一种具有下转换功能的太阳能电池背板及其制备方法

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种具有下转换功能的太阳能电池背板及其制备方法。

背景技术

太阳能电池背板作为太阳能光伏组件重要的一部分，对太阳能电池具有支撑、保护、提高其发电功率等不可替代的作用。太阳光一般分为高能量的紫外光、中能量的可见光和低能量的红外光，对于硅太阳能电池由于能带间隙为1.12ev，一般只能吸收波长为980nm左右近红外太阳光，而高能量的紫外光却几乎不被利用。

紫外光作为一种高能量的太阳光，当其辐照在光伏背板上时对其具有强烈的破坏作用。目前对紫外光处理的方式一般包括三方面：一、在太阳能电池背板外层保护膜中添加紫外吸收剂；二、在保护膜中添加高反射钛白粉等无机物反射部分紫外线；三、保护膜中使用键能比较高的耐紫外光材料。三种方法虽然可以有效阻挡或吸收紫外线，但是紫外光线却不能被硅电池有效利用提高硅电池效率，造成紫外光线的浪费。

为了解决以上的问题，需要研发出一种能够充分利用紫外光线的太阳能电池背板，不仅能够减少紫外光线的浪费，避免紫外光对光伏背板的强烈的破坏作用，还能同时提高电池效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能减少紫外光对光伏背板的破坏、提高电池效率的具有下转换功能的太阳能电池背板及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的第一个目的在于提供一种具有下转换功能的太阳能电池背板，其包括依次设置的内层膜、第一胶黏剂层、基层膜、第二胶黏剂层和外层膜，所述内层膜为具有双层结构的PEVE膜层，所述PEVE膜层包括PEVE膜荧光层和PEVE膜反光层，所述PEVE膜荧光层中掺杂有具有下转换作用的稀土化合物，用于将紫外光线转化为近红外光。

具体的，所述稀土化合物包括多种组合，所述组合包括但不限于NaLuF

具体的，所述PEVE膜反光层中添加有紫外吸收剂，用于吸收未被所述PEVE膜荧光层吸收的紫外光线。

具体的，所述第一胶黏剂层和所述第二胶黏剂层的胶黏剂为选自聚氨酯胶黏剂和环氧胶黏剂中的一种，所述基层膜为选自对苯二甲酸乙二醇膜、聚对苯二甲酸丁二醇酯膜、聚烯烃膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜和聚丙烯酸衍生物膜中的一种，所述外层膜为选自聚偏氟乙烯膜和聚四氟乙烯膜中的一种。

本发明的第二个目的在于提供一种如上所述具有下转换功能的太阳能电池背板的制备方法，包括如下步骤：

S1.将胶黏剂涂覆在所述基层膜的一面上形成所述第二胶黏剂层，经烘道固化，通过热压辊在所述第二胶黏剂层上热压复合所述外层膜；

S2.再将胶黏剂涂覆在所述基层膜的另一面形成所述第一胶黏剂层，经烘道固化，通过热压辊在所述第一胶黏剂层上热压复合所述PEVE膜层形成内层膜，得到所述具有下转换功能的太阳能电池背板。

具体的，所述PEVE膜层的制备包括如下步骤：

(1)将PEVE膜荧光层所需要的原料倒入高速混合机中常温混合均匀，得到PEVE膜荧光层预混料；

(2)将PEVE膜反光层所需要的原料倒入高速混合机常温混合均匀，得到PEVE膜反光层预混料；

(3)将所述PEVE膜荧光层预混料和所述PEVE膜反光层预混料分别倒入双螺杆挤出机的两个进料斗中，经过塑化、挤出、冷却、牵引、收卷，得到所述PEVE膜层。

优选地，所述PEVE膜荧光层包括如下质量份数的原料，聚乙烯为100～120份，聚丙烯为120～140份，交联剂为0.5～1份，硅烷偶联剂为0.5～1份,光稳定剂为0.5～1份，热稳定剂为0.5～1份，爽滑剂为0.5～1份，稀土化合物为0.5～1份。

优选地，所述PEVE膜反光层包括如下质量份数的原料，聚乙烯为100～120份，聚丙烯为120～140份，交联剂为0.5～1份，硅烷偶联剂为0.5～1份,光稳定剂为0.5～1份，热稳定剂为0.5～1份，爽滑剂为0.5～1份，无机填料为5～10份，紫外吸收剂为0.5～1份。

进一步优选地，所述聚乙烯的分子量为100-300万，所述聚丙烯的分子量为60-100万，所述交联剂为选自过氧化二异丙苯和2,5-二甲基-2,5-双己烷中的一种，所述硅烷偶联剂为选自正硅酸乙酯、乙烯基硅氧烷和γ-丙基三甲氧基硅烷中的一种，所述光稳定剂为选自丁二酸与4-羧基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、3，5-二叔丁基-4-羧基-苯甲酸十六烷基脂和双奎二酸脂中的一种，所述热稳定剂为选自丁基硫醇锡、双丁基二氯化锡、双丁基氧化锡和二月桂酸二丁基锡中的一种，所述爽滑剂为油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种，所述紫外吸收剂为选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑和2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5氯代苯并三唑中的一种或两种。

进一步优选地，所述无机填料为选自钛白粉、滑石粉和碳酸钙的一种或两种。

与现有技术相比，本发明一种具有下转换功能的太阳能电池背板及其制备方法，通过将内层膜设置成双层结构的PEVE膜层，PEVE膜层其包括掺杂了具有下转换作用的稀土化合物的PEVE膜荧光层和PEVE膜反光层，由于PEVE膜荧光层中添加具有量子剪裁作用的稀土化合物荧光剂，可以吸收高能量的紫外光线，通过量子剪裁的方式把高能量的紫外光线转化为硅电池可吸收的低能量的近红外光，不但避免了光伏背板因紫外光线的辐照造成的降解破坏，而且还提高了硅电池的发电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本发明的结构示意图。

附图中涉及的附图标记和组成部分说明：

1、外层膜；2、第二胶黏剂层；3、基层膜；4、第一胶黏剂层；5、PEVE膜反光层；6、PEVE膜荧光层。

具体实施方式

紫外光作为一种高能量的太阳光，当其辐照在光伏背板上时对其具有强烈的破坏作用。现有技术中的方法虽然可以有效阻挡或吸收紫外线，但是紫外光线却不能被硅电池有效利用提高硅电池效率，造成紫外光线的浪费。

为了解决以上的问题，需要研发出一种能够充分利用紫外光线的太阳能电池背板，不仅能够减少紫外光线的浪费，避免紫外光对光伏背板的强烈的破坏作用，还能同时提高电池效率

下面将通过具体实施方式对本发明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。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。

如附图1所示，一种具有下转换功能的太阳能电池背板，其包括依次设置的内层膜、第一胶黏剂层4、基层膜3、第二胶黏剂层2和外层膜1。

内层膜为具有双层结构的PEVE膜层，PEVE膜层包括PEVE膜荧光层6和PEVE膜反光层5。PEVE膜荧光层6中掺杂有具有下转换作用的稀土化合物，用于将紫外光线转化为近红外光，此外还可以用于与PEVE膜反光层5和外部粘接。

第一胶黏剂层4和第二胶黏剂层2的胶黏剂为选自聚氨酯胶黏剂和环氧胶黏剂中的一种。

基层膜3为选自对苯二甲酸乙二醇膜、聚对苯二甲酸丁二醇酯膜、聚烯烃膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜和聚丙烯酸衍生物膜中的一种。

外层膜1为选自聚偏氟乙烯膜和聚四氟乙烯膜。

稀土作为一种稀有金属元素，包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素--钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，由于优良的光电磁等物理特性，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料。

稀土化合物包括多种组合，组合包括但不限于NaLuF

本发明中选用稀土氧化物和氟化物反应生成的稀土氟化物，其性质稳定，不溶于水，白色粉末状，是一种良好的光学基质材料。在稀土氟化物中掺杂相应的稀土元素，可以实现把高能量的紫外光转化为硅电池可吸收的近红外光。

以下举例稀土化合物的组合，包括但不限于以下几种：

在NaYF

在NaLuF

在NaLuF

此外，稀土化合物的制作方法如下(此处以NaLuF

①按质量比例称取100份Lu(NO

②倒入反应釜中，放入鼓风干燥箱中加热至200℃，加热24h；

③待反应釜降至室温后，把反应釜中的混合物倒入离心管中，用离心机离心，使用去离子水和无水乙醇清洗两次，去除未反应的杂质，然后70℃烘干8h，研磨收集得到稀土化合物NaLuF

其他组合的稀土化合物的制备方法跟上述方法相同，只需要改变原材料即可。

PEVE膜反光层5中添加有紫外吸收剂，用于吸收PEVE膜荧光层6没有被吸收而穿透到PEVE膜反光层5的紫外光线。同时PEVE膜反光层5同时与PEVE膜荧光层6和第一胶黏剂层4粘接。

本发明具体的工作方式是硅太阳能光伏组件工作时，有部分紫外线会穿过电池片或电池片间隙到达光伏背板内层膜上，当此部分紫外光线到达PEVE膜荧光层6上，部分紫外光线会被其中的稀土化合物荧光材料吸收，然后会通过下转换的方式把部分紫外光线转化为硅电池可吸收的近红外光线，然后就会被PEVE膜反光层5反射到电池片被其吸收。此外在PEVE膜荧光层6中未被转化的紫外线穿透到PEVE膜反光层5上会被其吸收或再次反射到PEVE膜荧光层6中。通常一个紫外光线可以通过下转化的方式转化两个或两个以上的近红外光线。通过这个工作模式后，转化后的近红外光线反射到电池片上被其吸收转化为电能，进而到达提高硅太阳电池的功率的结果。

本发明还提供一种如上述具有下转换功能的太阳能电池背板的制备方法，包括如下步骤：

S1.将胶黏剂涂覆在基层膜3的一面上形成第二胶黏剂层2，经烘道固化，通过热压辊在第二胶黏剂层2上热压复合外层膜1；

S2.再将胶黏剂涂覆在基层膜3的另一面形成第一胶黏剂层4，经烘道固化，通过热压辊在第一胶黏剂层4上热压复合PEVE膜层形成内层膜，得到具有下转换功能的太阳能电池背板。

其中PEVE膜层的制备包括如下步骤：

(1)将PEVE膜荧光层6所需要的原料，聚乙烯为100～120份，聚丙烯为120～140份，交联剂为0.5～1份，硅烷偶联剂为0.5～1份,光稳定剂为0.5～1份，热稳定剂为0.5～1份，爽滑剂为0.5～1份，稀土化合物为0.5～1份，倒入高速混合机中常温混合均匀，得到PEVE膜荧光层6预混料；

(2)将PEVE膜反光层5所需要的原料，聚乙烯为100～120份，聚丙烯为120～140份，交联剂为0.5～1份，硅烷偶联剂为0.5～1份，光稳定剂为0.5～1份，热稳定剂为0.5～1份，爽滑剂为0.5～1份，无机填料为5～10份，紫外吸收剂为0.5～1份，倒入高速混合机常温混合均匀，得到PEVE膜反光层5预混料；

(3)将PEVE膜荧光层6预混料和PEVE膜反光层5预混料分别倒入双螺杆挤出机的两个进料斗中，经过塑化、挤出、冷却、牵引、收卷，得到PEVE膜层。

其中，聚乙烯的分子量为100-300万，聚丙烯的分子量为60-100万，交联剂为选自过氧化二异丙苯和2,5-二甲基-2,5-双己烷中的一种，硅烷偶联剂为选自正硅酸乙酯、乙烯基硅氧烷和γ-丙基三甲氧基硅烷中的一种，光稳定剂为选自丁二酸与4-羧基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、3，5-二叔丁基-4-羧基-苯甲酸十六烷基脂和双奎二酸脂中的一种，热稳定剂为选自丁基硫醇锡、双丁基二氯化锡、双丁基氧化锡和二月桂酸二丁基锡中的一种，爽滑剂为油酸酰胺和芥酸酰胺中的一种，紫外吸收剂为选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑和2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5氯代苯并三唑中的一种或两种，无机填料为选自钛白粉、滑石粉和碳酸钙的一种或两种。

实施例1：本发明提供一种具有下转换功能的太阳能电池背板，包括依次设置的内层膜(复合PEVE膜层包括PEVE膜荧光层6和PEVE膜反光层5，PEVE膜荧光层6中掺杂有稀土化合物，稀土化合物为NaLuF

其中PEVE膜层的制备包括如下步骤：

(1)将PEVE膜荧光层6所需要的原料，聚乙烯(分子量200万)为110份，聚丙烯(分子量80万)为130份，交联剂(过氧化二异丙苯)为0.7份，硅烷偶联剂(正硅酸乙酯)为0.7份，光稳定剂(丁二酸与4-羧基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物)为0.7份，热稳定剂(丁基硫醇锡)为0.6份，爽滑剂(油酸酰胺)为0.6份，稀土化合物(NaLuF

(2)将PEVE膜反光层5所需要的原料，聚乙烯(分子量200万)为110份，聚丙烯(分子量80万)为120份，交联剂(过氧化二异丙苯)为0.7份，硅烷偶联剂(正硅酸乙酯)为0.6份，光稳定剂(丁二酸与4-羧基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物)为0.6份，热稳定剂(丁基硫醇锡)为0.8份，爽滑剂(油酸酰胺)为0.7份，无机填料(钛白粉)为8份，紫外吸收剂(2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)为0.7份，倒入高速混合机常温混合均匀，得到PEVE膜反光层5预混料；

(3)将PEVE膜荧光层6预混料和PEVE膜反光层5预混料分别倒入双螺杆挤出机的两个进料斗中，经过塑化、挤出、冷却、牵引、收卷，得到PEVE膜层。

本发明还提供一种具有下转换功能的太阳能电池背板的制备方法，包括如下步骤：

S1.将聚氨酯胶黏剂涂覆在250μm的PET膜的一面上形成10μm厚第二胶黏剂层2，经100℃烘道固化1-2min，通过70℃热压辊在第二胶黏剂层2上热压复合20μm的外层膜1；

S2.再将氨酯胶胶黏剂涂覆在PET膜的另一面形成10μm厚第一胶黏剂层4，经100℃烘道固化1-2min，通过60℃热压辊在第一胶黏剂层4上热压上述制备得到的复合PEVE膜层形成内层膜，得到具有下转换功能的太阳能电池背板。

实施例2本发明提供一种具有下转换功能的太阳能电池背板及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同之处在于EVE膜荧光层6中的稀土化合物采用NaLuF

实施例3本发明提供一种具有下转换功能的太阳能电池背板及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同之处在于EVE膜荧光层6中的稀土化合物采用NaLuF

实施例4本发明提供一种具有下转换功能的太阳能电池背板及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同之处在于EVE膜荧光层6中的稀土化合物采用NaLuF

实施例5本发明提供一种具有下转换功能的太阳能电池背板及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同之处在于EVE膜荧光层6中的稀土化合物采用NaYF

对比例1本发明提供一种具有下转换功能的太阳能电池背板及其制备方法，其与实施例1基本相同，不同之处在于EVE膜荧光层6中不掺杂稀土化合物。

实施例1-5制备得到的太阳能电池背板的功率比对比例1中未添加稀土化合物制备得到的太阳能电池背板的功率相比，高1-5％。本发明在内层膜中添加稀土化合物可以吸收部分紫外光线，从而减少紫外线对内层膜的破坏；通过稀土化合物把高能紫外线转化为硅电池可吸收的近红外光线，可以进一步提高硅电池的转化效率；稀土化合物为白色粉末，把其添加到内层膜中自身也可以起到反射光的作用。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。