一种采用光学调控层的发电板及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种采用光学调控层的发电板及其制备方法，所述发电板包括基底、发电层、光学调控层；所述光学调控层是由光学介质相和纹理相组合构成，纹理相弥散分布于光学介质相中或纹理相分布于光学介质相表面；所述光学调控层在380nm～1250nm波长范围内加权平均透过率为10％～85％，所述光学调控层厚度为0.01mm～10mm。本发明专利技术将光学调控层的艺术观赏性与保护性能应用于太阳电池领域，使得建筑艺术与发电性能相融合，达到绿色建筑、环保建筑的要求。

A power generation board with optical control layer and its preparation method

The invention discloses a power generation board adopting an optical control layer and a preparation method thereof, which comprises a substrate, a power generation layer and an optical control layer; the optical control layer is composed of an optical medium phase and a texture phase, and the texture phase is dispersed in the optical medium phase or distributed on the surface of the optical medium phase; the optical control layer is added in the wavelength range of 380 to 1250 nm. The weighted average transmittance is 10%-85%, and the thickness of the optical control layer is 0.01 mm-10 mm. The invention applies the artistic ornamental and protective properties of the optical control layer to the field of solar cells, so that the architectural art and the power generation performance can be integrated to meet the requirements of green building and environmental protection building.

【技术实现步骤摘要】
一种采用光学调控层的发电板及其制备方法
本专利技术涉及光伏建筑一体化
，具体地涉及一种采用光学调控层的发电板及其制备方法。
技术介绍
建筑材料通常具有强度高、耐久性好的特点。为了合理运用白天太阳照射建筑外墙的光能，可以用太阳电池组件代替建筑外墙材料，即用太阳电池组件来做建筑物的屋顶、外墙和窗户，这样采用太阳电池组件的建材也可用以发电，可谓物尽其美，是应用太阳能发电的一种新概念。然而，在光伏领域学术界和产业界中，人们总是追求前面板具有较高的透过率，常规的太阳电池组件一般采用钢化玻璃进行封装，具有高强度与水汽阻隔性能，对于电池的保护有良好作用。同时，由于玻璃是一种透明材料，人们所看到的太阳电池组件的颜色即太阳电池片本身的颜色，一般呈现深蓝色、灰色、黑色，色彩不美观，难以与建筑本身的风格、周边环境相融合。陶瓷、透光石、超薄石材等材料，都具有良好的耐腐蚀性、强度、绝缘性能。近年来随着科技的发展，透光陶瓷逐渐进入人们的视野，成为一种新兴的建筑装饰材料。通过对材料表面进行机械加工、施釉，将透光性的优点与陶瓷的性能相结合，具有高强度，并且具备艺术观赏性。透光石作为一种人造树脂板，通过改变其厚度、配方、制作工艺，可提高其透光性，并质地轻盈、保护功能良好。超薄石材材料厚度十分轻薄，光照透过率较高，能够提供美好的石材外观。当太阳电池组件应用于建筑时，为了使太阳电池组件符合建筑审美，可以采用既具有透光性能，同时具有装饰作用的前面板与太阳电池片相结合。但是，由于采用了这些面板材料，有一部分光子可能被吸收，因此组件的效率会下降。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术制备过程中通过厚度、配方、工艺方法的改进，可以使得材料具有较高的透光性能。同时，在制备过程中可以使得光学调控层具有一定雾度，即光穿透光学调控层后传播方向发生不同角度的偏折，依然能被发电层吸收，但人们并不能看到保护层下电池组件的表面颜色，上述材料既具有良好的装饰效果，又具备较好的光学透过率，称之为“光学调控层”。将光学调控层作为太阳电池的保护层，既兼顾了对太阳电池组件的保护作用，又起到了发电板的美观性。通过厚度、配方、工艺方法的改进，使得光学调控层具有一定的透光性与雾度，可以有效地为建筑体内的电器供电，降低建筑能耗。本专利技术的具体技术方案如下：本专利技术提供一种发电板，包括基底、发电层、光学调控层，其特征在于，所述光学调控层是由光学介质相和纹理相组合构成，纹理相弥散分布于光学介质相中或纹理相分布于光学介质相表面；所述光学调控层在380nm～1250nm波长范围内加权平均透过率为10～85％，所述光学调控层厚度为0.01mm～10mm。作为优选地，所述光学调控层在380nm～1250nm波长范围内加权平均透过率为40～85％，水汽透过率为0％～0.5％，硬度为4～9H。当发电板应用于空气湿度较大的地区，如我国东南沿海、滇南、江南丘陵部分地区、川黔、海南岛部分地区，其空气湿度大于80％，对发电板的水汽透过率要求严苛，以0％为宜；当发电板应用于空气湿度较小的地区，如西北内陆盆地、藏北高原等地，其空气湿度小于30％，对发电板的水汽透过率要求宽松。同理，在气候恶劣、灾害性天气频发的地区，优选硬度高的发电板，对于气候温和而稳定的地区，可选择硬度较低的发电板。作为优选地，所述介质相包括石英、玻璃、树脂、透明陶瓷或水晶材料中的一种或几种。介质相材料均在380nm～1250nm波长范围内具有较高的透过率，有利于制备转换效率较高的发电板；作为优选地，所述纹理相包括大理石、花岗岩、云石、页岩和砂岩中的一种或几种。纹理相可以选择天然石材材料，也可以选择仿天然石材材料。作为优选地，所述光学调控层包括彩釉玻璃、超薄石材和人造透光树脂板中的一种或几种。彩釉玻璃是将彩色釉层纹理相覆于光子透过率高的玻璃介质相表面所形成，超薄石材是将天然页岩石材纹理相粘贴于光子透过率高的玻璃、树脂介质相表面所形成，作为优选地，所述超薄石材的厚度为0.05mm～2mm，人造透光树脂板是将仿天然石材纹理相弥散分布于树脂中所形成。作为优选地，所述光学调控层的介质相中添加光扩散剂。作为优选地，所述光扩散剂是有机光扩散剂，包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和有机硅中的一种或多种。这些光扩散剂材质本身对大部分光子透过，并且光扩散剂的折射率与分散光扩散剂的树脂介质的折射率接近，尽管经过了多次的光线折射，透射光的损失较少，起到高透的作用；同时，因为光线发生了多次折射，穿透光学调控层的出射光的方向与入射光方向发生偏折，视觉上看不到光学调控层后面的太阳电池层，对太阳电池的外观起到遮挡作用。作为优选地，所述纹理相还包括着色物。这些着色物本身有一定的颜色，或者添加入光学介质相中会形成特定的颜色。作为优选地，所述着色物包括硫化锶、氧化铈、氧化钴、银、氧化铜、氧化亚铜、氧化铁、氧化锰和硒中的一种或几种。作为优选地，所述着色物包括颜料和染料中的一种或几种。作为优选地，所述染料分布于光学介质相中，可以呈现出高透明度、高着色力的外观。作为优选地，所述颜料的折射率为1.4～2.5之间。颜料的折射率以与光学介质相的折射率相近为宜，若采用的颜料的折射率太高，会对透明度产生不利影响。作为优选地，所述基底包括玻璃、金属板、水泥基板材、石材、混凝土、砖瓦、陶瓷、工程塑料和中的一种或几种；所述发电层包括单晶硅太阳电池片、多晶硅太阳电池片、铜铟镓硒太阳电池、砷化镓太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉太阳电池、染料敏化太阳电池、铜锌锡硫太阳电池或钙钛矿太阳电池。作为优选地，所述发电层还包括胶膜，通过胶膜与所述光学调控层粘接。当发电层选用单晶硅太阳电池片、多晶硅太阳电池片，电池片与基底通过胶膜相粘结。作为优选地，所述胶膜包括热熔性胶体、非酸性胶体中的任意一种。本专利技术提供一种采用光学调控层的发电板的制备方法，包括以下步骤：1)将发电层附着到基底之上，并引出正负极，或者直接在基底上制备发电层，并引出正负极；2)制备光学调控层：通过涂覆并室温固化或涂覆并高温退火的方式在光学调控层的介质相表面制备纹理相；或者通过在介质相的制备过程中，向介质相的原料中添加形成纹理相所需的物质；3)对光学调控层进行表面加工和侧面加工，使光学调控层的平整度及尺寸与发电层相适应；4)在发电层的受光面依次叠放胶膜、光学调控层，经层压封装后，制得具有光学调控层的发电板。作为优选地，步骤2)所述高温退火的温度为120℃～620℃。作为优选地，步骤3)中对所述光学调控层表面加工包括对光学调控层表面进行光学研磨抛光处理和疏水化处理。作为优选地，步骤4)的封装工艺包括:a.铺设胶膜，每边留出10～15mm长度；b.引出汇流条，并进行外观和电气检查；c.由上下完全覆盖基底或光学调控层后，一同放入层压机中，抽真空至0.01Pa以下；d.固化温度为70～175℃，固化时间5-30分钟；e.完成层压工艺后，取出。作为优选地，当光学调控层为透光陶瓷薄板时，厚度为0.1mm～5mm。水汽透过率为0～0.5％，硬度为6～9H。表面加工：对烧结后产品表面进行打磨抛光与疏水化处理，形成透光性能好、具备观赏性的透光陶瓷薄板。作为优选地，对烧结后产品进行疏水化处理，将透光陶瓷薄板浸泡在含有十六烷基三甲氧基硅烷的无水乙醇中，然后将浸泡后的透光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电板，包括基底、发电层、光学调控层，其特征在于，所述光学调控层是由光学介质相和纹理相组合构成，纹理相弥散分布于光学介质相中或纹理相分布于光学介质相表面；所述光学调控层在380nm～1250nm波长范围内加权平均透过率为10％～85％，所述光学调控层厚度为0.01mm～10mm。

【技术特征摘要】
1.一种发电板，包括基底、发电层、光学调控层，其特征在于，所述光学调控层是由光学介质相和纹理相组合构成，纹理相弥散分布于光学介质相中或纹理相分布于光学介质相表面；所述光学调控层在380nm～1250nm波长范围内加权平均透过率为10％～85％，所述光学调控层厚度为0.01mm～10mm。2.根据权利要求1所述的发电板，其特征在于，所述光学调控层在380nm～1250nm波长范围内加权平均透过率为40％～85％，水汽透过率为0％～0.5％，硬度为4～9H。3.根据权利要求1所述的发电板，其特征在于，所述介质相包括石英、玻璃、树脂、透明陶瓷或水晶材料中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的发电板，其特征在于，所述纹理相包括大理石、花岗岩、云石、页岩和砂岩中的一种或几种。5.根据权利要求3或4所述的发电板，其特征在于，所述光学调控层包括彩釉玻璃、超薄石材和人造透光树脂板中的一种或几种。6.根据权利要求1～3任一所述的发电板，其特征在于，所述光学调控层的介质相中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，路亚辉，张冷，吕循岩，李永武，
申请(专利权)人：光之科技发展昆山有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32