一种新型光伏材料及制备方法与流程

发明涉及光伏材料技术领域，具体为一种新型光伏材料及制备方法。

背景技术：

传统的光伏材料是指能将太阳能直接转换成电能的材料。光伏材料又称太阳电池材料，只有半导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅等。用于空间的有单晶硅。用于地面已批量生产的有单晶硅、多晶硅、非晶硅。但是目前的晶硅光伏材料存在太阳光的利用率较低和能量转化效率较低的问题，并且目前的关于晶硅的光伏材料的制备方法较为复杂，不便于整套流程的生产制造。

因此，发明一种利用具有高比面积多孔特性的纳米薄膜来吸附染料敏化剂，吸收未被半导体吸收的光而产生电动势，进而对半导体电极的光电动势显示敏化作用，提高太阳光的利用率和能量转化效率的光伏材料显得非常必要。

技术实现要素：

发明的目的在于提供一种新型光伏材料及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种新型光伏材料，包括透明玻璃、第二透明导电基片、电解质、染料敏化剂、多孔纳米二氧化钛薄膜和第一透明导电基片，所述透明玻璃内层设置有第一透明导电基片，所述第一透明导电基片的内层设置有多孔纳米二氧化钛薄膜，所述多孔纳米二氧化钛薄膜的内层设置有染料敏化剂，所述染料敏化剂的内层设置有电解质，所述电解质内层设置有第二透明导电基片。

优选的，所述染料敏化剂为不含中心金属离子的纯有机染料，所述纯有机染料由聚甲川染料、氧杂蒽染料、花青素和类胡萝卜素构成。

优选的，所述多孔纳米二氧化钛薄膜上开设有若干个沿所述多孔纳米二氧化钛薄膜表面周向设置的小孔。

一种新型光伏材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、光伏材料测试：通过第一透明导电基片与第二透明导电基片的输出端测试光伏材料的输出参数，即电流与电压的大小对其进行分类；

S2、正面焊接：将汇流带焊接到光伏材料上的第二透明导电基片的输出端作为负极的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，使用的焊接机将焊带以多点的形式点焊在主栅线上，焊接用的热源为一个红外灯，利用红外线的热效应，焊带的长度约为光伏材料边长的2倍，多出的焊带在背面焊接时与第一透明导电基片的输出端作为阳极电极相连；

S3、背面串接：将36片光伏材料串接在一起形成一个组件串，光伏材料的定位靠一个膜具板，膜具板上面设置有36个放置光伏材料的凹槽，凹槽的大小和光伏材料的大小相对应，使用电烙铁和焊锡丝将第二透明导电基片的输出端的负极焊接到第一透明导电基片的输出端的正极上，并依次将36片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线；

S4、层压敷设：背面串接好且经过检验合格后，将组件串、透明玻璃和切割好的EVA、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压，透明玻璃事先涂一层能够增加玻璃和EVA的粘接强度的试剂，敷设时保证电池串与透明玻璃的相对位置，调整好光伏材料间的距离为层压打好基础，其中的敷设层次由下向上依次为透明玻璃1、EVA、电池、EVA、玻璃纤维、背板；

S5、组件层压：将敷设好的光伏材料放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，利用层压工艺进行加热，使EVA熔化将电池、透明玻璃和背板粘接在一起，最后冷却取出组件，层压工艺的层压循环时间为25分钟，固化温度为150℃；

S6、修边：层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，层压完毕将其切除；

S7、装框：给透明玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封光伏材料组件，延长光伏材料的使用寿命，边框和透明玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充，各边框间用角键连接；

S8、焊接接线盒：在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于光伏材料与其他设备或电池间的连接；

S9、高压测试：在组件边框和电极引线间施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件下不被损坏；

S10、组件测试：对电池的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。

与现有技术相比，发明的有益效果是：该新型光伏材料，当能量低于半导体的多孔纳米二氧化钛薄膜禁带宽度但等于染料敏化剂中的染料分子特征吸收波长的入射光照射在第一透明导电基片时，吸附于多孔纳米二氧化钛薄膜上的染料敏化剂中的染料分子中的电子受激发跃迁至激发态，处于激发态的染料敏化剂中的染料分子向多孔纳米二氧化钛薄膜中注入电子，电子在多孔纳米二氧化钛薄膜中靠浓度扩散流向第二透明导电基片传向外电路，并且多孔纳米二氧化钛薄膜中的纳米粒子参杂浓度低，减少了复合机会，而染料敏化剂中的染料分子失去电子后变为氧化态，此时氧化态的染料分子再由对电极提供电子而变为原状态，从而完成一个光电化学反应循环，形成光电流，实现提高对太阳光的利用率以及能量转化效率的效果；该新型光伏材料的制备方法，包括光伏材料测试，正面焊接，背面串接，层压敷设，组件层压，修边，装框，焊接接线盒，高压测试和组件测试，能够系统完整的对该新型光伏材料进行组装制备，该方法较为简单，便于工作人员实施操作。

附图说明

图1为一种新型光伏材料的结构示意图；

图2为一种新型光伏材料的制备方法的流程示意图。

图中：1-透明玻璃；2-第二透明导电基片；3-电解质；4-染料敏化剂；5-多孔纳米二氧化钛薄膜；6-第一透明导电基片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种新型光伏材料，包括透明玻璃1、第二透明导电基片2、电解质3、染料敏化剂4、多孔纳米二氧化钛薄膜5和第一透明导电基片6，所述透明玻璃1内层设置有第一透明导电基片6，所述第一透明导电基片6的内层设置有多孔纳米二氧化钛薄膜5，所述多孔纳米二氧化钛薄膜5的内层设置有染料敏化剂4，所述染料敏化剂4的内层设置有电解质3，所述电解质3内层设置有第二透明导电基片2。

所述染料敏化剂4为不含中心金属离子的纯有机染料，所述纯有机染料由聚甲川染料、氧杂蒽染料、花青素和类胡萝卜素构成。

所述多孔纳米二氧化钛薄膜5上开设有若干个沿所述多孔纳米二氧化钛薄膜5表面周向设置的小孔。

一种新型光伏材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、光伏材料测试：通过第一透明导电基片6与第二透明导电基片2的输出端测试光伏材料的输出参数，即电流与电压的大小对其进行分类；

S2、正面焊接：将汇流带焊接到光伏材料上的第二透明导电基片2的输出端作为负极的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，使用的焊接机将焊带以多点的形式点焊在主栅线上，焊接用的热源为一个红外灯，利用红外线的热效应，焊带的长度约为光伏材料边长的2倍，多出的焊带在背面焊接时与第一透明导电基片6的输出端作为阳极电极相连；

S3、背面串接：将36片光伏材料串接在一起形成一个组件串，光伏材料的定位靠一个膜具板，膜具板上面设置有36个放置光伏材料的凹槽，凹槽的大小和光伏材料的大小相对应，使用电烙铁和焊锡丝将第二透明导电基片2的输出端的负极焊接到第一透明导电基片6的输出端的正极上，并依次将36片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线；

S4、层压敷设：背面串接好且经过检验合格后，将组件串、透明玻璃1和切割好的EVA、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压，透明玻璃1事先涂一层能够增加玻璃和EVA的粘接强度的试剂，敷设时保证电池串与透明玻璃1的相对位置，调整好光伏材料间的距离为层压打好基础，其中的敷设层次由下向上依次为透明玻璃1、EVA、电池、EVA、玻璃纤维、背板；

S5、组件层压：将敷设好的光伏材料放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，利用层压工艺进行加热，使EVA熔化将电池、透明玻璃1和背板粘接在一起，最后冷却取出组件，层压工艺的层压循环时间为25分钟，固化温度为150℃；

S6、修边：层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，层压完毕将其切除；

S7、装框：给透明玻璃1组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封光伏材料组件，延长光伏材料的使用寿命，边框和透明玻璃1组件的缝隙用硅酮树脂填充，各边框间用角键连接；

S8、焊接接线盒：在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于光伏材料与其他设备或电池间的连接；

S9、高压测试：在组件边框和电极引线间施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件下不被损坏；

S10、组件测试：对电池的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。

工作原理：该新型光伏材料，当能量低于半导体的多孔纳米二氧化钛薄膜5禁带宽度但等于染料敏化剂4中的染料分子特征吸收波长的入射光照射在第一透明导电基片6时，吸附于多孔纳米二氧化钛薄膜5上的染料敏化剂4中的染料分子中的电子受激发跃迁至激发态，处于激发态的染料敏化剂4中的染料分子向多孔纳米二氧化钛薄膜5中注入电子，电子在多孔纳米二氧化钛薄膜5中靠浓度扩散流向第二透明导电基片2传向外电路，并且多孔纳米二氧化钛薄膜5中的纳米粒子参杂浓度低，减少了复合机会，而染料敏化剂4中的染料分子失去电子后变为氧化态，此时氧化态的染料分子再由对电极提供电子而变为原状态，从而完成一个光电化学反应循环，形成光电流，实现提高对太阳光的利用率以及能量转化效率的效果；该新型光伏材料的制备方法，包括光伏材料测试，正面焊接，背面串接，层压敷设，组件层压，修边，装框，焊接接线盒，高压测试和组件测试，能够系统完整的对该新型光伏材料进行组装制备，该方法较为简单，便于工作人员实施操作。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。