CN109830558A - 太阳能电池封装板、制备方法及包含其的太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了太阳能电池封装板、制备方法及包含其的太阳能电池，涉及太阳能电池加工技术领域。包括：包括第一薄膜基材层和第二薄膜基材层，所述第一薄膜基材层上设置有氧气阻隔层，所述第二薄膜基材层上设置有水汽阻隔层,所述氧气阻隔层与所述第二薄膜基材层相邻设置。通过在所述薄膜基材层的一面设置的所述氧气阻隔层，有效对环境中的氧气进行阻隔，通过设置的所述水汽阻隔层有效为所述薄膜基材层阻隔水汽，降低氧气和水汽对所述薄膜基材层的影响；从而保护太阳能电池。另外，通过设置的所述耐候薄膜层能够有效阻隔大气环境下的光照、温度等对太阳能电池封装板使用寿命的影响。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池加工技术领域，具体而言，涉及太阳能电池封装板、制备方法及包含其的太阳能电池。
背景技术
钙钛矿薄膜电池因原材料来源丰富、制作方法简单、效率提升潜力大等优势，已引起世界众多公司及研究院校的开发热潮，短短几年其光电转换效率已从几年前3％左右迅速提升到目前23％左右，势头超过了铜铟镓硒、HIT、非晶硅等薄膜太阳能电池，并被誉为“太阳能领域的新希望”。然而至今，稳定性差、寿命短仍是阻碍钙钛矿电池工业化的最大难题。
究其原因，主要由于钙钛矿太阳电池暴露在大气环境下受紫外、光照、温度、邮寄分子等特别容易影响稳定性，尤其受氧气和水汽影响更会导致电池效率严重衰减。传统柔性太阳能封装复合前板(太阳能电池封装板)材料氧气及水汽阻隔效果较差，电池使用过程中功率衰减较严重。
发明内容
为解决现有技术中柔性太阳能封装复合太阳能电池封装板氧气及水汽阻隔效果差的技术问题，本发明的主要目的在于，提供一种有效阻隔氧气及水汽的太阳能电池封装板、制备方法及包含其的太阳能电池。
第一方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池封装板，包括：第一薄膜基材层和第二薄膜基材层，所述第一薄膜基材层上设置有氧气阻隔层，所述第二薄膜基材层上设置有水汽阻隔层,所述氧气阻隔层与所述第二薄膜基材层相邻设置。
本发明实施例提供的太阳能电池封装板，通过在所述薄膜基材层的一面设置的所述氧气阻隔层，有效对环境中的氧气进行阻隔，通过设置的所述水汽阻隔层有效为所述薄膜基材层阻隔水汽，降低氧气和水汽对所述薄膜基材层的影响；从而保护太阳能电池。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述氧气阻隔层远离所述第一薄膜基材层的一面与所述第二薄膜基材层远离所述水汽阻隔层的一面通过胶黏剂层连接。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述水汽阻隔层为SiOx、SiNx、Al2O3中一种或几种。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述氧气阻隔层为碳氧化硅层，采用化学气相沉积方法制备。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述第一薄膜基材层、第二薄膜基材层分别为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯中的一种或几种。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述第一薄膜基材层远离所述氧气阻隔层的一面设置有耐候薄膜层,所述耐候薄膜层与所述第一薄膜基材层通过胶黏层连接。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述胶粘剂层可为丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯等中的一种或几种。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述水汽阻隔层上远离所述第二薄膜基材层的一面设置有镀膜层。
第二方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池，包括上述任一项所述的太阳能电池封装板。
第三方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池封装板的制备方法，包括如下步骤：S1在第一薄膜基材层的一面制备氧气阻隔层；S2在第二薄膜基材层的一面制备水汽阻隔层；S3所述氧气阻隔层上远离所述第一薄膜基材层的一面或所述第一薄膜基材层远离所述氧气阻隔层的一面与所述第二薄膜基材层远离所述水汽阻隔层的一面或所述水汽阻隔层远离所述第一薄膜基材层的一面通过胶黏剂层连接。
进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，步骤S3具体包括如下步骤：S31制备胶黏层：将高分子树脂加入到有机溶剂中，搅拌均匀后脱泡制备胶黏剂；S32粘接耐候薄膜层：将步骤S31中制备的胶黏剂涂布至所述氧气阻隔层上，50℃-100℃热风干燥制备胶黏层后，将所述第二薄膜基材层远离所述水汽阻隔层的一面粘接至胶黏层上。
本发明实施例提供的太阳能电池，由于使用的所述太阳能电池封装板具有所述耐候薄膜层、所述氧气阻隔层及所述水汽阻隔层，可以有效减少环境中的氧气、水分影响电池的使用寿命，改善电池效率衰减的问题；同时改善了温度、紫外线等环境因素对电池使用寿命的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明一实施例提供的太阳能电池封装板的结构示意图。
附图标记：
1为耐候薄膜层，2为胶黏层，3为第一薄膜基材层，4为氧气阻隔层，5为胶黏层，6为第二薄膜基材层，7为水汽阻隔层，8为镀膜层
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
如图1所示，本发明实施例提供了一种太阳能电池封装板，包括：第一薄膜基材层3、氧气阻隔层4、第二薄膜基材层6及水汽阻隔层7；所述第一薄膜基材层3具有相对设置的第一面及第二面，所述第一薄膜基材层3的第一面设置有所述氧气阻隔层4，所述第二薄膜基材层6具有相对设置的第一面及第二面，所述第二薄膜基材层6的第二面设置有所述水汽阻隔层7；所述氧气阻隔层4远离所述第一薄膜基材层3的一面与所述第二薄膜基材层6的第一面通过胶黏剂层相连。
本发明实施例提供的太阳能电池封装板，通过在所述薄膜基材层4的第一面设置的所述氧气阻隔层3，有效对环境中的氧气进行阻隔，通过设置的所述水汽阻隔层5有效为所述薄膜基材层4阻隔水汽，降低氧气和水汽对所述薄膜基材层4的影响；从而保护太阳能电池。
本实施例中，在所述第一薄膜基材层3的第二面设置有耐候薄膜层1，所述耐候薄膜层1与所述第一薄膜基材层3通过胶黏层2连接。另外，通过设置的所述耐候薄膜层1能够有效阻隔大气环境下的光照、温度等对太阳能电池封装板使用寿命的影响。
优选地，在本发明一个较佳的实施例中，所述胶黏层2的厚度为50μm-100μm可达到粘接效果，又可防止厚度过后影响透光性能，胶黏层2可为丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯等中的一种或几种。
本发明一实施例提供的太阳能电池封装板中，所述耐候薄膜层1的厚度为20μm-50μm，耐候薄膜层1可为PTFE(聚四氟乙烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、PVDF(聚偏氟乙烯)中的一种。
其中，所述第一薄膜基材层3、第二薄膜基材层6可为PET(聚对苯二甲酸)或PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)或PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)中的任一种，可见光透光率为90％以上。薄膜基材层具有高透光高耐老化特点。厚度为50μm-200μm。
其中，本发明一实施例提供的太阳能电池封装板中，所述氧气阻隔层4为碳氧化硅层，厚度为10nm-200nm；在实现在达到阻隔氧气或水汽效果的同时，节约原料。
现有技术中的太阳能电池封装板颜色单一，不符合产品多样化的发展需求，同时常用的太阳能电池封装板一般为多层结构，生产成本较高。为提升产品多样性，本发明一实施例提供的太阳能电池封装板中，所述水汽阻隔层7上远离所述第二薄膜基材层6的一面设置有镀膜层8，水汽阻隔层7采用原子层沉积、化学气相沉积等常用沉积技术制备，可为SiOx(氧化硅)、SiNx(氮化硅)、Al2O3(氧化铝)等中的一种或几种。
其中，在本发明一个较佳的实施例中，所述镀膜层8的厚度为0.1μm-0.3μm，本实施例中采用磁控溅射制备镀膜层8。
上述实施例中，各层结构厚度尺寸的保证，能够保证太阳能电池封装板封装的稳固性，并保证太阳能电池封装板的硬度。
本发明另一实施例提供了一种太阳能电池封装板的制备工艺，包括如下步骤：
S1将薄膜基材层3、6清洗备用，在第一薄膜基材层3的第一面以化学气相沉积法制备碳氧化硅化合物氧气阻隔层4；通过调整控制硅氧碳元素比例，达到良好附着及氧气阻隔效果；
S2在第二薄膜基材层6的第二面采用原子层沉积工艺、磁控溅射工艺等水汽阻隔膜常用制备工艺制备水汽阻隔层7；
S3在第一薄膜基材层3的第二面设置有耐候薄膜层1。
本发明实施例提供的太阳能电池封装板的制备工艺，通过制备的氧气阻隔层4及水汽阻隔层7减少环境中氧气及水汽对太阳能电池封装板使用寿命的影响；通过设置的耐候薄膜层1减少大气环境下紫外线、光照、温度等对太阳能电池封装板的影响；防止环境因素影响太阳能电池。
优选地，在本发明一个较佳的实施例中，步骤S3具体包括如下步骤：
S31制备胶黏层2、5：将高分子树脂(可为丙烯酸、聚氨酯、聚酯等聚合物)加入到有机溶剂(例如乙酸乙酯)中，高速2000转/min搅拌均匀后，加入增粘树脂、增塑剂(酞酸酯类)及抗老化剂(如聚丙烯树脂)，高速搅拌均匀后脱泡制备高耐候胶黏剂混合液；
S32粘接耐候薄膜层1：将步骤S31中制备的胶黏剂采用刮涂、辊涂、喷涂等涂布方式涂布至第一薄膜基材层3的第二面上，使得胶黏剂在第一薄膜基材层3上的厚度为5μm-15μm；50℃-100℃热风干燥下将胶黏剂制备为胶黏层2后，将耐候薄膜层1粘接至胶黏层2上。
S33粘接：将步骤S31中制备的胶黏剂采用刮涂、辊涂、喷涂等涂布方式涂布至第二薄膜基材层6的第一面上，使得胶黏剂在第二薄膜基材层6上的厚度为5μm-15μm；50℃-100℃热风干燥下将胶黏剂制备为胶黏层5后，将氧气阻隔层4远离所述第一薄膜基材层3的一面粘接至胶黏层5上。
在本发明一个较佳的实施例中，还包括步骤S4制备镀膜层6：
在水汽阻隔层7上远离第二薄膜基材层6的一面涂布处理剂(可为丙烯酸、聚氨酯、聚酯等聚合物)，待处理剂干燥后进行磁控溅射沉积，得到不同颜色效果的彩色镀膜层8。
将上述耐候薄膜层1、胶黏层2、第一薄膜基材层3、氧气阻隔层4、胶黏层5、第二薄膜基材层6、水汽阻隔层7及镀膜层8依次层叠、按图示由上至下合片，经辊压机加热加压辊压后粘接复合成一种轻薄柔的具有高阻隔效果的彩色柔性封装复合太阳能电池封装板。
本发明又一实施例提供的一种太阳能电池，包括上述任一项所述的太阳能电池封装板。本发明实施例提供的太阳能电池，由于使用的所述太阳能电池封装板具有所述耐候薄膜层1、所述氧气阻隔层3及所述水汽阻隔层5，可以有效减少环境中的氧气、水分影响电池的使用寿命，改善电池效率衰减的问题；同时改善了温度、紫外线等环境因素对电池使用寿命的影响。具体的，上述太阳能电池封装板及太阳能电池封装板的制备方法可用于钙钛矿薄膜电池。
综上所述，本发明实施例中提供的太阳能电池封装板及包含其的太阳能电池，具有如下优点：
本发明实施例提供的轻薄柔的且具有高阻隔效果的彩色柔性封装复合太阳能电池封装板，可用于钙钛矿电池，不仅可以满足钙钛矿电池封装时对于柔性封装太阳能电池封装板高透光、耐磨耐划、绝缘性、自洁、阻燃性、耐老化等基本要求；更具有较高氧气阻隔(氧气透过率为0.01～1cc/m2/day，可通过氧气透过率测定仪测定)及较高水汽阻隔效果(水汽阻隔率低于10-6g/m2.D，可通过红外法测定)，同时轻薄柔且具有多种颜色，有效降低电池功率衰减，满足产品轻量化及多样化的发展需求。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，也即空调正常安装时对应的方位。仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种太阳能电池封装板，其包括第一薄膜基材层和第二薄膜基材层，其特征在于，所述第一薄膜基材层上设置有氧气阻隔层，所述第二薄膜基材层上设置有水汽阻隔层,所述氧气阻隔层或第一薄膜基材层与所述第二薄膜基材层或水汽阻隔层相邻设置。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池封装板，其特征在于，所述氧气阻隔层远离所述第一薄膜基材层的一面与所述第二薄膜基材层远离所述水汽阻隔层的一面通过胶黏剂层连接。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池封装板，其特征在于，所述水汽阻隔层为SiOx、SiNx、Al2O3中一种或几种。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池封装板，其特征在于，所述氧气阻隔层为碳氧化硅层，采用化学气相沉积方法制备。
5.根据权利要求2所述的太阳能电池封装板，其特征在于，所述第一薄膜基材层、第二薄膜基材层分别为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯中的一种或几种。
6.根据权利要求2所述的太阳能电池封装板，其特征在于，所述第一薄膜基材层远离所述氧气阻隔层的一面设置有耐候薄膜层,所述耐候薄膜层与所述第一薄膜基材层通过胶黏层连接。
7.根据权利要求2或6所述的太阳能电池封装板，其特征在于，所述胶粘剂层可为丙烯酸酯、聚氨酯、聚酯等中的一种或几种。
8.根据权利要求2所述的太阳能电池封装板，其特征在于，所述水汽阻隔层上远离所述第二薄膜基材层的一面设置有镀膜层。
9.一种太阳能电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的太阳能电池封装板。
10.一种太阳能电池封装板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1在第一薄膜基材层的一面制备氧气阻隔层；
S2在第二薄膜基材层的一面制备水汽阻隔层；
S3所述氧气阻隔层上远离所述第一薄膜基材层的一面或所述第一薄膜基材层远离所述氧气阻隔层的一面与所述第二薄膜基材层远离所述水汽阻隔层的一面或所述水汽阻隔层远离所述第一薄膜基材层的一面通过胶黏剂层连接。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤S3具体包括如下步骤：
S31制备胶黏层：将高分子树脂加入到有机溶剂中，搅拌均匀后脱泡制备胶黏剂；
S32粘接耐候薄膜层：将步骤S31中制备的胶黏剂涂布至所述氧气阻隔层上，50℃-100℃热风干燥制备胶黏层后，将所述第二薄膜基材层远离所述水汽阻隔层的一面粘接至胶黏层上。
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