吸收红外光的高导热涂层及其在提高太阳能电池发电效率中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种吸收红外光的高导热涂层，所述涂层由以下重量百分比的原料混合制备而成：1%~10%铯掺杂氧化钨纳米粉体，50%~80%树脂浆料，10%~20%溶剂，0.5%~5%贵金属纳米线。将其涂敷于电池上表面时，能够吸收红外光并转化为热量，经由涂层内部将热量传导至器件的边缘，及时传导表面产生的热量，能够有效降低器件表面的温度，缓解因为温度上升导致太阳能电池光电转换效率降低的问题；同时，将热电器件热端贴合于电池四周外表面，光热转换产生的热量经分布在太阳能电池器件边缘的热电器件转化为电能，从而实现整体提高太阳能电池利用率的效果。

High thermal conductive coating absorbing infrared light and its application in improving the efficiency of solar cell power generation

【技术实现步骤摘要】
吸收红外光的高导热涂层及其在提高太阳能电池发电效率中的应用
本专利技术属于节能材料领域，特别涉及吸收红外光的高导热涂层及其在提高太阳能电池发电效率中的应用。
技术介绍
新能源就是所谓的非常规能源，是指除常规能源以外的其他不同能源模式。新能源通常是指在刚开始利用开发的可再生能源，其中包括氢能、酒精、甲醇、太阳能、风能、波浪能、生物质能、地热能、洋流能和潮汐能、沼气等，而常规能源包括目前已经普及的煤炭、石油、天然气、水能等能源。由于常规能源储备的局限性和常规能源的使用而造成的环境问题越发严重，新能源中以环保和可再生为目的能源越来越受到全世界的关注。新能源产业的发展不仅是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要有效措施，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。太阳是新能源产业中最具代表性，也而是占比最大的太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，由于其直接利用光能转化成电能，在能量转化的过程中不产生污染物，是一种新型的清洁能源，具有广阔的应用前景。但是，目前的太阳能电池例如硅太阳能电池，薄膜太阳能电池和有机太阳能电池等普通存在光电转换效率低、成本高、服役寿命短等问题。太阳能电池像所有其它半导体器件一样对温度非常敏感。随着温度的升高，材料中的电子能量会提高，故破坏共价键所需的能量更低，在半导体禁带宽度的共价键模型中，价键能量的降低意味着禁带宽度变小，而半导体禁带宽度变小会影响半导体材料的各项参数，即影响太阳电池的效率。具体来说，半导体材料的禁带宽度变小，本征载流子浓度会变大，则PN结的内建电势变小，光伏组件的开路电压也会变小。太阳能电池太阳能照射的时候，不仅将可见光转换为电能，同时引起器件表面温度升高。器件内部温度升高，导致严重的热震动，使得光生载流子发生散射，最终导致载流子传输距离变短，太阳电池的开路电压降低，短路电流会略微增加，在20～100℃范围，每升高1℃硅太阳电池的开路电压减小约2mV，每升高1℃硅太阳电池的短路电流大约增加0.06%，综合结果是导致功率下降，光电转换效率显著降低。因此，降低太阳能电池的表面温度的同时，保证太阳电池的输出功率具有重要的实际应用意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种吸收红外光的高导热涂层，将其涂敷于电池上表面时，能够吸收红外光并转化为热量，经由涂层内部将热量传导至器件的边缘，及时传导表面产生的热量，能够有效降低器件表面的温度，缓解因为温度上升导致太阳能电池光电转换效率降低的问题。本专利技术的另一目的在于提供该涂层在提高太阳能电池发电效率中的应用，应用时，将该涂层涂敷于电池表面，固化后，再将热电器件热端贴合于电池四周外表面，光热转换产生的热量经分布在太阳能电池器件边缘的热电器件转化为电能，从而实现整体提高太阳能电池利用率的效果。本专利技术是通过以下技术方案实现的：吸收红外光的高导热涂层，所述涂层由以下重量百分比的原料混合制备而成：1%~10%铯掺杂氧化钨纳米粉体，65%~80%树脂浆料，10%~20%溶剂，0.5%~5%贵金属纳米线。所述铯掺杂氧化钨纳米粉体粒径分布为30~100nm。所述树脂浆料为有机硅树脂浆料、聚酯浆料、氨基树脂或环氧树脂浆料中的一种或两种以上混合。所述溶剂为乙醇、异丙醇、DMF、DMSO或PMA中的至少一种。所述贵金属为金、银、铜或铂中的一种或两种以上混合。本专利技术的进一步改进方案为：上述吸收红外光的高导热涂层在提高太阳能电池发电效率中的应用。具体应用方法包括如下步骤：将所述涂层涂敷于太阳能电池器件表面，常温表干固化1h～4h，静置5d～10d完全固化，同时在太阳能电池期间边框周围安装热电转换器件，所述电转换器件与太阳能电池的储电装置线路连接。所述太阳能电池为全固态太阳能电池，包括硅基太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等。所述涂覆方法为喷涂、刮涂、丝网印刷或淋涂。完全固化后，所述涂层涂覆于电池组件表面的厚度为5-50微米。本专利技术的有益效果为：本专利技术的涂层可见光透过率大于90%，红外光阻隔率大于90%，紫外阻隔率大于99%。太阳能电池表面温度小于35oC，热电转换效率10%，太阳能综合利用效率大于25%。本专利技术涂覆的涂层完全固化之后硬度可达5h以上，耐酸碱，耐腐蚀，能够有效保护太阳能电池免受风沙的破坏。本专利技术的吸收红外光的高导热涂层能够阻隔太阳光中紫外线对电池器件的老化，从而提高太阳能电池的服役寿命。本专利技术的吸收红外光的高导热涂层能显著降低太阳能电池期间表面温度，减小电池内部热振动对光电转换效率的影响。本专利技术中，太阳光中红外部分转换热量之后，并通过热电器件转换为电能。提高了太阳光利用率，提高电池光电转换效率。附图说明图1为专利技术的吸收红外光的高导热涂层应用示意图；图2为现有太阳能器件的光电转换效率图；图3为涂覆本专利技术的吸收红外光的高导热涂层的太阳能器件的光电转换效率图。具体实施方式实施例1：将5%的粒径为50nm铯掺杂氧化钨纳米粉体，70%的有机硅树脂浆料，20%的乙醇，5%的银纳米线混合，配置成均匀的浆料，采用丝网印刷法涂覆在硅基太阳能电池的玻璃窗表面，选择常温固化2h表面收干，静置一周后完全固化，安全固化后薄膜厚度约为40μm。将标准尺寸(30mm×30mm×34mm)的热电器件的热端贴合于玻璃窗表面，冷端暴露在空气中。将多个器件围绕在玻璃窗周围，电转换器件与太阳能电池的储电装置线路连接,充分利用红外光转换产生的热量。实施例2：将10%的粒径为30nm铯掺杂氧化钨纳米粉体，65%的聚酯浆料，20%的异丙醇，5%的铂纳米线混合，配置成均匀的浆料，采用丝网印刷法涂覆在钙钛矿太阳能电池的玻璃窗表面，选择常温固化2h表面收干，静置一周后完全固化，安全固化后薄膜厚度约为50μm。将标准尺寸(30mm×30mm×34mm)的热电器件的热端贴合于玻璃窗表面，冷端暴露在空气中。将多个器件围绕在玻璃窗周围，电转换器件与太阳能电池的储电装置线路连接,充分利用红外光转换产生的热量。实施例3：将1%的粒径为100nm铯掺杂氧化钨纳米粉体，80%的氨基树脂浆料，14%的DMF，5%的银纳米线混合，配置成均匀的浆料，采用丝网印刷法涂覆在硅基太阳能电池的玻璃窗表面，选择常温固化2h表面收干，静置一周后完全固化，安全固化后薄膜厚度约为10μm。将标准尺寸(30mm×30mm×34mm)的热电器件的热端贴合于玻璃窗表面，冷端暴露在空气中。将多个器件围绕在玻璃窗周围，电转换器件与太阳能电池的储电装置线路连接,充分利用红外光转换产生的热量。实施例4：将9.5%的粒径为50nm铯掺杂氧化钨纳米粉体，80%的环氧树脂浆料，10%的DMSO，0.5%的铜纳米线混合，配置成均匀的浆料，采用丝网印刷法涂覆在硅基太阳能电池的玻璃窗表面，选择常温固化2h表面收干，静置一周后完全固化，安全固化后薄膜厚度约为5μm。将标准尺寸(30mm×30mm×34mm)的热电器件的热端贴合于玻璃窗表面，冷端暴露在空气中。将多个器件围绕在玻璃窗周围，电转换器件与太阳能电池的储电装置线路连接,充分利用红外光转换产生的热量。实施例5：在将5%的粒径为60nm铯掺杂氧化钨纳米粉体，70%的有机硅树脂浆料，20%的PMA，5%的金纳米线混合，配置成均匀的浆料，采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.吸收红外光的高导热涂层，其特征在于，所述涂层由以下重量百分比的原料混合制备而成：1%~10%铯掺杂氧化钨纳米粉体，65%~80%树脂浆料，10%~20%溶剂，0.5%~5%贵金属纳米线。

【技术特征摘要】
1.吸收红外光的高导热涂层，其特征在于，所述涂层由以下重量百分比的原料混合制备而成：1%~10%铯掺杂氧化钨纳米粉体，65%~80%树脂浆料，10%~20%溶剂，0.5%~5%贵金属纳米线。2.根据权利要求1所述的吸收红外光的高导热涂层，其特征在于：所述铯掺杂氧化钨纳米粉体粒径分布为30~100nm。3.根据权利要求1所述的吸收红外光的高导热涂层，其特征在于：所述树脂浆料为有机硅树脂浆料、聚酯浆料、氨基树脂或环氧树脂浆料中的一种或两种以上混合。4.根据权利要求1所述的吸收红外光的高导热涂层，其特征在于：所述溶剂为乙醇、异丙醇、DMF、DMSO或PMA中的至少一种。5.根据权利要求1所述的吸收红外光的高导热涂层，其特征在于：所述贵金属为金、银、铜或铂中的一种或两种以上混合。6.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：云山，胡圆圆，郭探，洪坤，邵康，李玉宝，李彦兴，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32