一種具有上下轉(zhuǎn)換功能的太陽能減反膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種在太陽能減反膜中加入具有上下轉(zhuǎn)換功能的碳納米點，從而制備出具有對太陽光有更高利用率的新型太陽能減反膜，屬于功能高分子領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球人口增長和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源緊張和環(huán)境污染日益嚴(yán)重。而太陽能是取之不盡用之不竭的清潔可再生能源。因此，研究太陽能對解決能源和環(huán)境問題具有重大意義。目前，在現(xiàn)有工藝水平的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高太陽能電池效率的成本較高。如果能夠提高太陽能電池封裝組件對太陽光的利用率，則能以較低的成本獲得較高的發(fā)電量。在光伏蓋板表面鍍制減反膜是一種成本低廉并且能有效提高太陽能利用率的途徑。
[0003]太陽輻射光譜的99%以上在波長150-4000nm，其中大約50%的太陽光為可見光，其余為紫外光和紅外光。目前大多數(shù)太陽能電池都只能對特定波段的太陽光進(jìn)行有效利用，即使是光譜響應(yīng)范圍較寬的單結(jié)硅基太陽能電池也只能利用可見光區(qū)的能量。碳納米點作為一種新型的碳材料，碳納米點是一種繼富勒烯、碳納米管和石墨烯之后被發(fā)現(xiàn)的新的碳納米材料，通常為尺寸小于10nm，準(zhǔn)球形納米粒子，由于碳納米點具有的諸多優(yōu)點，使其成為最熱門的碳納米材料之一。通過特定的合成方法可以得到具有上下焚光轉(zhuǎn)換的碳納米點，其光頻轉(zhuǎn)換過程是將紫外光轉(zhuǎn)換為可見光(下轉(zhuǎn)換)同時將紅外光轉(zhuǎn)換為可見光(上轉(zhuǎn)換)，通過這種轉(zhuǎn)換可以拓寬太陽能電池的光譜響應(yīng)范圍，從而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。太陽能電池減反膜的主要作用是減少或消除太陽能電池硅表面或組件蓋板表面的反射光，增加這些元件的透光量，減少或消除系統(tǒng)的雜散光從而提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換的效率。
[0004]為了更好地增加太陽能電池對太陽光的利用率，本發(fā)明在減反膜減少反射光的基礎(chǔ)上，在減反膜中加入了新型碳納米點，將不能被太陽能電池利用的紫外或紅外光通過碳納米點上下熒光轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)化為能被利用的可見光，從而拓寬了太陽能電池的光譜利用范圍，進(jìn)而提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是將具有上下熒光轉(zhuǎn)換功能的新型碳納米點在溶膠-凝膠法制備太陽能減反膜過程中摻入進(jìn)去，從而得到含有碳納米點的新型太陽能減反膜。
本發(fā)明中用溶膠-凝膠法制備新型含碳納米點的太陽能減反膜的具體步驟和工藝條件如下:
I)減反膜基質(zhì)的溶膠制備:
以醇鹽為前驅(qū)體，無水乙醇為溶劑，鹽酸為催化劑，在室溫條件下將醇鹽、無水乙醇、去離子水等按照一定的摩爾比混合，鹽酸調(diào)節(jié)PH值后攪拌、陳化一定時間獲得穩(wěn)定的溶膠。
[0006]2)碳納米點溶膠的制備:
將具有上下熒光轉(zhuǎn)化功能的碳納米點溶在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，攪拌、室溫陳化一段時間獲得穩(wěn)定的溶膠。
[0007]3)鍍膜用溶膠的配制:
在減反膜基質(zhì)溶膠中滴加適量碳納米點溶膠，充分?jǐn)嚢韬箪o置，獲得鍍膜用溶膠。
[0008]4)鍍制減反膜:
選擇適當(dāng)?shù)腻兡し椒ǎ瑢㈠兡び萌苣z鍍制成所需要的太陽能電池減反膜。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案步驟I)中，醇鹽為硅醇鹽、鈦醇鹽中的一種或兩種。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案步驟I)中，醇鹽、無水乙醇和去離子水的摩爾比為1:6:3或1:12:3ο
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案步驟I)中，用鹽酸調(diào)節(jié)PH值的最佳值為2 - 4。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案步驟I)中，攪拌時間為30 min，陳化時間為5 - 8 d。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)方案步驟2)中，溶解碳納米點的溶劑為乙醇、乙醚、DMF中一種或多種。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)方案步驟2)中，攪拌時間為30 min,陳化時間為12 h。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)方案步驟3)中，靜置時間為l_2h，緩慢滴加碳納米點溶膠以保證其混合均勻。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)方案步驟4 )中，所述的鍍膜方法為提拉鍍膜法、噴涂法、輥涂法中的一種。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢:運用常用的制備減反膜的溶膠-凝膠技術(shù)來制備新型含碳納米點的減反膜，可均勻定量地?fù)饺胩技{米點，并實現(xiàn)分子水平上的均勻摻雜。在減反膜減少反射光的基礎(chǔ)上，在減反膜中加入了新型碳納米點，從而拓寬了太陽能電池的光譜利用范圍，進(jìn)而提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0018]【具體實施方式】:
范例I
I)將摩爾比為1:6:3的硅酸乙酯(醇鹽)、無水乙醇和去離子水混合，加入鹽酸調(diào)節(jié)PH值為2，攪拌30 min后，室溫陳化5d，獲得穩(wěn)定的聚娃氧燒溶膠。
[0019]2)取適量碳納米點溶解在乙醇中，用30 min后，室溫陳化12 h，獲得穩(wěn)定的碳納米點溶膠。
[0020]3)用膠頭滴管吸收適量碳納米點滴加在聚硅氧烷溶膠中，充分?jǐn)嚢璨㈧o置1-2 h獲得所需的鍍膜用溶膠。
[0021]4)鍍膜用溶膠經(jīng)0.2 μ m的微孔濾膜過濾，在密封防震的HffTL0.01型垂直恒溫提拉機(jī)中進(jìn)行。提拉速度為80?100mm/min，實驗溫度為25°C，濕度為40%?60%，鍍膜用基片為經(jīng)酸浸泡并被超聲清洗過的K9玻璃。試樣鍍膜后先在200°C條件下烘烤lOmin，再在500°C下燒結(jié)30min即可得到所需減反膜。
[0022]范例2
I)將摩爾比為1:6:3的硅酸乙酯(醇鹽)、無水乙醇和去離子水混合，加入鹽酸調(diào)節(jié)PH值為4，攪拌30 min后，室溫陳化8 d，獲得穩(wěn)定的聚硅氧烷溶膠。
[0023]2)取適量碳納米點溶解在乙醇中，攪拌30 min后，室溫陳化12 h，獲得穩(wěn)定的碳納米點溶膠。
[0024]3)用膠頭滴管吸收適量碳納米點滴加在聚硅氧烷溶膠中，充分?jǐn)嚢璨㈧o置1-2 h獲得所需的鍍膜用溶膠。
[0025]4)鍍膜用溶膠經(jīng)0.2 μ m的微孔濾膜過濾，在密封防震的HffTL0.01型垂直恒溫提拉機(jī)中進(jìn)行。提拉速度為80?100mm/min，實驗溫度為25°C，濕度為40%?60%。鍍膜用基片經(jīng)酸浸泡并被超聲清洗過的K9玻璃。試樣鍍膜后先在200°C條件下烘烤lOmin，再在500°C下燒結(jié)30min即可得到所需減反膜。
[0026]
范例3
I)將摩爾比為1:12:3的硅酸乙酯(醇鹽)、無水乙醇和去離子水混合，加入鹽酸調(diào)節(jié)PH值為2，攪拌30 min后，室溫陳化5 d獲得穩(wěn)定的聚硅氧烷溶膠。
[0027]2)取適量碳納米點溶解在乙醇中，攪拌30 min后，室溫陳化12 h，獲得穩(wěn)定的碳納米點溶膠。
[0028]3)用膠頭滴管吸收適量碳納米點滴加在聚硅氧烷溶膠中，充分?jǐn)嚢璨㈧o置1-2 h獲得所需的鍍膜用溶膠。
[0029]4)鍍膜用溶膠經(jīng)0.2 μ m的微孔濾膜過濾，在密封防震的HffTL0.0l型垂直恒溫提拉機(jī)中進(jìn)行。提拉速度為80?100mm/min，實驗溫度為25°C，濕度為40%?60%。鍍膜用基片為經(jīng)酸浸泡并被超聲波清洗過的K9玻璃，試樣鍍膜后先在200°C條件下烘烤lOmin，再在500°C下燒結(jié)30min即可得到所需減反膜。
[0030]
范例4
I)將摩爾比為1:12:3的硅酸乙酯(醇鹽)、無水乙醇和去離子水混合，加入鹽酸調(diào)節(jié)PH值為4，攪拌30 min后，室溫陳化8 d，獲得穩(wěn)定的聚硅氧烷溶膠。
[0031]2)取適量碳納米點溶解在乙醇中，攪拌30 min后，室溫陳化12 h，獲得穩(wěn)定的碳納米點溶膠。
[0032]3)用膠頭滴管吸收適量碳納米點滴加在聚硅氧烷溶膠中，充分?jǐn)嚢璨㈧o置1-2 h獲得所需的鍍膜用溶膠。
[0033]4)鍍膜用溶膠經(jīng)0.2 μ m的微孔濾膜過濾，在密封防震的HffTL0.0l型垂直恒溫提拉機(jī)中進(jìn)行。提拉速度為80?100mm/min，實驗溫度為25°C，濕度為40%?60%。鍍膜用基片經(jīng)酸浸泡并被超聲清洗過的K9玻璃。試樣鍍膜后先在200°C條件下烘烤lOmin，再在500°C下燒結(jié)30min即可得到所需減反膜。
【主權(quán)項】
1.一種具有上下轉(zhuǎn)換功能的太陽能減反膜及其制備方法，其特征在于，采用如下步驟和工藝條件:首先，將醇鹽、無水乙醇、去離子水等按照一定的摩爾比混合，鹽酸調(diào)節(jié)PH值后攪拌、室溫陳化一段時間獲得穩(wěn)定的溶膠；然后，將具有上下熒光轉(zhuǎn)換功能的碳納米點溶在適當(dāng)溶劑中，攪拌、室溫陳化一段時間后獲得碳納米點溶膠；之后將碳納米點溶膠滴加到減反膜基質(zhì)溶膠中，充分?jǐn)嚢枋苟呋旌暇鶆蚝箪o置，獲得鍍膜用溶膠；最后選取適當(dāng)?shù)腻兡し椒ㄟM(jìn)行鍍膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有上下轉(zhuǎn)換功能的太陽能減反膜及其制備方法，其特征在于，所述的醇鹽為硅醇鹽、鈦醇鹽中的一種或兩種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有上下轉(zhuǎn)換功能的太陽能減反膜及其制備方法，其特征在于，所述的醇鹽、無水乙醇和去離子水的摩爾比為1:6:3或1:12:3。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有上下轉(zhuǎn)換功能的太陽能減反膜及其制備方法，其特征在于，鹽酸調(diào)節(jié)的PH值為2-4。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有上下轉(zhuǎn)換功能的太陽能減反膜及其制備方法，其特征在于，制備減反膜基質(zhì)溶膠時的攪拌時間為30 min，陳化時間為5 - 8 d。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有上下轉(zhuǎn)換功能的太陽能減反膜及其制備方法，其特征在于，所述的溶解碳納米點的溶劑為乙醇、乙醚、DMF中的一種或多種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有上下轉(zhuǎn)換功能的太陽能減反膜及其制備方法，其特征在于，制備碳納米點溶膠時的攪拌時間為30 min，陳化時間為12 h。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有上下轉(zhuǎn)換功能的太陽能減反膜及其制備方法，其特征在于，混合溶膠的靜置時間為l_2h。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有上下轉(zhuǎn)換功能的太陽能減反膜及其制備方法，其特征在于，所述的鍍膜方法為提拉鍍膜法、噴涂法、輥涂法中的一種。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有上下轉(zhuǎn)換功能的太陽能減反膜的制備方法。運用常用的制備減反膜的溶膠-凝膠技術(shù)來制備新型含碳納米點的減反膜，均勻定量地?fù)饺胩技{米點，并實現(xiàn)分子水平上的均勻摻雜。在減反膜減少反射光的基礎(chǔ)上，在減反膜中加入了新型碳納米點，從而拓寬了太陽能電池的光譜利用范圍，進(jìn)而提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
【IPC分類】H01L31/18, H01L31/0216
【公開號】CN105023957
【申請?zhí)枴緾N201510404582
【發(fā)明人】劉勇, 霍紹森, 陳志遠(yuǎn)
【申請人】北京化工大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月13日