一種柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜及其制備方法
【專利摘要】一種柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜及其制備方法，該膜的組份包括：聚脂樹脂100重量份；納米鋁粉0.0001-0.1重量份。利用螺桿式共混、擠出設備將聚脂；納米鋁粉等共混，并擠出；經過濾導入流延模頭，經烘干、冷卻、牽伸、卷取等工序得到太陽能電池用聚脂膜。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】一種柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜及其制備方法，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]聚酯，由多元醇和多元酸縮聚而得的聚合物總稱，包括飽和聚脂和不飽和聚脂等。聚酯分子結構高度對稱，具有一定的結晶取向能力，故而具有較高的成膜性和成型性。主要指聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，習慣上也包括聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等線型熱塑性樹脂。是一類性能優異、用途廣泛的工程塑料。也可制成聚酯纖維和聚酯薄膜。聚酯具有很好的光學性能和耐候性，非晶態的聚酯塑料具有良好的光學透明性。另外聚酯塑料具有優良的耐磨耗摩擦性和尺寸穩定性及電絕緣性。PBT與PET分子鏈結構相似，大部分性質也是一樣的，只是分子主鏈由兩個亞甲基變成了四個，所以分子更加柔順，加工性能更加優良。合成聚酯樹脂時，若通過化學反應引入一些其它成份，可擁有聚酯樹脂原本不具備的性能，達到改善和突出某種性能目的，來達到特殊的應用性能要求，目前使用較多的是環氧、丙烯酸、有機硅改性聚酯樹脂。不飽和聚脂有室溫固化和熱固化兩種:①室溫固化，向上述制得的不飽和聚酯溶液中分別加入引發劑(例如過氧化苯甲酰、環己酮過氧化物等)和促進劑(如N，N-二甲基苯胺、鈷鹽)，使聚酯液在室溫下先形成凝膠，再進行固化。②熱固化，可以只加過氧化苯甲酰引發劑，加熱至100°C左右而固化。無論是室溫固化還是熱固化，其反應都是首先由引發劑分解產生的初級自由基引發苯乙烯聚合，形成低聚體的活性自由基，然后再連接到不飽和聚酯主鏈上的雙鍵上，進行共聚交聯反應。此外，也可用紫外線、電子束、Y射線等輻照固化。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。

【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聚脂膜及其制備方法，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聚脂膜，由下述重量份的如下組分制成:聚脂樹脂100 ;納米鋁粉 0.0001-0.1。
[0010]所述的聚脂樹脂為不飽和聚脂樹脂或不飽和聚脂樹脂與環氧樹脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、有機硅改性樹脂中的任意一種。
[0011]不飽和聚酯樹脂，一般是由不飽和二元酸(酸酐)或者飽和二元酸(酸酐)與二元醇縮聚而成的具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。通常，聚酯化縮聚反應是在190~220°C進行，直至達到預期的酸值(或粘度)，在聚酯化縮反應結束后，趁熱加入一定量的乙烯基單體，配成粘稠的液體，這樣的聚合物溶液稱之為不飽和聚酯樹脂。
[0012]所述的不飽和聚脂樹脂，包括鄰苯型、間苯型、對苯型、雙酚A型、鹵代不飽和聚酯、乙烯基酯型等。牌號如 191、196、199、2608、902A3、Xm-l、Xm-2、197、3301、323。
[0013]本發明的柔性薄膜太陽能電池用聚脂膜的制備方法，包括如下步驟:
(1)將100重量份的聚脂樹脂；0.0001-0.1重量份的納米鋁粉，用攪拌器在-10-40度溫度環境下攪拌共混均勻；
(2)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220-290°C，擠出物經過濾、計量擠出、流延、烘干、冷卻、牽伸、牽引、卷取工序，得到柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜。
[0014]本發明的柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜，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。
[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，可以媲美傳統的太陽能電池。
[0016]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】
[0017]實施例1
將聚酯樹脂191 (溫州市中僑高分子材料實業公司)100 Kg;納米鋁粉0.02 Kg用攪拌器在10°C溫度環境下攪拌共混均勻；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285°C，擠出物經100目過濾器過濾、計量擠出(計量泵進出壓力3MPa)、流延機流延100UM厚薄膜、隧道烘干溫度80°C烘干、10度空氣冷卻、3倍牽伸、牽弓1、卷取等工序，得到一種柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜。
[0018]實施例2
將聚酯樹脂196 (溫州市中僑高分子材料實業公司)100 Kg ;納米鋁粉0.0OOlKg用攪拌器在-1o°c溫度環境下攪拌共混均勻；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290°C，擠出物經100目過濾器過濾、計量擠出(計量泵進出壓力3MPa)、流延機流延100UM厚薄膜、隧道烘干溫度80 V烘干、10度空氣冷卻、3倍牽伸、牽引、卷取等工序，得到一種柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜。
[0019]實施例3
將聚酯樹脂2608 (德國拜耳)100 Kg;納米鋁粉0.1 Kg用攪拌器在20°C溫度環境下攪拌共混均勻；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220°C，擠出物經100目過濾器過濾、計量擠出(計量泵進出壓力3MPa)、流延機流延100UM厚薄膜、隧道烘干溫度80度烘干、10度空氣冷卻、3倍牽伸、牽引、卷取等工序，得到一種柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜。
[0020]實施例4
將聚酯樹脂Xm-1 (無錫市阿爾茲化工有限公司)100 Kg;納米鋁粉0.002 Kg用攪拌器在0°C溫度環境下攪拌共混均勻；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250°C，擠出物經100目過濾器過濾、計量擠出(計量泵進出壓力3MPa)、流延機流延100UM厚薄膜、隧道烘干溫度80度烘干、10度空氣冷卻、3倍牽伸、牽引、卷取等工序，得到一種柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜。
[0021] 實施例5將聚酯樹脂3301 (濟南化工助劑有限公司)100 Kg;納米鋁粉0.05 Kg用攪拌器在0.C溫度環境下攪拌共混均勻；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250°C，擠出物經100目過濾器過濾、計量擠出(計量泵進出壓力3MPa)、流延機流延100UM厚薄膜、隧道烘干溫度80度烘干、10度空氣冷卻、3倍牽伸、牽引、卷取等工序，得到一種柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜。
【權利要求】
1.一種柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜，其特征在于:由下述重量份的如下組分制成:聚脂樹脂100 ;納米鋁粉0.0001-0.1。
2.根據權利要求1所述的柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜，其特征在于:所述的聚脂樹脂為不飽和聚脂樹脂或不飽和聚脂樹脂與環氧樹脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、有機硅改性樹脂中的任意一種。
3.權利要求1所述的柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜的加工方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)將100重量份的聚脂樹脂；0.0001-0.1重量份的納米鋁粉，用攪拌器在-10~40℃溫度環境下攪拌共混均勻； (2)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220-290°C，擠出物經過濾、計量擠出、流 延、烘干、冷卻、牽伸、牽引、卷取工序，得到柔性或薄膜太陽能電池用聚脂膜。
【文檔編號】C08L63/00GK103897352SQ201210588993
【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