一种太阳能电池封装薄膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于薄膜技术领域，特别涉及一种太阳能电池封装薄膜。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池前侧封装薄膜是一种用于取代太阳能电池前板玻璃的新型封装材料， 是轻量化和柔性化太阳能电池组件的必要组成部分。太阳能电池组件在使用时直接暴露于 大气环境中，其封装材料的耐候性和稳定性直接影响到太阳能电池组件的使用寿命。因此， 太阳能电池前侧封装薄膜除了要满足高光学透过率以外，还应具有耐摩擦性能和高水气阻 隔性能。但纵观已有公开专利技术和市场已有的高阻隔产品，研究和开发的对象多为太阳 能电池背板，而鲜有太阳能电池前膜封装技术和产品。仅有的也是产品光学透过率不高，表 面耐磨性差，并且不易弯折。
[0003] 同时，太阳能电池多具有温度效应，伴随温度的提升出现电池输出功率下降的现 象。而太阳能光谱中并非所有光线被太阳能电池吸收后均能产生电子空穴对，超过太阳能 电池吸收截止波长的红外光波只能被太阳能电池吸收后产生热量。但目前对于太阳能电池 入射光管理技术重点解决提高太阳光的光程和减少电池表面光反射，对于如何选择性阻隔 对于电池本身有害无益的截止波长以外的红外光未见有公开的技术文献。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池封装薄膜，所述封装薄膜能 够选择性透射太阳光，透射能够转化为电能的、同时滤除不能转化为电能只能提高太阳能 电池工作温度的特定波长的光，从而降低太阳能电池组件温度，提高发电效率；所述封装薄 膜同时还具有高透明性、高耐磨性、耐候性好、柔韧性好，使用寿命长的特点。
[0005] 解决上述问题所采取的技术方案为： 一种太阳能电池封装薄膜，所述封装薄膜包括： 透明支持体，在透明支持体一侧形成的耐磨滤波层和在透明支持体另一侧形成的气体 阻隔层， 所述封装薄膜光学透过率为80%~95%，封装薄膜对于波长为380nm~1200nm的太阳光具 有90%~95%透过率，对于波长1400nm~2500nm的太阳光具有30%~80%的透过率，水蒸气透过 率为 I X 10 4 g/m2 ? day~l X 10 1 g/m2 ? day。
[0006] 上述太阳能电池封装膜，所述的透明支持体为乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE)薄 膜、全氟乙烯丙烯共聚物（FEP)薄膜，氯代全氟乙烯共聚物（PCTFE)或者聚酰亚胺（PI)薄 膜中的任意一种。
[0007] 上述太阳能电池封装膜，所述透明支持体厚度为12 ym~250 ym。
[0008] 上述太阳能电池封装膜，所述气体阻隔层为真空镀膜形成的厚度为100nm~1500nm 的氧化硅层。
[0009] 上述太阳能电池封装膜，所述耐磨滤波层厚度0. 5 y m~5 y m，硬度为1~3H。
[0010] 上述太阳能电池封装膜，所述耐磨滤波层中含有1~10%质量份的光学滤波颗粒。
[0011] 上述太阳能电池封装膜，所述光学滤波颗粒为锑掺杂氧化锡（ATO)、铟掺杂氧化锡 (ITO)、镓掺杂氧化锡（GTO)、铝掺杂氧化锌（AZO)、硼掺杂氧化锌（BZO)或者镓掺杂氧化锌 (GZO)纳米颗粒中的一种或几种。
[0012] 上述太阳能电池封装膜，所述光学滤波颗粒的平均直径为lnm~1000nm。
[0013] 上述太阳能电池封装膜，所述光学滤波颗粒的平均直径为10nm~50nm。
[0014] 本发明的有益效果为： 1.本发明的太阳能电池封装薄膜应用于太阳能电池组件的前封装，结构简单，能够选 择性透光，高透明性、高阻隔性、高耐候性、高硬度、寿命长。
[0015] 2.本发明的封装薄膜采用三层结构，即耐磨滤波层/透明支持体/气体阻隔层，硬 化滤波层的硬度在1~3H，具有优异的抗磨与抗划伤性能，在太阳能电池使用过程中减少封 装膜损伤，同时有利于太阳能电池组件在生产、运输、封装和使用过程中擦洗维护；同时，硬 化滤波层能够选择性滤除不能被太阳能电池转化为电能、而只能提高太阳能电池温度的特 定波长的光，从而能够降低太阳能电池组件的温度，提高太阳能电池组件的转化效率；透明 支持体选择高耐候透明材料，能够保证有效光的透过，并具有足够长的使用寿命，满足太阳 能电池使用25年的要求；本发明的阻隔层为真空镀膜形成氧化硅层，能够保证足够的有效 光的透过，同时，能够减少水气渗入太阳能电池带来的电池组件失效，提高封装薄膜的阻水 阻氧性能，延长太阳能电池的寿命。
[0016] 3.本发明的封装薄膜采用三层结构，即硬化滤波层/透明支持体层/阻隔层，其 中硬化滤波层厚度为，透明支持体厚度为，阻隔层厚度为l〇〇nm~1500nm，符合当前太阳能电 池，特别是柔性太阳能电池对轻量化的要求，同时有利于降低产品运输与安装成本。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明太阳能电池封装薄膜的结构示意图； 图2为本发明本发明封装薄膜光学透过率测试结果曲线图； 图中的201为实施例1封装薄膜光学透过率的测试曲线图； 202为实施例2封装的薄膜光学透过率的测试曲线图； 203为实施例3封装的薄膜光学透过率的测试曲线图； 204为对比例1封装的薄膜光学透过率的测试曲线图。
[0018] 图中各标号表示为：101、为耐磨滤波层，102、透明支持体，103、气体阻隔层。
【具体实施方式】
[0019] 本发明的太阳能电池封装薄膜的组成为透明支持体102,在透明支持支持体一侧 形成的耐磨滤波层101，和在透明支持体102的另一侧形成的气体阻隔层103。
[0020] 本发明的封装薄膜能够应用于柔性CIGS太阳能电池、薄晶硅太阳能电池、有机聚 合物太阳能电池等多种柔性太阳能电池前侧封装。
[0021] 本发明的封装薄膜采用耐磨滤波层/透明支持体/气体阻隔层三层结构。该封装 薄膜对于波长为380nm~1200nm的太阳光具有90%~95%透过率，对于波长1400nm~2500nm的 太阳光具有30%~80%的透过率，同时，封装薄膜的光学透过率为80%~95%。能够有效防止不 能被电池转化为电能的有害光透过，并能保证能转化为电能的波长为380nm~1200nm的太 阳光的透过，从而在保证不降低光电转化效率的前提下，有效降低太阳能电池组件工作温 度，提高太阳能电池组件的整体转化效率。
[0022] 本发明的耐磨滤波层由耐磨涂布液经涂布干燥制得，耐磨滤波涂层的厚度优选 0. 5 ym~5iim。耐磨滤波层提供滤波性能和耐磨性能。通过添加光学滤波材料能实现减少 太阳光谱中1400nm~2500nm波长的光的透射到太阳能电池基板上，上述波长的光不能够被 太阳能电池转化为电能，但是，被太阳能电池吸收后会增加太阳能电池的工作温度，从而降 低太阳能电池效率。
[0023] 本发明的耐磨滤波层优选具有1H~3H的铅笔硬度，具有优异的抗磨与抗划伤性 能，在太阳能电池使用过程中减少封装膜损伤，同时有利于太阳能电池组件在生产、运输、 封装和使用过程中擦洗维护。
[0024] 本发明的耐磨滤波层由耐磨滤波层涂布液涂布干燥而成，耐磨滤波层涂布液由能 够形成高硬度透明涂层的涂布液和光学滤波材料组成，所述的光学滤波材料占耐磨滤波 层涂布液的质量百分含量为1~1〇%。耐磨滤波层的硬度为1~3H。耐磨滤波层的光学透过率 为 80~99%。
[0025] 本发明中的光学滤波材料为锑掺杂氧化锡（ATO)、铟掺杂氧化锡（ITO)、镓掺杂氧 化锡（GTO)、铝掺杂氧化锌（AZO)、硼掺杂氧化锌（BZO)或者镓掺杂氧化锌（GZO)纳米颗粒 中的任意一种或者几种组合，所述光学滤波材料为纳米级颗粒，粒径尺寸优选lnm~1000nm， 更优选10nm~50nm。通过优选光学滤波材料、并控制光学滤波材料的添加量和颗粒度，使得 本发明的封装薄膜对1400~2500nm波长的光的滤除率达20%以上，同时能够保证能够被转 化为太阳能的光线的透过。
[0026] 本发明中高硬度透明涂层涂布液可以为热固化体系，也可以为紫外光固化体系， 优选紫外光固化体系。
[0027] 本发明的封装薄膜的气体阻隔层为厚度100nm~1500nm的氧化娃材料，本发明封 装薄膜的水蒸气透过率为I X 10 4 g/m2 ? day~l X 10 1 g/m2 ? day。
[0028] 本发明的气体阻隔层使用真空镀膜的方法在基膜材料表面制备，其中镀膜的方法 可以是蒸发镀膜、电子束辅助蒸发镀膜、磁控溅射镀膜或者化学气相沉积镀膜中任意一种 方式。其中阻隔层优选使用等离子体辅助化学气相沉积（PECVD)方法制备氧化硅阻隔膜 层，其制备工艺为：选择六甲基二硅醚（HMDS