一種柔性或薄膜太陽(yáng)能電池用聚脂膜及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種柔性或薄膜太陽(yáng)能電池用聚脂膜及其制備方法，該膜的組份包括：聚脂樹(shù)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(shè)備將聚脂；納米鋁粉等共混，并擠出；經(jīng)過(guò)濾導(dǎo)入流延模頭，經(jīng)烘干、冷卻、牽伸、卷取等工序得到太陽(yáng)能電池用聚脂膜。本發(fā)明所制作出來(lái)的產(chǎn)品，附于薄膜太陽(yáng)能電池受光表面或做太陽(yáng)能電池的上封裝膜，直接提高柔性或薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種柔性或薄膜太陽(yáng)能電池用聚脂膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柔性或薄膜太陽(yáng)能電池用聚脂膜及其制備方法，通過(guò)使用該膜封裝在柔性或薄膜太陽(yáng)能電池入光面的表面，直接提高柔性或薄膜太陽(yáng)能電池的效率。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酯，由多元醇和多元酸縮聚而得的聚合物總稱(chēng)，包括飽和聚脂和不飽和聚脂等。聚酯分子結(jié)構(gòu)高度對(duì)稱(chēng)，具有一定的結(jié)晶取向能力，故而具有較高的成膜性和成型性。主要指聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)，習(xí)慣上也包括聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等線型熱塑性樹(shù)脂。是一類(lèi)性能優(yōu)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(xué)性能和耐候性，非晶態(tài)的聚酯塑料具有良好的光學(xué)透明性。另外聚酯塑料具有優(yōu)良的耐磨耗摩擦性和尺寸穩(wěn)定性及電絕緣性。PBT與PET分子鏈結(jié)構(gòu)相似，大部分性質(zhì)也是一樣的，只是分子主鏈由兩個(gè)亞甲基變成了四個(gè)，所以分子更加柔順，加工性能更加優(yōu)良。合成聚酯樹(shù)脂時(shí)，若通過(guò)化學(xué)反應(yīng)引入一些其它成份，可擁有聚酯樹(shù)脂原本不具備的性能，達(dá)到改善和突出某種性能目的，來(lái)達(dá)到特殊的應(yīng)用性能要求，目前使用較多的是環(huán)氧、丙烯酸、有機(jī)硅改性聚酯樹(shù)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(fā)劑(例如過(guò)氧化苯甲酰、環(huán)己酮過(guò)氧化物等)和促進(jìn)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(jìn)行固化。②熱固化，可以只加過(guò)氧化苯甲酰引發(fā)劑，加熱至100°C左右而固化。無(wú)論是室溫固化還是熱固化，其反應(yīng)都是首先由引發(fā)劑分解產(chǎn)生的初級(jí)自由基引發(fā)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(jìn)行共聚交聯(lián)反應(yīng)。此外，也可用紫外線、電子束、Y射線等輻照固化。
[0003]在太陽(yáng)能的有效利用項(xiàng)目當(dāng)中:光電利用是近些年來(lái)發(fā)展最快，最具活力的研究領(lǐng)域。一般太陽(yáng)能電池的制作主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電轉(zhuǎn)換反應(yīng)發(fā)電。根據(jù)所用材料的不同，太陽(yáng)能電池可分為:1、硅太陽(yáng)能電池；2、以無(wú)機(jī)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(yáng)能電池；3、以功能高分子材料制備的太陽(yáng)能電池；4、納米晶太陽(yáng)能電池等。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)工作效率最高的是以II1-V族半導(dǎo)體無(wú)機(jī)材料為原材料的產(chǎn)品。例如:砷化鎵/鍺單一接面型的量子井陷晶結(jié)構(gòu)，其光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)>18 % ;而多重接面量子井陷晶結(jié)構(gòu)之太陽(yáng)電池，例如:磷化銦鎵/砷化鎵/鍺，其光電轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)>30 %。目前應(yīng)用最廣，以硅為主:包括非晶硅，光電轉(zhuǎn)換效率約9 % ;多晶硅，光電轉(zhuǎn)換效率約14 % ;單晶硅，光電轉(zhuǎn)換效率約17 %。雖然在價(jià)格上，VI族元素Si要比II1-V族半導(dǎo)體GaAs便宜，但其制造的價(jià)格，與高分子有機(jī)太陽(yáng)能電池相比，還是昂貴許多；而在應(yīng)用上，質(zhì)輕又無(wú)破裂之虞的全塑化有機(jī)太陽(yáng)能電池可經(jīng)由印刷的加工實(shí)現(xiàn)，除價(jià)格降低外，更適合可攜式電子產(chǎn)品的需求，且在室內(nèi)或陰天均能正常使用(這是硅質(zhì)太陽(yáng)能電池所無(wú)法達(dá)到的)，使得它的實(shí)用性及市場(chǎng)應(yīng)用廣度更加提升。
[0005]太陽(yáng)能電池是 一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，會(huì)推進(jìn)更清潔的能源生產(chǎn)。但是太陽(yáng)能電池的成本問(wèn)題，降低了太陽(yáng)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。為克服這個(gè)問(wèn)題，薄膜太陽(yáng)能電池是目前廣泛應(yīng)用的技術(shù)，可以大量減少昂貴半導(dǎo)體材料的使用量，但薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收量較低，性能比不上傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池。
[0006]薄膜太陽(yáng)能模塊是由玻璃基板、金屬層、透明導(dǎo)電層、電器功能盒、膠合材料、半導(dǎo)體層等所構(gòu)成的。有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合太陽(yáng)能電池是基于有機(jī)共軛高分子-無(wú)機(jī)納米晶復(fù)合材料體系的太陽(yáng)能電池，因同時(shí)具有機(jī)高分子材料成膜性好，能級(jí)結(jié)構(gòu)及帶隙易于調(diào)節(jié)，可以通過(guò)濕法制備低成本、大面積、柔性太陽(yáng)能電池器件以及無(wú)機(jī)納米晶材料高穩(wěn)定性，高遷移率，可構(gòu)筑有序納米結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，而成為近年來(lái)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。金屬納米粒子可以引導(dǎo)光更好地進(jìn)入太陽(yáng)能電池，防止光逃逸。在傳統(tǒng)的“厚膜”太陽(yáng)能電池中，納米粒子沒(méi)有什么效果，因?yàn)樗械墓饩€吸收都是通過(guò)這種膜，這就依賴(lài)它的厚度。然而，對(duì)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(shí)間，使總體吸收的光達(dá)到一種水平，可以媲美傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池。
[0007]鋁與銀納米粒子在可見(jiàn)部分的頻譜中，可以很好地聚焦光線進(jìn)入太陽(yáng)能電池。但是光學(xué)共振也會(huì)導(dǎo)致納米粒子吸收光，這就意味著太陽(yáng)能電池的效率會(huì)較低。銀納米粒子共振正好處在太陽(yáng)能電池關(guān)鍵吸收光譜部分，所以光的吸收是相當(dāng)可觀的。鋁納米粒子共振超出了太陽(yáng)能電池關(guān)鍵光譜部分。對(duì)能量的損耗較小，此外，鋁粒子很容易鈍化，雖然會(huì)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(huì)更多地進(jìn)入廣譜波長(zhǎng)范圍。這會(huì)帶來(lái)更大的吸收，從而提高電池的整體效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種柔性或薄膜太陽(yáng)能電池用聚脂膜及其制備方法，通過(guò)使用該膜封裝在柔性或薄膜太陽(yáng)能電池入光面的表面，直接提高柔性或薄膜太陽(yáng)能電池的效率。并具經(jīng)封裝的柔性或薄膜太陽(yáng)能電池具有自清潔的作用。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的柔性或薄膜太陽(yáng)能電池用聚脂膜，由下述重量份的如下組分制成:聚脂樹(shù)脂100 ;納米鋁粉 0.0001-0.1。
[0010]所述的聚脂樹(shù)脂為不飽和聚脂樹(shù)脂或不飽和聚脂樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、有機(jī)硅改性樹(shù)脂中的任意一種。
[0011]不飽和聚酯樹(shù)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(yīng)是在190~220°C進(jìn)行，直至達(dá)到預(yù)期的酸值(或粘度)，在聚酯化縮反應(yīng)結(jié)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(chēng)之為不飽和聚酯樹(shù)脂。
[0012]所述的不飽和聚脂樹(shù)脂，包括鄰苯型、間苯型、對(duì)苯型、雙酚A型、鹵代不飽和聚酯、乙烯基酯型等。牌號(hào)如 191、196、199、2608、902A3、Xm-l、Xm-2、197、3301、323。
[0013]本發(fā)明的柔性薄膜太陽(yáng)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(shù)脂；0.0001-0.1重量份的納米鋁粉，用攪拌器在-10-40度溫度環(huán)境下攪拌共混均勻；
(2)將以上共混物導(dǎo)入螺桿混合擠出機(jī)進(jìn)行共混擠出，溫度控制在220-290°C，擠出物經(jīng)過(guò)濾、計(jì)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(yáng)能電池用聚脂膜。
[0014]本發(fā)明的柔性或薄膜太陽(yáng)能電池用聚脂膜，既可以使用于薄膜太陽(yáng)能電池的背光板處，也可以使用于薄膜太陽(yáng)能電池的入光膜表面，同時(shí)也可以使用于薄膜太陽(yáng)能電池的中間層，提高太陽(yáng)能電池的光吸收效率。提高太陽(yáng)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(huì)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(huì)更多地進(jìn)入廣譜波長(zhǎng)范圍。這會(huì)帶來(lái)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(shí)間，使總體吸收的光達(dá)到一種水平，可以媲美傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池。
[0016]經(jīng)使用本發(fā)明薄膜處理的薄膜太陽(yáng)能電池比未經(jīng)本薄膜處理的薄膜太陽(yáng)能電池性能提高3-15%。薄膜太陽(yáng)能電池使用該薄膜后，金屬鋁納米粒子可以引導(dǎo)光較好地進(jìn)入太陽(yáng)能電池，防止光逃逸。解決傳統(tǒng)的“厚膜”太陽(yáng)能電池中，納米粒子沒(méi)有什么效果而所有的光線吸收必需依賴(lài)厚度解決的問(wèn)題。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
將聚酯樹(shù)脂191 (溫州市中僑高分子材料實(shí)業(yè)公司)100 Kg;納米鋁粉0.02 Kg用攪拌器在10°C溫度環(huán)境下攪拌共混均勻；將以上共混物導(dǎo)入螺桿混合擠出機(jī)進(jìn)行共混擠出，溫度控制在285°C，擠出物經(jīng)100目過(guò)濾器過(guò)濾、計(jì)量擠出(計(jì)量泵進(jìn)出壓力3MPa)、流延機(jī)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(yáng)能電池用聚脂膜。
[0018]實(shí)施例2
將聚酯樹(shù)脂196 (溫州市中僑高分子材料實(shí)業(yè)公司)100 Kg ;納米鋁粉0.0OOlKg用攪拌器在-1o°c溫度環(huán)境下攪拌共混均勻；將以上共混物導(dǎo)入螺桿混合擠出機(jī)進(jìn)行共混擠出，溫度控制在290°C，擠出物經(jīng)100目過(guò)濾器過(guò)濾、計(jì)量擠出(計(jì)量泵進(jìn)出壓力3MPa)、流延機(jī)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(yáng)能電池用聚脂膜。
[0019]實(shí)施例3
將聚酯樹(shù)脂2608 (德國(guó)拜耳)100 Kg;納米鋁粉0.1 Kg用攪拌器在20°C溫度環(huán)境下攪拌共混均勻；將以上共混物導(dǎo)入螺桿混合擠出機(jī)進(jìn)行共混擠出，溫度控制在220°C，擠出物經(jīng)100目過(guò)濾器過(guò)濾、計(jì)量擠出(計(jì)量泵進(jìn)出壓力3MPa)、流延機(jī)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(yáng)能電池用聚脂膜。
[0020]實(shí)施例4
將聚酯樹(shù)脂Xm-1 (無(wú)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(huán)境下攪拌共混均勻；將以上共混物導(dǎo)入螺桿混合擠出機(jī)進(jìn)行共混擠出，溫度控制在250°C，擠出物經(jīng)100目過(guò)濾器過(guò)濾、計(jì)量擠出(計(jì)量泵進(jìn)出壓力3MPa)、流延機(jī)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(yáng)能電池用聚脂膜。
[0021] 實(shí)施例5將聚酯樹(shù)脂3301 (濟(jì)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(huán)境下攪拌共混均勻；將以上共混物導(dǎo)入螺桿混合擠出機(jī)進(jìn)行共混擠出，溫度控制在250°C，擠出物經(jīng)100目過(guò)濾器過(guò)濾、計(jì)量擠出(計(jì)量泵進(jìn)出壓力3MPa)、流延機(jī)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(yáng)能電池用聚脂膜。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性或薄膜太陽(yáng)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(shù)脂100 ;納米鋁粉0.0001-0.1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性或薄膜太陽(yáng)能電池用聚脂膜，其特征在于:所述的聚脂樹(shù)脂為不飽和聚脂樹(shù)脂或不飽和聚脂樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、有機(jī)硅改性樹(shù)脂中的任意一種。
3.權(quán)利要求1所述的柔性或薄膜太陽(yáng)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(shù)脂；0.0001-0.1重量份的納米鋁粉，用攪拌器在-10~40℃溫度環(huán)境下攪拌共混均勻； (2)將以上共混物導(dǎo)入螺桿混合擠出機(jī)進(jìn)行共混擠出，溫度控制在220-290°C，擠出物經(jīng)過(guò)濾、計(jì)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(yáng)能電池用聚脂膜。
【文檔編號(hào)】C08L63/00GK103897352SQ201210588993
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】張迎晨, 吳紅艷 申請(qǐng)人:中原工學(xué)院