CN114242821B - 一种光伏组件的前板玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents

一种光伏组件的前板玻璃及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114242821B
CN114242821B CN202111531081.4A CN202111531081A CN114242821B CN 114242821 B CN114242821 B CN 114242821B CN 202111531081 A CN202111531081 A CN 202111531081A CN 114242821 B CN114242821 B CN 114242821B
Authority
CN
China
Prior art keywords
photovoltaic module
light conversion
front plate
glass
quantum dots
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.)
Active
Application number
CN202111531081.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114242821A (zh
Inventor
鲁文秀
王雪戈
邵君
于振瑞
钱立伟
邢泽咏
郑策
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.)
Wuxi Utmolight Technology Co Ltd
Original Assignee
Wuxi Utmolight Technology Co Ltd
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 Wuxi Utmolight Technology Co Ltd filed Critical Wuxi Utmolight Technology Co Ltd
Priority to CN202111531081.4A priority Critical patent/CN114242821B/zh
Publication of CN114242821A publication Critical patent/CN114242821A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114242821B publication Critical patent/CN114242821B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048Encapsulation of modules
    • H01L31/0481Encapsulation of modules characterised by the composition of the encapsulation material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/055Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种光伏组件的前板玻璃及其制备方法和应用。所述前板玻璃包括玻璃基材以及位于玻璃基材表面的光转换层,所述光转换层的材料包括由二氧化硅包覆的光转换材料,所述光转换材料为钙钛矿型量子点。本发明通过在光伏组件的前板玻璃表面设置由二氧化硅包覆的钙钛矿型量子点光转换材料组成的光转换层,不仅可以充分将紫外光转变为太阳能电池可吸收波段的光,再次供太阳能电池吸收,提高转换效率。而且可以吸收紫外光,延长太阳能电池的使用寿命。

Description

一种光伏组件的前板玻璃及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于光伏组件技术领域,涉及一种光伏组件的前板玻璃及其制备方法和应用。
背景技术
商业化光伏组件发展至今,为了提高光伏组件对太阳光的利用率,进而提高光伏组件的输出功率,玻璃减反膜、EVA胶膜、背板等封装材料都进行了相应的技术改善,但是因为太阳能电池板使用的多晶硅与单晶硅都无法利用紫外光,而且紫外光能够加速电池以及封装材料的老化。现有的阻隔紫外的方法普遍是在前层EVA等胶膜中添加紫外吸收剂,但这种方式无法提高太阳光利用率,反而使得EVA胶膜不能在高温环境进行工作,大大限制了EVA胶膜的实际应用。
将光转换材料运用到组件中能够有效地将紫外光转换为电池可以利用的可见光。现有的技术中普遍将光转换材料放置于光伏组件的封装材料如POE等封装胶膜中达到光转换及彩色效果,但是可见光和紫外光都会经外层玻璃反射一部分,到达胶膜的可利用的光会有所减弱。目前市场上普遍使用的光转化材料是无机发光材料或荧光材料。但这两种材料存在一定的弊端。钙钛矿量子点光转换材料相比无机发光材料而言,吸收光谱范围大,发光效率高,价格便宜,有更好的应用前景。此外相比荧光材料而言,钙钛矿量子点具有更小的尺寸,避免了对可见光的遮挡。
对于晶硅组件而言,晶硅电池在紫外区域的吸收强度非常弱,无法有效将紫外光转变为电能加以利用;并且紫外光引起的电池热效应严重影响电池组件效率的稳定性。对于钙钛矿组件而言,传统的TiO2电子传输层对紫外光照尤为敏感,在紫外光长时间照射之后,钙钛矿电池性能会迅速降解。对于封装材料而言,背板、EVA、POE等聚合物材料在长期照射紫外后老化严重,影响组件的长期稳定性。现有技术中将发光材料混合进玻璃内层或胶膜等封装材料中,无法充分利用到达可转换材料表面的紫外光。
CN207542259U公开了一种光转换双面发电光伏组件,包括自上至下依次设置的第一盖板、双面电池片和第二盖板,第一盖板与双面电池片之间设置有第一胶膜,双面电池片和第二盖板之间设置有第二胶膜,在所述第一盖板和第二盖板上或第一胶膜和第二胶膜内分别设置有用于将太阳光谱中紫外光或红外光转换为可见光的光线转换层,在双面双玻光伏组件的一侧边缘设置有接线盒。
CN209266414U公开了一种调光光伏组件,包括顺序设置的第一透明基板、第一粘结层、功能膜层、第二粘结层、第二透明基板、中空层、第三透明基板、第三粘结层、发电层、光转换粘结层、第四透明基板。
上述两篇文献中将转换材料放置于光伏组件的内部,可见光和紫外光都会经外层玻璃反射一部分,到达胶膜的可利用的光均会有所减弱。
因此,如何提升光伏组件的转换效率,充分吸收利用尤其是紫外光,是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏组件的前板玻璃及其制备方法和应用。本发明通过在光伏组件的前板玻璃表面设置由二氧化硅包覆的钙钛矿型量子点光转换材料组成的光转换层,不仅可以充分将紫外光转变为太阳能电池可吸收波段的光,再次供太阳能电池吸收,提高转换效率。而且可以吸收紫外光,延长太阳能电池的使用寿命。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种光伏组件的前板玻璃,所述前板玻璃包括玻璃基材以及位于玻璃基材表面的光转换层,所述光转换层的材料包括由二氧化硅包覆的光转换材料,所述光转换材料为钙钛矿型量子点。
本发明所提供的光转换层位于前板玻璃的最外层,即不与胶膜接触的一侧。
本发明通过在光伏组件的前板玻璃表面设置由二氧化硅包覆的钙钛矿型量子点光转换材料组成的光转换层,不仅可以充分将紫外光转变为太阳能电池可吸收波段的光,再次供太阳能电池吸收,提高转换效率。而且可以吸收紫外光,延长太阳能电池的使用寿命。
本发明可通过调整钙钛矿型量子点的组分以及浓度方便快捷地调整玻璃外层膜层的颜色,满足生产需要,制备不同颜色的光伏玻璃,实现组件彩色化,以利于光伏建筑一体化(BIPV)的实际应用。同时材料成本低廉、产量丰富。更利于市场化应用。
本发明中,如果不采用二氧化硅包覆钙钛矿型量子点,则会直接暴露于环境中,出现不耐湿度、不耐溶剂、不耐磨等问题。
如果选用常规的传统的稀土掺杂的荧光粉,在实现组件彩色化有一定的弊端,因为荧光粉的尺寸颗粒较大,会对部分可见光有遮挡;而传统的含Gd、Se等元素的量子点光电转换材料的价格高昂且毒性巨大,不利于市场化大规模生产应用。
优选地,所述光转换层的厚度为80~200nm,例如80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm或200nm等。
本发明中,光转换层的厚度过薄,会导致膜层不均匀且不致密,光转换范围减小,厚度过厚,会导致膜层上量子点过度堆积,对部分可见光有遮挡,影响光的透过。
优选地,所述钙钛矿型量子点掺杂有稀土元素。
本发明中,稀土元素的加入,具有量子剪切的特性,可以使一定数目的紫外光子转变为更多的可见/红外光子,从而被太阳能电池吸收,更有利于组件效率的提升。
优选地,所述钙钛矿型量子点中稀土元素的掺杂量为0.5~15%,例如0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%或15%等。
优选地,所述钙钛矿型量子点的结构通式为ABX3:Y。
优选地,所述钙钛矿型量子点中的A包括Cs+、CH3NH3+或CH(NH2)2+中的任意一种或至少两种组合。
优选地,所述钙钛矿型量子点中的B包括Pb2+、Sn2+或Mn2+中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述钙钛矿型量子点中的X包括Cl、Br、或I中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述钙钛矿型量子点中的Y包括Yb、Ce、Pr、Eu或Lu中的任意一种或至少两种的组合。
本发明中,钙钛矿型量子点选用上述元素,可以获得产率高、转换效率高、稳定性更好的量子点。
第二方面,本发明提供一种如第一方面所述的光伏组件的前板玻璃的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将钙钛矿型量子点、溶剂和硅源进行溶胶凝胶反应,得到光转换母液;
(2)将步骤(1)所述光转换母液涂覆于前板玻璃基材表面,烧结,得到所述光伏组件的前板玻璃。
本发明中提供了一种高稳定性核壳结构钙钛矿量子点原位合成的方法,利用溶胶凝胶法在钙钛矿量子点表面包覆致密的二氧化硅玻璃膜层,制备方式简便,成本低廉,有利于产业化应用。
优选地,步骤(1)所述溶胶凝胶反应中,钙钛矿量子点的质量浓度为0.02~0.1g/ml,例如0.02g/ml、0.03g/ml、0.04g/ml、0.05g/ml、0.06g/ml、0.07g/ml、0.08g/ml、0.09g/ml或1g/ml等。
优选地,所述溶剂为非极性溶剂。
优选地,所述硅源包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、多聚硅氧烷或甲基三乙氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,步骤(1)所述溶胶凝胶反应过程中伴随着搅拌。
优选地,所述搅拌的时间为4~8h,例如4、5、6、7或8h等。
本发明中,搅拌时间过短,不利于充分水解缩合,部分量子点无法被二氧化硅包覆,无法形成完整的核壳结构,搅拌时间过长,又会导致量子点外层包覆的二氧化硅壳太厚,导致光电转化材料的颗粒过大,对可见光有遮挡。
优选地,步骤(2)所述涂覆后,进行干燥。
优选地,所述干燥的时间为5~8min,例如5min、6min、7min或8min等。
优选地,步骤(2)所述烧结的温度为550~600℃,例如550、560、570、580、590或600等。
本发明中,烧结温度过低,则难以达到玻璃的软化温度,涂覆于玻璃表面的量子点材料无法和玻璃形成致密且牢固的膜层,烧结温度过高,又会导致玻璃基材的过度软化,涂覆于表面的量子点材料会进入到玻璃基材内部。
优选地,步骤(2)所述烧结的时间为1~3h,例如1h、2h或3h等。
作为优选的技术方案,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将钙钛矿型量子点、溶剂和硅源边搅拌边进行溶胶凝胶反应4~8h,得到光转换母液;
(2)将步骤(1)所述光转换母液涂覆于前板玻璃基材表面,干燥5~8min,在550~600℃下烧结1~3h,得到所述光伏组件的前板玻璃。
第三方面,本发明提供一种光伏组件,所述光伏组件包括依次层叠设置的如第一方面所述的前板玻璃、第一胶膜、电池片、第二胶膜以及背板层。
本发明中,所述第一胶膜和第二胶膜各自独立地包括EVA、POE、EPE或EPE中的任意一种或至少两种的组合。
第四方面,本发明提供一种如第三方面所述的光伏组件的制备方法,所述制备方法包括:
将如第一方面所述的前板玻璃、第一胶膜、电池片、第二胶膜以及背板层层叠设置,真空压合,得到所述光伏组件。
优选地,所述真空压合的温度为110~135℃,例如110℃、115℃、120℃、125℃、130℃或135℃等。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明通过在光伏组件的前板玻璃表面设置由二氧化硅包覆的钙钛矿型量子点光转换材料组成的光转换层,不仅可以充分将紫外光转变为太阳能电池可吸收波段的光,再次供太阳能电池吸收,提高转换效率。而且可以吸收紫外光,延长太阳能电池的使用寿命;可通过调整钙钛矿型量子点的组分以及浓度方便快捷地调整玻璃外层膜层的颜色,满足生产需要,制备不同颜色的光伏玻璃,实现组件彩色化,以利于光伏建筑一体化(BIPV)的实际应用。同时材料成本低廉、产量丰富。更利于市场化应用。本发明提供的晶硅电池光伏组件,其转换效率可达23.36%以上,最大功率可达450.290W以上,通过调控溶胶凝胶反应过程中的搅拌时间以及量子点中掺杂稀土元素,其转换效率可达24.77%以上,最大功率可达455.172W以上;本发明提供的钙钛矿电池光伏组件,其转换效率可达18.02%以上,最大功率可达1.190W以上,通过调控溶胶凝胶反应过程中的搅拌时间以及量子点中掺杂稀土元素,其转换效率可达19.07%以上,最大功率可达1.200W以上。
附图说明
图1为实施例1制备前板玻璃的流程图。
图2为实施例1所提供的前板玻璃的结构示意图。
图3为实施例1所提供的光伏组件的结构示意图。
图4为实施例1-3及对比例2制备得到的前板玻璃封装的晶硅电池片外量子效率(EQE)测试图。
图5为实施例1与对比例1所提供的前板玻璃在室温环境下的量子产率(QY)对比图。
图6为实施例1与对比例1所提供的前板玻璃在85℃、85%RH的环境下的量子产率(QY)对比图。
1-光转换层,2-玻璃基材,3-第一胶膜,4-电池片,5-第二胶膜,6-背板层。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种光伏组件的前板玻璃,如图2所示,所述前板玻璃为玻璃基材2以及位于玻璃基材表面的光转换层1,所述光转换层1的材料为由二氧化硅包覆的光转换材料,所述光转换材料为钙钛矿型量子点。
所述光转换层1的厚度为200nm,玻璃基材2为超白前板玻璃,钙钛矿型量子点为CsPbBr3:Yb(Yb的掺杂量为7%)。
所述光伏组件的前板玻璃的制备方法如下(制备过程如图1所示的流程图):
(1)称取0.2g量子点CsPbBr3:Yb(7%)粉末分散到正己烷有机溶剂中,均匀搅拌30min,在搅拌过程中以滴加速率为6μL/s的速度依次滴加2ml正硅酸乙酯溶液(TEOS)和1ml去离子水,保证量子点掺杂于TEOS的浓度为0.1g/mL,持续搅拌4h(进行溶胶凝胶反应)后离心后得到的沉积液,即光转换材料母液;
(2)取上述光转换材料母液分散于甲苯中,均匀涂覆于2mm的超白前板玻璃上,将涂覆后的玻璃板晾干6min,在580℃下烧结1.5h,取出后自然冷却,得到所述前板玻璃。
图3示出了实施例1所提供的光伏组件的结构示意图,包括前板玻璃(玻璃基材2以及位于玻璃基材表面的光转换层1)、第一胶膜3、晶硅电池片4、第二胶膜5以及背板层6。
实施例2
本实施例提供一种光伏组件的前板玻璃,所述前板玻璃为玻璃基材以及位于玻璃基材表面的光转换层,所述光转换层的材料为由二氧化硅包覆的光转换材料,所述光转换材料为钙钛矿型量子点。
所述光转换层的厚度为150nm,玻璃基材为超白前板玻璃,钙钛矿型量子点为CsPbBr3:Yb(Yb的掺杂量为7%)。
所述光伏组件的前板玻璃的制备方法如下:
(1)称取0.3g量子点CsPbBr3:Yb(7%)粉末分散到甲苯有机溶剂中,均匀搅拌30min,在搅拌过程中以滴加速率为10μL/s的速度依次滴加3ml正硅酸乙酯溶液(TEOS)和1ml去离子水,保证量子点掺杂于TEOS的浓度为0.05g/mL,持续搅拌6h(进行溶胶凝胶反应)后离心后得到的沉积液,即光转换材料母液;
(2)取上述光转换材料母液分散于甲苯中,均匀涂覆于2mm的超白前板玻璃上,将涂覆后的玻璃板晾干8min,在550℃下烧结3h,取出后自然冷却,得到所述前板玻璃。
实施例3
本实施例提供一种光伏组件的前板玻璃,所述前板玻璃为玻璃基材以及位于玻璃基材表面的光转换层,所述光转换层的材料为由二氧化硅包覆的光转换材料,所述光转换材料为钙钛矿型量子点。
所述光转换层的厚度为80nm,玻璃基材为超白前板玻璃,钙钛矿型量子点为CsPbBr3:Yb(Yb的掺杂量为7%)。
所述光伏组件的前板玻璃的制备方法如下:
(1)称取0.1g量子点CsPbBr3:Yb(7%)粉末分散到正己烷有机溶剂中,均匀搅拌30min,在搅拌过程中以滴加速率为10μL/s的速度依次滴加1ml正硅酸乙酯溶液(TEOS)和1ml去离子水,保证量子点掺杂于TEOS的浓度为0.02g/mL,持续搅拌8h(进行溶胶凝胶反应)后离心后得到的沉积液,即光转换材料母液;
(2)取上述光转换材料母液分散于甲苯中,均匀涂覆于2mm的超白前板玻璃上,将涂覆后的玻璃板晾干8min,在600℃下烧结1h,取出后自然冷却,得到所述前板玻璃。
实施例4
本实施例与实施例1的区别为,本实施例中钙钛矿型量子点为CsPbBr3,即无稀土元素掺杂。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例5
本实施例与实施例1的区别为,本实施例步骤(1)中持续搅拌的时间为2h。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例6
本实施例与实施例1的区别为,本实施例步骤(1)中持续搅拌的时间为10h。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
对比例1
本对比例与实施例1的区别为,本对比例步骤(1)中,称取0.2g量子点CsPbBr3:Yb(7%)粉末分散到正己烷有机溶剂中,再掺入2g玻璃粉持续搅拌4h,保证量子点均匀分散于玻璃粉中,离心后得到的沉积液即所得的光转换材料母液。
其余制备方法与实施例1保持一致。
图5示出了实施例1与对比例1所提供的前板玻璃在环境下的量子产率(QY)对比图,图6示出了实施例1与对比例1所提供的前板玻璃在85℃、85%RH的环境下的量子产率(QY)对比图,综合图5和图6可以看出,将光转换材料与玻璃粉混合涂覆于玻璃基材上的非核壳结构的量子点材料稳定性较差,在室温以及85℃、85%RH的环境下出现大幅衰减。相较而言,本发明制备的核壳结构的量子点稳定性更高,500h几乎无衰减。
对比例2
本对比例与实施例1的区别为,本对比例中不进行步骤(1),直接在步骤(2)中,将玻璃粉分散于乙醇中,均匀涂覆于2mm的超白前板玻璃上,将涂覆后的玻璃板晾干6分钟,进行580℃烧结,取出后自然冷却,得到所述前板玻璃。
图4示出了实施例1-3及对比例2制备得到的前板玻璃封装的晶硅电池片外量子效率(EQE)测试图,从图4可以看出,适当浓度的量子点添加,可以有效地将晶硅电池不易吸收的紫外光转换为易吸收的可见光,提高晶硅电池在可见光波段的EQE。
对比例3
本对比例与实施例1的区别为,本对比例中将CsPbBr3:Yb替换为荧光粉。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
应用一:
将实施例1-6与对比例1-3所提供的光伏组件的前板玻璃、EVA胶膜、晶硅电池片、EVA胶膜以及背板玻璃依次层叠,玻璃边缘设置有丁基胶层,丁基胶层厚度为1.5mm,宽度为8mm;于120℃及50kPa下真空压合15min得到所述光伏组件。
测试实施例1-6与对比例1-3所提供的晶硅电池片的光伏组件的转化效率以及功率进行测试,组件型号是166mm单晶PERC半片电池,72片版型的单玻组件。其结果如表1所示。
表1
应用二:
将实施例1-6与对比例1-3所提供的光伏组件的前板玻璃、EVA胶膜、钙钛矿电池片、EVA胶膜以及背板玻璃依次层叠,玻璃边缘设置有丁基胶层,丁基胶层厚度为1.5mm,宽度为8mm;于120℃及50kPa下真空压合15min得到所述光伏组件。
测试实施例1-6与对比例1-3所提供的晶硅电池片的光伏组件的转化效率以及功率进行测试,组件型号是10×10cm(有效面积为64cm2)钙钛矿组件。其结果如表2所示。
表2
综合表1和表2的数据来看:
从实施例1和实施例4的数据结果可知,量子点中不掺杂稀土元素,一定程度上会出现效率及功率下降的情况。
从实施例1与实施例5和6的数据结果可知,搅拌时间过短,对于效率而言略微有所下降,搅拌时间过长,会导致效率和功率大幅下降。
从实施例1与对比例1的数据结果可知,不采用溶胶凝胶法原位合成二氧化硅,进而包覆钙钛矿型量子点,效率相差不大,主要是稳定性有所影响(从图5和图6对比中可以得出)。
从实施例1与对比例2的数据结果可知,不加入光转换材料,单纯以玻璃粉作为前板玻璃的外层,难以实现光转换,从而效率和功率都远不如加了光转换材料的玻璃。
从实施例1与对比例3的数据结果可知,选用荧光粉作为光转换材料,会出现对可见光有遮挡,从而效率和功率下降的现象。
从表1和表2中的数据可知,本发明所提供的光伏组件的前板玻璃,适用于多种太阳能光伏组件类型,均可以提高其转换率。
综上所述,本发明通过在光伏组件的前板玻璃表面设置由二氧化硅包覆的钙钛矿型量子点光转换材料组成的光转换层,不仅可以充分将紫外光转变为太阳能电池可吸收波段的光,再次供太阳能电池吸收,提高转换效率。而且可以吸收紫外光,延长太阳能电池的使用寿命;可通过调整钙钛矿型量子点的组分以及浓度方便快捷地调整玻璃外层膜层的颜色,满足生产需要,制备不同颜色的光伏玻璃,实现组件彩色化,以利于光伏建筑一体化(BIPV)的实际应用。同时材料成本低廉、产量丰富。更利于市场化应用。本发明提供的晶硅电池光伏组件,其转换效率可达23.36%以上,最大功率可达450.290W以上,通过调控溶胶凝胶反应过程中的搅拌时间以及量子点中掺杂稀土元素,其转换效率可达24.77%以上,最大功率可达455.172W以上;本发明提供的钙钛矿电池光伏组件,其转换效率可达18.02%以上,最大功率可达1.190W以上,通过调控溶胶凝胶反应过程中的搅拌时间以及量子点中掺杂稀土元素,其转换效率可达19.07%以上,最大功率可达1.200W以上。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (20)

1.一种光伏组件的前板玻璃,其特征在于,所述前板玻璃包括玻璃基材以及位于玻璃基材表面的光转换层,所述光转换层的材料为二氧化硅层包覆的光转换材料,所述光转换材料为钙钛矿型量子点;
所述钙钛矿型量子点掺杂有稀土元素;
所述光伏组件的前板玻璃采用如下方法进行制备,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将钙钛矿型量子点、溶剂、硅源进行溶胶凝胶反应,得到光转换母液;
(2)将步骤(1)所述光转换母液涂覆于前板玻璃基材表面,烧结,得到所述光伏组件的前板玻璃;
其中,步骤(2)所述烧结的温度为550~600℃。
2.根据权利要求1所述的光伏组件的前板玻璃,其特征在于,所述光转换层的厚度为80~200nm。
3.根据权利要求1所述的光伏组件的前板玻璃,其特征在于,所述钙钛矿型量子点的结构通式为ABX3:Y。
4.根据权利要求3所述的光伏组件的前板玻璃,其特征在于,所述钙钛矿型量子点中的A包括Cs+、CH3NH3+或CH(NH2)2+中的任意一种或至少两种组合。
5.根据权利要求3所述的光伏组件的前板玻璃,其特征在于,所述钙钛矿型量子点中的B包括Pb2+、Sn2+或Mn2+中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求3所述的光伏组件的前板玻璃,其特征在于,所述钙钛矿型量子点中的X包括Cl、Br、或I中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求3所述的光伏组件的前板玻璃,其特征在于,所述钙钛矿型量子点中的Y包括Yb、Ce、Pr、Eu或Lu中的任意一种或至少两种的组合。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的光伏组件的前板玻璃的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将钙钛矿型量子点、溶剂和硅源进行溶胶凝胶反应,得到光转换母液;
(2)将步骤(1)所述光转换母液涂覆于前板玻璃基材表面,烧结,得到所述光伏组件的前板玻璃;
其中,步骤(2)所述烧结的温度为550~600℃。
9.根据权利要求8所述的光伏组件的前板玻璃的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述溶胶凝胶反应中,钙钛矿量子点的质量浓度为0.02~0.1g/ml。
10.根据权利要求8所述的光伏组件的前板玻璃的制备方法,其特征在于,所述溶剂为非极性溶剂。
11.根据权利要求8所述的光伏组件的前板玻璃的制备方法,其特征在于,所述硅源包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、多聚硅氧烷或甲基三乙氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。
12.根据权利要求8所述的光伏组件的前板玻璃的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述溶胶凝胶反应过程中伴随着搅拌。
13.根据权利要求12所述的光伏组件的前板玻璃的制备方法,其特征在于,所述搅拌的时间为4~8h。
14.根据权利要求8所述的光伏组件的前板玻璃的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述涂覆后,进行干燥。
15.根据权利要求14所述的光伏组件的前板玻璃的制备方法,其特征在于,所述干燥的时间为5~8min。
16.根据权利要求8所述的光伏组件的前板玻璃的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述烧结的时间为1~3h。
17.根据权利要求8所述的光伏组件的前板玻璃的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将钙钛矿型量子点、溶剂和硅源边搅拌边进行溶胶凝胶反应4~8h,得到光转换母液;
(2)将步骤(1)所述光转换母液涂覆于前板玻璃基材表面,干燥5~8min,在550~600℃下烧结1~3h,得到所述光伏组件的前板玻璃。
18.一种光伏组件,其特征在于,所述光伏组件包括依次层叠设置的如权利要求1-7任一项所述的前板玻璃、第一胶膜、电池片、第二胶膜以及背板层。
19.一种如权利要求18所述的光伏组件的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
将如权利要求1-7任一项所述的前板玻璃、第一胶膜、电池片、第二胶膜以及背板层层叠设置,真空压合,得到所述光伏组件。
20.根据权利要求19所述的光伏组件的制备方法,其特征在于,所述真空压合的温度为110~135℃。
CN202111531081.4A 2021-12-14 2021-12-14 一种光伏组件的前板玻璃及其制备方法和应用 Active CN114242821B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111531081.4A CN114242821B (zh) 2021-12-14 2021-12-14 一种光伏组件的前板玻璃及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111531081.4A CN114242821B (zh) 2021-12-14 2021-12-14 一种光伏组件的前板玻璃及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114242821A CN114242821A (zh) 2022-03-25
CN114242821B true CN114242821B (zh) 2024-04-23

Family

ID=80756045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111531081.4A Active CN114242821B (zh) 2021-12-14 2021-12-14 一种光伏组件的前板玻璃及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114242821B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11764322B2 (en) * 2020-03-20 2023-09-19 Battelle Memorial Institute Betavoltaics with absorber layer containing coated scintillating particles
CN116199429A (zh) * 2022-12-22 2023-06-02 隆基绿能科技股份有限公司 一种涂层材料及其在光伏组件用玻璃中的应用和光伏组件

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108034391A (zh) * 2017-12-27 2018-05-15 厦门大学 一种具有光转换功能的太阳能电池eva封装胶膜材料及其制备方法
CN111500287A (zh) * 2019-01-30 2020-08-07 苏州星烁纳米科技有限公司 钙钛矿量子点的制备方法
CN112563363A (zh) * 2020-12-28 2021-03-26 常州亚玛顿股份有限公司 一种高效光转换镀膜玻璃及其制备方法、太阳能光伏封装组件

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108034391A (zh) * 2017-12-27 2018-05-15 厦门大学 一种具有光转换功能的太阳能电池eva封装胶膜材料及其制备方法
CN111500287A (zh) * 2019-01-30 2020-08-07 苏州星烁纳米科技有限公司 钙钛矿量子点的制备方法
CN112563363A (zh) * 2020-12-28 2021-03-26 常州亚玛顿股份有限公司 一种高效光转换镀膜玻璃及其制备方法、太阳能光伏封装组件

Also Published As

Publication number Publication date
CN114242821A (zh) 2022-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114242821B (zh) 一种光伏组件的前板玻璃及其制备方法和应用
CN102260041B (zh) 一种超白光伏玻璃及其制备方法和应用
CN107887466A (zh) 一种稀土掺杂无机钙钛矿量子点复合硅太阳能电池及其制备方法
CN101707223B (zh) 光谱下转移彩色电池组件
CN201773856U (zh) 太阳能电池的下转换发光结构
Kim et al. Photon upconversion-assisted dual-band luminescence solar concentrators coupled with perovskite solar cells for highly efficient semi-transparent photovoltaic systems
TW201233782A (en) Phosphor-containing solar cell and fabrication method thereof
CN102683467A (zh) 太阳能电池模块
CN113667427A (zh) 一种彩色封装胶膜、太阳能电池及其制备方法
CN108010991A (zh) 一种具有上转换功能的太阳电池背板、组件及制备方法
CN206022391U (zh) 一种透光碲化镉光伏建筑构件
CN109574513A (zh) 一种将红外光变为可见光的自清洁薄膜的制备方法
CN101864303A (zh) 一种碱金属碱土金属磷酸盐荧光粉及其制备方法
CN103806806A (zh) 一种太阳能光伏玻璃窗及其制备方法
CN103094394B (zh) 一种下转换晶体硅太阳能电池及其制备方法
CN105349146A (zh) 一种YAB/SiO2近红外微纳米发光材料及其制备方法和应用
CN110491963A (zh) 一种双面光伏组件及光伏发电系统
CN202004034U (zh) 具有荧光粉的太阳能电池
CN207719225U (zh) 一种具有上转换功能的太阳能电池背板和组件
KR102442755B1 (ko) 태양광변환 발광 소재 및 이를 포함하는 태양전지
Zhou et al. Phosphors for Solar Cells
CN108511605A (zh) 光伏组件及其制备方法
CN106009210A (zh) 一种YAB/SiO2近红外微纳米复合发光材料增效EVA膜及其制备方法和应用
CN220672597U (zh) 一种兼具隔热与夜间发电的光伏组件
CN113410326B (zh) 一种基于平面波导的光伏玻璃窗

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant