[发明专利]转光层材料、转光层与太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及转光层材料、转光层与太阳能电池。

背景技术

光伏制造业是新兴的高技术产业，光伏产品转换效率的提升可以直接降低系统平衡成本，组件效率每提高一个百分点，系统平衡成本可下降5～7个百分点。如何充分利用太阳光提高太阳能电池的光电转换效率是各国科学家竞相研究开发的重要课题。为解决这一问题，在不改变太阳能电池结构和不增加外部设备的条件下，目前开发的相关技术主要有组件前板玻璃减反射、组件前板玻璃减薄以及组件前板玻璃上引入转光层。

其中组件前板玻璃上引入转光层技术简单易行，即通过转光层对入射光谱进行调整提高电池的光谱响应特性。早在20世纪70年代末，Hovel等就提出了荧光下转移(LDS)的概念，在太阳能电池上面放置含有转光材料的转光层来提高电池的光电转化效率。大量的理论计算、模拟分析以及实验结果都显示转光层能够提高太阳能电池的光电转换效率。

转光层由光谱转换材料及其载体材料组成。诸多研究的关键点在于光谱转换材料，欲通过选择不同的光谱转换材料提高转光层的光电转换效率。研究表明，光谱转换材料可以是有机材料，也可以是无机材料，其均是利用光谱转换材料的特性实现转光层的下转换或上转换，将太阳能电池不能有效响应的紫外光或红外光转换为电池能够有效响应的可见光，从而提高电池的光电转化率。文献《TiO₂/Sm³⁺下转换薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用》中报道采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂/Sm³⁺下转换薄膜，利用其下转换特性将紫外光转换为可见光，提高了可见光光照强度，使电池短路电流提高了13.2％，光电转换率提高了16.2％。文献《Improving spectral response of monocrystalline silicon photovoltaic modules using high efficient luminescent down-shifting Eu³⁺complexes》报道了一种通过光谱下转换技术提高太阳能电池在紫外(UV)区光谱响应的方法，优化了Eu³⁺配合物对于单晶硅(c-Si)光伏(PV)组件的LDS特性，将这种配合物加入聚醋酸乙烯酯(PVAc)制成薄膜覆盖在c-Si光伏组件上增加了UV区的外量子效率，PV组件的效率从16.05％增加到16.37％。文献《下转换发光粉体SrAl₂O₄:Eu²⁺，Dy³⁺在硅太阳能电池中的应用》采用化学共沉淀法结合水热处理方法制备了颗粒尺寸约为40nm的发光粉体SrAl₂O₄:Eu²⁺，Dy³⁺，将质量分数10％的SrAl₂O₄:Eu²⁺，Dy³⁺与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中充分混合后，采用丝网印刷技术将其涂覆于市售硅太阳能电池板上形成覆盖下转换薄膜的太阳能电池，电池的开路电压和短路电流均得到提高，电池的光电转化效率从7.96％提高至8.96％，提高了1％。

转光层材料中的光谱转换材料固然十分重要，但是载体材料也会对转光层性能造成影响。转光层所选用的载体材料首先要具有高的透光率(尤其是对电池光谱响应性好的波长范围内的光子)和低的光散射率；其次，能够使转光材料在载体中很好地分散；最后，具有一定的耐热、耐光稳定性。上述文献以及现有技术中，转光层材料常用的载体材料为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA(俗称有机玻璃)、聚醋酸乙烯酯PVAc以及各种玻璃等。但是PMMA与PVAc只能用有机溶剂溶解配制浆料，溶剂挥发对环境造成污染；最重要的是其与太阳能电池组件前板玻璃的结合力差；随着使用时间的延长，可导致转光层的应力开裂。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种转光层材料，本申请提供的转光层材料形成的转光层与玻璃结合力强，且具有良好的力学稳定性。

有鉴于此，本申请提供了一种转光层材料，包括：光谱转换材料和载体材料，所述载体材料为水性丙烯酸树脂。

优选的，所述水性丙烯酸树脂为丙烯酸树脂乳液或丙烯酸树脂水分散体；所述丙烯酸树脂乳液的固含量为20wt％～60wt％，所述丙烯酸树脂水分散体的固含量为20wt％～60wt％。