本发明属于光伏电池技术领域，涉及到一种光电转换效率高的封装光伏电池组件及其制备方法。
背景技术：
随着社会经济的不断发展和人类文明的不断进步，人类对能源的需求量不断增长，能源问题已是全球性问题。人类现在使用的化学能源和核能源不是清洁能源，同时现有可开采能源也已不能维持人类的可持续发展，充分利用太阳能成为一种必然趋势。太阳能清洁环保，取之不尽，用之不竭，而又不产生任何的环境污染，是人类可利用的最丰富的可再生能源。
目前，太阳能应用存在两类主要的光伏电池：晶片和薄膜。由于晶片基和薄膜基的光伏电池二者的脆性性质，因此必要的是电池需通过携带负载的支持元件支持。光伏电池模件的支持元件可以是透阳光(即位于光伏电池和光源之间)的顶层(覆盖层)。或者，支持元件可以是位于光伏电池之后的底层(衬底)。通常，光伏电池模件都包括覆盖层和衬底这二者。通常使用封装剂或阻挡涂料材料将电池粘合到覆盖层和/或衬底上，以保护电池免遭环境破坏。因此，光首先要穿过透明的覆盖层和封装剂/粘合剂，之后才到达半导晶片。也就是说，对覆盖层、封装剂/粘合剂用的材料的选择受到透光性能的限制。
EVA作为常用的光伏电池粘合剂，具有在可见光光谱内所要求的物理性能。然而，它被380nm以下的波长降解。因此目前的EVA基模件限于收集在400nm以上的波长处的光。为了保护EVA，需要典型地掺杂铈的专用玻璃。或者，使用牵涉UV吸收剂或受阻胺光稳定剂的UV稳定包。这使得光电转化的效率就至少要损失1-5%。另外，目前太阳能电池通常为硅基半导体材料制作的光电转化层，最多只能吸收波长为400至900nm之间的光。而该波长范围以外的太阳光会被该光电转化层反射，并不能被转化为电能。由此，该部分的太阳光被浪费，使得太阳能电池的光转换效率较低。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能提高光电转换效率的封装光伏电池组件及其制备方法。
本发明所述的一种封装光伏电池组件，所述组件从上到下依次包括覆盖层、透明导电膜层、粘合剂上层、光伏电池、粘合剂下层和衬底层；所述粘合剂上层为改进乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层，该改进乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜的制备方法为：按质量份计，将30-70份的氧化铝与1-2份的偶联剂充分混匀，80℃干燥、研磨分散，加入到已混合均匀的1-2份的固化剂和100份的EVA粒料的混合物中；再加入4-8份的峨参乙醚，并混合均匀；将混合物倒入挤出机进行共混挤出，温度控制在100℃，在挤出物经流延、冷却、牵引、卷取工序，即得。
本发明所述的一种封装光伏电池组件，所述覆盖层及衬底层均由透明钢化玻璃制成；所述粘合剂下层为乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层。
本发明所述的一种封装光伏电池组件，所述偶联剂为NXT-105、NXT-101、ZQ-172或G-570。
本发明所述的一种封装光伏电池组件，所述固化剂为邻邻-叔丁基-邻-(2-乙基己基)单过氧化碳酸酯、2,5-二甲基己烷-2,5-二叔丁基过氧化物或2,5-二甲基-2,5-双(苯甲酰过氧)-己烷。
本发明所述的一种封装光伏电池组件，所述EVA粒料中VA的质量百分含量为35-45%。
本发明所述的一种封装光伏电池组件，所述光伏电池自下而上依次包括硅片基体、金属栅线、P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型非晶硅层；所述本征非晶硅层为非晶硅及Sr14MgSb11的混合物，两者质量比为99:1；所述金属栅线经导电胶体连接到导电膜层。
本发明所述的一种封装光伏电池组件的制备方法，所述制备方法的具体步骤为：1）在硅片基体正面打印金属栅线后，用化学气相沉积法或/和溅射法依次涂敷P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型非晶硅层；2）制备改进乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜，用层压机压到N型非晶硅层上，热固化后形成粘合剂上层；3）在粘合剂上层涂敷透明导电膜层，并加设覆盖层；导电膜层通过导电胶体连接到金属栅线；4）金属栅线经乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层压及热固化粘合到衬底，并形成粘合剂下层和衬底层。
本发明所述的改进乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜的制备方法：按质量份计，将30-70份的氧化铝与1-2份的偶联剂充分混匀，80℃干燥、研磨分散，加入到已混合均匀的1-2份的固化剂和100份的EVA粒料的混合物中；再加入4-8份的峨参乙醚，并混合均匀；将混合物倒入挤出机进行共混挤出，温度控制在100℃，在挤出物经流延、冷却、牵引、卷取工序，即得。
通过在乙烯-醋酸乙烯共聚物混入峨参乙醚，其粘合剂上层遇280nm以上波长的光不易发生降解，从而缩小了乙烯-醋酸乙烯共聚物降解的波长范围，而且峨参乙醚还能提高该粘合剂的初始黏贴强度；此外，在本征非晶硅层中添入Sr14MgSb11后，能将200-400nm波段的光转化为波长400nm以上的光，从而便于硅基光伏电池吸收利用。与现有技术相比，本发明所述的封装光伏电池组件不仅稳定性高，而且通过扩大入射波长范围及对波长进行转化，使得太阳能的光电转化效率大大提高。
附图说明
图1：实施例3中改进的EVA及对照组1中常规的EVA透光率与紫外线老化时间关系图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明所述的封装光伏电池组件及其制备方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
封装光伏电池组件，从上到下依次包括覆盖层、石墨烯透明导电膜层、粘合剂上层、光伏电池、粘合剂下层和衬底层；所述粘合剂上层为改进乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层，该改进乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜的制备方法为：按质量份计，将30份的氧化铝与1份的偶联剂充分混匀，80℃干燥、研磨分散，加入到已混合均匀的1份的固化剂和100份的EVA粒料的混合物中；再加入4份的峨参乙醚，并混合均匀；将混合物倒入挤出机进行共混挤出，温度控制在100℃，在挤出物经流延、冷却、牵引、卷取工序，即得。
所述覆盖层及衬底层均由透明钢化玻璃制成；所述粘合剂下层为乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层。所述偶联剂为NXT-105。所述固化剂为邻邻-叔丁基-邻-(2-乙基己基)单过氧化碳酸酯。所述EVA粒料中VA的质量百分含量为35%。所述光伏电池自下而上依次包括硅片基体、铝金属栅线、P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型非晶硅层；所述本征非晶硅层为非晶硅；所述铝金属栅线经导电胶体连接到石墨烯透明导电膜层。
所述组件制备方法的具体步骤为：1）在硅片基体正面打印铝金属栅线后，用化学气相沉积法或/和溅射法依次涂敷P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型非晶硅层；2）制备改进乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜，用层压机压到N型非晶硅层上，热固化后形成粘合剂上层；3）在粘合剂上层涂敷石墨烯透明导电膜层，并加设覆盖层；石墨烯透明导电膜层通过导电胶体连接到铝金属栅线；4）铝金属栅线经乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层压及热固化粘合到衬底，并形成粘合剂下层和衬底层。本发明各层材料的涂敷或覆盖方法均为通用的常规技术。
实施例2
封装光伏电池组件，从上到下依次包括覆盖层、石墨烯透明导电膜层、粘合剂上层、光伏电池、粘合剂下层和衬底层；所述粘合剂上层为乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层，该改进乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜的制备方法为：按质量份计，将40份的氧化铝与2份的偶联剂充分混匀，80℃干燥、研磨分散，加入到已混合均匀的2份的固化剂和100份的EVA粒料的混合物中，混合均匀；将混合物倒入挤出机进行共混挤出，温度控制在100℃，在挤出物经流延、冷却、牵引、卷取工序，即得。
所述覆盖层及衬底层均由透明钢化玻璃制成；粘合剂下层为乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层。所述偶联剂为ZQ-172。所述固化剂为2,5-二甲基己烷-2,5-二叔丁基过氧化物。所述EVA粒料中VA的质量百分含量为45%。所述光伏电池自下而上依次包括硅片基体、铝金属栅线、P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型非晶硅层；所述本征非晶硅层为非晶硅及Sr14MgSb11的混合物，两者质量比为99:1；Sr14MgSb11属于四方晶系、I41/acd空间群，单胞参数a/c是 17.5691(14)A/23.399(4)A；所述铝金属栅线经导电胶体连接到石墨烯透明导电膜层。
所述组件制备方法的具体步骤为：1）在硅片基体正面打印铝金属栅线后，用化学气相沉积法或/和溅射法依次涂敷P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型非晶硅层；2）制备乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜，用层压机压到N型非晶硅层上，热固化后形成粘合剂上层；3）在粘合剂上层涂敷石墨烯透明导电膜层，并加设覆盖层；石墨烯透明导电膜层通过导电胶体连接到金属栅线；4）铝金属栅线经乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层压及热固化粘合到衬底，并形成粘合剂下层和衬底层。本发明各层材料的涂敷或覆盖方法均为通用的常规技术。
实施例3
封装光伏电池组件，从上到下依次包括覆盖层、石墨烯透明导电膜层、粘合剂上层、光伏电池、粘合剂下层和衬底层；所述粘合剂上层为改进乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层，该改进乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜的制备方法为：按质量份计，将70份的氧化铝与2份的偶联剂充分混匀，80℃干燥、研磨分散，加入到已混合均匀的2份的固化剂和100份的EVA粒料的混合物中；再加入8份的峨参乙醚，并混合均匀；将混合物倒入挤出机进行共混挤出，温度控制在100℃，在挤出物经流延、冷却、牵引、卷取工序，即得。
所述覆盖层及衬底层均由透明钢化玻璃制成；粘合剂下层为乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层。偶联剂为ZQ-172。固化剂为2,5-二甲基己烷-2,5-二叔丁基过氧化物。所述EVA粒料中VA的质量百分含量为40%。所述光伏电池自下而上依次包括硅片基体、铝金属栅线、P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型非晶硅层；所述本征非晶硅层为非晶硅及Sr14MgSb11的混合物，两者质量比为99:1；Sr14MgSb11属于四方晶系、I41/acd空间群，单胞参数a/c是 17.5691(14)A/23.399(4)A；所述铝金属栅线经导电胶体连接到石墨烯透明导电膜层。
所述组件制备方法的具体步骤为：1）在硅片基体正面打印铝金属栅线后，用化学气相沉积法或/和溅射法依次涂敷P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型非晶硅层；2）制备改进乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜，用层压机压到N型非晶硅层上，热固化后形成粘合剂上层；3）在粘合剂上层涂敷石墨烯透明导电膜层，并加设覆盖层；石墨烯透明导电膜层通过导电胶体连接到金属栅线；4）铝金属栅线经乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层压及热固化粘合到衬底，并形成粘合剂下层和衬底层。本发明各层材料的涂敷或覆盖方法均为通用的常规技术。
对照组1
封装光伏电池组件，从上到下依次包括覆盖层、石墨烯透明导电膜层、粘合剂上层、光伏电池、粘合剂下层和衬底层；所述粘合剂上层为乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层，该乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜的制备方法为：按质量份计，将70份的氧化铝与2份的偶联剂充分混匀，80℃干燥、研磨分散，加入到已混合均匀的2份的固化剂和100份的EVA粒料的混合物中，混合均匀；将混合物倒入挤出机进行共混挤出，温度控制在100℃，在挤出物经流延、冷却、牵引、卷取工序，即得。
所述覆盖层及衬底层均由透明钢化玻璃制成；所述粘合剂下层为乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层。所述偶联剂为ZQ-172。所述固化剂为2,5-二甲基己烷-2,5-二叔丁基过氧化物。所述EVA粒料中VA的质量百分含量为40%。所述光伏电池自下而上依次包括硅片基体、铝金属栅线、P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型非晶硅层；所述本征非晶硅层为非晶硅；所述铝金属栅线经导电胶体连接到石墨烯透明导电膜层。
所述组件制备方法的具体步骤为：1）在硅片基体正面打印铝金属栅线后，用化学气相沉积法或/和溅射法依次涂敷P型非晶硅层、本征非晶硅层、N型非晶硅层；2）制备改进乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜，用层压机压到N型非晶硅层上，热固化后形成粘合剂上层；3）在粘合剂上层涂敷石墨烯透明导电膜层，并加设覆盖层；石墨烯透明导电膜层通过导电胶体连接到金属栅线；4）铝金属栅线经乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜层压及热固化粘合到衬底，并形成粘合剂下层和衬底层。本发明各层材料的涂敷或覆盖方法均为通用的常规技术。
效果验证
1、老化实验
紫外光老化实验在荧光紫外光老化仪中进行，选用荧光313灯管，辐射峰值在波长313nm处，能量主要集中在波长280-380nm之间，强度为0.63W/(m2•nm)。老化过程设计为每个循环8h：取改进EVA及EVA在温度为60℃条件下辐射4h后在50℃下冷凝4h，分别在老化96、212、452、692、864、1000h时，各取样一次，检测指标。透光率变化结果见图1。从图中可以看出，实施例3中的改进EVA的起始透光率就较高，达到0.938，老化212h后，透光率走近恒定，稳定在0.925以上。而对照组1中的常规EVA的起始透光则在0.904，并随着老化时间的延长，透光率大幅下降，接近0.862。
2、转化效率
在AM1.5G，1000W/cm2，25℃的条件下，利用氘灯模拟阳光200-400nm的波段，测量短路电流，分析本征层对太阳能电池转换效率的影响。研究结果发现：实施例3中改良后的光伏电池由于本征层中加入了Sr14MgSb11，使得其对紫外波段（200-400nm）的有了一定的吸收，短路电流为24.74mA/cm2，光转化率能达到7.19%；而对照组1中常规的光伏电池则因为对紫外线几乎不吸收，短路电流为0.36mA/cm2，光转化率极低，为0.104%。