基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明属于太阳能电池技术领域，特别是涉及到一种基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件。背景技术：2.目前应用广泛的硅太阳能电池在实际使用中存在光电转换效率低的问题。为解决这一问题，研究人员做了大量的研究工作。经研究表明，通过光谱调制使硅太阳能电池更充分、更合理的吸收太阳光，是提高硅太阳能电池光电转换效率的一个最重要途径。3.近年来，研究者们发现近红外量子剪裁荧光材料是实现光谱调制的最佳材料。但目前人们对近红外量子剪裁荧光材料的研究主要集中在稀土离子对共掺杂的无机粉体材料和玻璃。然而，无机粉体材料和玻璃中发光中心摩尔吸光系数小、吸收截面低，导致光激发无效和发光强度低，直接激发发光中心很难获得高量子产率的发光。而有机稀土配合物尽管具有较大的摩尔吸光系数，吸收带宽和量子产率高的优点，但却存在光漂白、易老化和寿命短的缺点。有机-无机杂化近红外量子剪裁荧光材料兼具有机和无机功能基团双重优势。但其应用于提高硅太阳能电池时仍存在很多缺点，如：光透过率低，荧光材料分散不均匀，作为分散剂的有机溶剂污染环境，电池表面荧光材料未得到有效保护，易产生机械磨损和老化，影响太阳能电池的效率。4.因此，本领域亟需要一种新型的技术方案来解决现有技术中存在的问题。技术实现要素：5.本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件，解决现有技术中荧光材料应用于太阳能电池中存在的问题，是一种光透过率高，材料分散均匀，表面和荧光材料均得到有效保护的高效太阳能光伏组件。6.基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件，包括超白光伏玻璃ⅱ、硅电池片以及tpt聚氟乙烯复合膜，所述超白光伏玻璃ⅱ通过eva乙烯-醋酸乙烯共聚物敷设在硅电池片上表面；所述tpt聚氟乙烯复合膜粘结在硅电池片的下表面；所述超白光伏玻璃ⅱ的上部通过紫外固化粘结有超白光伏玻璃ⅰ，且超白光伏玻璃ⅰ与超白光伏玻璃ⅱ间留有0.1-1.5mm间隙，形成超白光伏玻璃盒；所述超白光伏玻璃盒内部通过真空减压注入水溶性纳米荧光材料，所述水溶性纳米荧光材料包括亲水基有机基团，亲疏两性基有机基团，无机氟化物以及稀土离子对发光中心。7.所述超白光伏玻璃ⅰ和超白光伏玻璃ⅱ的厚度均为0.5-3.5mm，其透光波长均为320-1100nm。8.所述水溶性纳米荧光材料的粒子尺寸为2-500nm，水溶液中质量浓度为0.1％-20％。9.所述水溶性纳米荧光材料吸收紫外-可见光，发射波长为800-1150nm的近红外光。10.通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件，既可提高荧光材料和电池片的使用性能和使用寿命，又可以通过光谱调制提高太阳能电池效率。11.进一步的，水溶性纳米荧光材料具有高的摩尔吸光系数，宽的光吸收带，且其发射波长与硅带隙相匹配，提高硅太阳能电池光电转换效率。超白光伏玻璃可同时保护荧光材料和电池片，使其免受机械磨损和紫外辐照老化，提高了器件的寿命和稳定性。荧光材料以水为溶剂，在提高纳米材料溶解度的同时，降低有机溶剂对环境的污染，而且，置于电池上方的超白光伏玻璃盒中的水溶剂还可以降低电池在高温天气中工作时电池表面的温度，从而减小电池开路电压随温度的升高而大幅下降并导致系统充电不足的缺陷。附图说明12.以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：13.图1为本发明基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件结构示意图。14.图中1-太阳光、2-超白光伏玻璃ⅰ、3-水溶性纳米荧光材料、4-超白光伏玻璃ⅱ、5-硅电池片、6-tpt聚氟乙烯复合膜。具体实施方式15.基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件，如图1所示，包括超白光伏玻璃ⅱ4、硅电池片5以及tpt聚氟乙烯复合膜6，所述超白光伏玻璃ⅱ4通过eva乙烯-醋酸乙烯共聚物敷设在硅电池片5上表面；所述tpt聚氟乙烯复合膜6粘结在硅电池片5的下表面；所述超白光伏玻璃ⅱ4的上部通过紫外固化粘结有超白光伏玻璃ⅰ2，且超白光伏玻璃ⅰ2与超白光伏玻璃ⅱ4间留有0.1-1.5mm间隙，形成超白光伏玻璃盒；所述超白光伏玻璃盒内部通过真空减压注入水溶性纳米荧光材料3，所述水溶性纳米荧光材料3包括亲水基有机基团，亲疏两性基有机基团，无机氟化物以及稀土离子对发光中心。16.本发明的制备过程为，制作电池片正负极引线。将超白光伏玻璃ⅱ4、eva乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅电池片5、eva、tpt聚氟乙烯复合膜6依次敷设好，利用层压机在140℃-160℃将超白光伏玻璃ⅱ4、硅电池片5和tpt聚氟乙烯复合膜6粘接到一起，形成基础电池组件。另取一超白光伏玻璃ⅰ2，洗净、烘干后，将其与前面所述的基础电池组件通过紫外固化粘结在一起，使其与基础电池组件表面的超白光伏玻璃ⅱ4形成间隙为0.1-1.5mm的玻璃盒，盒的一侧留有1mm的注液口。将上述玻璃盒真空减压后，将水溶性纳米荧光材料3水溶液注入玻璃盒中，用紫外固化胶将玻璃盒的注液口密封。17.本发明的工作原理为，当太阳光1照射到本发明基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件上，太阳光1被水溶性纳米荧光材料3中的有机基团通过“天线效应”吸收，然后将能量通过隙间窜跃将能量传递给稀土离子，稀土离子对通过量子剪裁发射出与硅带隙相匹配的波长光，此光射在硅电池片5上，由硅电池片5完成光电转换。18.本发明的技术方案简单易行，既能同时保护荧光材料和电池片，又能提高硅太阳能电池的光电转换效率。技术特征：1.基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件，包括超白光伏玻璃ⅱ(4)、硅电池片(5)以及tpt聚氟乙烯复合膜(6)，所述超白光伏玻璃ⅱ(4)通过eva乙烯-醋酸乙烯共聚物敷设在硅电池片(5)上表面；所述tpt聚氟乙烯复合膜(6)粘结在硅电池片(5)的下表面；其特征是：所述超白光伏玻璃ⅱ(4)的上部通过紫外固化粘结有超白光伏玻璃ⅰ(2)，且超白光伏玻璃ⅰ(2)与超白光伏玻璃ⅱ(4)间留有0.1-1.5mm间隙，形成超白光伏玻璃盒；所述超白光伏玻璃盒内部通过真空减压注入水溶性纳米荧光材料(3)，所述水溶性纳米荧光材料(3)包括亲水基有机基团，亲疏两性基有机基团，无机氟化物以及稀土离子对发光中心。2.根据权利要求1所述的基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件，其特征是：所述超白光伏玻璃ⅰ(2)和超白光伏玻璃ⅱ(4)的厚度均为0.5-3.5mm，其透光波长均为320-1100nm。3.根据权利要求1所述的基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件，其特征是：所述水溶性纳米荧光材料(3)的粒子尺寸为2-500nm，水溶液中质量浓度为0.1％-20％。4.根据权利要求1所述的基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件，其特征是：所述水溶性纳米荧光材料(3)吸收紫外-可见光，发射波长为800-1150nm的近红外光。技术总结基于水溶性纳米荧光材料的太阳能光伏组件，属于太阳能电池技术领域，包括超白光伏玻璃Ⅱ、硅电池片以及TPT聚氟乙烯复合膜，超白光伏玻璃Ⅱ通过EVA乙烯-醋酸乙烯共聚物敷设在硅电池片上表面；TPT聚氟乙烯复合膜粘结在硅电池片的下表面；超白光伏玻璃Ⅱ的上部通过紫外固化粘结有超白光伏玻璃Ⅰ，且超白光伏玻璃Ⅰ与超白光伏玻璃Ⅱ间留有0.1-1.5mm间隙，形成超白光伏玻璃盒；超白光伏玻璃盒内部通过真空减压注入水溶性纳米荧光材料，水溶性纳米荧光材料包括亲水基有机基团，亲疏两性基有机基团，无机氟化物以及稀土离子对发光中心。本发明既可提高荧光材料和电池片的使用性能和使用寿命，又可以通过光谱调制提高太阳能电池效率。率。率。技术研发人员：李素文 高金宇受保护的技术使用者：长春工程学院技术研发日：2023.03.28技术公布日：2023/6/28









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