一种减反射自清洁薄膜及其制备方法_2

文档序号:9752779阅读:来源:国知局
(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰亚胺(PI)、聚二甲 基硅氧烷(PDMS)中的一种,所述透明无机材料包括3丨0 2、1102^1203、3丨队、3丨(:中的一种.
[0031] 优选地,所述有微米尺寸的立体图形结构包括锥状、金字塔状、凹坑状、倒锥状、倒 金字塔状、光栅状、棱镜状结构以及基于以上形状衍生的有序排列结构或随机排列结构。
[0032] 优选地,所述表面修饰包括5丨02、1102^1 203、3丨仏、3丨(:、103中的一种或两种以上复 合材料的硬质涂层。
[0033] 优选地,所述减反射自清洁薄膜的自清洁表面为超疏水表面或超亲水表面。
[0034] 优选地,所述减反射自清洁薄膜与太阳能电池组件的窗口层集成,以有效抑制窗 口层表面反射,增加进入到电池吸收层的光子数,从而提高电池的光电转换效率。
[0035] 优选地,所述太阳能电池组件包括刚性的晶体硅太阳能电池组件、薄膜太阳能电 池组件,以及柔性太阳能电池组件中的一种。
[0036] 优选地,所述减反射自清洁薄膜与太阳能电池组件的窗口层集成包括自下而上依 次叠放的背板材料、第三热熔粘合剂、晶体硅太阳能电池、第二热熔粘合剂、太阳能电池玻 璃盖板、第一热熔粘合剂、以及减反射自清洁薄膜。
[0037] 优选地,所述减反射自清洁薄膜与太阳能电池组件的窗口层集成包括自下而上依 次叠放的减反射自清洁薄膜、第四热熔粘合剂、太阳能电池玻璃盖板、第三热熔粘合剂、晶 体硅太阳能电池、第二热熔粘合剂、太阳能电池玻璃盖板、第一热熔粘合剂、以及减反射自 清洁薄膜。
[0038] 优选地,所述减反射自清洁薄膜与太阳能电池组件的窗口层集成包括自下而上依 次叠放的背板材料、第二热熔粘合剂、薄膜太阳能电池、第一热熔粘合剂、以及减反射自清 洁薄膜。
[0039] 优选地,所述的背板材料为具有防水蒸汽、氧气渗透、良好紫外耐受能力的聚酯薄 膜,且所述聚酯薄膜一侧具有能够与热熔粘合剂进行粘合的树脂。
[0040] 优选地,所述第一热熔粘合剂、及/或第二热熔粘合剂、及/或第三热熔粘合剂、及/ 或第四热熔粘合剂包括乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)粘合剂或胶膜、聚乙烯醇缩丁醛(PVB) 粘合剂或胶膜、聚烯烃(P0)粘合剂或胶膜、聚氨酯(TPU)粘合剂或胶膜中的一种。
[0041 ]优选地,所述第一热熔粘合剂、及/或第二热熔粘合剂、及/或第三热熔粘合剂、及/ 或第四热熔粘合剂包括乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)粘合剂或胶膜、聚乙烯醇缩丁醛(PVB) 粘合剂或胶膜、聚烯烃(P0)粘合剂或胶膜、聚氨酯(TPU)粘合剂或胶膜中的一种。
[0042]如上所述,本发明的减反射自清洁薄膜及其制备方法,具有以下有益效果:
[0043] 1)有效减小对太阳光的反射。具有微米尺寸结构的薄膜可通过多重反射和折射提 高薄膜透过率,可以达到与传统的纳米结构减反射薄膜相当的减反效果。同时,相对于纳米 结构减反射薄膜,具有微米尺寸结构的减反射膜加工更加容易、机械强度更高。该薄膜相比 无结构的平面薄膜,具有宽光谱、广角度的增透效果。以减反膜与晶体硅太阳能电池进行集 成为例,在600nm波长下对其进行光学模拟。图1为入射角度分别在0°和30°时光线在平面薄 膜及一种微棱镜减反射薄膜(周期5 0 μπι,棱镜高度2 5 μπι)存在下的传播路径。可以看出,电池 在0°和30°入射角下的光吸收分别由92.4%和95.3 %变为92.2 %和95.7 %。图2是以周期50 μπι,不同高度的微棱镜膜为例计算的电池光吸收特性,可见此类薄膜可有效提高电池在不 同入射角度下的光吸收。
[0044] 2)光吸收能力的提高进一步在各类太阳能电池光电转换效率的提升上得到体现。 将该薄膜贴覆于各类太阳能电池组件(如刚性的单面晶体硅太阳能电池组件、晶体硅双玻 组件、薄膜太阳能电池,以及各种材料体系的柔性太阳能电池组件)表面,可有效提高电池 对不同角度入射光的捕获能力及其光电转换效率。在不同入射角度下,太阳能电池的光电 转换效率可获得3-15%的提高,日均发电量可提高4%以上。
[0045] 3)微米结构可有效增加薄膜与水的接触角,优化的微结构薄膜与水的接触角大于 150°,滚动角可达10°以下,水滴滴在表面可以形成球体,很容易滚落带走污染物,具有良好 的自清洁能力。
[0046] 4)对微米结构表面进行无机硬质涂层的修饰,可提高薄膜的机械强度。同时,如 Ti02、Zn0,In203、W03等半导体材料还可具有去除表面静电、阻隔紫外光透过,降低太阳能电 池的光致衰减的作用,另一方面上述部分材料还可将薄膜转变为超亲水特性,并结合光催 化作用,降解表面有机沾污,达到自清洁效果。
【附图说明】
[0047]图la~图Id分别显示为入射角度在0°和30°时平行光(600nm)在平面薄膜及微棱 镜薄膜(周期50wii,棱镜高度25μπι)存在下的传播路径,其中,图a为光入射角度为0°,1代表 有结构的减反射自清洁薄膜,2代表硅片,3代表铝背反层;图b为光入射角度为0°,1代表无 结构的聚合物薄膜(材质与减反射自清洁薄膜相同),2代表硅片,3代表铝背反层;图c为光 入射角度为30°,1代表有结构的减反射自清洁薄膜,2代表硅片,3代表铝背反层;图d为光入 射角度为30°,1代表无结构的聚合物薄膜(材质与减反射自清洁薄膜相同),2代表硅片,3代 表铝背反层。
[0048]图2显示为在600nm平行光与电池表面法线夹角为0-45°的范围内,将平面薄膜和 50μπι周期,不同高度(20,25,30μπι)的微米棱镜减反膜贴覆于硅片后硅片的光吸收模拟数 据。
[0049] 图3显示为减反射薄膜的超疏水特性表征,其与水的接触角为156°,滚动角为10°。
[0050] 图4显示为减反射自清洁薄膜与晶体硅电池(如图a)和双玻晶体硅电池(如图b)柔 性薄膜太阳能电池(如图c)集成的结构示意图。
[0051] 图5a~图5h分别显示为本发明的减反射自清洁薄膜的几种典型结构的周期排布 示意图,其中,图a为光栅结构;图b为金字塔结构;图c为棱镜结构;图d为圆锥结构;图e为柱 状结构;图f为倒金字塔结构;图g为倒三角锥形结构;图h为六边形坑状结构。
[0052]图6显示为在太阳光与电池表面法线不同夹角(0°,30°,45°,60°)条件下,电池表 面有本发明的减反射自清洁薄膜(AR)与无减反膜(Flat)条件下非晶硅薄膜太阳能电池的 I-V(电流-电压)曲线,30、45和60分别代表入射光倾斜角度为30°、45°和60°。
[0053]表1为在太阳光与电池表面法线不同夹角(0°,30°,45°,60°)条件下,电池表面有 本发明的减反射自清洁薄膜(AR)与无减反膜(Flat)条件下电池的性能参数,其中30、45和 60分别代表入射光倾斜角度为30°、45°和60°。
【具体实施方式】
[0054]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0055] 请参阅图la~图6。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本 发明的基本构想,图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、 形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件 布局型态也可能更为复杂。
[0056] 实施例1
[0057] 本实施例提供一种减反射自清洁薄膜的制备方法,包括:采用压印技术以及表面 修饰技术于透明柔性薄膜上加工出具有微米尺寸的立体图形结构,使得所述透明柔性薄膜 具有减反射自清洁的性能。
[0058]作为示例,所述压印技术包括紫外压印、热压印、热固化压印、微接触压印中的一 种,其中,所述热压印包括平板式压印、辊对板压印以及辊对辊压印中的一种。
[0059] 作为示例,所述紫外压印包括:于透明柔性薄膜上涂覆紫外固化胶,然后采用具有 微米结构图形的模具对固化胶进行压印,待紫外灯照射并固化后将模板与基底分离,即获 得所述的减反射自清洁薄膜。
[0060] 作为示例,所述的模具的材质包括镍、铜、铬、硅、石英、蓝宝石、PI以及聚四氟乙烯 中的一种。
[0061] 作为示例,在紫外压印过程中,还包括在压印前对所述透明柔性薄膜进行加热以 及气体等离子体处理的步骤,或/及在压印过程中对透明柔性薄膜进行加热的步骤,以提升 紫外压印效率和压印质量。
[0062] 作为示例,所述的热压印的温度范围为90-300°C,压力范围为0.1 _30MPa。
[0063] 作为示例,所述热固化压印包括:利用浇注成型或射出成型技术将液态聚合物浇 注或注射到具有微米结构图形的模具上,利用加热或自然固化方式待其固化后再将模具与 聚合物分离,以获得所述减反射自清洁薄膜。
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