一种具有宽频光谱吸收及转换性能的稀土掺杂光伏玻璃制造技术

本发明专利技术公开了一种具有宽频光谱吸收及转换性能的稀土掺杂光伏玻璃，其以普通钠钙硅超白玻璃成份作为基础玻璃原料，所述基础玻璃原料的原料配比为：SiO2，72.20％；Na2O，13.85％；CaO，9.70％；MgO，3.60％；Al2O3，0.65％；所述稀土掺杂光伏玻璃外加有稀土元素和氧化锂，所述稀土元素用于对紫外光谱或红外光谱的能量进行吸收并转换为可见光的形式释放出来，所述氧化锂用以增强稀土离子荧光效率；所述稀土元素、氧化锂与基础玻璃原料混合均匀后，投入玻璃熔窑中经过熔化、成型、退火工序制成无色透明的稀土掺杂光伏玻璃。本发明专利技术实现了紫外、红外区间内的宽频吸收，同时具有光谱转换性能，提高了其应用于太阳能电池组件时电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏超白玻璃生产
，尤其涉及一种具有宽频光谱吸收及转换性能的稀土掺杂光伏玻璃。
技术介绍
现有技术中，太阳能的开发利用存在着太阳辐射能流密度低、太阳能电池光电转换效率低、发电成本高等问题。可见光占太阳辐射总能量的60％、紫外线光占10％、红外线占30％左右；对于太阳能电池组件的电池片而言，其响应波段主要位于可见光波段，紫外波段与红外波段分居在可见光波段的两端，不能发电，并且紫外线会导致电池片寿命缩短，红外线会使电池片发热而降低转化率。电池片的光电转换效率还受到工艺的制约，在现有制作工艺基础上若要改进PN结工艺以提高转换效率，相应的技术及成本要求均较高，以多晶硅电池片为例，目前其转换效率仅为18％左右，光伏行业工业生产需根据硅片源、现工艺能力、制绒去重、扩散方阻、PE膜厚、丝印四道浆料搭配等方面进行工艺改进，通常以提高0.1％的转换效率增幅为季度目标，存在着明显的技术瓶颈。若通过光谱频率转换使玻璃能够对多频段的光吸收并转换，增加辐射到电池片表面的可用光线，则可在不改变现有电池片、电池组件制作工艺基础上提高转换效率，且工艺、成本要求相对较低，并能作用于各种类型的电池片，为太阳能电池的推广使用、改善能源结构提供有力支持。现阶段有关光谱转换的研究多为双掺杂及三掺杂，由于双掺杂及三掺杂离子间的能量转移以及理论过于复杂，使得应用频段及发光波长范围均很窄，限制了实际应用。另外，关于光谱转换的研究主要集中在LED及激光领域，在激光领域范围内，稀土掺杂浓度通常追求最大值，由于产品较高的效益而忽略掺杂成本，最高掺杂量高达30％，且无需考虑可见光透过率，以追求最大激光强度为目的，由于声子能量影响稀土离子的跃迁和发射，稀土离子在声子能量高的基质里受到声子的影响吸收的光子能量易被损耗掉，因此，声子能量的高低决定着稀土离子的掺杂量上限值大小，因此现有技术中光谱转换研究所采用的玻璃体系主要为氟氧玻璃体系以及磷酸盐玻璃体系等声子能量较低的玻璃体系；氟氧玻璃体系的优势在于声子能量低，稀土离子的固溶度高，但氟化物晶体不稳定、机械强度差，实际应用中存在很大困难，通常仅用于制作小尺寸的玻璃陶瓷激光器件；磷酸盐玻璃体系的优势在于低色散，声子能量适中，是最广泛使用的激光玻璃介质，但其化学稳定性和机械强度相对较差，极冷后较脆容易炸裂，不适合制作大块平板玻璃。因此，使用氟氧、磷酸盐等玻璃体系不能制作出适用于户外使用的盖板玻璃等光伏方面的应用。在光伏领域，玻璃的透过率是最重要的性能之一，目前常用于光伏组件的是硅酸盐玻璃体系，这是由于硅酸盐玻璃具有不可忽视的优良性能，如化学稳定性好，机械和热机械性能优越，制造工艺成熟，适用于工业化生产等，在实际应用中更具竞争力。而现有的光伏玻璃则存在难以实现紫外、红外区间内的宽频吸收等不足。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种具有宽频光谱吸收及转换性能的稀土掺杂光伏玻璃，进而实现紫外、红外区间内的宽频吸收，同时具有光谱转换性能，提高其应用于太阳能电池组件时电池的光电转换效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案。一种具有宽频光谱吸收及转换性能的稀土掺杂光伏玻璃，所述稀土掺杂光伏玻璃以普通钠钙硅超白玻璃成份作为基础玻璃原料，所述基础玻璃原料的原料配比为：SiO2，72.20％；Na2O，13.85％；CaO，9.70％；MgO，3.60％；Al2O3，0.65％；所述稀土掺杂光伏玻璃外加有稀土元素和氧化锂，所述稀土元素用于对紫外光谱或红外光谱的能量进行吸收并转换为可见光的形式释放出来，所述氧化锂用以增强稀土离子荧光效率；所述稀土元素包括有氧化铈、氧化钐、氧化镝、氧化铽、氧化镱和氧化铥；所述稀土元素、氧化锂与基础玻璃原料混合均匀后，投入玻璃熔窑中经过熔化、成型、退火工序制成无色透明的稀土掺杂光伏玻璃。优选地，所述氧化锂由碳酸锂或硫酸锂引入。优选地，所述氧化锂的用量为普通钠钙硅超白玻璃总重量的1.0～1.5％。优选地，所述氧化铈的加入量为普通钠钙硅超白玻璃总重量的1.0～2.0％；优选地，所述氧化钐的加入量为普通钠钙硅超白玻璃总重量的0.1～1.0％；优选地，所述氧化镝的加入量为普通钠钙硅超白玻璃总重量的0.1～1.0％；优选地，所述氧化镱的加入量为普通钠钙硅超白玻璃总重量的1.0～2.0％；优选地，所述氧化铽的加入量为普通钠钙硅超白玻璃总重量的0.2～1.0％；优选地，所述氧化铥的加入量为普通钠钙硅超白玻璃总重量的0.1～0.5％。本专利技术提出的一种具有宽频光谱吸收及转换性能的稀土掺杂光伏玻璃，在稀土掺杂光伏玻璃中加入了稀土元素，使其能对多频段的紫外光、红外光进行吸收，并将紫外光下转换为可见光，同时将红外光上转换成可见光，在可见光范围内具有众多发射峰，相邻发射峰之间波长仅间隔20nm左右，提高了太阳能电池的转换效率并削减了影响其使用寿命的不利因素，具有广泛而良好的生产实用性，在可见光透过率基本不变的前提下，增加了到达与其组合的电池片表面的可用光线。本专利技术与现有技术中的基础玻璃相比，光电转换效率提高了0.9％以上，同时由于此玻璃大量吸收了紫外线，增加了电池片的使用寿命；吸收了红外线可降低电池片的表面温度，减小由于升温导致的光电转换效率的降低，使得稀土掺杂光伏玻璃具有良好的光学性能。附图说明图1为本专利技术实施例1在波长为325nm的紫外光激发下的下转换发射光谱。图2为本专利技术实施例1在波长为350nm的紫外光激发下的下转换发射光谱。图3为本专利技术实施例1在波长为375nm的紫外光激发下的下转换发射光谱。图4为本专利技术实施例1在波长为400nm的紫外光激发下的下转换发射光谱。图5为本专利技术实施例1在波长为980nm的红外光激发下的上转换发射光谱。图6为本专利技术实施例1在250～2550nm范围内的透过率曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作更加详细的描述。本专利技术公开了一种具有宽频光谱吸收及转换性能的稀土掺杂光伏玻璃，所述稀土掺杂光伏玻璃以普通钠钙硅超白玻璃成份作为基础玻璃原料，所述基础玻璃原料的原料配比为：SiO2，72.20％；Na2O，13.85％；CaO，9.70％；MgO，3.60％；Al2O3，0.65％；所述稀土掺杂光伏玻璃外加有稀土元素和氧化锂，所述稀土元素用于对紫外光谱或红外光谱的能量进行吸收并转换为可见光的形式释放出来，所述氧化锂用以增强稀土离子荧光效率；所述稀土元素包括有氧化铈、氧化钐、氧化镝、氧化铽、氧化镱和氧化铥；所述稀土元素、氧化锂与基础玻璃原料混合均匀后，投入玻璃熔窑中经过熔化、成型、退火工序制成无色透明的稀土掺杂光伏玻璃。进一步地，所述氧化锂由碳酸锂或硫酸锂引入。关于具有宽频光谱吸收及转换性能的稀土掺杂光伏玻璃原料组成及配比参见如下实施例：成份(wt％)实施例一实施例二实施例三SiO272.2072.2072.20Al2O30.650.650.65CaO9.709.709.70MgO3.603.603.60Na2O13.8513.8513.85Li2O1.01.51.2CeO21.32.01.0Tb2O30.60.21.0Sm2O30.80.11.0Dy2O30.81.00.1Yb2O3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有宽频光谱吸收及转换性能的稀土掺杂光伏玻璃，其特征在于，所述稀土掺杂光伏玻璃以普通钠钙硅超白玻璃成份作为基础玻璃原料，所述基础玻璃原料的原料配比为：SiO2，72.20％；Na2O，13.85％；CaO，9.70％；MgO，3.60％；Al2O3，0.65％；所述稀土掺杂光伏玻璃外加有稀土元素和氧化锂，所述稀土元素用于对紫外光谱或红外光谱的能量进行吸收并转换为可见光的形式释放出来，所述氧化锂用以增强稀土离子荧光效率；所述稀土元素包括有氧化铈、氧化钐、氧化镝、氧化铽、氧化镱和氧化铥；所述稀土元素、氧化锂与基础玻璃原料混合均匀后，投入玻璃熔窑中经过熔化、成型、退火工序制成无色透明的稀土掺杂光伏玻璃。

【技术特征摘要】
1.一种具有宽频光谱吸收及转换性能的稀土掺杂光伏玻璃，其特征在于，所述稀土掺杂光伏玻璃以普通钠钙硅超白玻璃成份作为基础玻璃原料，所述基础玻璃原料的原料配比为：SiO2，72.20％；Na2O，13.85％；CaO，9.70％；MgO，3.60％；Al2O3，0.65％；所述稀土掺杂光伏玻璃外加有稀土元素和氧化锂，所述稀土元素用于对紫外光谱或红外光谱的能量进行吸收并转换为可见光的形式释放出来，所述氧化锂用以增强稀土离子荧光效率；所述稀土元素包括有氧化铈、氧化钐、氧化镝、氧化铽、氧化镱和氧化铥；所述稀土元素、氧化锂与基础玻璃原料混合均匀后，投入玻璃熔窑中经过熔化、成型、退火工序制成无色透明的稀土掺杂光伏玻璃。2.如权利要求1所述的具有宽频光谱吸收及转换性能的稀土掺杂光伏玻璃，其特征在于，所述氧化锂由碳酸锂或硫酸锂引入。3.如权利要求1所述的具有宽频光谱吸收及转换性能的稀土掺杂光伏玻璃，其特征在于，所述氧化锂的用量为普通钠钙硅超白玻璃总重量的1.0～1.5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振华，赵会峰，姜宏，田瑞平，崔永红，有学军，苏俊，黄小叶，
申请(专利权)人：中航三鑫股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44