙烯醋酸乙烯酯薄膜或乙烯丙烯聚合物薄膜100份，光谱转换材料Ⅱ 5份，光稳定剂聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]或癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.10份，引发剂偶氮二异丁腈0.10份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚0.1份，混合溶解在丙酮中，在40℃条件下通入氮气，边搅拌边回流5.5个小时后，丙酮挥发，取出产物，自然晾干至室温，即得到光谱转换高分子膜。
取10克样品进行性能测试，光谱转换高分子膜的透光率和以该光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率示于表1中。
实施例6：
（1）光谱转换材料的制备：与实施例5相同的步骤和条件制得光谱转换材料Ⅱ。
（2）聚合物膜的处理：与实施例5相同的条件等离子处理乙烯醋酸乙烯酯薄膜或乙烯丙烯聚合物薄膜。
（3）光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：按照原料组分和重量份数取等离子处理过的乙烯醋酸乙烯酯薄膜或乙烯丙烯聚合物薄膜115份，光谱转换材料Ⅱ10份，光稳定剂聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]或癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.20份，引发剂偶氮二异丁腈0.20份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚0.3份，使用与实施例5中步骤（3）相同的步骤和反应条件制备得光谱转换高分子膜。
取10克样品进行性能测试，光谱转换高分子膜的透光率和以该光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率示于表1中。
实施例7：
（1）光谱转换材料的制备：与实施例5相同的步骤和条件制得光谱转换材料Ⅱ。
（2）聚合物膜的处理：与实施例5相同的条件等离子处理乙烯醋酸乙烯酯薄膜或乙烯丙烯聚合物薄膜。
（3）光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：按照原料组分和重量份数取等离子处理过的乙烯醋酸乙烯酯薄膜或乙烯丙烯聚合物薄膜130份，光谱转换材料Ⅱ15份，光稳定剂聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]或癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.50份，引发剂偶氮二异丁腈0.40份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚0.5份，使用与实施例5中步骤（3）相同的步骤和反应条件制备得光谱转换高分子膜。
取10克样品进行性能测试，光谱转换高分子膜的透光率和以该光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率示于表1中。
实施例8：
（1）光谱转换材料的制备：与实施例5相同的步骤和条件制得光谱转换材料Ⅱ。
（2）聚合物膜的处理：与实施例5相同的条件等离子处理乙烯醋酸乙烯酯薄膜或乙烯丙烯聚合物薄膜。
（3）光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：按照原料组分和重量份数取等离子处理过的乙烯醋酸乙烯酯薄膜或乙烯丙烯聚合物薄膜150份，光谱转换材料Ⅱ20份，光稳定剂聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]或癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯1.0份，引发剂偶氮二异丁腈1.0份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚1.0份。使用与实施例5中步骤（3）相同的步骤和反应条件制备得光谱转换高分子膜。
取10克样品进行性能测试，光谱转换高分子膜的透光率和以该光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率示于表1中。
实施例9：
（1）光谱转换材料的制备：取25 g 倍半硅氧烷加入到40 mL二氯甲烷中制得倍半硅氧烷溶液，再取稀土氯化物420 mg加入到上述倍半硅氧烷溶液中，在氮气环境保护下，190℃条件下，搅拌40分钟后自然冷却至室温，得溶液A；取170mg氟化铵和120mg氢氧化钠混合溶解在15 mL无水甲醇后加入上述溶液A中，在60℃条件下搅拌40分钟后，甲醇挥发，得溶液B；在氮气环境保护下，将溶液B升温至300℃，保持60分钟后自然冷却至室温，用乙醇洗涤后光谱转换材料颗粒析出，在经过反复离心、分离及乙醇洗涤2~3次得到光谱转换材料Ⅲ。
（2）聚合物膜的处理：在氩气环境保护下，将乙烯丁烯聚合物薄膜或乙烯辛烯聚合物薄膜放入等离子体处理器中，在处理功率为150W条件下等离子处理75秒后，取出得到等离子处理过的乙烯丁烯聚合物薄膜或乙烯辛烯聚合物薄膜。
（3）光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：按照原料组分和重量份数取等离子处理过的乙烯丁烯聚合物薄膜或乙烯辛烯聚合物薄膜100份，光谱转换材料Ⅲ 5份，光稳定剂聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]或癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.10份，引发剂偶氮二异丁腈0.10份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚0.1份，混合溶解在丙酮中，在40℃条件下通入氮气，边搅拌边回流6个小时后，丙酮挥发，取出产物，自然晾干至室温，即得到光谱转换高分子膜。
取10克样品进行性能测试，光谱转换高分子膜的透光率和以该光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率示于表1中。
实施例10：
（1）光谱转换材料的制备：与实施例9相同的步骤和条件制得光谱转换材料Ⅲ。
（2）聚合物膜的处理：与实施例9相同的条件等离子处理乙烯丁烯聚合物薄膜或乙烯辛烯聚合物薄膜。
（3）光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：按照原料组分和重量份数取等离子处理过的乙烯丁烯聚合物薄膜或乙烯辛烯聚合物薄膜115份，光谱转换材料Ⅲ10份，光稳定剂聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]或癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.20份，引发剂偶氮二异丁腈0.20份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚0.3份，使用与实施例9中步骤（3）相同的步骤和反应条件制备得光谱转换高分子膜。
取10克样品进行性能测试，光谱转换高分子膜的透光率和以该光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率示于表1中。
实施例11：
（1）光谱转换材料的制备：与实施例9相同的步骤和条件制得光谱转换材料Ⅲ。
（2）聚合物膜的处理：与实施例9相同的条件等离子体处理乙烯丁烯聚合物薄膜或乙烯辛烯聚合物薄膜。
（3）光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：按照原料组分和重量份数取等离子体处理过的乙烯丁烯聚合物薄膜或乙烯辛烯聚合物薄膜130份，光谱转换材料Ⅲ15份，光稳定剂聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]或癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯0.50份，引发剂偶氮二异丁腈0.40份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚0.5份，使用与实施例9中步骤（3）相同的步骤和反应条件制备得光谱转换高分子膜。
取10克样品进行性能测试，光谱转换高分子膜的透光率和以该光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率示于表1中。
实施例12：
（1）光谱转换材料的制备：与实施例9相同的步骤和条件制得光谱转换材料Ⅲ。
（2）聚合物膜的处理：与实施例9相同的条件等离子处理乙烯丁烯聚合物薄膜或乙烯辛烯聚合物薄膜。
（3）光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：按照原料组分和重量份数取等离子处理过的乙烯丁烯聚合物薄膜或乙烯辛烯聚合物薄膜150份，光谱转换材料Ⅲ20份，光稳定剂聚[1-(2-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]或癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯1.0份，引发剂偶氮二异丁腈1.0份，紫外光吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-(2H-苯并三唑-2- 基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚1.0份，使用与实施例9中步骤（3）相同的步骤和反应条件制备得光谱转换高分子膜。
取10克样品进行性能测试，光谱转换高分子膜的透光率和以该光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率示于表1中。
表1
条件、反应组份 透光率（%） 光电转换效率（%）
实施例1 90.5 13.1
实施例2 91.5 13.8
实施例3 92.7 14.3
实施例4 93.0 14.5
实施例5 91.0 13.3
实施例6 92.3 14.0
实施例7 93.7 15.4
实施例8 93.9 15.4
实施例9 91.4 13.7
实施例10 92.1 14.2
实施例11 93.5 15.1
实施例12 93.8 15.4
传统高分子膜 85—90 11—12
从表1可以看出，本发明在上述所有的实施例条件下所制备的太阳能电池转换光谱高分子膜的透光率较高，且由上述光谱转换高分子膜组成的太阳能电池的光电转换效率都比传统太阳能电池光电转换效率高，提高20%左右；因为篇幅所限不能对所有条件、组分逐一列出，但是在不脱离本发明宗旨的前提下，在权利要求保护范围内，还可以对上述实施例进行变更或改变等。

Claims (7)

1.一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法，其特征在于所述的光谱转换高分子膜由光谱转换材料与经过等离子处理的聚合物膜化学接枝而成，所述的光谱转换材料是由稀土氯化物与倍半硅氧烷反应制得，所述的光谱转换高分子膜的各原料组分、重量份数和制备过程为：
(1)光谱转换材料的制备：
用烷烃氯化物溶解倍半硅氧烷制得浓度为0.35～0.45g/mL的倍半硅氧烷溶液，向上述倍半硅氧烷溶液中加入稀土氯化物，其中稀土氯化物和倍半硅氧烷的质量比为900:1，在氮气环境保护中，130～190℃条件下，搅拌20～40分钟后自然冷却至室温，得到溶液A；
将氟化铵和氢氧化钠以140～150:90～100的质量比进行混合后，用无水甲醇溶解得到混合溶液，将上述混合溶液加入到溶液A中，在40～60℃条件下搅拌20～40分钟后，甲醇挥发，得到溶液B；
在氮气环境保护下，将溶液B升温至280～300℃，保持40～60分钟后，自然冷却至室温，用无水乙醇洗涤后，再经过反复离心、分离及无水乙醇洗涤2～3次，得到光谱转换材料；
(2)聚合物膜的处理：
在氩气环境保护下，将聚合物膜放入等离子体处理器中，处理功率为70～150W，经过等离子处理45～75秒后，取出聚合物膜；
(3)光谱转换材料与处理过的聚合物膜化学接枝：
取步骤(2)中等离子处理过的聚合物膜和步骤(1)中制备的光谱转换材料加入三颈烧瓶中，然后依次加入引发剂、光稳定剂、紫外光吸收剂，按上述重量份数混合后用丙酮溶解，在40～60℃条件下，通入氮气边搅拌边回流5～6个小时，丙酮挥发，取出产物，自然晾干至室温，得到光谱转换高分子膜；
所述的倍半硅氧烷是一类含有RSiO1.5的物质，其结构式为
其中R表示酰胺基、乙烯基、丙烯基或者丁烯基。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法，其特征在于所述的聚合物膜为聚乙烯复合膜、聚氟乙烯复合膜、乙烯醋酸乙烯酯薄膜、乙烯丙烯聚合物薄膜、乙烯丁烯聚合物薄膜、乙烯辛烯聚合物薄膜中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法，其特征在于所述的稀土氯化物为YCl3·6H2O，YbCl3·6H2O，TmCl3·6H2O，TbCl3·6H2O，EuCl3·6H2O五者的混合物，其中质量比YCl3·6H2O：YbCl3·6H2O：TmCl3·6H2O：TbCl3·6H2O：EuCl3·6H2O为100～110：35～40：1：35～40：100～110。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法，其特征在于所述的光稳定剂为聚[1-(2-羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸脂]和癸二酸双2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯中任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法，其特征在于所述的紫外光吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(十二烷基)-4-甲基苯酚中任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法，其特征在于所述的引发剂为偶氮二异丁腈。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法，其特征在于所述的烷烃氯化物为二氯甲烷。
CN201310126493.9A 2013-04-11 2013-04-11 一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法 Expired - Fee Related CN103254457B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310126493.9A CN103254457B (zh) 2013-04-11 2013-04-11 一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310126493.9A CN103254457B (zh) 2013-04-11 2013-04-11 一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103254457A CN103254457A (zh) 2013-08-21
CN103254457B true CN103254457B (zh) 2014-10-29

Family

ID=48958699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310126493.9A Expired - Fee Related CN103254457B (zh) 2013-04-11 2013-04-11 一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103254457B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105405908B (zh) * 2015-10-29 2017-09-19 严梅霞 一种太阳能电池及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101320756A (zh) * 2007-12-28 2008-12-10 徐耀平 增加太阳能光伏电池光电转化率的透明薄膜的制备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5548400B2 (ja) * 2009-07-02 2014-07-16 株式会社カネカ 薄膜光電変換装置、及びその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101320756A (zh) * 2007-12-28 2008-12-10 徐耀平 增加太阳能光伏电池光电转化率的透明薄膜的制备

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特開2011-14736A 2011.01.20
聚氨基硅氧烷!稀土复合物的制备及其性能研究;邱关明等;《中国稀土学报》;20030430;第21卷(第2期);133-136 *
董艳等.Sol-gel制备的Yb3+,Er3+掺杂光致发光膜及其上转换光致发光性能.《发光学报》.2012,第23卷(第9期),1006-1011. *
邱关明等.聚氨基硅氧烷!稀土复合物的制备及其性能研究.《中国稀土学报》.2003,第21卷(第2期),133-136.

Also Published As

Publication number Publication date
CN103254457A (zh) 2013-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104927686B (zh) 一种具有高光转换效率的太阳能电池封装胶膜
CN104861886B (zh) 一种太阳能电池封装用eva胶膜及其制备工艺
CN104112785B (zh) 一种太阳能电池背板用薄膜及其制备方法
WO2016013481A1 (ja) ベンゾトリアゾール構造を有する蛍光色素化合物および高分子蛍光色素化合物、ならびに、それを用いた波長変換型封止材組成物
CN106244032A (zh) 一种太阳能电池用eva胶膜及其制备方法
CN116535996B (zh) 一种水汽阻隔型抗老化白色eva封装胶膜及其制备工艺
CN114369427A (zh) 一种可阻断紫外线的eva热熔胶膜及其制备方法
CN107735700A (zh) 波长转换滤波器和其制造方法以及太阳能电池模块
CN110885641B (zh) 用于太阳能电池封装的高性能pvb胶膜及其制备方法
CN102632611B (zh) 太阳能电池封装胶膜
CN103254457B (zh) 一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法
CN102642364A (zh) 一种太阳能电池背板及其生产方法
CN104497898A (zh) 一种可转换紫外波长的太阳能电池封装eva胶膜
JP2016021433A (ja) 太陽電池モジュール用の封止材シート及びその製造方法
Zhang et al. Photovoltaic efficiency enhancement for crystalline silicon solar cells via a Bi-functional layer based on europium complex@ nanozeolite@ SiO2
CN106866874B (zh) 固态红-转-黄上转换共聚物体系及其制备方法与应用
CN106566435B (zh) 一种上转换发光型eva光伏胶膜
KR101399333B1 (ko) 광변위 기능을 갖는 태양광발전 모듈용 ｅｖａ 시트 조성물
CN103646969A (zh) 一种用于光伏背膜的丙烯酸紫外光转换涂层及其制备方法
CN102898971A (zh) 一种稀土转光剂及其制备方法和应用
CN106590471A (zh) 一种红外屏蔽型eva光伏胶膜
CN105969250A (zh) 双玻组件用透明eva封装胶膜的生产工艺
CN117247747A (zh) 一种转光型封装胶膜及其制备方法
CN204271109U (zh) 一种低封装损失光伏电池组件
CN106047194A (zh) 紫外光转化太阳能电池封装胶膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141029

Termination date: 20170411