一种转光胶膜及其制备方法和应用

本发明涉及光伏，具体涉及一种转光胶膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、以聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物(eva)和聚烯烃(poe)为代表的高透胶膜是光伏组件封装的关键材料和技术，然而，由于高透胶膜无法阻挡高能量、低波长的紫外光子对电池组件的破坏，使得光伏组件无法满足25年的稳定性要求。当前较成熟的技术方案是在胶膜中投入紫外截止剂，然而这种技术损失了部分光子，造成光伏组件发电效率下降。

2、转光材料种类繁多，包括无机荧光粉、有机分子、稀土转光材料和半导体量子点等。例如，公开号为cn102093628a的专利说明书公开了一种光转换用eva胶膜，利用具有光转换功能的含β-二酮与吡啶类衍生物的混合稀土配合物代替常规eva胶膜中的紫外光吸收剂和稳定剂，从而使所得到的eva胶膜能够把吸收到的紫外光转换为可见光提供给太阳能电池利用，由于存在上述光转换过程，使得原本被常规紫外光吸收剂吸收并转换为热能而损失掉的紫外光得到利用，因而能够有效提高太阳能电池光电转换效率。又如，公开号为cn116478633a的专利说明书公开了一种转光胶膜组合物，其中加入的转光剂为苯并三氮唑类化合物。

3、一般而言，光伏应用的转光剂需要同时满足如下条件：

4、第一：仅阻挡300～400nm的光子，400～1100nm的光子透过率在90％以上；

5、第二：转光剂在eva或poe胶膜中高度分散，并且单个分子或粒子的尺寸需要达到或者小于纳米级别，以免光子散射而导致400～1100nm的光子被阻挡；

6、第三：具有高的光子转换效率和稳定性。

7、因此，需要开发一种转光技术能够满足上述三条条件，其在提高光伏组件效率方面具有广泛应用前景。

技术实现思路

1、针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种转光胶膜，在eva或poe胶膜基础上添加了特定量的转光剂9,10-二苯基蒽和/或其衍生物，所得转光胶膜具有接近100％转光效率，可将300～400nm的高能量光子转换成452nm附近的低能量光子。

2、具体技术方案如下：

3、一种转光胶膜，所述转光胶膜的原料组成包括质量比为1000～30000:1的基体树脂和转光剂；

4、所述基体树脂为eva或poe；

5、所述转光剂选自具有如下式(i)或(ii)所示结构的化合物中的至少一种：

6、

7、其中，r1、r2分别独立选自h、c1～c18烷基或c1～c18烷氧基，n为10～10000。

8、发明人研究发现，如果将上述转光剂替换为含有亲水性基团(例如羧基等)的9,10-二苯基蒽衍生物，所得转光胶膜会有团聚物残留，转光剂在eva或poe胶膜中分散性差，散射影响可见光透过，转光效率下降，光伏电池效率下降。

9、在一实施例中，所述转光胶膜的原料组成还可包括软化剂。进一步的，所述软化剂可为低极性软化剂或非极性软化剂。

10、所述低极性软化剂可包括氯仿、乙醚、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酮中的至少一种。

11、所述非极性软化剂可包括甲苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、辛烷、己烷、庚烷、煤油中的至少一种。

12、在一实施例中，所述软化剂的体积与所述基体树脂的质量之比不大于5ml:1g。进一步的，所述软化剂的体积与所述基体树脂的质量之比可为0.1～5ml:1g。

13、在一实施例中，所述基体树脂为eva，所述软化剂为低极性软化剂。

14、在一实施例中，所述基体树脂为poe，所述软化剂为非极性软化剂。

15、本发明还提供了所述的转光胶膜的一种制备方法，将所述基体树脂和所述转光剂混合加热至80～150℃并搅拌使所述转光剂在所述基体树脂中充分分散，直至混合物完全透明且无肉眼可见的团聚物，然后冷却得所述转光胶膜。进一步的，所述搅拌的时间可为0.5～6h。

16、本发明还提供了所述的转光胶膜的另一种制备方法，将所述转光剂溶于所述软化剂中，接着加入所述基体树脂并搅拌，所述基体树脂在所述软化剂中软化并与所述转光剂充分混合，然后在80～150℃干燥去除部分或全部所述软化剂，冷却得到所述转光胶膜。进一步的：当所述基体树脂为eva时，所述软化剂可为低极性软化剂；当所述基体树脂为poe时，所述软化剂可为非极性软化剂。

17、本发明中，在软化剂和/或高温作用下，转光剂和基体树脂充分混合，无明显团聚物产生。本发明制得的转光胶膜既可以阻挡紫外光子对光伏电池的损害，提高电池稳定性，又可以将高能光子有效利用，提高光伏组件效率。

18、本发明还提供了所述的转光胶膜在光伏组件中的应用。

19、作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种光伏组件，包括所述的转光胶膜。

20、本发明与现有技术相比，有益效果有：

21、本发明的转光胶膜在制备过程中转光剂和基体树脂充分混合，无肉眼可见的团聚，可避免光子散射，可实现超过94％甚至接近100％转光效率，可将300～400nm的光子转换成452nm的光子，400～1100nm的光子透过率达到91％以上，可在满足光伏组件稳定性提升的同时进一步提升光伏电池效率。

技术特征：

1.一种转光胶膜，其特征在于，所述转光胶膜的原料组成包括质量比为1000～30000:1的基体树脂和转光剂；

2.根据权利要求1所述的转光胶膜，其特征在于，所述转光胶膜的原料组成还包括软化剂；

3.根据权利要求2所述的转光胶膜，其特征在于，所述软化剂的体积与所述基体树脂的质量之比为0.1～5ml:1g。

4.根据权利要求2或3所述的转光胶膜，其特征在于，所述基体树脂为eva，所述软化剂为低极性软化剂。

5.根据权利要求2或3所述的转光胶膜，其特征在于，所述基体树脂为poe，所述软化剂为非极性软化剂。

6.根据权利要求1所述的转光胶膜的制备方法，其特征在于，将所述基体树脂和所述转光剂混合加热至80～150℃并搅拌使所述转光剂在所述基体树脂中充分分散，直至混合物完全透明且无肉眼可见的团聚物，然后冷却得所述转光胶膜。

7.根据权利要求6所述的转光胶膜的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为0.5～6h。

8.根据权利要求2～5任一项所述的转光胶膜的制备方法，其特征在于，将所述转光剂溶于所述软化剂中，接着加入所述基体树脂并搅拌，所述基体树脂在所述软化剂中软化并与所述转光剂充分混合，然后在80～150℃干燥去除部分或全部所述软化剂，冷却得到所述转光胶膜。

9.根据权利要求1～5任一项所述的转光胶膜在光伏组件中的应用。

10.一种光伏组件，其特征在于，包括权利要求1～5任一项所述的转光胶膜。

技术总结本发明公开了一种转光胶膜及其制备方法和在光伏组件中的应用。转光胶膜的原料组成包括质量比为1000～30000:1的基体树脂和转光剂，以及可选择性加入的软化剂；基体树脂为EVA或POE；转光剂为9,10‑二苯基蒽和/或其衍生物。制备方法：将基体树脂和转光剂混合加热至80～150℃并搅拌使转光剂在基体树脂中充分分散，直至混合物完全透明且无肉眼可见的团聚物，然后冷却得转光胶膜；或者，将转光剂溶于软化剂中，接着加入基体树脂，基体树脂在软化剂中软化并与转光剂充分混合，然后在80～150℃干燥去除部分或全部软化剂，冷却得到转光胶膜。技术研发人员：左立见,谢杭清受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20