[发明专利]太阳光谱转换树脂及其制备方法与应用方法

说明书

技术领域

本发明属于光功能树脂技术领域，具体为太阳光谱转换高分子树脂，简称转光树脂，涉及一种固态的转光PVB树脂胶膜和一种液态的光固化转光玻璃树脂，以及它们的制备方法和应用方法。

背景技术

在垂直入射到地面的太阳光谱中，主要成分集中在400-720 nm范围，其中绿光成分约占太阳辐射总能量的50%。植物光合作用是利用太阳能的最普遍的一种方式。将太阳光中绿光和近紫外光成分转换为植物叶绿素所能吸收的蓝光和红光，可极大地提高植物对太阳能的利用率，实现作物增产增收。合理提高太阳能利用率成为相关太阳能应用设备所需解决的关键技术。

在已经研发的农用转光设施中，主要是将具有转光功能的荧光粉（即转光剂）掺入PE或EVA塑料中，形成转光农膜。但是农膜不是永固性设施，并容易带来环境污染。

夹层玻璃采用高分子树脂为夹层，在低温加热或光照条件下，粘合双层玻璃制备合成。作为夹层的树脂，一般分为两类：一类是固态PVB膜胶片，平铺于两片玻璃中间，固定夹紧，低温加热使胶片熔融将两层玻璃黏附在一起，同时施加一定压力排除气泡；另一类是液态光固化玻璃树脂，在固定好的两层玻璃之间注入玻璃树脂，在太阳光照条件下，液态玻璃树脂胶慢慢固化，将两层玻璃牢牢黏附在一起。由于弹性中间层有吸收冲击的作用，即使受到外来撞击，夹层玻璃也不易受损，若受损破裂玻璃片也不会脱落，具有较高的安全性能。

如果在树脂中添加转光剂，则可以得到分散有转光剂的树脂，可以称之为转光树脂。采用转光树脂制备而成的夹层玻璃，则为具有光能转换功能的夹层玻璃，称为转光夹层玻璃。转光夹层玻璃可用来建造永固性农用设施。

太阳能电池技术日益成熟，已经广泛应用在建筑体表层或室外大规模发电站。然而，除了利用建筑体发电外，还要考虑建筑物的安全，欧洲一些国家已经制定新的建筑法规，越来越多的国家开始采用PVB膜作为封装材料的双玻璃光伏组件，并且已不允许采用EVA膜制作的层压玻璃用在建筑蒂墙上。

所以，如果能够在PBV膜中添加荧光粉，形成转光PVB玻璃树脂，与太阳能电池组件一步压制成型，完全可以实现在降低成本和提高安全性能的同时，又提高太阳能电池的光电效率。

发明内容

本发明涉及一类具有太阳光谱转换功能的树脂，简称转光树脂，具体为一种固态的转光PVB树脂膜和一种液态的光固化转光玻璃树脂。分别在固体PVB树脂原料和液态光固化玻璃树脂中，按比例添加1-2种太阳光谱转换材料，通过不同工艺过程制备而成。

转光树脂的太阳能光转换功能来自所添加的太阳光谱转换材料，简称转光剂，转光剂能够吸收近紫外光或/和绿光发射蓝或/和红光：吸收绿光发射红光的转光剂称为绿转红转光剂，同时吸收近紫外光和绿光并同时发射蓝光和红光的转光剂称为红蓝双转光剂，吸收近紫外光发射蓝光称为紫转蓝转光剂，吸收近紫外光发射红光称为紫转红转光剂。本发明所指代的绿转红转光剂的为硫化物荧光粉CaS:Eu²⁺，红蓝双转光剂为硫化物荧光粉CaS:Eu²⁺,Cu⁺，紫转蓝转光剂为铝酸盐荧光粉BaA₁₂O₁₉:Eu²⁺，紫转红转光剂为钛酸盐荧光粉CaTiO₃:Pr³⁺。

转光剂经过表面改性处理，表面改性剂分子一端的水解官能团与无机荧光粉界面发生化合反应，在化学键合作用下，包覆于无机荧光粉表面；另一端的有机分子链端与高分子树脂链偶联，使转光剂与高分子树脂有更好的相容性。则表面改性剂起到了桥连作用，将具有太阳光谱转换功能的转光剂与高分子树脂通过化学键连接起来，使转光剂可以均匀分散在高分子树脂中，且不发生下沉或团聚，同时不影响转光剂的光能转换功能，使制备的转光树脂及以之制备的转光夹层玻璃具有转光剂的太阳光谱转换性质。