柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜及其制備方法
【專利摘要】一種柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜及其制備方法，該膜由下述質量百分比的如下組分制成：聚碳酸酯樹脂溶液（碳酸酯樹脂固含量為1-10%）8-12%；納米鋁粉0.0001-0.1%；余量為溶劑。以上材料共混后經過濾導入流延模頭，經冷卻、牽伸、卷取等工序得到太陽能電池用聚碳酸酯膜。本發(fā)明所制作出來的產品，附于薄膜太陽能電池受光表面或做太陽能電池的上封裝膜，直接提高柔性或薄膜太陽能電池的發(fā)電效率。
【專利說明】柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜及其制備方法，通過使用該膜封裝在柔性或薄膜太陽能電池入光面的表面，直接提高柔性或薄膜太陽能電池的效率。
【背景技術】
[0002]在太陽能的有效利用項目當中:光電利用是近些年來發(fā)展最快，最具活力的研究領域。一般太陽能電池的制作主要是以半導體材料為基礎，利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電轉換反應發(fā)電。根據所用材料的不同，太陽能電池可分為:1、硅太陽能電池；2、以無機鹽如砷化鎵II1-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的太陽能電池；3、以功能高分子材料制備的太陽能電池；4、納米晶太陽能電池等。
[0003]現有技術工作效率最高的是以II1-V族半導體無機材料為原材料的產品。例如:砷化鎵/鍺單一接面型的量子井陷晶結構，其光電轉換效率可達>18 % ;而多重接面量子井陷晶結構之太陽電池，例如:磷化銦鎵/砷化鎵/鍺，其光電轉換效率可高達>30 %。目前應用最廣，以硅為主:包括非晶硅，光電轉換效率約9 % ;多晶硅，光電轉換效率約14 % ；單晶硅，光電轉換效率約17 %。雖然在價格上，VI族元素Si要比II1-V族半導體GaAs便宜，但其制造的價格，與高分子有機太陽能電池相比，還是昂貴許多；而在應用上，質輕又無破裂之虞的全塑化有機太陽能電池可經由印刷的加工實現，除價格降低外，更適合可攜式電子產品的需求，且在室內或陰天均能正常使用(這是硅質太陽能電池所無法達到的)，使得它的實用性及市場應用廣度更加提升。
[0004]太陽能電池是一項關鍵技術，會推進更清潔的能源生產。但是太陽能電池的成本問題，降低了太陽能技術的經濟競爭力。為克服這個問題，薄膜太陽能電池是目前廣泛應用的技術，可以大量減少昂貴半導體材料的使用量，但薄膜太陽能電池的光吸收量較低，性能比不上傳統(tǒng)的太陽能電池。
[0005]薄膜太陽能模塊是由玻璃基板、金屬層、透明導電層、電器功能盒、膠合材料、半導體層等所構成的。有機-無機復合太陽能電池是基于有機共軛高分子-無機納米晶復合材料體系的太陽能電池，因同時具有機高分子材料成膜性好，能級結構及帶隙易于調節(jié)，可以通過濕法制備低成本、大面積、柔性太陽能電池器件以及無機納米晶材料高穩(wěn)定性，高遷移率，可構筑有序納米結構等優(yōu)點，而成為近年來太陽能電池領域的研究熱點。金屬納米粒子可以引導光更好地進入太陽能電池，防止光逃逸。在傳統(tǒng)的“厚膜”太陽能電池中，納米粒子沒有什么效果，因為所有的光線吸收都是通過這種膜，這就依賴它的厚度。然而，對于薄膜而言，納米粒子就可以發(fā)揮很大作用。它們的散射增加了光停留在薄膜中的時間，使總體吸收的光達到一種水平，可以媲美傳統(tǒng)的太陽能電池。
[0006] 鋁與銀納米粒子在可見部分的頻譜中，可以很好地聚焦光線進入太陽能電池。但是光學共振也會導致納米粒子吸收光，這就意味著太陽能電池的效率會較低。銀納米粒子共振正好處在太陽能電池關鍵吸收光譜部分，所以光的吸收是相當可觀的。鋁納米粒子共振超出了太陽能電池關鍵光譜部分。對能量的損耗較小，此外，鋁粒子很容易鈍化，雖然會改變形狀和大小，鈍化后納米粒子屬性變化很小。納米粒子有凹凸不平的表面，散射光線會更多地進入廣譜波長范圍。這會帶來更大的吸收，從而提高電池的整體效率。
[0007]聚碳酸酯(PC)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據酯基的結構可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲的了工業(yè)化生產。
[0008]由于聚碳酸酯結構上的特殊性，聚碳酸酯是一種無定形、無嗅、無味、無毒而透明的熱塑性聚合物，是唯一具有良好透明性的塑料品種，具有較好的機械強度、耐熱性能、耐紫外輻射及耐電綜合性能，耐沖擊強度高，蠕變性小，制品尺寸穩(wěn)定，易增強，無毒衛(wèi)生，能著色，具有良好的性/價比和可化學修飾物理改性潛力，是綜合性能優(yōu)異、用途極為廣泛的重要工程塑料品種，由于其杰出的性能，聚碳酸酯的用途極為廣泛，尤其在透明材料領域更起著不可替代的作用，現已成為五大工程塑料中增長速度最快的通用工程塑料。

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜及其制備方法，通過使用該膜封裝在柔性或薄膜太陽能電池入光面的表面，直接提高柔性或薄膜太陽能電池的效率。并具經封裝的柔性或薄膜太陽能電池具有自清潔的作用。
[0010]為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
本發(fā)明的柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜，它述質量百分比的如下組分:聚碳酸酯樹脂溶液(碳酸酯樹脂固含量為1-10%) 8-12% ;納米鋁粉0.0001-0.1% ;溶劑88_92%。
[0011]所述的聚碳酸酯為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族聚碳酸酯，優(yōu)選為芳香族聚碳酸酯。本發(fā)明所用的聚碳酸酯樹脂均購于市售，比如牌號為2458，2805，2858，2605，6555，6485，2405，2407，2807，2865，3103，3105 (德國拜耳生產);牌號為 9920，AD-5503，L-1225Y，L-1250Z, L-1250Y, L-1225L，L-1250L (日本帝人)；牌號為:153R-111, HF1130-111，241R-111, 243R-111, 500R-739,940A-116,945A (美國 GE (SABIC))等。
[0012]所述的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、四氫呋喃、乙酸丁酯、四氯化碳、環(huán)己酮或鄰二氯苯、二甲苯、甲苯、苯中一種或幾種。
[0013]本發(fā)明的柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜的制備方法，包括如下步驟:(I)將聚碳酸酯樹脂溶液，和溶劑用乳化器在8(T14(TC溫度環(huán)境下攪拌共混均勻；
(2)在室溫下將納米鋁粉加入以上溶液中用乳化器混合，并經超聲波處理得到均勻混合的膠體共混物；
(3)將以上共混物導入螺桿混合擠出機進行共混擠出，溫度控制在8(T90°C，擠出物經過濾、計量擠出、流延、冷卻、牽伸、牽引、卷取等工序，得到一種柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜。
[0014]聚碳酸酯膜本身為太陽能電池廣泛應用的封裝用膜，為適應以上工業(yè)需求，我們發(fā)明了納米鋁粉改性聚碳酸酯膜。該膜既可以使用于薄膜太陽能電池的背光板處，也可以使用于薄膜太陽能電池的入光膜表面，同時也可以使用于薄膜太陽能電池的中間層，提高太陽能電池的光吸收效率。提高太陽能電池的發(fā)電效率。[0015]納米金屬鋁粒子很容易鈍化，雖然會改變形狀和大小，鈍化后納米粒子屬性變化很小。納米粒子有凹凸不平的表面，散射光線會更多地進入廣譜波長范圍。這會帶來更大的吸收，從而提高電池的整體效率。金屬鋁納米粒子的散射增加了光停留在薄膜中的時間，使總體吸收的光達到一種水平，可以媲美傳統(tǒng)的太陽能電池。經使用本發(fā)明薄膜處理的薄膜太陽能電池比未經本薄膜處理的薄膜太陽能電池性能提高3-15%。薄膜太陽能電池使用該薄膜后，金屬鋁納米粒子可以引導光較好地進入太陽能電池，防止光逃逸。解決傳統(tǒng)的“厚膜”太陽能電池中，納米粒子沒有什么效果而所有的光線吸收必需依賴厚度解決的問題。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
(1)將8kg聚碳酸酯樹脂溶液(聚碳酸酯樹脂固含量10%)(PC2805德國拜耳)、91.998kgN, N- 二甲基甲酰胺，用乳化器在8(T14(TC溫度環(huán)境下攪拌共混均勻；
(2)在室溫下將0.002kg納米鋁粉加入以上溶液中用乳化器混合，并經超聲波處理得到均勻混合的膠體共混物；
(3)將以上共混物導入螺桿混合擠出機進行共混擠出，溫度控制在80-90度，擠出物經120目過濾器過濾、計量擠出(計量泵進出壓力差為2MPa)、流延厚度40UM、10°C冷風冷卻、2倍牽伸率牽伸、牽引、卷取等工序，得到柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜。
[0017]實施例2
(1)將9kg聚碳酸酯樹脂溶液(聚碳酸酯樹脂固含量9%)(PC2805德國拜耳)、55.992kgN, N- 二甲基甲酰胺、35kg丙酮混合，用乳化器在8(Tl4(TC溫度環(huán)境下攪拌共混均勻；
(2)在室溫下將0.008kg納米鋁粉加入以上溶液中用乳化器混合，并經超聲波處理得到均勻混合的膠體共混物；
(3)將以上共混物導入螺桿混合擠出機進行共混擠出，溫度控制在80-90度，擠出物經120目過濾器過濾、計量擠出(計量泵進出壓力差為2MPa)、流延厚度40UM、10°C冷風冷卻、2倍牽伸率牽伸、牽引、卷取等工序，得到柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜。
[0018]實施例3
(1)將12kg聚碳酸酯樹脂溶液(聚碳酸酯樹脂固含量1%)(2458，德國拜耳)、50kg丙酮、37.999kg四氫呋喃混合，用乳化器在8(T14(TC溫度環(huán)境下攪拌共混均勻；
(2)在室溫下將0.0OOlkg納米鋁粉加入以上溶液中用乳化器混合，并經超聲波處理得到均勻混合的膠體共混物；
(3)將以上共混物導入螺桿混合擠出機進行共混擠出，溫度控制在80-90度，擠出物經120目過濾器過濾、計量擠出(計量泵進出壓力差為2MPa)、流延厚度40UM、10°C冷風冷卻、2倍牽伸率牽伸、牽引、卷取等工序，得到柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜。
[0019]實施例4
(1)將10kg聚碳酸酯樹脂溶液(聚碳酸酯樹脂固含量3%) (9920，日本帝人)、89.9kg乙酸丁酯混合，用乳化器在8(T140°C溫度環(huán)境下攪拌共混均勻；
(2)在室溫下將0.1kg納米鋁粉加入以上溶液中用乳化器混合，并經超聲波處理得到均勻混合的膠體共混物；(3)將以上共混物導入螺桿混合擠出機進行共混擠出，溫度控制在80-90度，擠出物經120目過濾器過濾、計量擠出(計量泵進出壓力差為2MPa)、流延厚度40UM、10°C冷風冷卻、2倍牽伸率牽伸、牽引、卷取等工序，得到柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜。
[0020]實施例5
(1)將Ilkg聚碳酸酯樹脂溶液(聚碳酸酯樹脂固含量3%)(153R-111，美國GE)、88.95kg二甲苯混合，用乳化器在8(T14(TC溫度環(huán)境下攪拌共混均勻； (2)在室溫下將0.05kg納米鋁粉加入以上溶液中用乳化器混合，并經超聲波處理得到均勻混合的膠體共混物；
(3)將以上共混物導入螺桿混合擠出機進行共混擠出，溫度控制在80-90度，擠出物經120目過濾器過濾、計量擠出(計量泵進出壓力差為2MPa)、流延厚度40UM、10°C冷風冷卻、2倍牽伸率牽伸、牽引、卷取等工序，得到柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜。
【權利要求】
1.一種柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜，其特征在于:它由下述質量百分比的如下組分制成:聚碳酸酯樹脂溶液(碳酸酯樹脂固含量為1-10%) 8-12%;納米鋁粉.0001-0.1%;余量為溶劑。
2.根據權利要求1所述的柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜，其特征在于:所述的聚碳酸酯為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族聚碳酸酯。
3.根據權利要求1所述的柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜，其特征在于:所述的聚碳酸酯為芳香族聚碳酸酯。
4.根據權利要求1所述的柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜，其特征在于:所述的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、四氫呋喃、乙酸丁酯、四氯化碳、環(huán)己酮或鄰二氯苯、二甲苯、甲苯、苯中一種或幾種。
5.如權利要求1所述的柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將聚碳酸酯樹脂溶液；和溶劑用乳化器在8(T14(TC溫度環(huán)境下攪拌共混均勻； (2)在室溫下將納米鋁粉加入以上溶液中用乳化器混合，并經超聲波處理得到均勻混合的膠體共混物； (3)將以上共混物導入螺桿混合擠出機進行共混擠出，溫度控制在8(T90°C，擠出物經過濾、計量擠出、流延、冷卻、牽伸、牽引、卷取等工序，得到一種柔性或薄膜太陽能電池用聚碳酸酯膜。
【文檔編號】H01L51/48GK103904223SQ201210589326
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月31日 優(yōu)先權日:2012年12月31日
【發(fā)明者】張迎晨, 吳紅艷 申請人:中原工學院