[发明专利]一种太阳电池玻璃减反射光转换双功能镀膜液的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳电池玻璃减反射光转换双功能镀膜液的生产方法，特别是一种含有稀土铕或铽的太阳电池玻璃双功能镀膜液的生产方法，应用在太阳电池玻璃盖板上，可以提高太阳电池玻璃透光率，属于新能源和光伏材料领域。

背景技术

晶体硅太阳能电池组件一般由太阳能玻璃盖板、太阳能电池硅片、电池背板和醋酸乙烯-乙烯膜粘压封装，再装入固定边框构成。太阳能电池组件封装玻璃的可见光透过率一般为91.6%，其单表面反射率约4%。若在太阳能玻璃表面涂覆可见光波长四分之一厚度的减反射膜，可使单表面反射率降低到1%以下，增加可见光透过率2.5%-3.5%，在峰值波长下的可见光透过率可达95.5%。

太阳能玻璃减反射涂料主要组分是纳米SiO₂、TiO₂、MgF₂、Al₂O₃、ZrO₂、稀土氧化物或其混合物的水溶胶。目前太阳能玻璃减反射涂料生产和应用技术已基本成熟，工业上将溶胶凝胶法制备的水性减反射涂料辊涂在清洗干净的太阳能玻璃表面，在150-180℃下烘干固化成膜，然后在700 ℃左右进行钢化，同时将涂覆在太阳能玻璃表面的减反射膜烧结在太阳能玻璃表面上。在太阳能玻璃上涂覆减反射膜是一种提高太阳能电池光转换效率简便易行的方法，已在光伏产业中得到广泛应用，目前技术开发重点已转向进一步提高减反射膜的耐候性方面，以实现其在野外复杂环境中能够服务25年以上。

目前晶体硅太阳能电池在实验室中的最高光电转换效率为25.0%，产业化应用中光电转换效率可达到20%左右，国内外科研机构都在致力于探寻提高光电转化率的方法。晶体硅太阳能电池光电转换效率不高的主要原因之一是其光谱响应特性与太阳光谱分布的不匹配性。晶体硅太阳能电池可响应的有效波长为380-1100nm，光谱响应曲线的最灵敏区在600-980 nm，而太阳光谱构成为280-2500 nm，辐照度曲线的峰值在500-600nm。在晶体硅太阳能电池光谱响应灵敏的波长范围内太阳光辐照度不高，而在太阳光辐照度高的波长范围内晶体硅太阳能电池的光谱响应不高。针对晶体硅太阳能电池对短波长光子响应性差的问题, 若在晶体硅太阳能电池板表面引入掺有转光材料的转光层, 把太阳光谱中280nm-450nm的晶体硅太阳能电池响应不灵敏的近紫外光转换为晶体硅太阳能电池响应灵敏的可见光，将大大提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率。按此改进思路国内外公开了许多发明专利，例如，中国专利CN103183479(2013-07-03)公开一种具有光转化作用的减反射薄膜的制备方法，将稀土铕离子掺杂到纳米二氧化硅溶胶中，旋涂在玻璃表面形成减反射膜，经过高温处理后，减反射膜在393nm光源激发下，在570nm-600nm范围内有明显尖锐的特征峰，透光率提高0.5%-4.0%。中国专利CN103058529(2013-04-24)公开一种光波转换-减反射双功能溶胶材料及其薄膜的制备方法，将稀土铽或铕离子掺杂到纳米二氧化硅或二氧化钛溶胶中，提拉法涂覆在玻璃表面形成膜，经过550℃退火处理后得到双功能复合薄膜，使光电转换效率提高2.5%-7.4%。

以上技术存在的主要问题是采用的稀土转光组分与减反射组分的配伍性差，导致复合薄膜的减反射效果下降，光转换功能产生的太阳光增透部分抵消了原来减反射功能产生的太阳光增透。此外，稀土转光组分的引入影响了减反射涂料的可涂覆性，膜层致密性变差和产生微开裂，不仅镀膜玻璃的外观不能达到质量要求，而且严重影响其耐候性，很难通过湿热-湿冻老化试验测试。

研究发现镀膜液涂覆生成的湿凝胶薄膜在干燥过程中伴随着很大的体积收缩，因而很容易引起膜层开裂，导致凝胶开裂的应力主要来源于毛细管力。解决凝胶薄膜的开裂可以从减少毛细管力和增强薄膜骨架两方面考虑，具体从以下几个方面着手:（1）用增强剂增强凝胶膜;（2）扩大凝胶膜孔径;（3）减小液体的表面张力;（4）使膜层表面产生憎水性;（5）用低温干燥法排除凝胶膜种的溶剂；（6）制备高交联度或高聚合度的水溶胶；（7）制备线状或网状结构的水溶胶。

发明内容

本发明目的是提供一种太阳电池玻璃减反射光转换双功能镀膜液的生产方法。采取的技术方案中先制备减反射纳米SiO₂水溶胶，然后引入稀土铕或铽氢氧化物，用其催化水热处理纳米SiO₂水溶胶，促进其提高聚合度和形成平面网状结构，最后酸化使镀膜液稳定，采取的具体生产步骤为：