一种利用涂覆ATO薄膜的玻璃提高硅基太阳能电池转换效率的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用涂覆ATO薄膜的玻璃提高硅基太阳能电池转换效率的方法，包括：将涂覆ATO薄膜的玻璃平行于硅基太阳能电池上方放置。该方法通过调整掺杂量、旋涂次数等工艺参数，可以有效调控ATO玻璃的红外/可见光透过率，从而降低硅基太阳能电池的工作温度，提高其转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种利用涂覆ATO薄膜的玻璃提高硅基太阳能电池转换效率的方法
本专利技术属于冷却太阳能电池的方法领域，特别涉及一种利用涂覆ATO薄膜的玻璃提高硅基太阳能电池转换效率的方法。
技术介绍
目前，硅基太阳能电池已得到广泛应用，占据着行业最大份额，但随着太阳光的不断照射，硅基太阳能电池的表面温度会急剧升高，对硅基太阳能电池而言，工作温度的每升高1℃将导致其转换效率降低约0.45％。因此，降低太阳能电池的表面温度对于获得更高的转换效率是至关重要的。目前，用于冷却太阳能电池的方法大多都是通过热交换进行散热，包括热管冷却、主动冷却(通过喷洒水)、液体浸没冷却等。但它们的性能主要取决于传热面积和风速，或者抽水所需的水量和附加功率等，耗费的能量远高于太阳能电池节省的能量，实用性不强。为了更有效地降低器件温度，研究人员利用光子晶体结构辐射冷却对太阳能电池降温，该技术通过电子束光刻技术等在超薄石英玻璃上蚀刻出周期性的超小图案形成光子晶体结构，并使用该透明的覆盖层对电池进行冷却。然而，该方法制备成本过高，需要高精度特种设备，限制了其在太阳能电池中的应用。ATO具有透光性高、红外遮蔽性强、化学稳定性好、成本低等特性，常被用于节能领域。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种利用涂覆ATO薄膜的玻璃提高硅基太阳能电池转换效率的方法，以克服现有技术中太阳能电池的冷却方法工艺复杂，降温困难，成本高等的缺陷。本专利技术的一种利用涂覆ATO薄膜的玻璃提高硅基太阳能电池转换效率的方法，包括：将涂覆ATO薄膜的玻璃平行于硅基太阳能电池上方放置，利用的ATO红外阻隔性能，降低硅基太阳能电池的工作温度，提高其转换效率。所述涂覆ATO薄膜的玻璃是利用溶胶-凝胶法制备得到。所述涂覆ATO薄膜的玻璃的制备方法步骤包括：(1)玻璃的预处理；(2)ATO溶胶的制备；(3)ATO溶胶的旋涂，干燥；(4)热处理。所述步骤(1)中预处理为：玻璃依次使用表面活性剂、去离子水、乙醇和丙酮进行超声洗涤10～15min。所述步骤(2)中ATO溶胶的制备为：将SnCl2·2H2O溶解在乙醇中，在60～80℃条件下回流搅拌4～8h；将不同量的SbCl3作为掺杂剂加入溶液中，在空气中搅拌蒸发至初始溶液体积的30～60％；继续在30～50℃下陈化48h得到ATO溶胶；其中Sb元素相对于Sn元素的掺杂量(摩尔原子比)为5％～10％。所述步骤(3)中旋涂和干燥为：以3000～5000rpm转速旋涂，100～150℃干燥10～30min，旋涂和干燥重复1～7次以增加膜厚度。所述步骤(4)中热处理为：在500℃退火30～60min。所述放置的距离为1～10cm。本专利技术采用溶胶-凝胶法和旋涂技术相结合，在玻璃片表面制备ATO薄膜，进一步将其与硅基太阳能电池组合成器件，利用ATO的红外屏蔽性能提高了硅基太阳能电池的转换效率。有益效果(1)本专利技术利用溶胶旋涂法在玻璃表面涂覆ATO薄膜，制备方法简单，无特殊设备要求，适合工业化生产；(2)本专利技术通过调整掺杂量、旋涂次数等工艺参数，可以有效调控ATO玻璃的红外透过率，从而降低硅基太阳能电池的工作温度，提高其转换效率；(3)本专利技术制得的ATO玻璃可作为硅基太阳能电池的封装盖板，与电池有良好的结构兼容性。附图说明图1为实施例1中涂覆ATO薄膜的玻璃作为盖板对硅基太阳能电池进行红外阻隔的原理示意图；图2为实施例1制备ATO玻璃盖板的制备工艺流程图；图3为实施例1制备的ATO溶胶的透射电子显微镜图；图4为实施例2中旋涂在玻璃表面的ATO薄膜的扫描电子显微镜表面及断面图；图5为实施例3制得的ATO薄膜的玻璃作为盖板和普通玻璃作为盖板时，硅基太阳能电池在30min内的温度-时间曲线(a)和效率-时间曲线(b)。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1(1)玻璃基底依次使用表面活性剂、去离子水、乙醇和丙酮进行超声洗涤10min，烘干备用。(2)将11.28gSnCl2·2H2O溶于200mL乙醇中，在60℃条件下回流并充分搅拌8h；将0.57g的SbCl3(掺杂量5％)作为掺杂剂加入溶液中继续搅拌，所得混合溶液在空气中蒸发至80mL；继续在30℃下陈化48h得到ATO溶胶。(3)采用旋涂技术以3000rpm的转速将步骤(2)制备的ATO溶胶沉积在步骤(1)中预处理过的玻璃基底上，随后将薄膜置于烘箱中，130℃干燥20min，重复上述步骤3次。最后，将样品放入马弗炉500℃退火30min。(4)将步骤(3)制备的涂覆ATO薄膜的玻璃作为盖板，平行放置于硅基太阳能电池上方距离为1cm处，阻隔红外线。本实施例涂覆ATO薄膜的玻璃的红外阻隔的机理如图1所示，由于ATO具有透光性高、红外遮蔽性强等优点，所以能够有效降低硅基太阳能电池的工作温度。本实施例ATO玻璃制备流程如图2所示，方法简单，无特殊设备要求。本实施例步骤(2)制得的ATO溶胶形貌如图3所示，从图中可知溶胶颗粒大小约为10nm。实施例2(1)玻璃基底依次使用表面活性剂、去离子水、乙醇和丙酮进行超声洗涤15min，烘干备用。(2)将11.28gSnCl2·2H2O溶于200mL乙醇中，在70℃条件下回流并充分搅拌7h；将1.14g的SbCl3(掺杂量10％)作为掺杂剂加入溶液中继续搅拌，所得混合溶液在空气中蒸发至80mL；继续在40℃下陈化48h得到ATO溶胶。(3)采用旋涂技术以3500rpm的转速将步骤(2)制备的ATO溶胶沉积在步骤(1)中预处理过的玻璃基底上，随后将薄膜置于烘箱中，100℃干燥10min，重复上述步骤7次。最后，将样品放入马弗炉500℃退火30min。(4)将步骤(3)制备的涂覆ATO薄膜的玻璃作为盖板，平行放置于硅基太阳能电池上方距离为2cm处，阻隔红外线。图4表明：玻璃基底被超细ATO纳米颗粒完全涂覆，薄膜表面平整均匀。根据截面图可知7层ATO薄膜厚度为952.2nm。由于薄膜厚度过大，导致可见光区域光透过率减小，太阳能电池的初始效率降低。实施例3(1)玻璃基底依次使用表面活性剂、去离子水、乙醇和丙酮进行超声洗涤15min，烘干备用。(2)将11.28gSnCl2·2H2O溶于200mL乙醇中，在80℃条件下回流并充分搅拌4h；将1.14g的SbCl3(掺杂量10％)作为掺杂剂加入溶液中继续搅拌，所得混合溶液在空气中蒸发至120mL；继续在50℃下陈化48h得到ATO溶胶。(3)采用旋涂技术以5000rpm的转速将步骤(2)制备的ATO溶胶沉积在预处理过的玻璃基底上，随后将薄膜置于烘箱中，150℃干燥30min。重复上述步骤3次。最后，将样品放入马弗炉500℃退火60min。(4)将步骤(3)制备的涂覆ATO薄膜的玻璃作为盖板，平行放置于硅基太阳能电池上方距离为10cm处，阻隔红外线。图5表明：使用掺杂量为10mol％时ATO的硅基太阳能电池性能较好，30min后电池的效率比普通玻璃的提高了0.43％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用涂覆ATO薄膜的玻璃提高硅基太阳能电池转换效率的方法，包括：将涂覆ATO薄膜的玻璃平行于硅基太阳能电池上方放置。

【技术特征摘要】
1.一种利用涂覆ATO薄膜的玻璃提高硅基太阳能电池转换效率的方法，包括：将涂覆ATO薄膜的玻璃平行于硅基太阳能电池上方放置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂覆ATO薄膜的玻璃是利用溶胶-凝胶法制备得到。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述涂覆ATO薄膜的玻璃的制备方法步骤包括：(1)玻璃的预处理；(2)ATO溶胶的制备；(3)ATO溶胶的旋涂，干燥；(4)热处理。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中预处理为：玻璃依次使用表面活性剂、去离子水、乙醇和丙酮进行超声洗涤10～15min。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中ATO溶胶的制备为：将S...

【专利技术属性】
技术研发人员：李策，李然，高蕊谦伶，王宏志，侯成义，张青红，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31