一种高效光转换镀膜玻璃及其制备方法、太阳能光伏封装组件

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种高效光转换镀膜玻璃及其制备方法、太阳能光伏封装组件。

背景技术

为了应对能源危机和环境污染，新能源已是全球关注的焦点，太阳能因其清洁环保尤其备受关注，因而太阳能电池产业发展速度飞快，而摆在人们面前的课题是如何进一步提高太阳能的转换效率、降低太阳能设备的成本，使太阳能电池的成本降低到与常规能源发电相当的水平。

目前，我国的太阳能应用市场也发展迅速，已经成为了全球最大的光伏应用市场，但是，太阳能电池推广应用仍然有所限制，主要是因为它的成本太高，因此，进一步降低制造成本是太阳能电池得以大规模应用的关键，而提高太阳能电池转换效率是降低成本的有效途径之一，据了解，转换效率提高1％，成本会降低7％。

提高太阳电池的转换效率，除了通过各种技术手段提高电池片本身的转换效率外，还应该在提高其封装材料——光伏玻璃的透光率和耐候性等方面提出更好的方案，目前主流的技术方案是在光伏玻璃表面镀减反射膜(简称AR镀膜)，即采用溶胶凝胶法，在光伏玻璃表面涂覆一层多孔二氧化硅材料，以降低在特定波段光谱的反射，从而提高光伏玻璃的透光率。在玻璃表面实施镀膜的方式包括辊涂法、喷涂法、表面刻蚀法、气溶胶法等，其中辊涂法因实施方便得到最广泛的应用，目前各大光伏玻璃厂商为了配合光伏组件厂家的发展需求，努力提高AR镀膜的技术水平，力争获得更高的透光率，有效的提高光伏组件发电功率。如中国专利(专利号：CN 110272214 A)公开了一种通过多层镀膜工艺制备的高透光性能、高耐候性能的减反射光伏镀膜玻璃产品，减反射光伏镀膜玻璃产品具有透光率高的特点、同时可实现宽波长的增透，尤其在红外和紫外波段透光率提升明显，以及能通过更为苛刻的耐候性能测试的高耐候性能。

然而，现有的AR镀膜技术提升太阳电池转换效率已经达到一个顶峰，需要其他技术提升太阳能电池转换效率。

发明内容

为了解决太阳能电池转换效率不佳的技术问题，而提供一种高效光转换镀膜玻璃及其制备方法、太阳能光伏封装组件。本发明的镀膜玻璃具有更高效的光转换效率以及更高的耐候性。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种高效光转换镀膜玻璃，包括玻璃基板和依次镀于所述玻璃基板绒面表面的光转换膜层和减反射膜层；所述光转换膜层中含有发光材料，所述发光材料的光吸收波长为300nm～500nm、光发射波长为550nm～700nm。

进一步地，所述发光材料为量子点和/或荧光粉，所述发光材料在所述光转换膜层中的添加量为0.1wt％～20wt％。发光材料的添加量根据最后制成的太阳能光伏封装组件的功率效果来进行适当调整，添加量过多影响该膜层的透光率，本领域内的技术人员可以通过优化实验获得最佳添加量。

再进一步地，所述发光材料为量子点。

优选地，所述发光材料为CdTe量子点。

再进一步地，所述光转换膜层的折射率为1.42～1.48，所述光转换膜层的厚度为60nm～150nm。

进一步地，所述减反射膜层至少为一层，所述减反射膜层的折射率为1.24～1.3，所述减反射膜层的厚度为100nm～130nm。

进一步地，所述玻璃基板的另一个表面为压花面。

本发明另一方面提供上述高效光转换镀膜玻璃的制备方法，包括如下步骤：将发光材料与镀膜液混合后在玻璃基板的绒面进行辊涂，固化后得到具有光转换膜层的玻璃基板；然后在所述光转换膜层的表面辊涂所述镀膜液，固化后得到具有减反射膜层的玻璃基板，至此得到光转换镀膜玻璃。

本发明最后一方面提供太阳能光伏封装组件，所述太阳能光伏封装组件包括上述光转换镀膜玻璃。可通过层压法将本发明的光转换镀膜玻璃、前封装材料、电池片、后封装材料以及背板玻璃进行层压制得太阳能光伏封装组件。

有益技术效果：

本发明的高效光转换镀膜玻璃是在玻璃基板(压花玻璃)的绒面依次镀有光转换膜层和至少一层的减反射膜层，本发明的镀膜玻璃至少具有双层镀膜层，相较于具有单层减反射膜层的镀膜玻璃，本发明的光转换镀膜玻璃透光率更高、耐候性更强；本发明在中间层光转换膜层中添加少量如量子点、荧光粉等发光材料，该发光材料能够吸收太阳光中利用率低的波段并转换为太阳能电池利用率高的波段，即本发明在光转换膜层中添加少量发光材料能够对太阳光中利用率较低的300nm～500nm光波长进行有效吸收，并转换成利用率较高的550nm～700nm光波长发射出以被太阳能电池吸收，进而提高光转换效率，并以此提高电池转换效率；由于量子点对水分和氧气不稳定，具有发光材料的光转换膜层其稳定性较差，因此需要在具有发光材料的光转换膜层的表面再设置至少一层减反射膜层以对该层中的量子点发光材料进行保护，以保持较高的光转换效率，避免该层失效。

附图说明

图1为本发明高效光转换镀膜玻璃的截面结构示意图，其中1-玻璃基板，2-光转换膜层，3-减反射膜层，4-玻璃基板的压花面。

图2为本发明高效光转换镀膜玻璃的光转换膜层的吸收光谱和荧光光谱特性，其中Absorbance表示吸光度，PL intensity表示荧光强度(也即光致发光强度)。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

实施例1

一种高效光转换镀膜玻璃，其截面的结构示意图如图1所示，包括玻璃基板1和依次镀于所述玻璃基板1绒面表面的一层光转换膜层2和一层减反射膜层3，所述玻璃基板1的另一个表面为压花面4；所述光转换膜层2中含有CdTe量子点，所述CdTe量子点的光吸收波长为300nm～500nm、光发射波长为550nm～700nm。

其中，所述光转换膜层2的折射率为1.45，所述光转换膜层的厚度为80nm。

其中，所述减反射膜层的折射率为1.3，所述减反射膜层的厚度为110nm。

实施例2

本实施例的高效光转换镀膜玻璃的结构与实施例1相同，不同之处在于，本实施例中光转换膜层2中含有5wt％的YAG荧光粉。

实施例3

实施例1中高效光转换镀膜玻璃的制备方法，包括如下步骤：

(1)将CdTe量子点与镀膜液混合后在玻璃基板1的绒面进行辊涂，100℃固化1min后冷却至40℃以下得到具有光转换膜层2的玻璃基板1，其中光转换膜层2中含有CdTe量子点5wt％，其折射率为1.45，膜厚80nm；

然后在所述光转换膜层2的表面辊涂所述镀膜液，200℃固化1min后冷却至40℃以下得到具有减反射膜层3的玻璃基板1，其中减反射膜层3的折射率为1.3，膜厚110nm，至此得到光转换镀膜玻璃。

本实施例中镀膜液的成分及制备，以及获得的对应膜层的折射率参考中国专利201910592404.7。镀膜液的组成配比可根据所获得的对应膜层的折射率进行适当调整，这是本领域内技术人员能够根据现有技术进行调整实现的。

对比例1

本对比例的镀膜玻璃与实施例1的结构相同，不同之处在于，本对比例的光转换膜层2替换为折射率为1.45、膜厚为80nm的减反射膜层。即本对比例在玻璃基板的绒面表面具有两层减反射膜层。

实施例4

采用实施例1～2和对比例1中结构镀膜玻璃来制备太阳能光伏封装组件，可通过层压法将实施例1～2和对比例1的镀膜玻璃、前封装材料、电池片、后封装材料以及背板玻璃依次层叠后进行层压制得太阳能光伏封装组件。

对封装组件进行性能测试，结果见表1。其中增益＝(实施例的功率数据—对比例1的功率数据)÷对比例1的功率数据。

表1封装组件性能对比

由表1可知，采用本发明实施例1的光转换镀膜玻璃制成的封装组件相较于对比例1非光转换的镀膜玻璃制成的封装组件，本发明具有光转换功能的封装组件能够增益1.49％。本发明的高效光转换镀膜玻璃具有较好的耐候性，PCT老化(温度121℃，湿度99％，时间96h)后的透光率下降幅度小于0.5％。

本发明在中间层光转换膜层2中添加少量量子点发光材料，能够吸收太阳光中利用率低的波段并转换为太阳能电池利用率高的波段。实施例1中光转换膜层2的吸收光谱和荧光光谱特性如图2所示，由图2可知，添加了量子点的该膜层对300nm～500nm之间光波长具有较好的吸光度，并能够在550nm～700nm光波长的范围内发射出较强的荧光强度。即本发明在光转换膜层中添加少量发光材料能够对太阳光中利用率较低的300nm～500nm光波长进行有效吸收，并转换成利用率较高的550nm～700nm光波长发射出以被太阳能电池吸收，进而提高光转换效率，并以此提高电池转换效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。