一种钙钛矿量子点转光胶膜的制备方法及应用与流程

本发明属于光伏，特别涉及钙钛矿量子点转光胶膜的制备方法及应用。

背景技术：

1、受硅半导体能带结构及折射率的影响，硅电池对紫外及短波光的吸收深度较浅，大部分光生载流子产生于电池前表面从而无法有效扩散与传输，在电池工况下会产生严重的载流子复合，进而导致硅电池对紫外及短波辐照的响应较弱。因此，通过荧光下转换技术将紫外光转换成硅电池能高效利用的可见光无疑是增强硅基光伏电池光谱响应度，提升其光电转换效率的有效途径。用溶解在dmf中的钙钛矿前驱体和pan旋涂在晶硅电池上得膜，可使电池效率提高0.9％，但该转光膜与目前市场的转光胶膜(eva、poe)不兼容，且不利于大规模制备。利用热注入将稀土离子ce3+、yb3+掺杂进钙钛矿量子点中，利用稀土离子的量子剪裁效应，提高晶硅电池3.4％的效率。但热注入的方法需要在高温且惰性气体的保护下进行，制备过程繁琐。因此，开发一种和当前光伏封装组件兼容的新型钙钛矿量子点转光胶膜工艺，成为增强光伏电池光谱响应度，提高光电转换效率的研究重点。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题在于提供一种钙钛矿量子点转光胶膜的制备方法，以解决现有制备方法中存在的问题。本申请采用如下技术方案：

2、一种钙钛矿量子点转光胶膜的制备方法，包括如下步骤：

3、将含有钙钛矿前驱体材料与胶膜高分子材料的混合物采用挤出成型的方法形成钙钛矿量子点转光胶膜；

4、所述钙钛矿前驱体材料包含铯源原料、铅源原料和卤素源原料；所述卤素源原料中含有氯和/或溴。

5、可选的，所述铯源原料为铯的有机酸盐、铅源原料为铯铅的有机酸盐；

6、可选的，所述铯源原料为c12～c20的脂肪酸铯盐、铅源原料为c12～c20的脂肪酸铅盐；

7、可选的，所述卤素源原料为c2～c8的胺的氢溴酸盐和/或盐酸盐

8、可选的，所述卤素源原料为正辛胺氢溴酸盐和/或正辛胺盐酸盐。

9、可选的，所述胶膜聚合物材料为poe塑料、聚乙烯醇缩丁醛、热塑性聚氨酯弹性体、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

10、可选的，所述混合物中钙钛矿量子点的质量分数为0.5-1％；

11、可选的，所述混合物中钙钛矿量子点的质量分数选自0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％中的任意值或任意两者之间的范围值；

12、可选的，所述钙钛矿前驱体材料中铯原子与铅原子的摩尔比为1:1～1.5，铅原子与卤素原子的摩尔比为1:16-19。

13、可选的，所述混合物的制备方法为，将钙钛矿前驱体材料与胶膜聚合物材料颗粒加入混料机中混均；

14、可选的，所述混合物的制备方法为，分别制备含有铯源原料和铅源原料的胶膜聚合物材料颗粒、含有卤素源原料的胶膜聚合物材料颗粒，再将含有铯源原料和铅源原料的胶膜聚合物材料颗粒、含有卤素源原料的胶膜聚合物材料颗粒、胶膜聚合物材料颗粒加入混料机中混匀。

15、可选的，所述混合物的制备方法为分别制备含有铯源原料的胶膜聚合物材料颗粒、含有铅源原料的胶膜聚合物材料颗粒、含有卤素源原料的胶膜聚合物材料颗粒，再将含有铯源原料的胶膜聚合物材料颗粒、含有铅源原料的胶膜聚合物材料颗粒、含有卤素源原料的胶膜聚合物材料颗粒、胶膜聚合物材料颗粒加入混料机中混匀；

16、可选的，所述挤出成型采用双螺杆挤出机进行挤出成型；

17、优选的，挤出成型过程中螺杆温度设置为140-200℃，螺杆转速为10-40rmp，牵引速度为10-40rmp。

18、可选的，所述混合物中还包含镱源原料；

19、可选的，所述镱源原料为镱的有机酸盐；

20、可选的，所述镱源原料为c12～c20的脂肪酸镱盐；

21、可选的，所述混合物中铅原子与镱原子的摩尔比为1:0.8～1；

22、可选的，所述镱源原料直接接入混合物，或者将含有镱源原料的胶膜聚合物材料颗粒计入所述混合物。

23、可选的，所述混合物中还包含铈源原料；

24、可选的，所述铈源原料为铈的有机酸盐；

25、可选的，所述铈源原料为c12～c20的脂肪酸铈盐；

26、可选的，所述混合物中铅原子与铈原子的摩尔比为1:0.2～0.4；

27、可选的，所述铈源原料直接接入混合物，或者将含有铈源原料的胶膜聚合物材料颗粒计入所述混合物。

28、可选的，所述含铯源、铅源、卤素源、镱源、铈源原料的胶膜聚合物材料颗粒中的铯源、铅源、卤素源、镱源、铈源原料的质量分数均为0.5％～3％。

29、本申请还提出了钙钛矿量子点转光胶膜作为光伏电池转光膜的应用。

30、其中，无稀土元素掺杂的薄膜作为光伏电池可见光转光膜的应用。

31、加入镱或者镱和铈的转光胶膜作为光伏电池红外光转光膜的应用。

32、本发明的具有以下有益效果：

33、本发明通过挤出的方法，将钙钛矿前驱体和光伏封装胶膜混合原位制备转光胶膜。并通过稀土元素的掺杂，获得具有量子剪裁效应的红外光转光膜。以可见光转光膜为例，通过控制前驱体的比例、浓度以及加工过程中螺杆的转速和温度，可获得高荧光强度(plqy＞90％)、高透过率(600nm以上波段＞85％)的poe胶膜。由于直接在poe中生长钙钛矿量子点，此方法有效解决了目前光伏转光胶膜与封装组件兼容性不好、不可大规模制备及应用等缺点。同时，稀土元素的掺杂也通过同样的方法进行，同目前常用的热注入方法相比，本发明具有制备过程简单、可连续生产等优点。挤出直接获得的钙钛矿量子点光伏转光胶膜的方法，大大提高了转光胶膜在晶硅电池上的应用前景。

技术特征：

1.一种钙钛矿量子点转光胶膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种钙钛矿量子点转光胶膜的制备方法，其特征在于，所述铯源原料为铯的有机酸盐、铅源原料为铯铅的有机酸盐；

3.根据权利要求1所述的一种钙钛矿量子点转光胶膜的制备方法，其特征在于，所述胶膜聚合物材料为poe塑料、聚乙烯醇缩丁醛、热塑性聚氨酯弹性体、聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种钙钛矿量子点转光胶膜的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿量子点转光胶膜中钙钛矿量子点的质量分数为0.5～1％；

5.根据权利要求1所述的一种钙钛矿量子点转光胶膜的制备方法，其特征在于，所述混合物的制备方法为，将钙钛矿前驱体材料与胶膜聚合物材料颗粒加入混料机中混均；

6.根据权利要求1所述的一种钙钛矿量子点转光胶膜的制备方法，其特征在于，所述混合物中还包含镱源原料；

7.根据权利要求6所述的一种钙钛矿量子点转光胶膜的制备方法，其特征在于，所述混合物中还包含铈源原料；

8.根据权利要求1～7中任一种制备方法得到的钙钛矿量子点转光胶膜。

9.根据权利要求1～5中任一种制备方法得到的钙钛矿量子点转光胶膜作为光伏电池可见光转光膜的应用。

10.根据权利要求6或7的制备方法得到的钙钛矿量子点转光胶膜作为光伏电池红外光转光膜的应用。

技术总结
本申请公开了一种钙钛矿量子点转光胶膜的制备方法，包括如下步骤：将含有钙钛矿前驱体材料与胶膜高分子材料的混合物采用挤出成型的方法形成钙钛矿量子点转光胶膜；所述钙钛矿前驱体材料包含铯源原料、铅源原料和卤素源原料；所述卤素源原料中含有氯和/或溴。本发明的方法直接在POE中生长钙钛矿量子点，具有制备过程简单、可连续生产等优点。挤出直接获得的钙钛矿量子点光伏转光胶膜的方法，大大提高了转光胶膜在晶硅电池上的应用前景。

技术研发人员：王清晨,陈宇,钟海政,伏睿
受保护的技术使用者：致晶科技（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15