一种辐射制冷层结构、光伏组件的制作方法

本发明涉及辐射制冷技术领域，尤其涉及一种辐射制冷层结构、光伏组件。

背景技术：

辐射制冷薄膜通常包括基材层以及设于基材层上的辐射制冷层，辐射制冷层由树脂以及分散在树脂中的辐射制冷颗粒制得。辐射制冷颗粒能够将自身热量以7μm～14μm电磁波的形式通过“大气窗口”排放到温度接近绝对零度的外部太空，达到自身冷却的目的。因此辐射制冷薄膜具有被动降温的功能，其制冷时无需能耗，将现有的辐射制冷薄膜设置在阳光房、大棚等建筑物外，其制冷作用能够使室内温度比室外温度低大约4～10℃。

现有的辐射制冷薄膜的透光率有限，将其应用在对透光性要求较高的产品上时，例如光伏组件，现有的辐射制冷薄膜会影响光伏组件的效率。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种辐射制冷层结构，解决现有技术中辐射制冷层结构透光率低的缺陷。

本发明的另一个目的在于提供一光伏组件，其光透过率高，使用寿命长。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种辐射制冷薄膜，包括基材层以及设于所述基材层上的功能层，所述功能层包括第一树脂以及分散在所述第一树脂中的功能填料，所述功能层在7μm～14μm波段的发射率为70％～100％，所述功能层的折射率低于所述基材层的折射率，在300nm～1100nm波段内，所述辐射制冷层结构的平均透过率比单独的所述基材层的平均透过率高至少1％。

在其中一个实施例中，所述第一树脂的折射率为1.1～1.36。

在其中一个实施例中，所述第一树脂为无定型透明氟树脂。

在其中一个实施例中，所述第一树脂选自以下一种或多种：四氟乙烯与全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)的共聚物、四氟乙烯与5-三氟甲氧基-2,2,4-三氟-1,3-间二氧杂环戊烯的共聚物、全氟(丁烯-3-基乙烯基醚)经环化聚合的均聚物。

在其中一个实施例中，所述功能填料选自以下一种或多种：SiO2、玻璃微珠、TiO2、CaCO3、BaSO4、SiC、Si3N4。

在其中一个实施例中，所述功能填料的粒径为2nm～30μm。

在其中一个实施例中，所述功能填料在所述功能层中的体积分数为1％～20％。

在其中一个实施例中，所述功能层的厚度为50nm～30μm。

在其中一个实施例中，所述功能层的厚度为100nm～300nm。

在其中一个实施例中，所述功能层在300nm～1100nm波段的平均透过率不低于90％。

本发明还提供一种光伏组件，包括本发明前述辐射制冷层结构。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：1、本发明的辐射制冷结构与单独的光伏组件的盖板相比，对300nm～1100nm波段的光波具有更高的光透过率，并且具有辐射制冷功能，能够对光伏组件进行降温，提升光伏组件的光电转化效率及使用寿命。2、本发明的辐射制冷结构还可以用在镜片、电视机、摄像机、镜头等领域，能增加透光率，让机器或者人看世界更加清晰，且具有被动式辐射制冷功能。

附图说明

图1为本发明的辐射制冷层结构的一个优选实施例的剖面示意图；

图2为本发明实施例及对比例的样品在300nm至1100nm波段的透过率曲线；

图中：1、基材层；2、功能层。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，本发明提供一种辐射制冷层结构，包括基材层1以及设于基材层1上的功能层2，功能层2包括第一树脂以及分散在第一树脂中的功能填料，功能层2在7μm～14μm波段的平均发射率为70％～100％，功能层2的折射率低于基材层1的折射率，在300nm～1100nm波段内，辐射制冷层结构的平均透过率比单独的基材层1的平均透过率高至少1％。换句话说，功能层2的设置能够将辐射制冷层结构在300nm～1100nm波段的平均透过率比基材层1在300nm～1100nm波段的平均透过率提高1％以上。

辐射制冷层结构在使用时，功能层2面向太空，因此太阳的光线首先通过功能层2，然后再到达基材层1，功能层2与基材层1之间存在折射率变化的界面，光线会在界面处发生折射，从而产生透射损伤，进而导致辐射制冷层结构的光透过率降低。为解决这一问题，本发明使功能层2的折射率低于基材层1的折射率，有利于减少光线从功能层2进入基材层1时基材层1对光线的反射，从而提高整个辐射制冷层结构的光透过率。

在一些应用实例中，本发明的辐射制冷层结构应用于太阳能光伏组件的上表面，辐射制冷层结构与常规的玻璃保护层相比，允许更多的300nm～1100nm波段的光线通过，从而提升了光伏组件对自然光的利用率，此外，辐射制冷层结构还可以降低太阳能光伏组件的温度，有利于提高太阳能光伏组件的使用寿命以及提高其光电转换效率。

在一些优选实施例中，在300nm～1100nm波段，辐射制冷层结构的平均透光率比单独的基材层1的平均透光率高至少2％，更优选地，辐射制冷层结构的平均透光率比单独的基材层1的平均透光率高至少3％。

在一些实施例中，第一树脂的折射率为1.1～1.36。基材层1可以是玻璃，常见的透明玻璃的折射率一般为1.5左右，因此本发明对基材层1材质的要求较小，对300nm～1100nm波段的光波具有较高的透过率即可，可以根据实际需求选择合适材质的基材。

在一些实施例中，第一树脂为无定型透明氟树脂。无定型透明氟树脂主要包括四氟乙烯和全氟化的各种取代的1,3-间二氧杂环戊烯的共聚物、全氟烯基乙烯基醚环化聚合得到的均聚物及全氟化的4和/或5位取代的2-亚甲基-1,3-二氧戊环的均聚物，其分子链中的环状结构具有较大的位阻效应，破坏了聚四氟乙烯的对称性，使晶区难以形成，所得的聚合物呈无定型结构，具有较高的光学透明性。

优选地，第一树脂选自以下一种或多种：四氟乙烯与全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)的共聚物、四氟乙烯与5-三氟甲氧基-2,2,4-三氟-1,3-间二氧杂环戊烯的共聚物、全氟(丁烯-3-基乙烯基醚)经环化聚合的均聚物。

在一些实施例中，功能填料选自以下一种或多种：SiO2、玻璃微珠、TiO2、CaCO3、BaSO4、SiC、Si3N4。优选地，功能填料的粒径为2nm～30μm。功能填料主要发挥辐射制冷的功能。进一步优选地，功能填料的粒径为5nm～15nm。功能填料的形状可以是但不限于球形、椭球形、多面体等。

在一些实施例中，功能填料在功能层2中的体积分数为1％～20％。更优选地，体积分数为5％～10％。在这种体积分数的条件下，功能层2的辐射制冷效果最佳，且功能填料对树脂的折射率可以忽略不计，即功能层2的折射率近似等于树脂的折射率。

在一些实施例中，功能层2的厚度为50nm～30μm。优选地，功能层2的厚度为100nm～300nm。

在一些实施例中，功能层2在300nm～1100nm波段的平均透过率不低于80％；优选地，不低于85％；更优选地，不低于90％。

在一些实施例中，基材层1在300nm～1100nm波段的平均透过率不低于80％；优选地，不低于85％；更优选地，不低于90％。

【实施例1】

一种辐射制冷层结构，制备方法为：

提供一基材层，基材层的厚度为2mm，基材层的材质为玻璃，基材层的折射率为1.5；

将6份功能填料与100份四氟乙烯与全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)的共聚物混合形成树脂混合物，将树脂混合物设于基材层上，制得厚度为50nm的功能层，其中功能填料为SiO2，功能填料的粒径为4nm，功能层的折射率为1.36。

【实施例2】

一种辐射制冷层结构，制备方法为：

提供一基材层，基材层的厚度为2mm，基材层的材质为玻璃，基材层的折射率为1.5；

将6份功能填料与100份四氟乙烯与5-三氟甲氧基-2,2,4-三氟-1,3-间二氧杂环戊烯的共聚物混合形成树脂混合物，将树脂混合物设于基材层上，制得厚度为175nm的功能层，其中功能填料为SiO2，功能填料的粒径为8μm，功能层的折射率为1.3。

【实施例3】

一种辐射制冷层结构，制备方法为：

提供一基材层，基材层的厚度为2mm，基材层的材质为玻璃，基材层的折射率为1.5；

将6份功能填料与100份全氟(丁烯-3-基乙烯基醚)经环化聚合的均聚物混合形成树脂混合物，将树脂混合物设于基材层上，制得厚度为30μm的功能层，其中功能填料为SiO2，功能填料的粒径为8μm，功能层的折射率为1.1。

【对比例1】

提供以上各实施例中的基材层，测试基材层在300nm～1100nm波段的透过率。

【对比例2】

一种辐射制冷层结构，制备方法为：

提供一基材层，基材层的厚度为2mm，基材层的材质为玻璃，基材层的折射率为1.5；

将6份功能填料与100份聚乙烯混合形成树脂混合物，将树脂混合物设于基材层上，制得厚度为50nm的功能层，其中功能填料为SiO2，功能填料的粒径为4nm，功能层的折射率为1.56。

测试以上各实施例以及对比例的样品在7μm～14μm波段的发射率，以及在300nm～1100nm波段的透过率。其中，发射率的测试方法为：使用SOC-100Hemispherical Directional Reflectometer测试7μm～14μm波长的发射率E。在300nm～1100nm的光透过率的测试方法为：将样品放进Perkin Elmer，Lambda950型UV/Vis/NIR Spectrometer(紫外/可见/近红外分光光度计)中，测量波长范围300nm～1100nm波段中样品的透过率，测量间隔为1nm。300nm～1100nm波段中样品的透过率的平均值作为样品在300nm～1100nm波段的透过率T。测试结果见表1，图2显示了各实施例以及对比例的样品在300nm～1100nm波段中的透过率曲线。

表1

根据上表数据，结合图2，容易看到，实施例2的样品具有最优的光透过率，与未设置功能层的空白玻璃相比，透射率提高了2.84％，且实施例1与实施例3也均比未设置功能层的空白玻璃相比，透射率分别提高了2.18％和2.14％。另外，涂覆有含氟树脂的功能层，比使用普通PE树脂作为功能层的基底制备出的辐射制冷结构，具有更优的发射率。由此可见，本申请中使用的低折射率的含氟树脂，不仅保证了功能层具有优异的发射率，并且能显著提升辐射制冷结构对300nm至1100nm的光线的透过率。当其用于光伏组件的盖板时，既能提升光伏组件对自然光的利用率，还能降低光伏组件的温度，进而提升光伏组件的光电转化效率及使用寿命。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。