[发明专利]一种高折射率纳米无机物杂化光伏封装材料

说明书

技术领域

本发明属于光伏封装胶膜领域，尤其涉及一种高折射率纳米无机物杂化光伏封装材料。

背景技术

在资源紧缺，环境污染日趋严重的全球问题下，人们愈发迫切地需求一种环境友好、可再生的绿色能源。太阳能技术应运而生，太阳能也成为了目前被广泛认可的清洁能源，而光伏发电是太阳能利用的一种主要形式。在恶劣的条件下，为保证太阳能电池组件的整体性和持久性，确保硅晶片不被破坏，一般先用两层高分子封装胶膜密封晶硅电池片，再和上层保护材料钢化玻璃和下层保护背板粘结。

太阳光在组件中的吸收和损耗受组件各层物质的折射率影响很大，光照射到晶硅片上时一部分光被反射，根据反射最小值公式：

阳光透光上层钢化玻璃，透过封装胶膜，在晶硅片上由光能转化为电能，如果钢化玻璃和电池片之间的封装材料的折射率是其两边材料的几何平均值则反射率为0，电池片对太阳光的利用效率达到最大值。其中玻璃的折射率n₀＝1.52，硅电池片的折射率n₂＝3.8。根据公式所需封装胶膜的折射率为n₁＝2.3。而常用封装材料折射率都不足1.5，远达不到要求，大大影响了光利用率。

若采用直接分散法或共混法加入高折射率纳米材料，由于纳米粒子表面能较高、极性不匹配等原因，容易团聚或沉积造成相分离，使粒子失去或部分失去其特有的功能和作用。

鉴于上述情况，目前急需一种具有高折射率的封装胶膜，提高光伏组件的整体效率。同时，需要对纳米粒子进行表面修饰，设计纳米粒子的表面结构降低其与有机基体间的界面能，提高纳米粒子与聚合物之间的相容性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高折射率纳米无机物杂化光伏封装材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种高折射率纳米无机物杂化光伏封装材料，它通过以下方法制备得到：将100～120质量份封装胶膜基体、5～20质量份高折射率纳米无机物、0.1～5质量份交联剂、0.01～2质量份紫外光吸收剂、0.01～5质量份光稳定剂混合均匀，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，将造好的粒子用单螺杆挤出机挤出，挤出物经流延成膜。

进一步地，所述高折射率纳米无机物为粒径尺寸小于25纳米的粉体，选自非晶硅、金属单质锗(Ge)、二氧化钛(TiO₂)、氧化锆(ZrO₂)、氧化铪(HfO₂)、氧化铌(Nb₂O₅)、氧化锌(ZnO)、氧化铈(CeO₂)、五氧化二钽(Ta₂O₅)、碲化铅(PbTe)、硫化铅(PbS)、硫化锌(ZnS)、硫化铁(FeS)、硒化锌(ZnSe)、磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)；所述二氧化钛、氧化锆、氧化铪、氧化铌、氧化锌、氧化铈、五氧化二钽通过与硅烷偶联剂表面的羟基发生溶胶凝胶反应实现表面包覆，所述碲化铅、硫化铅、硫化锌、硫化铁、硒化锌用硫酚类的化合物来包覆。

进一步地，所述硅烷偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧丙基-三甲氧基硅烷、3一氨基丙基三乙氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基-三甲氧基硅烷、γ-氯丙基-三甲氧基硅烷、γ-巯丙基-三甲氧基硅烷、γ-氨丙基-三甲氧基硅烷。

进一步地，所述硫酚类化合物选自2-硝基硫酚、4-硝基硫酚、4-乙基硫酚、2-乙氧基硫酚、3-乙氧基硫酚、4-苯氧基硫酚、3-羟基硫酚、2，5-二乙氧基硫酚、3，4-二甲氧基硫酚、2，5-二甲氧基硫酚、2，5-二羟基硫酚、2，6-二甲基-4-硫酚、2-氯-4-氟硫酚、4-甲氧基-2-甲基硫酚、3-氟-4-甲氧基硫酚、4-氯-2，5-甲基硫酚、对羟基硫酚、2-羟基硫酚、氯硫酚、氟硫酚、溴硫酚、二氯硫酚、、二氟硫酚、三氯硫酚、三氟硫酚、四氟硫酚、五氟硫酚。

进一步地，所述封装胶膜基体由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯弹性体、有机硅橡胶、茂金属催化聚乙烯、乙烯辛烯共聚物、乙烯戊烯共聚物中的一种或两种以上按任意配比混合组成。