[发明专利]荧光转换白色封装材料及使用该封装材料的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能高分子材料，尤其是一种荧光转换白色封装材料及使用该封装材料的太阳能电池结构，应用于太阳能电池设计和制造。

背景技术

太阳光光谱范围为300nm～2400nm，一般可分为紫外光、可见光和红外光。当太阳光入射到太阳能电池组件上时，由于太阳能电池材料本身光线波长响应的限制，太阳能电池只能吸收一部分特定波长的光线。在太阳能电池结构设计与制造时，为尽可能使太阳光被太阳能电池吸收，一般采用白色封装材料提升对光线反射能力，使大部分透过太阳能电池的光线经过一系列复杂的光路转换后再次从太阳能电池背面入射至电池中，从而提高太阳能电池的光电转换效率。

一般而言，与太阳能电池光谱响应匹配的光线被太阳能电池后一次吸收后，剩余的光线辐照强度不到其初始辐照强度的10%，采用提升背反射能力的方式，仍有大量与太阳能电池光谱响应匹配不佳的光线透过太阳能电池组件。

荧光转换效应是指当材料吸收某一波长（或波段）光线辐照、可以释放出另外一波长（或波段）光线辐照的现象。专利WO2007/031446描述了一种掺杂有荧光染料聚合物背板和/或涂覆有掺杂聚合物的前玻璃板。此类方法可以提高太阳能光转换效率，但是如何保证荧光背板的耐水透过性和抗紫外老化能力目前没有提出有效方案；采用涂覆聚合物的前玻璃在长期老化过程中出现聚合物不断老化，其光线透过率会不断降低的问题。专利WO2008/047427描述了一种掺杂有机稀土金属络合物的聚乙烯～醋酸乙烯共聚物的透明荧光转换材料及其电池结构，此类太阳能电池结构通常需要增加而外的背反射板。故如何实现将透过太阳能电池的光线在实现荧光转换的同时实现背反射功能，成为封装材料设计、太阳能电池设计和制造太阳能技术领域中需要解决的一个重要课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种荧光转换白色封装材料及使用该封装材料的太阳能电池，其可将透过太阳能电池的光线在实现荧光转换的同时实现背反射功能，有效提升太阳光的利用效率。

为解决上述技术问题，本发明的技术构思是通过在现有的白色封装材料中掺杂具有荧光转换功能和漫反射功能的材料，从而改变现有荧光转换材料的性质，使其不仅可以实现荧光转换，且与此同时还可以背反射功能，简化整体结构，提高太阳能电池的光电转换效率。

基于上述发明构思，本发明封装材料的改性所采取的第一种技术方案是：

一种荧光转换白色封装材料，其包括树脂基体以及掺杂于树脂基体内的助剂，其特征在于：还包括掺杂于树脂基体中的具有荧光转换功能的材料和具有光线漫反射功能的材料；

其中，所述具有荧光转换功能的材料选自下述任意一种或几种组合：稀土金属无机物、有机稀土金属络合物、有机荧光染料、无机荧光发射体类粉末；

所述具有光线漫反射功能的材料为二氧化钛（TiO2）粉末；

所述荧光转换材料占白色封装材料的重量百分比为0.01%～19.95%，二氧化钛（TiO2）粉末的重量百分比为2%～20%，树脂基体重量百分比为60%～97%，余量为助剂。所述助剂的核心成分为塑化剂。

优选的，上述封装材料树脂基体选自下述任意一种或几种组合：

聚乙烯-醋酸乙烯（EVA）、乙烯-醋酸乙烯甲醛交联聚合物（PVB）、热塑性聚氨酯弹性体（TPU），或者上述三种材料的离子型、络合型改性材料。

上述述稀土金属无机物选自下述任意一种或几种：为钪（Sc）、钇（Yt）、镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）或镥（Lu）掺杂的铝酸盐荧光体、硅酸盐荧光体、磷酸盐荧光体、硫化物荧光体、钼酸盐荧光体、氮化物荧光体、氟化物荧光体、或者金属氧化物荧光体。

上述有机稀土金属络合物选自下述一种或几种：其为经过离子化的有机小分子和/或有机高分子通过离子键络合的钪（Sc）、钇（Yt）、镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）络合物。

上述有机稀土金属络合物中的配位基是具有配位在稀土金属离子上部位的羧酸基团、含氮有机化合物基团、含硫有机化合物基团或者二酮类有机化合物基团。

上述有机荧光染料选自下述任意一种或几种：