CN116769466A - 一种包覆型转光粉及应用此转光粉的光伏胶膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种包覆型转光粉及应用此转光粉的光伏胶膜。所述包覆型转光粉，由有机转光剂及无机包覆层构成，其中有机转光剂是苯并三氮唑衍生物，无机包覆层采用原子沉积法获得。该转光粉与光伏胶膜具有良好的相容性，透光率高、耐老化性能好，提升光伏组件的发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种转光粉,以及这种转光粉在光伏领域的应用。
背景技术
转光材料可以将紫外光转化为可见光，目前的光伏组件中多采用在封装胶膜中加入转光材料来提升太阳能电池的光电转化效率，用于光伏胶膜中的转光主要包括无机金属氧化物荧光粉、有机染料类荧光粉和稀土配合物。
其中无机金属氧化物荧光粉与有机树脂兼容性较差，易降低透光率，对紫外线的吸收较弱，造成转光效率低下；稀土配位化合物对紫外线吸收较弱，荧光发射范围窄，发出的光难以被电池片全部转化，整体转换效率同样不高；而有机染料类荧光粉与EVA/POE胶膜兼容性较好，胶膜透光率优良，紫外吸收强烈，大大提高了整体转光效率；但有机染料类荧光粉再与胶膜接触会导致转光粉量子效率的降低，但有机染料类荧光粉易受环境中氧气和水分的影响，耐老化性能差，老化后转光效率降低，目前利用有机单体聚合成膜或无机载体对有机染料荧光粉进行包覆保护保，然而有机单体聚合物和无机载体形成的保护膜均会对透光率产生一定的影响，继而影响光伏组件的光电转化效率。
发明内容
为了提供一种与光伏胶膜所使用基体树脂相容性好，透光率高、耐老化性能好，提升光伏组件效率的转光粉，本申请采用如下技术方案：
一种包覆型转光粉，由有机转光剂及无机包覆层构成，其特征在于，所述有机转光剂是苯并三氮唑衍生物，无机包覆层采用原子沉积法获得。
进一步地，所述苯并三氮唑衍生物结构式如a式所示：
式中：R1、R2、R3、R4、R5各自独立地选自任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的杂烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、任选取代的环状亚氨基、任选取代的烷氧基和任选取代的羧基以及任选取代的羰基。
进一步地，所述有机转光剂为颗粒状，粒径D50在10纳米至100微米之间。
进一步地，所述有机转光剂为颗粒状，比表面积在0.1－2000m2/g之间。
进一步地，所述无机物包覆层厚度范围在1纳米至50纳米之间。
进一步地，所述无机包覆层选自二氧化硅，氧化锆，氧化铝，氧化钛，氧化锌，氧化镁，氧化钡，氟化镁，氟化钙，氮化硅中的一种或多种。
一种含有所述包覆型转光粉的光伏胶膜，所述光伏胶膜以EVA或POE为基体树脂，其透光率大于90％，光伏胶膜中，以EVA或POE树脂为100份计，包覆型转光粉的重量份为0.05—5份。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中“多种”的含义是两种以上。
本发明的上述发明内容并不意欲描述本发明中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实施例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
本发明中所使用的有机转光剂均为市售产品；
转光剂颗径由激光粒度仪测定；比表面积采用BET法测定；
参照GB/T29848-2018分别测试实施例中所用转光膜的透过率；
参照IEC61215-2:2016中4.10的规定测试组件的初始功率和湿热老化后(实验条件为温度85℃，相对湿度85％，1000小时)的功率衰减；
参照IEC61215 2:2015中10.10的规定测试组件的紫外老化后(实验条件为温度60℃，120KWh)的功率衰减。
实施例1
包覆型转光粉由苯并三氮唑衍生物有机转光剂及二氧化硅ALD包覆层构成，转光剂粒径D50为10纳米，比表面积2000m2/g，二氧化硅包覆层厚度1纳米，有机转光剂分子式如B-1式所示：
实施例2
包覆型转光粉由苯并三氮唑衍生物有机转光剂及氧化锆ALD包覆层构成，转光剂粒径D50为100微米，比表面积0.1m2/g，氧化锆包覆层厚度50纳米，有机转光剂分子式如B-2式所示：
实施例3
包覆型转光粉由苯并三氮唑衍生物有机转光剂及氧化铝ALD包覆层构成，转光剂粒径D50为10微米，比表面积10m2/g，氧化铝包覆层厚度10纳米，有机转光剂分子式如B-3式所示：
实施例4
包覆型转光粉由苯并三氮唑衍生物有机转光剂及氮化硅ALD包覆层构成，转光剂粒径D50为100纳米，比表面积200m2/g，氮化硅包覆层厚度20纳米，分子式如B-4式所示：
应用例1
将实施例1所述转光粉用于EVA光伏胶膜，胶膜中除含有EVA树脂100份，转光粉0.05份外，还含有过氧化物交联剂0.5份、助交联剂0.1份、硅烷偶联剂0.5份。所述胶膜层压交联后在400－700纳米范围内的透光率为91％，将其应用于HJT组件，初始发电功率与不加转光粉的同配方胶膜相比提升1％，该组件湿热老化后发电功率衰减1.3％，紫外老化后发电功率衰减1.8％。
应用例2
将实施例2所述转光粉用于POE光伏胶膜，胶膜中除含有POE树脂100份，转光粉5份外，还含有过氧化物交联剂0.5份、助交联剂0.1份、硅烷偶联剂0.5份。所述胶膜层压交联后在400－700纳米范围内的透光率为90％，将其用于TOPCON组件，发电功率与不加转光粉的同配方胶膜相比提升2.4％。该组件湿热老化后发电功率衰减0.3％，紫外老化后发电功率衰减1.6％。
应用例3
将实施例3所述转光粉用于EVA光伏胶膜，胶膜中除含有EVA树脂100份，转光粉1份外，还含有过氧化物交联剂0.5份、助交联剂0.1份、硅烷偶联剂0.5份。所述胶膜层压交联后在400－700纳米范围内的透光率为91％，将其用于HJT组件，发电功率增益与不加转光粉的同配方胶膜相比提升2.9％。该组件湿热老化后发电功率衰减0.4％，紫外老化后发电功率衰减0.9％。
对比例1
对比例1所使用的转光粉为实施例1中使用的未包覆有机转光剂，其用于EVA光伏胶膜，EVA光伏胶膜组份与应用例1相同。所述胶膜层压交联后在400－700纳米范围内的透光率为91％，将其用于HJT组件，组件发电功率与不加转光剂的同配方胶膜相比提升1％。该组件湿热老化后发电功率衰减2.1％，紫外老化后发电功率衰减2.9％。
对比例2
对比例2所使用的转光粉由苯并三氮唑衍生物有机转光剂及二氧化硅ALD包覆层构成，转光剂粒径D50为110微米，比表面积100m2/g，二氧化硅包覆层厚度1纳米，有机转光剂分子式如B-2式。将对比例2所述转光粉用于EVA光伏胶膜，EVA光伏胶膜组份与应用例1相同。所述胶膜层压交联后在400－700纳米范围内的透光率为88％，将其用于HJT组件，组件初始发电功率与不加转光粉的同配方胶膜相比下降0.2％。该组件湿热老化后发电功率衰减1.3％，紫外老化后发电功率衰减2.1％。
对比例3
包覆型转光粉由苯并三氮唑衍生物有机转光剂及二氧化硅ALD包覆层构成，转光剂粒径D50为10微米，比表面积10m2/g，二氧化硅包覆层厚度55纳米，分子式如B-3式，将对比例3所述转光粉用于EVA光伏胶膜，EVA光伏胶膜组份与应用例1相同。所述胶膜层压交联后在400－700纳米范围内的透光率为89％，将其用于HJT组件，组件初始发电功率与不加转光粉的同配方胶膜相比无提升。该组件湿热老化后发电功率衰减0.4％，紫外老化后发电功率衰减1.4％。
对比例4
对比例4所用转光粉为金华利进无机转光粉(UV-365)，转光粉粒径D50为10微米，将所述转光粉用于POE光伏胶膜，POE胶膜组份与应用例2相同。所述胶膜层压交联后在400－700纳米范围内的透光率为88％，将其用于HJT组件，组件初始发电功率与不加转光粉的同配方胶膜相比提升0.5％。该组件湿热老化后发电功率衰减3.4％，紫外老化后发电功率衰减5.4％。
对比例5
对比例5与实施例3的区别在于，所使用转光剂的比表面积为0.09m2/g，使用该转光粉的EVA胶膜，EVA胶膜组份与应用例1相同，所述胶膜层压交联后在400－700纳米范围内的透光率91％，将其用于HJT组件，组件初始发电功率与不加转光粉的同配方胶膜相提升0.3％。该组件湿热老化后发电功率衰减0.7％，紫外老化后发电功率衰减2.4％。
对比例6
对比例6与实施例3的区别在于，所使用转光剂的比表面积为2100m2/g，使用该转光粉的EVA胶膜，EVA胶膜组份与应用例1相同，所述胶膜层压交联后在400－700纳米范围内的透光率88％，将其用于HJT组件，组件初始发电功率与不加转光粉的同配方胶膜相比无提升。该组件湿热老化后发电功率衰减0.9％，紫外老化后发电功率衰减2.6％。
对比例7
对比例7与应用例1的区别在于，EVA胶膜中转光粉重量份为5.1份。所述胶膜层压交联后在400－700纳米范围内的透光率为89％，将其用于HJT组件，组件初始发电功率与不加转光粉的同配方胶膜相比提升0.2％。该组件湿热老化后发电功率衰减1.4％，紫外老化后发电功率衰减2.4％。
对比例8
对比例8与应用例1的区别在于，EVA胶膜中转光粉重量份为0.04份。所述胶膜层压交联后在400－700纳米范围内的透光率为91％，将其用于HJT组件，组件初始发电功率与不加转光粉的同配方胶膜相比无提升。该组件湿热老化后发电功率衰减1.6％，紫外老化后发电功率衰减2.8％。
从实施例及对比例的数据中可以看出，本发明技术中的转光粉与胶膜具有良好的相容性，层压后的胶膜在可见光范围内具有良好的透光率，且提升了光伏组件的发电效率，当转光剂粒径过大，或包覆层厚度过高时，胶膜透光率受到影响，从而减少了发电效率，在没有包覆层的条件下，转光剂失去保护，耐湿热老化性能变差，耐紫外光性能变差。另外，有机转光剂的比表面积过大，ALD包覆时间较长，且孔隙率过大会对透光率产生影响，比表面积过小，则降低了转光效率。
Claims (7)
1.一种包覆型转光粉，由有机转光剂及无机包覆层构成，其特征在于，所述有机转光剂是苯并三氮唑衍生物，无机包覆层采用原子沉积法获得。
2.根据权利要求1所述的包覆型转光粉，所述苯并三氮唑衍生物结构式如a式所示：
式中：R1、R2、R3、R4、R5各自独立地选自任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的杂烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、任选取代的胺基、任选取代的环状胺基、任选取代的环状亚氨基、任选取代的烷氧基和任选取代的羧基以及任选取代的羰基。
3.根据权利要求1所述的包覆型转光粉，所述有机转光剂为颗粒状，粒径D50在10纳米至100微米之间。
4.根据权利要求1或3所述的包覆型转光粉，所述有机转光剂为颗粒状，比表面积在0.1－2000m2/g之间。
5.根据权利要求1或3所述的包覆型转光粉，所述无机物包覆层厚度范围在1纳米至50纳米之间。
6.根据权利要求1所述的包覆型转光粉，所述无机包覆层是二氧化硅，氧化锆，氧化铝，氧化钛，氧化锌，氧化镁，氧化钡，氟化镁，氟化钙，氮化硅中的一种或多种。
7.一种含有权利要求1所述转光粉的光伏胶膜，其特征在于，所述光伏胶膜以EVA或POE为基体树脂，其透光率大于90％，光伏胶膜中，以EVA或POE树脂重量份是100份计，包覆型转光粉重量份在0.05—50之间。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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