[发明专利]一种太阳能电池封装前膜及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池封装前膜，并涉及其在无人机用耐候型太阳能电池中的应用，属于高分子材料技术领域。

技术背景

在全球气候变暖、生态环境恶化的大背景下，寻找化石能源的替代品，改善能源结构成为各国关注的焦点。在诸多清洁能源备选方案中，太阳能以清洁、安全、资源充足等特点被认为是未来最具发展潜力的能源之一，受到世界各国的极大重视与支持。对于太阳能的开发和利用，最具代表性的是太阳能电池，在太阳能电池家族中，柔性薄膜太阳能电池具有轻、柔、薄等优势，并拥有更好的温度适应性、低光照条件和弱光性能，其发展前景受到了各界的广泛关注。目前，主流的薄膜太阳能电池有CIGS、GaAs、CdTe等，在上述这些薄膜电池中CIGS是性能与成本结合最佳的柔性薄膜太阳能电池，其典型的组件转换效率在15％以上。

对于CIGS薄膜电池而言，封装前膜是其性能得以充分发挥的重要辅助构件，材料的选择自然成为决定封装前膜优劣的关键因素。在现如今的太阳能电池组件中使用最多的封装材料是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，通过向其中添加交联剂来提高耐热性和耐蠕变性，添加抗氧剂和稳定剂来提高耐老化性，添加增粘剂来提高粘着力，基本可以满足太阳能电池组件的使用要求。然而，由于EVA树脂对水分的阻隔性能不高，在长期的户外使用过程中，渗入组件中的水分往往会使增粘剂失效，导致封装材料对前后基板的粘着力不能持久。

为了克服使用EVA作为薄膜电池封装前膜所存在的上述缺陷，中国专利文献CN102339883A公开了一种光伏组件，包括：基板，所述基板由玻璃纤维增强树脂制成；光伏层，所述光伏层设在所述基板的上表面上，其中所述光伏层包括至少一个光伏电池和透明的保护层，所述保护层覆盖在所述光伏层上，所述保护层由氟塑料，如聚四氟乙烯(PTFE)制成。上述技术由于使用了具有优良的强度、耐久性、耐候性及防水性能的PTFE作为保护层，因此可以实现对光伏层的有效保护，延长光伏组件的使用寿命。但是，将PTFE膜作为封装前膜仍存在的问题在于，因PTFE自身的透光率较低，通常只有40％左右，从而导致上述技术中的光伏电池的光吸收效率较小，难以满足供电需求。因此，如何提高PTFE封装前膜的透光率，以增强光伏电池对光的吸收效率，是本领域技术人员亟待解决的一个技术难题。

众所周知，近年来无人机已经得到了广泛应用，其灵活易用的使用特性使其仍具有广阔的发展前景。一般来说，无人机的供能系统为锂电池。虽然在各种储能器件中，锂电池具有比较合适的质量能量比、质量功率比，但对于无人机而言，锂电池的性能直接决定了其为无人机续航的能力，这也就成了限制无人机单次工作时间的瓶颈。如果能够将CIGS光伏电池组件应用到无人机机翼等位置，以为无人机的运行提供部分乃至全部动力，则必将大幅提高现有无人机的综合性能，其应用领域也可得到进一步拓展。

发明内容

本发明解决的是现有技术使用PTFE作为太阳能电池封装前膜所存在的电池吸光率低的问题，进而提供一种具有高透光率和耐候性的太阳能电池封装前膜及其应用。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种太阳能电池封装前膜，包括，聚四氟乙烯改性膜及在所述聚四氟乙烯改性膜上依次蒸镀形成的MgF₂薄膜、TiO₂-ZrO₂-La₂O₃混合物薄膜和Al₂O₃薄膜；所述聚四氟乙烯改性膜的厚度为50-100μm，MgF₂薄膜的厚度为90-95nm，TiO₂-ZrO₂-La₂O₃混合物薄膜的厚度为500-800nm，Al₂O₃薄膜的厚度为70-80nm；

其中，所述聚四氟乙烯改性膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将煤油与表面活性剂和/或助溶剂混合均匀，形成复合溶剂；

(2)将步骤(1)的复合溶剂加入至聚四氟乙烯粉末中，在10-18℃的恒温条件下、以20-80r/min的速度搅拌均匀之后，再于惰性气氛中24-40℃下恒温熟化8-12h，得熟化料；

(3)对步骤(2)的熟化料进行模压成型；