[发明专利]一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池光谱转换封装胶膜的制备方法，尤其涉及一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法。

背景技术

太阳能电池是一种将光能转换为电能的设备，其主要组件为钢化玻璃、封装胶膜、太阳能电池片。太阳光光谱组成覆盖了从紫外线到远红外线的波段，并且随着波长的增大，太阳光光子能量降低。当太阳光照射到太阳能电池表面时，被分离为三部分：一部分被太阳能电池反射，一部分被太阳能电池吸收，另外一部分直接透过太阳能电池。由于太阳能电池片材料的性质，太阳光中高能量光子部分（紫外线波段）和低能量光子部分（远红外线波段）都无法被太阳能电池片吸收并充分利用转换为电能，导致太阳能电池光电转换效率不高，从而阻碍了太阳能电池的进一步普及。

传统的解决办法是在太阳能电池片表面加上一层光谱转换封装胶膜，光谱转换封装胶膜是一类可吸收特定波长范围光并发射其他波长范围光的材料。传统技术是由稀土氯化物与用作表面活性剂的油酸混合来制备上下转换材料，再将上下转换材料与EVA胶膜物理共混，形成光谱转换封装胶膜。由于油酸的光透过性差以及物理共混造成的混合不均，使得这种光谱转换封转胶膜组成的太阳能电池的光电转换效率一般只有11%~12%之间。

太阳能电池光谱转换封装胶膜中含有上转换材料和下转换材料，上转换材料和下转换材料分别对应太阳光中高能量的紫外光和低能量的红外光，并分别将两部分光都转换成可见光或近红外光。这一转换过程将太阳光中无法利用或利用率低的能量转换为利用率较高的能量，进而提高太阳能电池的光电转换效率。Prog. Photovolt: Res. Appl. 2011; 19:345~351中提及在太阳能电池片表面封装具有转换性能的胶膜，在一定程度上提高了光电转换效率，但是这种胶膜只具有上转换性能或只具有下转换性能，无法使太阳光中高能量的紫外光和低能量的红外光同时并且充分地转换为可见光或近红外光。另外，在公开号为CN200710302510.4、CN201110021649.8的中国专利中也都提到在太阳能电池片表面的封装胶膜中添加光谱转换材料，但上述两个专利添加的方式均局限于物理共混。光谱转换材料与聚合物膜物理共混，无法避免光谱转换材料颗粒的局部团聚，导致封装胶膜中光谱转换材料分布的不均匀，从而降低了封装胶膜的透光率和太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种透光率高、耐候性好的太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法，有利于提高太阳能电池光电转换效率，延长太阳能电池的寿命。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种太阳能电池光谱转换高分子膜的制备方法，其特征在于所述的光谱转换高分子膜由光谱转换材料与经过处理的聚合物膜化学接枝而成，所述的光谱转换材料是由稀土氯化物与倍半硅氧烷反应制的，所述的光谱转换高分子膜各原料组分、重量份数和制备过程为：

聚合物膜         100~150份

光稳定剂         0.01~1份

紫外光吸收剂     0.01~1份

光谱转换材料     1~20份   

引发剂           0.01~1份

（1）光谱转换材料的制备：

用烷烃氯化物溶解倍半硅氧烷制得浓度为0.35~0.45g/mL的倍半硅氧烷溶液，向上述倍半硅氧烷溶液中加入稀土氯化物，其中稀土氯化物和倍半硅氧烷的质量比为900:1，在氮气环境保护中，130~190℃条件下，搅拌20~40分钟后自然冷却至室温，得到溶液A；

将氟化铵和氢氧化钠以140~150:90~100的质量比进行混合后，用无水甲醇溶解得到混合溶液，将上述混合溶液加入到溶液A中，在40~60℃条件下搅拌20~40分钟后，甲醇挥发，得到溶液B；

在氮气环境保护下，将溶液B升温至280~300℃，保持40~60分钟后自然冷却至室温，用无水乙醇洗涤后，再经过反复离心、分离及无水乙醇洗涤2~3次，得到光谱转换材料；

（2）聚合物膜的处理：

在氩气环境保护下，将聚合物膜放入等离子体处理器中，处理功率为70~150W，经过等离子处理45~75秒后，取出聚合物膜；

（3）光谱转换材料与经过等离子体处理的聚合物膜化学接枝：