柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜及其制備方法
【專利摘要】一種柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜及其制備方法，它由下述質量百分比的如下組分制成：環氧樹脂基樹脂溶液（環氧樹脂固含量為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環氧樹脂基膜。本發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電效率。
【專利說明】柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜及其制備方法，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生光電轉換反應發電。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，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定性，高遷移率，可構筑有序納米結構等優點，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]凡分子結構中含有環氧基團的高分子化合物統稱為環氧樹脂。固化后的環氧樹脂具有良好的物理、化學性能，它對金屬和非金屬材料的表面具有優異的粘接強度，介電性能良好，變定收縮率小，制品尺寸穩定性好，硬度高，柔韌性較好，對堿及大部分溶劑穩定，因而廣泛應用于國防、國民經濟各部門，作澆注、浸潰、層壓料、粘接劑、涂料等用途。就環氧樹脂而言其特點為:1.形式多樣。各種樹脂、固化劑、改性劑體系幾乎可以適應各種應用對形式提出的要求，其范圍可以從極低的粘度到高熔點固體。2.固化方便。選用各種不同的固化劑，環氧樹脂體系幾乎可以在O~180°C溫度范圍內固化。3.粘附力強。環氧樹脂分子鏈中固有的極性羥基和醚鍵的存在，使其對各種物質具有很高的粘附力。環氧樹脂固化時的收縮性低，產生的內應力小，這也有助于提高粘附強度。4.收縮性低。環氧樹脂和所用的固化劑的反應是通過直接加成反應或樹脂分子中環氧基的開環聚合反應來進行的，沒有水或其它揮發性副產物放出。它們和不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比，在固化過程中顯示出很低的收縮性(小于2%)。5.力學性能。固化后的環氧樹脂體系具有優良的力學性能。
6.電性能。 固化后的環氧樹脂體系是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優良絕緣材料。7.化學穩定性。通常，固化后的環氧樹脂體系具有優良的耐堿性、耐酸性和耐溶劑性。像固化環氧體系的其它性能一樣，化學穩定性也取決于所選用的樹脂和固化劑。適當地選用環氧樹脂和固化劑，可以使其具有特殊的化學穩定性能。8.尺寸穩定性。上述的許多性能的綜合，使環氧樹脂體系具有突出的尺寸穩定性和耐久性。9.耐霉菌。固化的環氧樹脂體系耐大多數霉菌，可以在苛刻的熱帶條件下使用。

【發明內容】

[0008]本發明的目的是提供一種柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜及其制備方法，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。
[0009]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
本發明的柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜，它由下述質量百分比的如下組分制成:環氧樹脂基樹脂溶液(環氧樹脂固含量為1-10%)8-12% ;納米鋁粉0.0001-0.1% ;余量為溶劑。
[0010]所述的環氧樹脂基樹脂為縮水甘油醚類環氧樹脂、縮水甘油酯類環氧樹脂、縮水甘油胺類環氧樹脂、線型脂肪族類環氧樹脂、脂環族類環氧樹脂中的一種或幾
所述的溶劑為醇、酯、醚、胺、酮、或芳烴中的一種或幾種。
[0011]所述的醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、己醇，或上述醇的氟化醇中的一種或多種。
[0012]所述的酮為丙酮、環已酮，甲乙酮、甲異丙酮、甲基乙基酮、二異丁基酮、二丙酮醇、N-甲基吡咯烷酮中的一種或多種。
[0013]所述的酯為醇醚酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、或丙酸乙酯、二醇醚乙酸酯、丁基乙二醇乙酸酯中的一種或多種。[0014]所述的醚為二乙醚、二丙醚、四氫呋喃、二惡烷、乙二醇乙醚或乙二醇甲醚中的一種或多種。
[0015]本發明的柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜的制備方法，包括如下步驟:
(O將環氧樹脂溶于部分溶劑中制成溶液；將環氧樹脂基溶液；溶劑用乳化器在
(Tl40°C溫度環境下攪拌共混均勻；
(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80-90V，擠出物經過濾、計量擠出、流延、冷卻、牽伸、牽引、卷取等工序，得到柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基月吳。
[0016]為適應環氧樹脂基膜做為太陽能電池應用的封裝用膜等工業需求，我們發明了納米鋁粉改性環氧樹脂基膜。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電效率。
[0017] 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，可以媲美傳統的太陽能電池。經使用本發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】
[0018]實施例1
(1)將8Kg縮水甘油醚類環氧樹脂溶液(環氧樹脂固含量為10%)(浙江開化誠信樹脂有限公司)、用20 Kg N，N-二甲基甲酰胺、IOKg甲苯配制成溶液，將環氧樹脂基溶液；61.9999Kg四氫呋喃用乳化器在0°C溫度環境下攪拌共混均勻；
(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°C，擠出物經150目過濾器過濾、計量泵進出壓力差IMPa計量擠出、流延膜厚100UMU0度空氣冷卻、2倍牽伸率牽伸、牽引、卷取等工序，得到一種柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜。
[0019]經使用本薄膜的薄膜太陽能電池比未使用的薄膜太陽能電池性能提高9.7%。
[0020]實施例2
(1)將9Kg縮水甘油酯類環氧樹脂溶液(環氧樹脂固含量為8%)(佛山市龍翔樹脂原料有限公司)、用10 Kg N, N-二甲基甲酰胺、IOKg丙酮、IOKg四氫呋喃、IOKg乙酸丁酯制成溶液；將環氧樹脂基溶液；50.9Kg四氫呋喃用乳化器在140°C溫度環境下攪拌共混均勻；
(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°C，擠出物經150目過濾器過濾、計量泵進出壓力差IMPa計量擠出、流延膜厚100UM、10度空氣冷卻、2倍牽伸率牽伸、牽引、卷取等工序，得到一種柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜。
[0021]經使用本薄膜的薄膜太陽能電池比未使用的薄膜太陽能電池性能提高3.6%。
[0022]實施例3
(1)將IOKg縮水甘油胺類環氧樹脂溶液(環氧樹脂固含量為5%)(佛山市龍翔樹脂原料有限公司)、用10 Kg N，N-二甲基甲酰胺、IOKg苯、IOKg四氫呋喃、IOKg乙酸丁酯配制成溶液，將環氧樹脂基溶液、49.999苯用乳化器在100°C溫度環境下攪拌共混均勻；
(2)在室溫下將0.0OlKg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90°C，擠出物經150目過濾器過濾、計量泵進出壓力差IMPa計量擠出、流延膜厚100UM、10度空氣冷卻、2倍牽伸率牽伸、牽引、卷取等工序，得到一種柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜。
[0023]經使用本薄膜的薄膜太陽能電池比未使用的薄膜太陽能電池性能提高14.8%。
[0024]實施例4
(1)將IlKg線型脂肪族類環氧樹脂溶液(環氧樹脂固含量為3%)(永州立大樹脂原料有限公司)、用10 Kg丁基乙二醇乙酸酯、IOKg 丁醇、IOKg四氫呋喃、IOKg四氫呋喃配制成溶液；將環氧樹脂基溶液、48.998 Kg 丁醇用乳化器在20°C溫度環境下攪拌共混均勻；
(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85°C，擠出物經150目過濾器過濾、計量泵進出壓力差IMPa計量擠出、流延膜厚100UM、10度空氣冷卻、2倍牽伸率牽伸、牽引、卷取等工序，得到一種柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜。
[0025]經使用本薄膜的薄膜太陽能電池比未使用的薄膜太陽能電池性能提高8.5%。
[0026]實施例5
(1)將12Kg脂環族類環氧樹脂溶液(環氧樹脂固含量為1%)(永州立大樹脂原料有限公司)、用40KgN，N- 二甲基甲酰胺配制成溶液；將環氧樹脂基溶液、47.95KgN, N- 二甲基甲酰胺用乳化器在80°C溫度環境下攪拌共混均勻；
(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85°C，擠出物經150目過濾器過濾、計量泵進出壓力差IMPa計量擠出、流延膜厚100UM、10度空氣冷卻、2倍牽伸率牽伸、牽引、卷取等工序，得到一種柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜。
[0027]經使用本薄膜的薄膜太陽能電池比未使用的薄膜太陽能電池性能提高9.3%。
【權利要求】
1.一種柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜，其特征在于，它由下述質量百分比的如下組分制成:環氧樹脂基樹脂溶液(環氧樹脂固含量為1-10%) 8-12%;納米鋁粉0.0001-0.1%;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環氧樹脂基膜，其特征在于:所述的環氧樹脂基樹脂為縮水甘油醚類環氧樹脂、縮水甘油酯類環氧樹脂、縮水甘油胺類環氧樹脂、線型脂肪族類環氧樹脂、脂環族類環氧樹脂中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜，其特征在于:其特征在于:所述的溶劑為醇、酯、醚、胺、酮、或芳烴中的一種或幾種。
4.根據權利要求3所述的柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜，其特征在于:其特征在于:所述的醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、己醇，或上述醇的氟化醇中的一種或多種。
5.根據權利要求3所述的柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜，其特征在于:其特征在于:所述的酮為丙酮、環已酮，甲乙酮、甲異丙酮、甲基乙基酮、二異丁基酮、二丙酮醇、N-甲基吡咯烷酮中的一種或多種。
6.根據權利要求3所述的柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜，其特征在于:其特征在于:所述的酯為醇醚酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲 酯、或丙酸乙酯、二醇醚乙酸酯、丁基乙二醇乙酸酯中的一種或多種。
7.根據權利要求3所述的柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜，其特征在于:其特征在于:所述的醚為二乙醚、二丙醚、四氫呋喃、二惡烷、乙二醇乙醚或乙二醇甲醚中的一種或多種。
8.如權利要求1所述的柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基膜的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (O將環氧樹脂溶于部分溶劑中制成溶液；將環氧樹脂基溶液；溶劑用乳化器在(Tl40°C溫度環境下攪拌共混均勻； (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，得到柔性或薄膜太陽能電池用環氧樹脂基月吳。
【文檔編號】C08L63/00GK103897339SQ201210588956
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月31日 優先權日:2012年12月31日
【發明者】張迎晨, 吳紅艷 申請人:中原工學院