一种太阳能玻璃光转换减反射双功能涂料及其生产方法应用研究.docxVIP

一种太阳能玻璃光转换减反射双功能涂料及其生产方法技术领域[0001]?本发明涉及一种太阳能玻璃光转换减反射双功能涂料及其生产方法，特别是一种含有稀土掺杂潜伏型光转换剂的减反射涂料及其生产方法，应用在太阳能电池玻璃盖板上，以提高太阳能玻璃透光率和太阳能电池的光转换效率，属于新能源和光伏材料领域。背景技术[0002]?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EVA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敷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%。[0003]?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，同时将涂敷在太阳能玻璃表面的减反射膜烧结在太阳能玻璃表面上。在太阳能玻璃上涂敷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。[0004]?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380nm-1100nm，光谱响应曲线的最灵敏区在600nm -980 nm，而太阳光谱构成为280nm -2500 nm，辐照度曲线的峰值在500nm -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CN101787272(2010-07-28)公开一种掺杂稀土离子的纳米荧光颗粒材料，可用于太阳能电池的玻璃盖板或密封材料中实现光转换，但需要在太阳能电池的玻璃盖板上单独引入一个转光层。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，提拉法涂敷在玻璃表面形成膜，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复合膜的可涂敷性、经济性和耐候性。中国专利CN102969366(2013-03-13)公开一种具有光学减反射和波长转换功能的复合薄膜材料，通过在纳米氧化硅中掺杂硅纳米晶体实现减反射和波长转换多功能。中国专利CN103094365(2013-05-08)公开一种具有发光功能的晶硅太阳能电池减反射膜及其制备工艺，采用多层膜技术，将转光层涂在减反射层上实现减反射和波长转换多功能，以上技术存在的主要问题是制备工艺复杂，应用缺乏经济性。[0005]?近年来稀土下转光材料已大量应用于农用转光塑料薄膜生产中，成功地将近紫外光转换为可见光，大大提高了塑料大棚中植物光合作用效率。半导体照明技术的迅速发展推动了稀土掺杂荧光粉的技术开发，市场上已有许多紫外光激发的商品化荧光粉供应，它们理论上也可以作为太阳能电池光转换材料。结合太阳能玻璃减反射膜生产的特定条件开发太阳能电池光转换减反射双功能膜，可在实现可见光减反射的同时，将近紫外光转换为可见光，使太阳光谱中2%-4%的紫外光通过光转换加以利用，从而提高晶体硅太阳能电池光电转换效率，将降低