CN105023957A - 一种具有上下转换功能的太阳能减反膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有上下转换功能的太阳能减反膜的制备方法。运用常用的制备减反膜的溶胶-凝胶技术来制备新型含碳纳米点的减反膜，均匀定量地掺入碳纳米点，并实现分子水平上的均匀掺杂。在减反膜减少反射光的基础上，在减反膜中加入了新型碳纳米点，从而拓宽了太阳能电池的光谱利用范围，进而提高了太阳能电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明是一种在太阳能减反膜中加入具有上下转换功能的碳纳米点，从而制备出具有对太阳光有更高利用率的新型太阳能减反膜，属于功能高分子领域。
背景技术
随着全球人口增长和经济的快速发展，能源紧张和环境污染日益严重。而太阳能是取之不尽用之不竭的清洁可再生能源。因此，研究太阳能对解决能源和环境问题具有重大意义。目前，在现有工艺水平的基础上进一步提高太阳能电池效率的成本较高。如果能够提高太阳能电池封装组件对太阳光的利用率，则能以较低的成本获得较高的发电量。在光伏盖板表面镀制减反膜是一种成本低廉并且能有效提高太阳能利用率的途径。
太阳辐射光谱的99%以上在波长150-4000nm，其中大约50%的太阳光为可见光，其余为紫外光和红外光。目前大多数太阳能电池都只能对特定波段的太阳光进行有效利用，即使是光谱响应范围较宽的单结硅基太阳能电池也只能利用可见光区的能量。碳纳米点作为一种新型的碳材料，碳纳米点是一种继富勒烯、碳纳米管和石墨烯之后被发现的新的碳纳米材料，通常为尺寸小于10nm，准球形纳米粒子，由于碳纳米点具有的诸多优点，使其成为最热门的碳纳米材料之一。通过特定的合成方法可以得到具有上下荧光转换的碳纳米点，其光频转换过程是将紫外光转换为可见光（下转换）同时将红外光转换为可见光（上转换），通过这种转换可以拓宽太阳能电池的光谱响应范围，从而提高太阳能电池的光电转换效率。太阳能电池减反膜的主要作用是减少或消除太阳能电池硅表面或组件盖板表面的反射光，增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光从而提高太阳能电池光电转换的效率。
为了更好地增加太阳能电池对太阳光的利用率，本发明在减反膜减少反射光的基础上，在减反膜中加入了新型碳纳米点，将不能被太阳能电池利用的紫外或红外光通过碳纳米点上下荧光转换功能转化为能被利用的可见光，从而拓宽了太阳能电池的光谱利用范围，进而提高了太阳能电池的光电转换效率。
发明内容
本发明的目的是将具有上下荧光转换功能的新型碳纳米点在溶胶-凝胶法制备太阳能减反膜过程中掺入进去，从而得到含有碳纳米点的新型太阳能减反膜。
本发明中用溶胶-凝胶法制备新型含碳纳米点的太阳能减反膜的具体步骤和工艺条件如下：
1）减反膜基质的溶胶制备：
以醇盐为前驱体，无水乙醇为溶剂，盐酸为催化剂，在室温条件下将醇盐、无水乙醇、去离子水等按照一定的摩尔比混合，盐酸调节PH值后搅拌、陈化一定时间获得稳定的溶胶。
2）碳纳米点溶胶的制备：
将具有上下荧光转化功能的碳纳米点溶在适当的溶剂中，搅拌、室温陈化一段时间获得稳定的溶胶。
3）镀膜用溶胶的配制：
在减反膜基质溶胶中滴加适量碳纳米点溶胶，充分搅拌后静置，获得镀膜用溶胶。
4）镀制减反膜：
选择适当的镀膜方法，将镀膜用溶胶镀制成所需要的太阳能电池减反膜。
本发明的技术方案步骤1）中，醇盐为硅醇盐、钛醇盐中的一种或两种。
本发明的技术方案步骤1）中，醇盐、无水乙醇和去离子水的摩尔比为1:6:3或1:12:3。
本发明的技术方案步骤1）中，用盐酸调节PH值的最佳值为2 - 4。
本发明的技术方案步骤1）中，搅拌时间为30 min，陈化时间为5 - 8 d。
本发明的技术方案步骤2）中，溶解碳纳米点的溶剂为乙醇、乙醚、DMF中一种或多种。
本发明的技术方案步骤2）中，搅拌时间为30 min，陈化时间为12 h。
本发明的技术方案步骤3）中，静置时间为1-2h，缓慢滴加碳纳米点溶胶以保证其混合均匀。
本发明的技术方案步骤4）中，所述的镀膜方法为提拉镀膜法、喷涂法、辊涂法中的一种。
本发明与现有技术相比，具有以下优势：运用常用的制备减反膜的溶胶-凝胶技术来制备新型含碳纳米点的减反膜，可均匀定量地掺入碳纳米点，并实现分子水平上的均匀掺杂。在减反膜减少反射光的基础上，在减反膜中加入了新型碳纳米点，从而拓宽了太阳能电池的光谱利用范围，进而提高了太阳能电池的光电转换效率。
具体实施方式：
范例1
1）将摩尔比为 1:6:3 的硅酸乙酯（醇盐）、无水乙醇和去离子水混合，加入盐酸调节PH值为2，搅拌30 min后，室温陈化5d，获得稳定的聚硅氧烷溶胶。
2）取适量碳纳米点溶解在乙醇中，用30 min后，室温陈化12 h，获得稳定的碳纳米点溶胶。
3）用胶头滴管吸收适量碳纳米点滴加在聚硅氧烷溶胶中，充分搅拌并静置1-2 h获得所需的镀膜用溶胶。
4）镀膜用溶胶经 0.2 μm的微孔滤膜过滤，在密封防震的 HWTL0.01 型垂直恒温提拉机中进行。提拉速度为 80～100mm/min，实验温度为25℃，湿度为 40％～60%，镀膜用基片为经酸浸泡并被超声清洗过的K9 玻璃。试样镀膜后先在 200℃条件下烘烤 10min，再在 500℃下烧结 30min即可得到所需减反膜。
范例2
1）将摩尔比为 1:6:3 的硅酸乙酯（醇盐）、无水乙醇和去离子水混合，加入盐酸调节PH值为4，搅拌30 min后，室温陈化8 d，获得稳定的聚硅氧烷溶胶。
2）取适量碳纳米点溶解在乙醇中，搅拌30 min后，室温陈化12 h，获得稳定的碳纳米点溶胶。
3）用胶头滴管吸收适量碳纳米点滴加在聚硅氧烷溶胶中，充分搅拌并静置1-2 h获得所需的镀膜用溶胶。
4）镀膜用溶胶经 0.2 μm的微孔滤膜过滤，在密封防震的 HWTL0.01 型垂直恒温提拉机中进行。提拉速度为 80～100mm/min，实验温度为25℃，湿度为 40％～60%。镀膜用基片经酸浸泡并被超声清洗过的K9 玻璃。试样镀膜后先在 200℃条件下烘烤 10min，再在 500℃下烧结 30min即可得到所需减反膜。
范例3
1）将摩尔比为 1:12:3 的硅酸乙酯（醇盐）、无水乙醇和去离子水混合，加入盐酸调节PH值为2，搅拌30 min后，室温陈化5 d获得稳定的聚硅氧烷溶胶。
2）取适量碳纳米点溶解在乙醇中，搅拌30 min后，室温陈化12 h，获得稳定的碳纳米点溶胶。
3）用胶头滴管吸收适量碳纳米点滴加在聚硅氧烷溶胶中，充分搅拌并静置1-2 h获得所需的镀膜用溶胶。
4）镀膜用溶胶经 0.2 μm的微孔滤膜过滤，在密封防震的 HWTL0.01 型垂直恒温提拉机中进行。提拉速度为 80～100mm/min，实验温度为25℃，湿度为 40％～60%。镀膜用基片为经酸浸泡并被超声波清洗过的K9 玻璃，试样镀膜后先在 200℃条件下烘烤 10min，再在 500℃下烧结 30min即可得到所需减反膜。
范例4
1）将摩尔比为 1:12:3 的硅酸乙酯（醇盐）、无水乙醇和去离子水混合，加入盐酸调节PH值为4，搅拌30 min后，室温陈化8 d，获得稳定的聚硅氧烷溶胶。
2）取适量碳纳米点溶解在乙醇中，搅拌30 min后，室温陈化12 h，获得稳定的碳纳米点溶胶。
3）用胶头滴管吸收适量碳纳米点滴加在聚硅氧烷溶胶中，充分搅拌并静置1-2 h获得所需的镀膜用溶胶。
4）镀膜用溶胶经 0.2 μm的微孔滤膜过滤，在密封防震的 HWTL0.01 型垂直恒温提拉机中进行。提拉速度为 80～100mm/min，实验温度为25℃，湿度为 40％～60%。镀膜用基片经酸浸泡并被超声清洗过的K9 玻璃。试样镀膜后先在 200℃条件下烘烤 10min，再在 500℃下烧结 30min即可得到所需减反膜。
Claims (9)
1.一种具有上下转换功能的太阳能减反膜及其制备方法，其特征在于，采用如下步骤和工艺条件：首先，将醇盐、无水乙醇、去离子水等按照一定的摩尔比混合，盐酸调节PH值后搅拌、室温陈化一段时间获得稳定的溶胶；然后，将具有上下荧光转换功能的碳纳米点溶在适当溶剂中，搅拌、室温陈化一段时间后获得碳纳米点溶胶；之后将碳纳米点溶胶滴加到减反膜基质溶胶中，充分搅拌使二者混合均匀后静置，获得镀膜用溶胶；最后选取适当的镀膜方法进行镀膜。
2.根据权利要求1所述的一种具有上下转换功能的太阳能减反膜及其制备方法，其特征在于，所述的醇盐为硅醇盐、钛醇盐中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种具有上下转换功能的太阳能减反膜及其制备方法，其特征在于，所述的醇盐、无水乙醇和去离子水的摩尔比为1:6:3或1:12:3。
4.根据权利要求1所述的一种具有上下转换功能的太阳能减反膜及其制备方法，其特征在于，盐酸调节的PH值为2-4。
5.根据权利要求1所述的一种具有上下转换功能的太阳能减反膜及其制备方法，其特征在于，制备减反膜基质溶胶时的搅拌时间为30 min，陈化时间为5 - 8 d。
6.根据权利要求1所述的一种具有上下转换功能的太阳能减反膜及其制备方法，其特征在于，所述的溶解碳纳米点的溶剂为乙醇、乙醚、DMF中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种具有上下转换功能的太阳能减反膜及其制备方法，其特征在于，制备碳纳米点溶胶时的搅拌时间为30 min，陈化时间为12 h。
8.根据权利要求1所述的一种具有上下转换功能的太阳能减反膜及其制备方法，其特征在于，混合溶胶的静置时间为1-2h。
9.根据权利要求1所述的一种具有上下转换功能的太阳能减反膜及其制备方法，其特征在于，所述的镀膜方法为提拉镀膜法、喷涂法、辊涂法中的一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151104 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |