高光电转化效率的太阳能电池组件及其制备方法与流程

本发明涉及一种高光电转化效率的太阳能电池组件及其制备方法，属于太阳能电池封装胶膜制备领域。

背景技术：

在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，因其安全，无污染，能量来源广泛越来越受到世界各国的重视，并不断得到发展。目前光伏发电是利用太阳能的主要手段。由于晶体硅电池片很薄很脆，而且直接暴露于室外衰减损坏非常快，因此目前普遍采用透光率好，耐光老化且具备良好粘接性的EVA胶膜将硅电池片封装于玻璃与背板之间以延长电池片的寿命，减少电池片发电效率的降低。

由于太阳能电池片的封装材料是高分子材料，大气中的紫外等高能射线对材料的碳链具有一定的破坏作用，因此为了减少太阳光中的紫外光对EVA胶膜的降解、老化作用，通常在材料中加入光稳定剂以及紫外吸收剂。其中，光稳定剂在EVA胶膜中能屏蔽或吸收紫外光的能量，猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质从而减少、延缓EVA树脂的老化。紫外光吸收剂可以选择性地吸收高能量的紫外光，并以能量转换形式，将吸收的能量以热能或无害的低能辐射释放出来消耗掉，从而避免EVA树脂因吸收紫外光能量而发生老化、降解的化学反应。

尽管太阳能量每秒钟向地球输送量很大，但是太阳能的能流密度却比较低，因而基于现有光伏组件技术水平，要得到一定的发电量往往需要相当的面积，因此提高太阳光利用率是提高组件发电效率的重要方向。太阳光中的紫外光无法被电池片利用发电，因此通过将紫外光转化成可见光成为提高光伏组件发电效率的必要手段，而且可以延缓EVA树脂的降解、老化。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高光电转化效率的太阳能电池组件及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种高光电转化效率的太阳能电池组件，其特征在于它由上至下依次包括上转光玻璃、紫外光转化太阳能电池封装胶膜、电池片、普通太阳能电池封装胶膜以及背板；所述上转光玻璃在普通光伏组件封装玻璃中掺杂无机反斯托克斯上转光剂。

一种高光电转化效率的太阳能电池组件的制备方法如下：制备出上转光玻璃、紫外光转化太阳能电池封装胶膜、电池片、普通太阳能电池封装胶膜以及背板，然后由上至下依次层叠并在高温下层压为一个整体。

所述紫外光转化太阳能电池封装胶膜是由以下质量份数的原料组成：

乙烯醋酸乙烯共聚物100份

交联剂0.5-1.5份

增粘剂0.2-0.6份

抗氧剂0.1-0.6份

紫外转光剂0.1-1份；

所述乙烯醋酸乙烯共聚物中VA含量为28-33%，

所述交联剂为下列之一或其中几种的混合物：叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯、二叔丁基过氧化物、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基-3-己炔 、α,α-双叔丁基过氧异丙基苯、 2,2-二(叔丁基过氧)丁烷 、1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷；

所述增粘剂为下列之一或其中几种的混合物：r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、 乙烯基三乙氧基硅烷 、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、 γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-硫基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷；

所述抗氧剂为下列之一或其中几种的混合物：二（2,4-二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯、二硬酯基季戊四醇二亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸异辛醇酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、2,2`-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）、四（2、4-二叔丁基苯基-4，4’联苯基）双亚膦酸酯、三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯；

所述紫外转光剂为下列之一或其中几种的混合物：Eu金属配合物、Eu-甲基丙烯酸-邻菲罗啉配合物、Eu-La-甲基丙烯酸-邻菲罗啉配合物。

所述紫外光转化太阳能电池封装胶膜的制备方法如下：

步骤一：按配比将液体形态的助剂加入原料混合20-30min之后加入粉体形态的助剂，混合20-30min，

步骤二：将步骤一混合均匀的混合物加入到挤出机进行混炼塑化，挤出机的温度控制在82-88℃，挤出物经压花，冷却，牵引和收卷即得到紫外光转化太阳能电池封装胶膜。

作为一种优选，所述紫外光转化太阳能电池封装胶膜由以下质量份数的原料组成：

乙烯醋酸乙烯共聚物100份，乙烯含量为28%，熔融指数为30g/10min

交联剂1.5份，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯

增粘剂0.5份， r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷

抗氧剂0.2份，二（2,4-二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯

紫外转光剂0.2份，Eu金属配合物。

作为一种优选，所述紫外光转化太阳能电池封装胶膜由以下质量份数的原料组成：

乙烯醋酸乙烯共聚物100份，乙烯含量为28%，熔融指数为30g/10min

交联剂0.5份， 2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基-3-己炔

增粘剂0.6份，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷

抗氧剂0.15份，二（2,4-二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯

紫外转光剂0.3份， Eu金属配合物。

作为一种优选，所述紫外光转化太阳能电池封装胶膜由以下质量份数的原料组成：

紫外光转化太阳能电池封装胶膜是由以下质量份数的原料组成：

乙烯醋酸乙烯共聚物100份，乙烯含量为30%，熔融指数为30g/10min

交联剂1份，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯

增粘剂0.2份， r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷

抗氧剂0.1份，二（2,4-二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯

紫外转光剂0.4份， Eu-甲基丙烯酸-邻菲罗啉配合物。

作为一种优选，所述紫外光转化太阳能电池封装胶膜由以下质量份数的原料组成：

乙烯醋酸乙烯共聚物100份，乙烯含量为33%，熔融指数为30g/10min

交联剂1.5份， 2,2-二(叔丁基过氧)丁烷

增粘剂0.2份， 3-硫基丙基三甲氧基硅烷

抗氧剂0.6份，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸异辛醇酯

紫外转光剂1份， Eu-La-甲基丙烯酸-邻菲罗啉配合物。

作为一种优选，所述紫外光转化太阳能电池封装胶膜由以下质量份数的原料组成：

乙烯醋酸乙烯共聚物100份，乙烯含量为33%，熔融指数为30g/10min

交联剂1份，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯

增粘剂0.5份， r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷

抗氧剂0.2份，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸异辛醇酯

紫外转光剂0.2份，0.1份紫外转光剂Eu-甲基丙烯酸-邻菲罗啉配合物和0.1份紫外转光剂Eu-La-甲基丙烯酸-邻菲罗啉配合物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明充分提高了太阳光的利用率，将不能被电池片吸收用来发电的紫外光和红外光通过紫外光转化太阳能电池封装胶膜和上转光玻璃转化为可见光，从而拓宽了太阳光的可利用波段。另外通过使用上转光玻璃和紫外光转化太阳能电池封装胶膜可以大大降低太阳光中红外线对组件的发热效应同时也可以降低紫外光对太阳能电池封装胶膜的老化、降解作用。而且在提高太阳光转化效率的同时不会影响组件的外观。因此，该新型组件除具备对太阳光高效的利用还具有良好的耐候性，既可以提高组件的发电效率又能延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明的第一种Eu金属配合物的分子式。

图2为本发明的第二种Eu金属配合物的分子式。

图3为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明涉及的一种高光电转化效率的太阳能电池组件，它由上至下依次包括上转光玻璃1、紫外光转化太阳能电池封装胶膜2、电池片3、普通太阳能电池封装胶膜4以及背板5。

所述上转光玻璃1在普通光伏组件封装玻璃中掺杂NaYF4、Y3Al5O12、Tb3Al5O12等无机反斯托克斯上转光剂。

一种高光电转化效率的太阳能电池组件，它的制备方法如下：

制备出上转光玻璃、紫外光转化太阳能电池封装胶膜、电池片、普通太阳能电池封装胶膜以及背板，然后由上至下依次层叠并在高温下层压为一个整体。

其中，紫外光转化太阳能电池封装胶膜，它是由以下质量份数的原料组成：

乙烯醋酸乙烯共聚物100份

交联剂0.5-1.5份

增粘剂0.2-0.6份

抗氧剂0.1-0.6份

紫外转光剂0.1-1份；

所述乙烯醋酸乙烯共聚物中VA含量为28-33%，熔体流动速率为30g/10min（测试标准：190℃、负载2.16kg条件下EVA熔体每10min通过标准口模的质量）。

所述交联剂为下列之一或其中几种的混合物：叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯、二叔丁基过氧化物、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基-3-己炔 、α,α-双叔丁基过氧异丙基苯、 2,2-二(叔丁基过氧)丁烷 、1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷。

所述增粘剂为下列之一或其中几种的混合物：r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、 乙烯基三乙氧基硅烷 、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、 γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-硫基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

所述抗氧剂为下列之一或其中几种的混合物：二（2,4-二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯、二硬酯基季戊四醇二亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸异辛醇酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、2,2`-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）、四（2、4-二叔丁基苯基-4，4’联苯基）双亚膦酸酯、三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯。

所述紫外转光剂是一类稀土有机配合物，该稀土有机配合物属于光致发光材料，能将短波长的紫外光吸收，释放出长波长的可见光。主要将300nm-400nm区间的紫外光转化为400nm-700nm区间的可见光，即将电池片量子效率低的光谱波段转化成量子效率高的光谱波段，使光谱能量得到更合理利用，从而提高太阳能电池片的光电转换效率。优选图1或者图2中的Eu金属配合物、Eu-甲基丙烯酸-邻菲罗啉配合物、Eu-La-甲基丙烯酸-邻菲罗啉配合物中的一种或几种的混合物。

一种紫外光转化太阳能电池封装胶膜的制备方法如下：

步骤一：按配比将液体形态的助剂（交联剂以及增粘剂）加入原料（乙烯醋酸乙烯共聚物），混合20-30min之后加入粉体形态的助剂（抗氧剂以及紫外转光剂），混合20-30min，

步骤二：将步骤一混合均匀的混合物加入到挤出机进行混炼塑化，挤出机的温度控制在82-88℃，挤出物经压花，冷却，牵引和收卷即得到紫外光转化太阳能电池封装胶膜。

紫外光转化太阳能电池封装胶膜中含有Eu金属的有机配合物通过与交联剂、增粘剂共混将含有大π-π共轭结构的配合物有机结构部分引入活性基团与EVA树脂预先发生接枝反应，这样的好处是大大降低紫外转光剂随着时间慢慢迁出。

下面结合具体实施例子对本发明进行进一步描述，

实施例1

紫外光转化太阳能电池封装胶膜是由以下质量份数的原料组成：

乙烯醋酸乙烯共聚物100份，乙烯含量为28%，熔融指数为30g/10min

交联剂1.5份，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯

增粘剂0.5份， r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷

抗氧剂0.2份，二（2,4-二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯

紫外转光剂0.2份，Eu金属配合物

一种紫外光转化太阳能电池封装胶膜的制备方法如下：

步骤一：按配比将液体形态的助剂加入原料，混合20min之后加入粉体形态的助剂，混合20min，

步骤二：将步骤一混合均匀的混合物加入到挤出机进行混炼塑化，挤出机的温度控制在82℃，挤出物经压花，冷却，牵引和收卷即得到紫外光转化太阳能电池封装胶膜。

实施例2

紫外光转化太阳能电池封装胶膜是由以下质量份数的原料组成：

乙烯醋酸乙烯共聚物100份，乙烯含量为28%，熔融指数为30g/10min

交联剂0.5份， 2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基-3-己炔

增粘剂0.6份，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷

抗氧剂0.15份，二（2,4-二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯

紫外转光剂0.3份， Eu金属配合物

一种紫外光转化太阳能电池封装胶膜的制备方法如下：

步骤一：按配比将液体形态的助剂加入原料，混合25min之后加入粉体形态的助剂，混合25min，

步骤二：将步骤一混合均匀的混合物加入到挤出机进行混炼塑化，挤出机的温度控制在85℃，挤出物经压花，冷却，牵引和收卷即得到紫外光转化太阳能电池封装胶膜。

实施例3

紫外光转化太阳能电池封装胶膜是由以下质量份数的原料组成：

乙烯醋酸乙烯共聚物100份，乙烯含量为30%，熔融指数为30g/10min

交联剂1份，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯

增粘剂0.2份， r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷

抗氧剂0.1份，二（2,4-二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯

紫外转光剂0.4份， Eu-甲基丙烯酸-邻菲罗啉配合物

一种紫外光转化太阳能电池封装胶膜的制备方法如下：

步骤一：按配比将液体形态的助剂加入原料，混合25min之后加入粉体形态的助剂，混合25min，

步骤二：将步骤一混合均匀的混合物加入到挤出机进行混炼塑化，挤出机的温度控制在85℃，挤出物经压花，冷却，牵引和收卷即得到紫外光转化太阳能电池封装胶膜。

实施例4

紫外光转化太阳能电池封装胶膜是由以下质量份数的原料组成：

乙烯醋酸乙烯共聚物100份，乙烯含量为33%，熔融指数为30g/10min

交联剂1.5份， 2,2-二(叔丁基过氧)丁烷

增粘剂0.2份， 3-硫基丙基三甲氧基硅烷

抗氧剂0.6份，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸异辛醇酯

紫外转光剂1份， Eu-La-甲基丙烯酸-邻菲罗啉配合物

一种紫外光转化太阳能电池封装胶膜的制备方法如下：

步骤一：按配比将液体形态的助剂加入原料，混合30min之后加入粉体形态的助剂，混合30min，

步骤二：将步骤一混合均匀的混合物加入到挤出机进行混炼塑化，挤出机的温度控制在88℃，挤出物经压花，冷却，牵引和收卷即得到紫外光转化太阳能电池封装胶膜。

实施例5

紫外光转化太阳能电池封装胶膜是由以下质量份数的原料组成：

乙烯醋酸乙烯共聚物100份，乙烯含量为33%，熔融指数为30g/10min

交联剂1份，叔丁基过氧化2-乙基己基碳酸酯

增粘剂0.5份， r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷

抗氧剂0.2份，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸异辛醇酯

紫外转光剂0.2份，0.1份紫外转光剂Eu-甲基丙烯酸-邻菲罗啉配合物和0.1份紫外转光剂Eu-La-甲基丙烯酸-邻菲罗啉配合物

一种紫外光转化太阳能电池封装胶膜的制备方法如下：

步骤一：按配比将液体形态的助剂加入原料，混合25min之后加入粉体形态的助剂，混合25min，

步骤二：将步骤一混合均匀的混合物加入到挤出机进行混炼塑化，挤出机的温度控制在85℃，挤出物经压花，冷却，牵引和收卷即得到紫外光转化太阳能电池封装胶膜。

对比例1-5，分别采用与实施例1-5对应的制备方法，其区别仅在于紫外光转化太阳能电池封装胶膜内未加紫外转光剂，其它助剂含量相同，制备出对比例1-5的EVA胶膜。

性能测试

耐紫外光辐射性能 按照国际电工委员会标准IEC61345标准测试本发明中的高光电转化效率太阳能电池组件。试验条件：试样表面温度60℃，波长为280-400nm，辐照强度为15KWh/m2，辐照时间为1000小时。表征方法，黄变指数（△YI）按GB2409-80《塑料黄色指数试验方法》进行分析。

耐湿热老化性能 按GB/T2423.3试验方法进行试验，试验条件：温度85℃湿度85%，时间2000小时。表征方法，黄变指数（△YI）按GB2409-80《塑料黄色指数试验方法》进行分析。

剥离强度 按GB/T8808-88试验方法，测试本发明中紫外光转化EVA胶膜与玻璃之间的剥离强度。

下表是各实施例和对比例的配方及制成电池组件的性能测试结果：

从上表可以看出，实施例1-5的透光率、UV黄变指数及光电转化效率结果明显优于对比例，显示了本发明的优异性。