封装材料及其制备方法以及光电器件与流程

本发明涉及光伏电池
技术领域：
，尤其涉及一种封装材料及其制备方法以及一种光电器件。
背景技术：
：太阳能电池是一种将太阳能直接转换为电能的半导体器件，是当前一种比较清洁的新能源形式。该类器件能产生电的主要原理是：通过太阳光谱中固定波长范围内的光照射在太阳能电池上，并被电池器件的界面层吸收激发形成电子-空穴对，利用半导体器件的内建电场将电子和空穴分离而得到电流。图1是在大气质量为1.5的标准条件下测得的太阳能光谱，从图2中可以看出标准的太阳光谱中大部分能量是分布在400-800nm的可见光范围，还有一部分分布在800-2400nm的红外波段，这些波段的能量几乎都能对发电起到作用，但是在280-400nm波段的紫外光却无法用来产生电能，反而还会对太阳能电池中的高分子材料部分(例如：太阳能电池中的pet、eva、粘合剂等)产生破坏并使其发生老化现象，影响了电池的使用寿命和稳定性。另外针对有些类别的太阳能电池(例如opv电池)，紫外光还会对电池的核心发电部分产生致命性损坏，直接导致电池失效。有些太阳能电池设计时会直接在封装光伏器件的材料中加入紫外吸收剂，将紫外光直接吸收来减少紫外光对电池的影响，但是这样相当于是将紫外光波段的能量直接损耗了，这对于太阳能电池发电效率的提高是不利的。技术实现要素：有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种封装材料及其制备方法以及一种光电器件，制备的封装材料能够将紫外光的能量充分利用，具有较高的发电效率。本发明提供了一种封装材料，包括：基材层；阻隔层，设置于所述基材层的任一表面上；耐候层，设置于所述阻隔层的远离所述基材层的表面上；所述耐候层包含光转换剂，所述光转换剂为掺杂稀土的无机氧化物。优选的，所述掺杂稀土的无机氧化物为sr5(po4)3cl:eu2+、ypo4:tb和lapo4:tm中的一种或多种。优选的，所述光转换剂的粒径为50nm～10μm。优选的，所述耐候层为氟化物。优选的，所述耐候层中，光转换剂的质量占氟化物的1％～5％。优选的，所述基材层为pet或pen。优选的，所述阻隔层为无机氧化物。优选的，所述无机氧化物为氧化钛或者氧化铝。本发明还提供了一种上述封装材料的制备方法，包括：提供基材层；在所述基材层的任一表面通过电子束蒸发、磁控溅射、原子层沉积或化学气相沉积的方法形成阻隔层；在所述阻隔层的远离所述基材层的表面上通过涂布的方式形成耐候层。优选的，所述基材层的表面经过放电处理、电化学预处理或火焰预处理。本发明还提供了一种光电器件，包括封装材料，所述封装材料为上述封装材料，或上述制备方法制备的封装材料。本发明提供了一种封装材料，包括基材层；阻隔层，设置于所述基材层的任一表面上；耐候层，设置于所述阻隔层的远离所述基材层的表面上；所述耐候层包含光转换剂，所述光转换剂为掺杂稀土的无机氧化物。所述封装材料主要适用于柔性薄膜太阳能电池的前端封装。该封装材料通过在耐候层中添加光转换剂，使得该封装材料能够将紫外波段的太阳光转换为可见光例如蓝光部分，从而能被下层的光伏器件吸收并转化为电能，将紫外光的能量充分利用，提高了光伏器件的发电效率。附图说明图1为在大气质量为1.5的标准条件下测得的太阳能光谱；图2为本发明提供的具有三层结构的封装材料的结构示意图。具体实施方式本发明提供了一种封装材料，包括：基材层；阻隔层，设置于所述基材层的任一表面上；耐候层，设置于所述阻隔层的远离所述基材层的表面上；所述耐候层包含光转换剂，所述光转换剂为掺杂稀土的无机氧化物。结构参见图2，图2为本发明提供的具有三层结构的封装材料的结构示意图，包括基材层101、阻隔层102和耐候层103。其中，所述基材层101优选为pet或pen材质的基材层。该层能够提高光伏电池的电气绝缘性能。所述基材层101的厚度优选为25～100μm，所述基材层101优选为光学透过率为90％以上的基材层。本发明优选的，所述基材层101的下表面远离阻隔层的一侧还包括封装剂，所述封装剂优选为eva、pva或poe材质的封装剂，其作用是将封装材料和下方的柔性光伏电池进行贴合，使得封装材料能起到保护电池组件的作用。所述阻隔层102优选为无机氧化物材质的阻隔层，其主要作用是对水汽及氧气进行阻隔，起到对外部环境阻隔的功能，防止外部水汽及氧气对光伏器件产生损坏。其可以通过电子束蒸发、磁控溅射、原子层沉积(ald)或化学气相沉积(cvd)方法沉积于基材层101上表面得到，所述无机氧化物优选为氧化钛或者氧化铝；所述阻隔层102的厚度优选为9～90nm。所述耐候层103优选为氟化物材质的耐候层，其作用是提高封装材料的户外耐老化的性能。所述氟化物优选为氟碳涂料，更优选为四氟乙烯(tfe)或偏氟乙烯(vdf)。所述耐候层103的厚度优选为100～150μm。所述耐候层可以直接利用精密涂布的方式在阻隔层102上表面形成氟化物涂料层而得到。本发明中，所述耐候层103中还含有光转换剂，能够将波长范围为200～410nm的光转化成波长范围为450～700nm的光，供下方的发电器件发电。所述光转换剂为掺杂稀土的无机氧化物，更优选为sr5(po4)3cl:eu2+、ypo4:tb和lapo4:tm中的一种或多种。本发明中，所述光转换剂的粒径优选为50nm～10μm。所述耐候层103中，光转换剂的质量优选占氟化物涂料的1％～5％。本发明在耐候层103中添加了光转换剂，该层能把太阳光中紫外光部分转化成蓝光或绿光或红光等可见光，供下方的发电器件发电。本发明通过在耐候层103中添加光转换剂，使得该封装材料能够将紫外波段的太阳光转换为可见光例如蓝光部分，从而能被下层的光伏器件吸收并转化为电能，将紫外光的能量充分利用，提高了光伏器件的发电效率。本发明还提供了上述封装材料的制备方法，包括：提供基材层；在所述基材层的任一表面通过电子束蒸发、磁控溅射、原子层沉积或化学气相沉积的方法形成阻隔层；在所述阻隔层的远离所述基材层的表面上通过涂布的方式形成耐候层。所述基材层、阻隔层、耐候层的材质、厚度同上，在此不再赘述。本发明优选的，所述基材层经过电化学预处理，以提高其表面附着力。优选的，所述基材层的正反两面均经过电化学处理。本发明对所述电化学处理的方法并无特殊限定，可以为本领域公知的处理方法。本发明优选采用放电处理、电化学预处理或火焰预处理。本发明还提供了一种光电器件，包括上述封装材料或上述制备方法制备的封装材料。为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的封装材料及其制备方法以及光电器件进行详细描述。实施例1选取50μm厚度的pet作为基材层，该基材层正反两面经过电化学预处理以提高表面附着力；在基材层的上表面通过磁控溅射的方式生长一层氧化钛层作为阻隔层，厚度为30nm；在阻隔层上表面利用精密涂布的方式涂上一层120μm氟化物涂料层。氟化物为四氟乙烯(tfe)氟碳涂料，光转换剂选取的是sr5(po4)3cl:eu2+，其中颗粒粒径范围分布在80nm～100nm之间，质量占氟化物涂料的3％。实施例2选取50μm厚度的pet作为基材层，该基材层正反两面经过电化学预处理以提高表面附着力；在基材层的上表面通过磁控溅射的方式生长一层氧化铝层作为阻隔层，厚度为30nm；在阻隔层上表面利用精密涂布的方式涂上一层120μm氟化物涂料层。氟化物为四氟乙烯(tfe)氟碳涂料，光转换剂选取的是ypo4:tb，其中颗粒粒径范围分布在80nm～100nm之间，质量占氟化物涂料的3％。实施例3选取50μm厚度的pet作为基材层，该基材层正反两面经过电化学预处理以提高表面附着力；在基材层的上表面通过磁控溅射的方式生长一层氧化铝层作为阻隔层，厚度为30nm；在阻隔层上表面利用精密涂布的方式涂上一层120μm氟化物涂料层。氟化物为偏氟乙烯(vdf)氟碳涂料，光转换剂选取的是lapo4:tm，其中颗粒粒径范围分布在80nm～100nm之间，质量占氟化物涂料的3％。比较例1选取50μm厚度的pet作为基材层，该基材层正反两面经过电化学预处理以提高表面附着力；在基材层的上表面通过磁控溅射的方式生长一层氧化铝层作为阻隔层，厚度为30nm；在阻隔层上表面利用精密涂布的方式涂上一层120μm氟化物涂料层。氟化物为偏氟乙烯(vdf)氟碳涂料。性能检测：将实施例1～3、比较例1制备的封装材料分成a、b两组：a组的4种封装材料直接与光伏发电器件整合，放置在太阳光模拟器中进行发电效率测试，效率测试的条件为：测试温度为25℃，测试表面辐照度为1000w/m2，大气质量为am1.5；b组的4种封装材料先同时放置在紫外老化试验箱进行紫外老化，紫外老化条件为：辐照温度为60℃，辐照度为185w/m2，辐照时间为150h，老化后再将这4种封装材料与光伏发电器件整合，并放置在太阳光模拟器中进行发电效率测试，效率测试的条件为：测试温度为25℃，测试表面辐照度为1000w/m2，大气质量为am1.5。a、b两组测试得到的发电效率见表1，表1是本发明发电效率测试结果：表1本发明发电效率测试结果实施例a组发电效率ηb组发电效率η实施例110.06％10.08％实施例29.99％9.99％实施例39.72％9.68％比较例19.32％8.85％由上述实施例及比较例可知，本发明在耐候层中添加光转换剂，能够将紫外光的能量充分利用，提高了其发电效率，同时更耐老化。本发明所公开的封装材料，不仅可以用于柔性光伏电池，还可以应用于户外使用的电子器件，如oled显示器。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。当前第1页12