CN104479678B - 一种波长转换用荧光粉末的制备方法及太阳能电池组件和制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种波长转换用荧光粉末的制备方法及太阳能电池组件和制作方法,将B2O3、Al2O3、SiO2、Tb2O3以及Sb2O3混合至均匀并熔融,水淬研磨,将得到荧光粉末与甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、过氧化月桂酰、去离子水以及聚乙烯醇悬浮聚合,得到的聚合后波长转换用荧光材料与乙烯‑乙酸乙烯共聚物树脂、2,5‑二甲基‑2,5‑双(叔丁基过氧)乙烷、双(1‑辛氧基‑2,2,6,6‑四甲基‑4‑吡啶基)癸二酯、三(2,4‑二叔丁基苯基)亚磷酸酯、γ‑氨基酸三乙氧基硅烷混炼并共混挤出,然后将获得的无机掺杂波长转换密封片、太阳能电池单元、无荧光材料的波长转换密封片及背板压接成电池组件。本发明能将紫外波长的太阳光转换为太阳能电池所能够吸收的响应区,量子效率高、化学稳定性优良、成本低、制作简单。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池组件领域,具体涉及一种波长转换用荧光粉末的制备方法及太阳能电池组件和制作方法。
背景技术
随着经济的快速增长,能源消耗越来越多,能源供应十分紧张,寻找新的可再生能源成为人们急需解决的问题。太阳能不仅是一个洁净的、无污染的可再生能源,而且太阳能取之不尽,用之不竭。太阳能电池作为直接利用太阳能的产品,广泛受到人们的青睐。太阳能电池已经应用到了多个领域,包括航空航天及家用电器。
太阳光中除了44%的可见光,紫外光占到3%,此比例虽然较小,但如此巨大的能量要是能被电池利用,对提高电池效率肯定有效。紫外光不仅能量高,而且对太阳能电池的密封材料起到破坏的作用。当太阳能电池的密封材料遭到破坏时,密封材料的折射率、透光率、化学稳定性、抗氧化等性能都将降低,这不仅降低了电池的效率,并且最终将导致电池的性能衰退。一般来说,太阳能电池的量子效率在紫外光-蓝光的区域相比于在绿色光-近红外光的区域而言较低。因此,可将太阳光中的紫外光-蓝光的波长进行波长转换,转换成为绿色光-近红外的光,从而增加太阳能电池光谱响应灵敏的可见光,这样不仅可以提高太阳能电池的光电效率,还提高太阳能电池的使用寿命。
日本特开2000-327715号公报中,使用含有稀土类配位化合物的ORMOSIL复合体作为波长转换剂来提高太阳能电池的效率。但是,该复合体存在抗紫外线老化缺陷、耐热性、耐气候性差等缺点。当太阳能电池在恶劣的户外环境下长时间进行工作时,发生老化,不仅本身很快失去了发光的作用,使其无法进行正常的波长转换工作,而且由于该稀土类配位化合物容易与密封材料——乙烯醋酸乙烯酯(EVA)一起发生水解,因此会加速太阳能电池组件的老化和失效,同时还会减少太阳能电池的寿命。
CN103339221A公布了一种作为太阳能模组系统所用封装的提高日光采集效率的波长转换材料。该发明转换材料使用至少一种生色团和光学透明聚合物基体来进行波长转换。所述的生色团即发光染料或荧光染料,不同的生色团可以将特定波长的光子转换成太阳能电池所能够吸收的光子,有利于提高光电转换效率。但是,该生色团的制备过程需要通入氩气,并且使用甲苯提取反应中间体,同时存在部分反应中间体转化率低等缺陷。这不仅难以实现工业化生产,同时还污染了环境。CN103094365公开一种具有发光功能的晶体硅太阳能电池减反射膜及其制备工艺,采用多层膜技术,将转光层涂在减反射层上实现减反射和波长转换功能,但存在制备工艺复杂,难以实现工业化大生产,应用缺乏经济性。
无机稀土材料虽然能够克服有机材料的易老化缺陷。但是目前研究的若干无机稀土荧光材料,吸收光谱与太阳光谱不匹配、发射光谱与太阳能电池响应范围不匹配,不适合用于太阳能电池的波长转换。例如镧系稀土离子掺杂氟化物荧光粉,目前主要用在显示器上,其吸收峰在100nm附近的深紫外波段,远远超出了太阳能光谱的范围。CN101188255A公开了光能电池及其红光转换层,该发明采用α-Al2O3-Ti2O3颗粒作为太阳能电池的光转换剂,但是没有解决吸收几率、荧光效率偏低的缺点和太阳光谱不匹配的问题。
因此,目前太阳能电池领域中急需一种抗紫外性能好、抗老化性能好、化学性能稳定、量子效率高、发射光谱与太阳能电池单元相匹配、易于实现并适用于工业生产的波长转换材料,并将它用于太阳能电池组件,能够有效的将太阳光中的紫外部分转换到与太阳能电池最大光响应区域,即能够将入射的太阳光中对太阳能发电贡献小的光转换为对发电贡献大的光,从而提高太阳能电池的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚合后波长转换用荧光材料的制备方法及太阳能电池组件及其制作方法,该太阳能电池组件能够将紫外波长的太阳光转换为太阳能电池所能够吸收的响应区,具有量子效率高、化学稳定性优良、成本低、制作过程简单、适应工业大生产的优点。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种波长转换用荧光粉末的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)以摩尔百分比计,将25~40mol%的B2O3,20~30mol%的Al2O3,30~40mol%的SiO2,5~15mol%的Tb2O3以及1mol%的Sb2O3混合至均匀,获得玻璃配合料;
2)将玻璃配合料熔融成均匀的玻璃液;将玻璃液倒入水中进行水淬,在水中生成无机荧光颗粒;将无机荧光颗粒从水取出后干燥,得到干燥后的无机荧光颗粒;将干燥后的无机荧光颗粒研磨得到波长转换用荧光粉末。
所述的步骤2)中玻璃液是采用如下方法熔融而成的:
称取玻璃配合料,将其中的一部分加入已升温至1400℃的坩埚中,然后使炉温升温至1500~1550℃,保温30min,然后将剩余部分加入得到的体系中,在1500~1550℃,保温60min,接着在1500~1550℃保温搅拌3~6h,得到玻璃液。
所述的步骤2)中使炉温升至1500~1550℃所用的时间为30min。
所述的步骤2)中进行水淬之前,通过30min将炉温从1500~1550℃降温至1400℃并保温30min。
所述的步骤2)研磨前还要经过球磨,球磨方法为:将干燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质放入球磨罐中球磨0.5~5天,然后干燥完成球磨。
一种所述的制备方法制得的波长转换用荧光粉末。
一种太阳能电池组件,基于所述的波长转换用荧光粉末;包括自上而下依次叠放的玻璃板、无机掺杂波长转换密封片、太阳能电池单元、背面用太阳能电池密封片以及背板,且玻璃板、无机掺杂波长转换密封片、太阳能电池单元、背面用太阳能电池密封片以及背板压接在一起;
其中,无机掺杂波长转换密封片是采用如下方法制备的:
1)以质量份数计,将1000份的去离子水、0.01~0.1份的聚乙烯醇以及0.05~1份的波长转换用荧光粉末、60~100份的甲基丙烯酸甲酯、0~40份的丙烯酸乙酯以及0.3~0.6份过氧化月桂酰搅拌均匀,得到悬浮液;将该悬浮液加热以进行悬浮聚合反应,得到聚合后波长转换用荧光材料;
2)以质量份数计,将100份的乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.1~0.5份的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷、0.05~0.1份的双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.03~0.1份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.01~0.05份的γ-氨基酸三乙氧基硅烷、0.5~2份的聚合后波长转换用荧光材料混炼,共混挤出制得无机掺杂波长转换密封片;
背面用太阳能电池密封片是采用如下方法制备的:以质量份数计,将100份的乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.1~0.5份的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷、0.05~0.1份的双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.03~0.1份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.01~0.05份的γ-氨基酸三乙氧基硅烷混炼,共混挤出制得背面用太阳能电池密封片。
所述的无机掺杂波长转换密封片的厚度为300~600μm,背面用太阳能电池密封片的厚度为300~600μm。
所述的无机掺杂波长转换密封片和背面用太阳能电池密封片的制备过程中混炼温度为90℃,混炼时间为15-25min。
一种所述的太阳能电池组件的制作方法,包括以下步骤
1)将玻璃板、无机掺杂波长转换密封片、太阳能电池单元、背面用太阳能电池密封片以及背板自上而下依次叠放在一起,使用太阳能电池真空加压层压机上进行预压接,得到预压接太阳能电池板;其中,预压接时,太阳能电池真空加压层压机中的热板温度为150-160℃,真空时间为10-20min、加压时间为10-15min;
2)将预压接太阳能电池板在150-160℃的烘箱中进行压接,层压循环时间为20-30min,进行交联及粘结,即得到太阳能电池组件。
进一步,所述的步骤1)中混合均匀时均匀度大于98%;混合均匀后还要过100目的筛子。
进一步,所述的步骤1)中B2O3由分析纯的无水硼酸引入,Al2O3由分析纯的氢氧化铝引入,SiO2由60目的石英砂引入,Tb2O3由七氧化四铽引入,Sb2O3由三氧化二锑引入;且石英砂中三氧化二铁的含量小于100ppm;
进一步,所述的步骤1)中Al2O3、SiO2均是在1350℃下煅烧3h破碎后与B2O3、Tb2O3以及Sb2O3混合的。
进一步,所述的步骤2)中用于进行水淬的水的温度为25℃,干燥温度为110℃。
进一步,所述的步骤2)中干燥后的无机荧光颗粒的平均粒径为0.5~2mm
进一步,所述的步骤2)中球磨时采用的球磨介质为平均直径为5~8mm的玛瑙球。
进一步,所述的步骤2)中球磨是将质量比为1:3:1的干燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质球混合后进行的。
进一步,所述的步骤2)中波长转换用荧光粉末的平均粒径为500nm~15μm。
进一步,所述的乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂为颗粒状或粉末状。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明首先制备出了波长转换用荧光粉末,其不但制备成本低廉,而且是一种无机材料,具有紫外吸收特性,激发光谱与太阳光相匹配、发光光谱与太阳能电池单元响应光谱匹配、本身具有高的稳定性,寿命长,在使用过程中能够吸收紫外线,减缓其中密封材料的老化,解决了波长转换材料结构层发光光谱与太阳能电池单元响应光谱不匹配问题,能够将紫外波长的太阳光转换为太阳能电池所能够吸收的响应区,具有量子效率高、化学稳定性优良、成本低、工艺过程简单、适应工业大生产等良好的优点,提高了太阳能电池组件的耐紫外性和耐老化性。
2、本发明中波长转换用荧光粉末的激发波长处于太阳光紫外波段的300~400nm波长处,而发射波长为500~600nm,与太阳能电池板的响应范围相符合,并且该波长转换用荧光粉末的量子效率高。因此,本发明制备的波长转换用荧光粉末发黄绿光;所制备具的无机掺杂波长转换密封片应用于太阳能电池板,可提高太阳能电池的光电转换效率,相比于不使用波长转换材料而言,太阳能电池的电流增加了3%~8%。
3、本发明所制备无机掺杂波长转换密封片为透明状,化学稳定性优异、量子效率高、抗紫外性能好、抗老化性能好,其工艺简单、成本低廉、可大幅度提高太阳能电池光电转换效率,能够用于薄膜多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、多元化合物太阳电池等太阳能电池模块。
附图说明
图1为本发明太阳能电池组件的结构示意图;
图2为本发明波长转换用荧光粉末的激发光谱(λem=545nm)和发射光谱(λex=378nm)图;
其中,1、玻璃板,2、无机掺杂波长转换密封片,3、太阳能电池单元,4、背面用太阳能电池密封片,5、背板。
具体实施方式
本发明波长转换用荧光粉末的制备方法包括以下步骤:
1)以摩尔百分比计,将25~40mol%的B2O3,20~30mol%的Al2O3,30~40mol%的SiO2,5~15mol%的Tb2O3以及1mol%的Sb2O3混合至均匀度大于98%,过100目筛,获得玻璃配合料;其中,石英砂中三氧化二铁的含量小于100ppm;Al2O3、SiO2均是在1350℃下煅烧3h破碎后与B2O3、Tb2O3以及Sb2O3混合的;且B2O3由分析纯的无水硼酸引入,Al2O3由分析纯的氢氧化铝引入,SiO2由60目的石英砂引入,Tb2O3由七氧化四铽引入,Sb2O3由三氧化二锑引入。
2)称取玻璃配合料,将其中的一半加入已经升温至1400℃的铂金坩埚中;然后通过30min使炉温升温至1500~1550℃,保温30min后将剩余玻璃配合料加入得到的体系中,由于加入剩余玻璃配合料使炉温降低,所以通过10min升温使炉温重新升至1500~1550℃,保温60min,接着采用搅拌桨于1500~1550℃保温搅拌3~6h,得到玻璃液;
3)通过30min将炉温从1500~1550℃降温至1400℃并保温30min;随后,将玻璃液倒入25℃的水进行水淬,并将水淬后得到的无机荧光颗粒取出,在110℃下进行干燥,得到平均粒径为0.5mm~2mm的干燥后的无机荧光颗粒;将干燥后的无机荧光颗粒依次球磨、研磨得到平均粒径为500nm~15μm的波长转换用荧光粉末;其中,球磨时,将质量比为1:3:1的干燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质球混合后球磨的;球磨介质为平均直径为5~8mm的玛瑙球。
由图2可以看出,本发明制得的波长转换用荧光粉末激发波长处于太阳光紫外波段的300~400nm波长处,而发射波长为500~600nm。
参见图1,一种太阳能电池组件,基于上述方法制备的波长转换用荧光粉末;包括自上而下依次叠放的玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5,且玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5压接在一起;
其中,无机掺杂波长转换密封片2是采用如下方法制备的:
1)以质量份数计,将由0.05~1份的波长转换用荧光粉末、60~100份的甲基丙烯酸甲酯、0~40份的丙烯酸乙酯以及0.3~0.6份过氧化月桂酰搅拌均匀组成的单体混合液加入到搅拌均匀的1000份的去离子水和0.01~0.1份的聚乙烯醇中,剧烈混合,然后加热到60℃进行悬浮聚合反应3h,得到聚合后波长转换用荧光材料;并用水洗涤、干燥;
2)以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.1~0.5份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷、0.05~0.1份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.03~0.1份的抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.01~0.05份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷、0.5~2份的聚合后波长转换用荧光材料混炼,共混挤出制得厚度为300~600μm的无机掺杂波长转换密封片2;其中,混炼温度为90℃,混炼时间为15-25min;其中,乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂为颗粒状或者粉末状;
背面用太阳能电池密封片4是采用如下方法制备的:以质量份数计,将100份的乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.1~0.5份的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷、0.05~0.1份的双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.03~0.1份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.01~0.05份的γ-氨基酸三乙氧基硅烷混炼,共混挤出制得厚度为300~600μm的背面用太阳能电池密封片4;其中,混炼温度为90℃,混炼时间为15-25min;
上述太阳能电池组件的制作方法,包括以下步骤:
1)将玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5自上而下依次叠放在一起,使用太阳能电池真空加压层压机上进行预压接,得到预压接太阳能电池板;其中,预压接时,太阳能电池真空加压层压机中的热板温度为150-160℃,真空时间为10-20min、加压时间为10-15min;
2)将预压接太阳能电池板在150-160℃的烘箱中进行压接,层压循环时间为20-30min,进行交联及粘结,然后冷却,切除边缘由于压力而使得熔化的EVA向外延伸并固化形成的毛边,即得到太阳能电池组件。
下面结合实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
实施例1:
本实施例波长转换用荧光粉末的制备方法包括以下步骤:
1)以摩尔百分比计,将30mol%的B2O3,24mol%的Al2O3,40mol%的SiO2,5mol%的Tb2O3,1mol%的Sb2O3称量、混合至均匀度大于98%后,过100目筛子,获得玻璃配合料;其中,Al2O3、SiO2均是在1350℃下煅烧3h破碎后与B2O3、Tb2O3以及Sb2O3混合的;且B2O3由分析纯的无水硼酸引入,Al2O3由分析纯的氢氧化铝引入,SiO2由60目的石英砂引入,Tb2O3由七氧化四铽引入,Sb2O3由三氧化二锑引入;且石英砂中三氧化二铁的含量小于100ppm;
2)称取玻璃配合料,将其中的一半加入已经升温至1400℃的铂金坩埚中;然后,通过30min升温至1535℃,保温30min后将剩余玻璃配合料加入得到的体系中,由于加入剩余玻璃配合料使炉温降低,因此通过10min升温至1535℃,保温60min,接着采用搅拌桨于1535℃进行搅拌5h,得到熔融的玻璃液;
3)通过30min将炉温从1535℃降温至1400℃并保温30min;随后,将熔融的玻璃液倒入25℃的水进行水淬,并将水淬后得到的无机荧光颗粒取出,在110℃下进行干燥,得到平均粒径为0.5mm~2mm的干燥后的无机荧光颗粒;将干燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质放入聚四氟乙烯球磨罐中进行球磨,球磨时间为0.5天;随后在110℃下进行干燥,随后放入研钵中进行研磨,获得平均粒径为10μm~15μm的波长转换用荧光粉末;其中,球磨时,燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质球的质量比为1:3:1;球磨介质为平均直径为5mm~8mm的玛瑙球。
本实施例的太阳能电池组件,基于上述波长转换用荧光粉末;包括自上而下依次叠放的玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5,且玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5压接在一起;玻璃板1具体采用钢化玻璃;
其中,无机掺杂波长转换密封片2采用如下方法制备:
1)以质量份数计,将0.05份波长转换用荧光粉末、60份甲基丙烯酸甲酯、40份丙烯酸乙酯以及作为自由基引发剂的0.3份过氧化月桂酰,混合搅拌均匀,得到作为波长转换用荧光材料的单体混合液;将所有单体混合液投入到正在搅拌的1000份去离子水和0.01份表面活性剂聚乙烯醇的混合体系中,然后剧烈混合,得到悬浮液;将该悬浮液倒入烧瓶中边搅拌边加热至60℃,进行悬浮聚合反应,反应时间为3h,最后得到聚合后的波长转换用荧光材料,并用水洗涤、干燥;
2)以质量份数计,将100份颗粒状的乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂,作为透明的分散介质树脂,0.1份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.04份的抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.06份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.01份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷以及0.5份聚合后的波长转换用荧光材料放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为15min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为300μm的无机掺杂波长转换密封片2;
背面用太阳能电池密封片4是采用如下方法制备的:以质量份数计,将100份颗粒状的乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂,作为透明的分散介质树脂,0.1份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.04份的抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.06份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯以及0.01份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为15min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为300μm的背面用太阳能电池密封片4;
上述太阳能电池组件的制作方法为:
1)将玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5自上而下依次叠放在一起,使用太阳能电池真空加压层压机上进行预压接,得到预压接太阳能电池板;其中,预压接时,太阳能电池真空加压层压机中的热板温度为150℃,真空时间为10min、加压时间为15min;
2)将预压接太阳能电池板在155℃的烘箱中进行压接,层压循环时间为30min,进行交联及粘结,然后冷却,切除边缘由于压力而使得熔化的向外延伸并固化形成的毛边,即得到太阳能电池组件。
使用激光衍射散射法粒度分布测定装置进行测试,所获得的波长转换用荧光粉末平均粒径约为10~15μm;经测试,相比于不使用波长转换材料而言,该太阳能电池的电流增加了3%。
实施例2:
本实施例波长转换用荧光粉末的制备方法包括以下步骤:
1)以摩尔百分比计,将25mol%的B2O3,30mol%的Al2O3,30mol%的SiO2,14mol%的Tb2O3,1mol%的Sb2O3称量、混合至均匀度大于98%后,过100目筛子,获得玻璃配合料;其中,Al2O3、SiO2均是在1350℃下煅烧3h破碎后与B2O3、Tb2O3以及Sb2O3混合的;且B2O3由分析纯的无水硼酸引入,Al2O3由分析纯的氢氧化铝引入,SiO2由60目的石英砂引入,Tb2O3由七氧化四铽引入,Sb2O3由三氧化二锑引入;且石英砂中三氧化二铁的含量小于100ppm;
2)称取玻璃配合料,将其中的一半加入已经升温至1400℃的铂金坩埚中;然后,通过30min升温至1550℃,保温30min后将剩余玻璃配合料加入得到的体系中,由于加入剩余玻璃配合料使炉温降低,因此通过10min升温至1550℃,保温60min,接着采用搅拌桨于1550℃搅拌6h,得到熔融的玻璃液;
3)通过30min将炉温从1550℃降温至1400℃并保温30min;随后,将熔融的玻璃液倒入25℃的水进行水淬,得到的无机荧光颗粒取出,在110℃下进行干燥,得到平均粒径为0.5mm~2mm的干燥后的无机荧光颗粒;将干燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质放入聚四氟乙烯球磨罐中进行球磨,球磨时间为5天;随后在110℃下进行干燥,随后放入研钵中进行研磨,获得平均粒径为500~700nm的波长转换用荧光粉末;其中,球磨时,燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质球的质量比为1:3:1;球磨介质为平均直径为5~8mm的玛瑙球。
本实施例的太阳能电池组件,基于上述波长转换用荧光粉末;包括自上而下依次叠放的玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5,且玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5压接在一起;玻璃板1具体采用钢化玻璃;
其中,无机掺杂波长转换密封片2采用如下方法制备:
1)以质量份数计,将1份波长转换用荧光粉末、100份甲基丙烯酸甲酯,0.6份作为自由基引发剂的过氧化月桂酰,混合搅拌均匀,得到作为波长转换用荧光材料的单体混合液;将所有单体混合液投入到正在搅拌的1000份去离子水和0.1份表面活性剂聚乙烯醇的混合体系中,然后剧烈,得到悬浮液;将该悬浮液倒入烧瓶中边搅拌边加热至60℃,进行悬浮聚合反应,反应时间3h,最后得到聚合后的波长转换用荧光材料,并用水洗涤、干燥;
2)以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的粉末状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.5份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.1份的抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.1份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.05份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷和2份聚合后波长转换用荧光材料混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为15min,共混挤出制得厚度为600μm的无机掺杂波长转换密封片2;
背面用太阳能电池密封片4是采用如下方法制备的:以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的粉末状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.5份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.1份的抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.1份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯以及0.05份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为15min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为600μm的背面用太阳能电池密封片4。
上述太阳能电池组件的制作方法为:
1)将玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5自上而下依次叠放在一起,使用太阳能电池真空加压层压机上进行预压接,得到预压接太阳能电池板;其中,预压接时,太阳能电池真空加压层压机中的热板温度为150℃,真空时间为10min、加压时间为15min;
2)将预压接太阳能电池板在155℃的烘箱中进行压接,层压循环时间为30min,进行交联及粘结,然后冷却,切除边缘由于压力而使得熔化的向外延伸并固化形成的毛边,即得到太阳能电池组件。
使用激光衍射散射法粒度分布测定装置进行测试,所获得的波长转换用荧光粉末平均粒径约为500~700nm;经测试,相比于不使用波长转换材料而言,该太阳能电池的电流增加了5%。
实施例3:
本实施例波长转换用荧光粉末的制备方法包括以下步骤:
1)以摩尔百分比计,将33mol%的B2O3,20mol%的Al2O3,38mol%的SiO2,8mol%的Tb2O3,1mol%的Sb2O3称量、混合至均匀度大于98%后,过100目筛子,获得玻璃配合料;其中,Al2O3、SiO2均是在1350℃下煅烧3h破碎后与B2O3、Tb2O3以及Sb2O3混合的;且B2O3由分析纯的无水硼酸引入,Al2O3由分析纯的氢氧化铝引入,SiO2由60目的石英砂引入,Tb2O3由七氧化四铽引入,Sb2O3由三氧化二锑引入;且石英砂中三氧化二铁的含量小于100ppm;
2)称取玻璃配合料,将其中的配合料的一半加入已经升温至1400℃的铂金坩埚中;然后,通过30min升温至1520℃,保温30min后将剩余玻璃配合料加入得到的体系中,由于加入剩余玻璃配合料使炉温降低,因此通过10min升温至1520℃,保温60min后,采用搅拌桨于1520℃进行搅拌3.5h,得到熔融的玻璃液;
3)通过30min将炉温从1520℃降温至1400℃并保温30min;随后,将熔融的玻璃液倒入25℃的水进行水淬,并将水淬后得到的无机荧光颗粒取出,在110℃下进行干燥,得到平均粒径为0.5~2mm的干燥后的无机荧光颗粒;将干燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质放入聚四氟乙烯球磨罐中进行球磨,球磨时间为4天;随后在110℃下进行干燥;随后放入研钵中进行研磨,获得700nm~900nm的波长转换用荧光粉末。
本实施例的太阳能电池组件,基于上述波长转换用荧光粉末;包括自上而下依次叠放的玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5,且玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5压接在一起;玻璃板1具体采用钢化玻璃;
其中,无机掺杂波长转换密封片2采用如下方法制备:
1)以质量份数计,将0.9份波长转换用荧光粉末、90份甲基丙烯酸甲酯和10份丙烯酸乙酯以及0.5份作为自由基引发剂的过氧化月桂酰,混合搅拌均匀,得到作为波长转换用荧光材料的单体混合液;将所有单体混合液投入到正在搅拌的1000份去离子水和0.08份表面活性剂聚乙烯醇,然后剧烈,得到悬浮液;将该悬浮液倒入烧瓶中边搅拌边加热至60℃,进行悬浮聚合反应,反应时间3h,最后得到聚合后的波长转换用荧光材料,并用水洗涤、干燥。
无机掺杂波长转换密封片2是采用如下方法制备的:以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的颗粒状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.4份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷、0.08份的抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.09份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.04份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷和1.5份聚合后的波长转换用荧光材料放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为15min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为500μm的无机掺杂波长转换密封片2;
背面用太阳能电池密封片4是采用如下方法制备的:以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的颗粒状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.4份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷、0.08份的抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.09份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯以及0.04份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为15min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为500μm的背面用太阳能电池密封片4。
上述太阳能电池组件的制作方法为:
1)将玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5自上而下依次叠放在一起,使用太阳能电池真空加压层压机上进行预压接,得到预压接太阳能电池板;其中,预压接时,太阳能电池真空加压层压机中的热板温度为150℃,真空时间为10min、加压时间为15min;
2)将预压接太阳能电池板在155℃的烘箱中进行压接,层压循环时间为30min,进行交联及粘结,然后冷却,切除边缘由于压力而使得熔化的向外延伸并固化形成的毛边,即得到太阳能电池组件。
使用激光衍射散射法粒度分布测定装置进行测试,所获得的荧光粉末平均粒径约为700~900nm;经测试,相比于不使用波长转换材料而言,该太阳能电池的电流增加了5%。
实施例4:
1)以摩尔百分比计,将35mol%的B2O3,20mol%的Al2O3,35mol%的SiO2,9mol%的Tb2O3,1mol%的Sb2O3称量、混合至均匀度大于98%后,过100目筛子,获得玻璃配合料;其中,Al2O3、SiO2均是在1350℃下煅烧3h破碎后与B2O3、Tb2O3以及Sb2O3混合的;且B2O3由分析纯的无水硼酸引入,Al2O3由分析纯的氢氧化铝引入,SiO2由60目的石英砂引入,Tb2O3由七氧化四铽引入,Sb2O3由三氧化二锑引入;且石英砂中三氧化二铁的含量小于100ppm;
2)称取玻璃配合料,将其中的一半加入已经升温至1400℃的铂金坩埚中;然后,通过30min升温至1515℃,并保温30min后将剩余玻璃配合料加入得到的体系中,由于加入剩余玻璃配合料使炉温降低,因此通过10min升温至1515℃,保温60min,接着采用搅拌桨于1515℃进行搅拌4h,得到熔融的玻璃液;
3)通过30min将炉温从1515℃降温至1400℃并保温30min;随后,将熔融的玻璃液倒入25℃的水进行水淬,并将水淬后的无机荧光颗粒取出,在110℃下进行干燥,得到的无机荧光颗粒取出,在110℃下进行干燥,得到平均粒径为0.5mm~2mm的干燥后的无机荧光颗粒;将干燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质放入聚四氟乙烯球磨罐中进行球磨,球磨时间为3天,随后在110℃下进行干燥,随后放入研钵中进行研磨,获得平均粒径为800nm~1100nm的波长转换用荧光粉末;其中,球磨时,燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质球的质量比为1:3:1;球磨介质为平均直径为5~8mm的玛瑙球。
本实施例的太阳能电池组件,基于上述波长转换用荧光粉末;包括自上而下依次叠放的玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5,且玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5压接在一起;玻璃板1具体采用钢化玻璃;
其中,无机掺杂波长转换密封片2采用如下方法制备:
1)以质量份数计,将0.5份波长转换用荧光粉末、80份甲基丙烯酸甲酯和20份丙烯酸乙酯以及作为自由基引发剂的0.4份过氧化月桂酰,混合搅拌均匀,得到作为波长转换用荧光材料的单体混合液;将所有单体混合液投入到正在搅拌的1000份去离子水和0.06份表面活性剂聚乙烯醇的混合体系中,然后剧烈,得到悬浮液;将该悬浮液倒入烧瓶中边搅拌边加热至60℃,进行悬浮聚合反应,反应时间3h,最后得到聚合后的波长转换用荧光材料,并用水洗涤、干燥;
2)以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的粉末状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.3份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.07份的抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.08份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.03份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷和1份聚合后的波长转换用荧光材料放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为15min,得到了波长转换用树脂聚合物,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为400μm的无机掺杂波长转换密封片2;
背面用太阳能电池密封片4是采用如下方法制备的:以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的粉末状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.3份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.07份的抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.08份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯以及0.03份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为15min,得到了波长转换用树脂聚合物,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为400μm的背面用太阳能电池密封片4。
上述太阳能电池组件的制作方法为:
1)将玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5自上而下依次叠放在一起,使用太阳能电池真空加压层压机上进行预压接,得到预压接太阳能电池板;其中,预压接时,太阳能电池真空加压层压机中的热板温度为150℃,真空时间为10min、加压时间为15min;
2)将预压接太阳能电池板在155℃的烘箱中进行压接,层压循环时间为30min,进行交联及粘结,然后冷却,切除边缘由于压力而使得熔化的向外延伸并固化形成的毛边,即得到太阳能电池组件。
使用激光衍射散射法粒度分布测定装置进行测试,所获得的荧光粉末平均粒径约为800nm~1100nm;经测试,相比于不使用波长转换材料而言,该太阳能电池的电流增加了6%。
实施例5:
本实施例波长转换用荧光粉末的制备方法包括以下步骤:
1)以摩尔百分比计,将38mol%的B2O3,20mol%的Al2O3,36mol%的SiO2,5mol%的Tb2O3,1mol%的Sb2O3称量、混合至均匀度大于98%后,过100目筛子,获得玻璃配合料;其中,Al2O3、SiO2均是在1350℃下煅烧3h破碎后与B2O3、Tb2O3以及Sb2O3混合的;且B2O3由分析纯的无水硼酸引入,Al2O3由分析纯的氢氧化铝引入,SiO2由60目的石英砂引入,Tb2O3由七氧化四铽引入,Sb2O3由三氧化二锑引入;且石英砂中三氧化二铁的含量小于100ppm;
2)称取玻璃配合料,将其中的一半加入已经升温至1400℃的铂金坩埚中;然后,通过30min升温至1500℃,保温30min后将剩余玻璃配合料加入得到的体系中,由于加入剩余玻璃配合料使炉温降低,因此通过10min升温至1500℃,保温60min后,采用搅拌桨于1500℃搅拌3h,得到熔融的玻璃液;
3)通过30min将炉温从1500℃降温至1400℃并保温30min;随后,将熔融的玻璃液倒入25℃的水进行水淬,得到的无机荧光颗粒取出,在110℃下进行干燥,得到平均粒径为0.5mm~2mm的干燥后的无机荧光颗粒;将干燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质放入聚四氟乙烯球磨罐中进行球磨,球磨时间为1.5天;随后在110℃下进行干燥,随后放入研钵中进行研磨,获得平均粒径为1μm~5μm的波长转换用荧光粉末;其中,球磨时,燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质球的质量比为1:3:1;球磨介质为平均直径为5~8mm的玛瑙球。
本实施例的太阳能电池组件,基于上述波长转换用荧光粉末;包括自上而下依次叠放的玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5,且玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5压接在一起;玻璃板1具体采用钢化玻璃;
其中,无机掺杂波长转换密封片2采用如下方法制备:
1)以质量份数计,将0.2份波长转换用荧光粉末、70份甲基丙烯酸甲酯、30份丙烯酸乙酯以及作为自由基引发剂的0.3份过氧化月桂酰,混合搅拌均匀,得到作为波长转换用荧光材料的单体混合液;将所有单体混合液投入到正在搅拌的1000份去离子水和0.05份表面活性剂聚乙烯醇,然后剧烈,得到悬浮液;将该悬浮液倒入烧瓶中边搅拌边加热至60℃,进行悬浮聚合反应,反应时间3h,最后得到聚合后的波长转换用荧光材料,并用水洗涤、干燥;
2)以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的颗粒状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.2份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.05份的抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.06份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.02份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷和0.8份聚合后的波长转换用荧光材料放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为15min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为600μm的无机掺杂波长转换密封片2;
背面用太阳能电池密封片4是采用如下方法制备的:以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的颗粒状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.2份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.05份的抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.06份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯以及0.02份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为15min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为600μm的背面用太阳能电池密封片4.
上述太阳能电池组件的制作方法为:
1)将玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5自上而下依次叠放在一起,使用太阳能电池真空加压层压机上进行预压接,得到预压接太阳能电池板;其中,预压接时,太阳能电池真空加压层压机中的热板温度为150℃,真空时间为10min、加压时间为15min;
2)将预压接太阳能电池板在155℃的烘箱中进行压接,层压循环时间为30min,进行交联及粘结,然后冷却,切除边缘由于压力而使得熔化的向外延伸并固化形成的毛边,即得到太阳能电池组件。
使用激光衍射散射法粒度分布测定装置进行测试,所获得的荧光粉末平均粒径约为1~5μm;经测试,相比于不使用波长转换材料而言,该太阳能电池的电流增加了8%。
实施例6:
本实施例波长转换用荧光粉末的制备方法包括以下步骤:
1)以摩尔百分比计,将40mol%的B2O3,22mol%的Al2O3,32mol%的SiO2,5mol%的Tb2O3,1mol%的Sb2O3称量、混合至均匀度大于98%后,过100目筛子,获得玻璃配合料;其中,Al2O3、SiO2均是在1350℃下煅烧3h破碎后与B2O3、Tb2O3以及Sb2O3混合的;且B2O3由分析纯的无水硼酸引入,Al2O3由分析纯的氢氧化铝引入,SiO2由60目的石英砂引入,Tb2O3由七氧化四铽引入,Sb2O3由三氧化二锑引入;且石英砂中三氧化二铁的含量小于100ppm;
2)称取玻璃配合料,将其中的一半加入已经升温至1400℃的铂金坩埚中;然后,通过30min升温至25℃,保温30min后将剩余玻璃配合料加入得到的体系中,由于加入剩余玻璃配合料使炉温降低,因此通过10min升温至1525℃,保温60min,接着采用搅拌桨于1525℃搅拌4.5h,得到熔融的玻璃液;
3)通过30min将炉温从1525℃降温至1400℃并保温30min;随后,将熔融的玻璃液倒入25℃的水进行水淬,得到的无机荧光颗粒取出,在110℃下进行干燥,得到平均粒径为0.5mm~2mm的干燥后的无机荧光颗粒;将干燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质放入聚四氟乙烯球磨罐中进行球磨,球磨时间为1天,随后在110℃下进行干燥,随后放入研钵中进行研磨,获得平均粒径为5μm~10μm的波长转换用荧光粉末;其中,球磨时,燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质球的质量比为1:3:1;球磨介质为平均直径为5~8mm的玛瑙球。
本实施例的太阳能电池组件,基于上述波长转换用荧光粉末;包括自上而下依次叠放的玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5,且玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5压接在一起;玻璃板1具体采用钢化玻璃;
其中,无机掺杂波长转换密封片2采用如下方法制备:
1)以质量份数计,将0.06份荧光粉末、70份甲基丙烯酸甲酯和30份丙烯酸乙酯,以及0.3份作为自由基引发剂的过氧化月桂酰,混合搅拌均匀,得到作为波长转换用荧光材料的单体混合液;将所有单体混合液投入到正在搅拌的1000份去离子水和0.05份表面活性剂聚乙烯醇,然后剧烈,得到悬浮液;将该悬浮液倒入烧瓶中边搅拌边加热至60℃,进行悬浮聚合反应,反应时间3h,最后得到聚合后的波长转换用荧光材料,并用水洗涤、干燥;
2)以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的粉末状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.2份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.05份抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.06份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.02份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷和0.5份聚合后的波长转换用荧光材料放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为15min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为500μm的无机掺杂波长转换密封片2;
背面用太阳能电池密封片4是采用如下方法制备的:以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的粉末状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.2份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.05份抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.06份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯以及0.02份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为15min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为500μm的背面用太阳能电池密封片;
上述太阳能电池组件的制作方法为:
1)将玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5自上而下依次叠放在一起,使用太阳能电池真空加压层压机上进行预压接,得到预压接太阳能电池板;其中,预压接时,太阳能电池真空加压层压机中的热板温度为150℃,真空时间为10min、加压时间为15min;
2)将预压接太阳能电池板在155℃的烘箱中进行压接,层压循环时间为30min,进行交联及粘结,然后冷却,切除边缘由于压力而使得熔化的向外延伸并固化形成的毛边,即得到太阳能电池组件。
使用激光衍射散射法粒度分布测定装置进行测试,所获得的荧光粉末平均粒径约为5~10μm;经测试,相比于不使用波长转换材料而言,该太阳能电池的电流增加了3%。
实施例7:
本实施例波长转换用荧光粉末的制备方法包括以下步骤:
1)以摩尔百分比计,将28mol%的B2O3,22mol%的Al2O3,34mol%的SiO2,15mol%的Tb2O3,1mol%的Sb2O3称量、混合至均匀度大于98%后,过100目筛子,获得玻璃配合料;其中,Al2O3、SiO2均是在1350℃下煅烧3h破碎后与B2O3、Tb2O3以及Sb2O3混合的;且B2O3由分析纯的无水硼酸引入,Al2O3由分析纯的氢氧化铝引入,SiO2由60目的石英砂引入,Tb2O3由七氧化四铽引入,Sb2O3由三氧化二锑引入;且石英砂中三氧化二铁的含量小于100ppm;
2)称取玻璃配合料,将其中的一半加入已经升温至1400℃的铂金坩埚中;然后,通过30min升温至25℃,保温30min后将剩余玻璃配合料加入得到的体系中,由于加入剩余玻璃配合料使炉温降低,因此通过10min升温至1525℃,保温60min,接着采用搅拌桨于1525℃搅拌4.5h,得到熔融的玻璃液;
3)通过30min将炉温从1525℃降温至1400℃并保温30min;随后,将熔融的玻璃液倒入25℃的水进行水淬,得到的无机荧光颗粒取出,在110℃下进行干燥,得到平均粒径为0.5mm~2mm的干燥后的无机荧光颗粒;将干燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质放入聚四氟乙烯球磨罐中进行球磨,球磨时间为1天,随后在110℃下进行干燥,随后放入研钵中进行研磨,获得平均粒径为5μm~10μm的波长转换用荧光粉末;其中,球磨时,燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质球的质量比为1:3:1;球磨介质为平均直径为5~8mm的玛瑙球。
本实施例的太阳能电池组件,基于上述波长转换用荧光粉末;包括自上而下依次叠放的玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5,且玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5压接在一起;玻璃板1具体采用钢化玻璃;
其中,无机掺杂波长转换密封片2采用如下方法制备:
1)以质量份数计,将0.06份荧光粉末、70份甲基丙烯酸甲酯和30份丙烯酸乙酯,以及0.3份作为自由基引发剂的过氧化月桂酰,混合搅拌均匀,得到作为波长转换用荧光材料的单体混合液;将所有单体混合液投入到正在搅拌的1000份去离子水和0.05份表面活性剂聚乙烯醇,然后剧烈,得到悬浮液;将该悬浮液倒入烧瓶中边搅拌边加热至60℃,进行悬浮聚合反应,反应时间3h,最后得到聚合后的波长转换用荧光材料,并用水洗涤、干燥;
2)以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的粉末状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.2份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.03份抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.05份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.02份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷和0.5份聚合后的波长转换用荧光材料放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为25min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为500μm的无机掺杂波长转换密封片2;
背面用太阳能电池密封片4是采用如下方法制备的:以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的粉末状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.2份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.03份抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.05份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯以及0.02份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为25min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为500μm的背面用太阳能电池密封片;
上述太阳能电池组件的制作方法为:
1)将玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5自上而下依次叠放在一起,使用太阳能电池真空加压层压机上进行预压接,得到预压接太阳能电池板;其中,预压接时,太阳能电池真空加压层压机中的热板温度为160℃,真空时间为15min、加压时间为12min;
2)将预压接太阳能电池板在150℃的烘箱中进行压接,层压循环时间为20min,进行交联及粘结,然后冷却,切除边缘由于压力而使得熔化的向外延伸并固化形成的毛边,即得到太阳能电池组件。
实施例8:
本实施例波长转换用荧光粉末的制备方法包括以下步骤:
1)以摩尔百分比计,将28mol%的B2O3,22mol%的Al2O3,34mol%的SiO2,15mol%的Tb2O3,1mol%的Sb2O3称量、混合至均匀度大于98%后,过100目筛子,获得玻璃配合料;其中,Al2O3、SiO2均是在1350℃下煅烧3h破碎后与B2O3、Tb2O3以及Sb2O3混合的;且B2O3由分析纯的无水硼酸引入,Al2O3由分析纯的氢氧化铝引入,SiO2由60目的石英砂引入,Tb2O3由七氧化四铽引入,Sb2O3由三氧化二锑引入;且石英砂中三氧化二铁的含量小于100ppm;
2)称取玻璃配合料,将其中的一半加入已经升温至1400℃的铂金坩埚中;然后,通过30min升温至25℃,保温30min后将剩余玻璃配合料加入得到的体系中,由于加入剩余玻璃配合料使炉温降低,因此通过10min升温至1525℃,保温60min,接着采用搅拌桨于1525℃搅拌4.5h,得到熔融的玻璃液;
3)通过30min将炉温从1525℃降温至1400℃并保温30min;随后,将熔融的玻璃液倒入25℃的水进行水淬,得到的无机荧光颗粒取出,在110℃下进行干燥,得到平均粒径为0.5mm~2mm的干燥后的无机荧光颗粒;将干燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质放入聚四氟乙烯球磨罐中进行球磨,球磨时间为1天,随后在110℃下进行干燥,随后放入研钵中进行研磨,获得平均粒径为5μm~10μm的波长转换用荧光粉末;其中,球磨时,燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质球的质量比为1:3:1;球磨介质为平均直径为5~8mm的玛瑙球。
本实施例的太阳能电池组件,基于上述波长转换用荧光粉末;包括自上而下依次叠放的玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5,且玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5压接在一起;玻璃板1具体采用钢化玻璃;
其中,无机掺杂波长转换密封片2采用如下方法制备:
1)以质量份数计,将0.06份荧光粉末、70份甲基丙烯酸甲酯和30份丙烯酸乙酯,以及0.3份作为自由基引发剂的过氧化月桂酰,混合搅拌均匀,得到作为波长转换用荧光材料的单体混合液;将所有单体混合液投入到正在搅拌的1000份去离子水和0.05份表面活性剂聚乙烯醇,然后剧烈,得到悬浮液;将该悬浮液倒入烧瓶中边搅拌边加热至60℃,进行悬浮聚合反应,反应时间3h,最后得到聚合后的波长转换用荧光材料,并用水洗涤、干燥;
2)以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的粉末状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.2份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.03份抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.05份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.02份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷和0.5份聚合后的波长转换用荧光材料放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为25min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为500μm的无机掺杂波长转换密封片2;
背面用太阳能电池密封片4是采用如下方法制备的:以质量份数计,将100份作为透明的分散介质树脂的粉末状乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.2份的交联固化剂2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷,0.03份抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.05份的受阻胺类光稳定剂双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯以及0.02份的硅烷偶联剂γ-氨基酸三乙氧基硅烷放置在辊式混炼机中混炼,混炼机温度为90℃,混炼时间为25min,随后在挤出机共混挤出,然后冷却制得厚度为500μm的背面用太阳能电池密封片;
上述太阳能电池组件的制作方法为:
1)将玻璃板1、无机掺杂波长转换密封片2、太阳能电池单元3、背面用太阳能电池密封片4以及背板5自上而下依次叠放在一起,使用太阳能电池真空加压层压机上进行预压接,得到预压接太阳能电池板;其中,预压接时,太阳能电池真空加压层压机中的热板温度为156℃,真空时间为20min、加压时间为15min;
2)将预压接太阳能电池板在160℃的烘箱中进行压接,层压循环时间为25min,进行交联及粘结,然后冷却,切除边缘由于压力而使得熔化的向外延伸并固化形成的毛边,即得到太阳能电池组件。
本发明通过高温熔制工艺,制备出了具有波长转换功能的荧光粒子,并提供了一种量子效率高、激发光谱与太阳光相匹配、发光光谱与太阳能电池单元响应光谱匹配、化学稳定性优良、寿命长、可以提高太阳能电池的光电转换效率的、带有该透明波长转换材料结构层的太阳能电池组件及其制备方法。按照本发明制备方法得到的无机掺杂波长转换密封片2不存在发光光谱与太阳能电池单元响应光谱不匹配问题,能够将紫外波长的太阳光转换为太阳能电池所能够吸收的响应区,具有量子效率高、化学稳定性优良、成本低、工艺过程简单、适应工业大生产等良好的优点。本发明可用于薄膜多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、多元化合物太阳电池等太阳能电池模块,应用前景十分广阔,具有可观的经济和社会效益。
Claims (10)
1.一种波长转换用荧光粉末的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)以摩尔百分比计,将25~40mol%的B2O3,20~30mol%的Al2O3,30~40mol%的SiO2,5~15mol%的Tb2O3以及1mol%的Sb2O3混合至均匀,获得玻璃配合料;
2)将玻璃配合料熔融成均匀的玻璃液;将玻璃液倒入水中进行水淬,在水中生成无机荧光颗粒;将无机荧光颗粒从水取出后干燥,得到干燥后的无机荧光颗粒;将干燥后的无机荧光颗粒研磨得到波长转换用荧光粉末。
2.根据权利要求1所述的波长转换用荧光粉末的制备方法,其特征在于:所述的步骤2)中玻璃液是采用如下方法熔融而成的:
称取玻璃配合料,将其中的一部分加入已升温至1400℃的坩埚中,然后使炉温升温至1500~1550℃,保温30min,然后将剩余部分加入得到的体系中,在1500~1550℃,保温60min,接着在1500~1550℃保温搅拌3~6h,得到玻璃液。
3.根据权利要求2所述的波长转换用荧光粉末的制备方法,其特征在于:所述的步骤2)中使炉温升至1500~1550℃所用的时间为30min。
4.根据权利要求2所述的波长转换用荧光粉末的制备方法,其特征在于:所述的步骤2)中进行水淬之前,通过30min将炉温从1500~1550℃降温至1400℃并保温30min。
5.根据权利要求1所述的波长转换用荧光粉末的制备方法,其特征在于:所述的步骤2)研磨前还要经过球磨,球磨方法为:将干燥后的无机荧光颗粒、水、球磨介质放入球磨罐中球磨0.5~5天,然后干燥完成球磨。
6.一种权利要求1~5中任意一项权利要求所述的制备方法制得的波长转换用荧光粉末。
7.一种太阳能电池组件,其特征在于:基于权利要求6所述的波长转换用荧光粉末;包括自上而下依次叠放的玻璃板(1)、无机掺杂波长转换密封片(2)、太阳能电池单元(3)、背面用太阳能电池密封片(4)以及背板(5),且玻璃板(1)、无机掺杂波长转换密封片(2)、太阳能电池单元(3)、背面用太阳能电池密封片(4)以及背板(5)压接在一起;
其中,无机掺杂波长转换密封片(2)是采用如下方法制备的:
1)以质量份数计,将1000份的去离子水、0.01~0.1份的聚乙烯醇以及0.05~1份的波长转换用荧光粉末、60~100份的甲基丙烯酸甲酯、0~40份的丙烯酸乙酯以及0.3~0.6份过氧化月桂酰搅拌均匀,得到悬浮液;将该悬浮液加热以进行悬浮聚合反应,得到聚合后波长转换用荧光材料;
2)以质量份数计,将100份的乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.1~0.5份的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷、0.05~0.1份的双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.03~0.1份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.01~0.05份的γ-氨基酸三乙氧基硅烷、0.5~2份的聚合后波长转换用荧光材料混炼,共混挤出制得无机掺杂波长转换密封片(2);
背面用太阳能电池密封片(4)是采用如下方法制备的:以质量份数计,将100份的乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、0.1~0.5份的2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)乙烷、0.05~0.1份的双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-吡啶基)癸二酯、0.03~0.1份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、0.01~0.05份的γ-氨基酸三乙氧基硅烷混炼,共混挤出制得背面用太阳能电池密封片(4)。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池组件,其特征在于:所述的无机掺杂波长转换密封片(2)的厚度为300~600μm,背面用太阳能电池密封片(4)的厚度为300~600μm。
9.根据权利要求7所述的太阳能电池组件,其特征在于:所述的无机掺杂波长转换密封片(2)和背面用太阳能电池密封片(4)的制备过程中混炼温度为90℃,混炼时间为15-25min。
10.一种权利要求7~9中任意一项权利要求所述的太阳能电池组件的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将玻璃板(1)、无机掺杂波长转换密封片(2)、太阳能电池单元(3)、背面用太阳能电池密封片(4)以及背板(5)自上而下依次叠放在一起,使用太阳能电池真空加压层压机上进行预压接,得到预压接太阳能电池板;其中,预压接时,太阳能电池真空加压层压机中的热板温度为150-160℃,真空时间为10-20min、加压时间为10-15min;
2)将预压接太阳能电池板在150-160℃的烘箱中进行压接,层压循环时间为20-30min,进行交联及粘结,即得到太阳能电池组件。
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