一种含阻挡层的光伏瓷砖及其制备方法技术

本发明专利技术属于光伏建筑一体化领域，具体公开了一种含阻挡层的光伏瓷砖及其制备方法，所述光伏瓷砖由上到下依次包括陶瓷釉层(1)、阻挡层(2)、太阳电池层(3)和基底(4)；所述阻挡层透明，在300‑700nm波段透过率≥95％。所述阻挡层为氧化物、氮化物或高分子有机物；所述陶瓷釉层在300nm～1300nm波长范围内加权平均透过率大于等于20％。本发明专利技术制备光伏瓷砖的方法，包括如下的步骤：1)对基底的表面进行清洁处理；将太阳电池附着到基底之上，并引出正负极；2)在太阳电池层上制备阻挡层；3)在阻挡层上制备陶瓷釉层。在釉层与电池之间制备一阻挡层，采用这一方法所制备的电池性能稳定，长期使用电池性能不会衰减。

【技术实现步骤摘要】
一种含阻挡层的光伏瓷砖及其制备方法
本专利技术属于光伏建筑一体化领域，具体涉及一种用于光伏瓷砖的阻挡层及其制备方法。
技术介绍
目前，在光伏建筑一体化领域中，一般是在建筑的屋顶或外墙上安装太阳电池板。这种方法有这样几个问题：1.电池板难以使用曲面建筑外墙及屋顶；2.电池板的安装步骤复杂；3.所安装电池板一般呈现深蓝或黑色，不具备建筑对艺术性的要求。将光伏电池与建筑材料(如瓷砖)进行结合，将这样的组合称作“光伏瓷砖”。这样的瓷砖既属于典型的建筑材料，本身还具有太阳电池的内部结构、具备发电的功能，则可以克服传统光伏组件难以应用于曲面建筑及安装复杂的问题，可大大提高光伏组件与建筑的集成度。然而，这依然达不到建筑瓷砖对美学的要求。采用在光伏电池上涂敷一陶瓷釉层，其既可以呈现一定的颜色，还可以具有良好的透光性能。在一定程度上既保证了建筑对美学的要求，也保证了光伏瓷砖具备较高的转换效率。然而，这种在太阳电池上制备一层陶瓷釉的方法也带来了其它问题，其最主要的一个问题是所制备的电池随着时间延长，电池效率逐渐衰减。分析发现，陶瓷釉层中的元素向电池内部扩散，是产生电池衰减的本质原因。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种含阻挡层的光伏瓷砖及其制备方法。在太阳电池与釉层之间制备一层阻挡层，其可有效阻挡陶瓷釉层中各元素向电池内部的扩散，此外，这一阻挡层中的元素不对电池性能产生不良的影响。采用这一方法所制备的电池性能稳定，常年使用电池性能不会衰减。本专利技术的具体技术方案如下：本专利技术提供一种含阻挡层的光伏瓷砖，所述光伏瓷砖由上到下依次包括陶瓷釉层1、阻挡层2、太阳电池层3和基底4；其中，所述阻挡层透明，在300-700nm波段透过率≥95％。作为优选地，所述阻挡层为氧化物、氮化物或高分子有机物。作为优选地，所述氧化物为二氧化硅、氧化锌和氧化钛中的一种或几种；所述氮化物为氮化铝和/或氮化硅；所述高分子有机物为聚四氟乙烯、聚烯烃、环氧树脂、和橡胶中的一种或几种。作为优选地，所述的阻挡层的厚度为0.4～100μm，所述的阻挡层是透明的。作为优选地，所述的基底为瓷砖、瓦片、水泥基板材、塑料薄膜、玻璃或金属板，所述的基底的厚度为0.01mm～5cm。作为优选地，所述基底还包括一层具有反射率的白色层。所述白色涂层为丙烯酸涂层、环氧涂层、聚氨酯涂层、醇酸涂层、有机钛聚合物涂层中的一种。作为优选地，所述的光伏瓷砖，所述陶瓷釉层300nm～1300nm波长范围内透过率加权≥20％。所述的任一陶瓷釉层在本
是公知的。作为优选地，所述的陶瓷釉层的材质为无机硅酸盐材料或无机有机复合材料，所述的陶瓷釉层的厚度为0.01～5mm，所述的陶瓷釉层显示一定的彩色。作为优选地，所述的太阳电池层包括铜铟镓硒电池、铜锌锡硫硒电池、碲化镉电池、非晶硅电池或钙钛矿电池。作为优选地，所述的光伏瓷砖不含有传统光伏电池的封装材料EVA。本专利技术提供一种含阻挡层的光伏瓷砖的制备方法，包括以下步骤：1)将太阳电池层附着到基底之上，并引出正负极，或者直接在基底上制备太阳电池层，并引出正负极；2)在太阳电池层上制备阻挡层；3)在阻挡层上制备陶瓷釉层。作为优选地，步骤1)所述基底在制备太阳电池层前需经抛光和清洁处理，处理后的基底表面粗糙度小于或等于100nm，接触角小于或等于15°。作为优选地，步骤2)所述在太阳电池层上制备阻挡层的方法包括溅射法、蒸发法、化学气相沉积法或旋涂法。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：1)基底来源广泛，无特殊要求，且不影响产品的制备；2)将建材与光伏电池相结合，相较于常规光伏建筑一体化产品具有更高的集成度；3)相较于颜色单调的传统光伏建筑一体化产品，本专利技术的光伏瓷砖可呈现丰富的色彩。4)在光伏电池与釉层之间制备一层阻挡层，其结构新颖，采用这一方法所制备的电池性能稳定，常年使用电池性能不会衰减。附图说明图1为光伏瓷砖剖面结构图；图2a为未制备阻挡层时光伏瓷砖转换效率随时间的变化曲线；图2b为制备阻挡层时光伏瓷砖转换效率随时间的变化曲线。附图标记1为陶瓷釉层、2为阻挡层、3为太阳电池层、4为基底。具体实施方式如下将结合附图对本专利技术进行进一步的解释和说明，其仅用作对本专利技术的解释而并非限制。一种含阻挡层的光伏瓷砖，所述光伏瓷砖由上到下依次包括陶瓷釉层1、阻挡层2、太阳电池层3和基底4；陶瓷釉层显示一定的彩色，其透光度为50％～95％，与陶瓷釉层接触的阻挡层必须是透明的。所述阻挡层厚度为0.4～1000μm，阻挡层可选择为二氧化硅、氧化锌、氧化钛等禁带宽度大于3.0eV的氧化物，也可以是氮化铝、氮化硅、聚四氟乙烯等禁带宽度较大的氮化物及有机物。制备阻挡层可以是溅射法、蒸发法、化学气相沉积法、旋涂法。所述太阳电池可以为铜铟镓硒电池、铜锌锡硫硒电池、碲化镉电池、非晶硅电池或钙钛矿电池。其中基底上还可制备一层具有反射率的白色层，以提高组件输出功率。所述基底可以为瓷砖、瓦片、水泥基板材、塑料胞膜、玻璃或金属板。本专利技术所选用的釉质膜最好是无机硅酸盐材料或无机有机复合材料，其组成包括O、Na、Ga、Mg、S、Si、Al、Ca、Co、K、Zr、Ba、P和B等元素中的多种，其形成可以是通过将含有这些元素的原料(如氧化物或者相应的盐，如硅酸钠、氢氧化镁、碳酸钾)在低温下反应形成釉料。所述的光伏瓷砖，所述陶瓷釉层300～1300nm波长范围内加权平均透过率大于20％。所述光伏瓷砖不含有传统光伏电池的封装材料EVA，阻挡层既可起到阻挡釉层中元素向光伏电池扩散的作用，还起到保护电池的作用。这种方法制备的光伏瓷砖很薄，可以适应各种曲面形状的建筑；表面呈现彩色，可以和普通瓷砖一样应用于各种所需艺术效果的建筑中，能够大幅度提高光伏电池与建筑的集成度。实施例1一种含阻挡层的光伏瓷砖，其基底为不锈钢，厚度为2.0mm，其上设置有铜铟镓硒光伏电池层，并设置有导线引出电极。随后采用溅射方法制备二氧化硅阻挡层，阻挡层厚度为0.4um。在阻挡层上再制备红色的釉层，其厚度为0.1mm，所制备电池随着时间延长效率几乎不衰减，如图2b所示，几乎无时效问题。其中，所述电池层的制备方法具体如下：将柔性不锈钢箔衬底清洗干净后放入磁控溅射机中。为防止不锈钢中元素向太阳电池中扩散，先溅射一层0.5μm的WTi阻挡层。工作气体采用Ar气，溅射气压为0.7Pa，本底真空为2.0×10-3Pa，溅射时基底不加热。采用三亚层工艺制备Mo膜，第一层溅射气压为1.5Pa，第二层溅射气压为0.6Pa，第三层溅射气压为1.5Pa。在Mo膜上通过溅射方法沉积1.2～2μm的CIGS薄膜，溅射气压为0.7Pa，本底真空为1.5×10-3Pa，随后进行硒化退火处理。将硒化后的薄膜置于硫酸镉，硫脲以及氨水的混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含阻挡层的光伏瓷砖，其特征在于，所述光伏瓷砖由上到下依次包括陶瓷釉层(1)、阻挡层(2)、太阳电池层(3)和基底(4)；/n其中，所述阻挡层透明，在300-700nm波段透过率≥95％。/n

【技术特征摘要】
1.一种含阻挡层的光伏瓷砖，其特征在于，所述光伏瓷砖由上到下依次包括陶瓷釉层(1)、阻挡层(2)、太阳电池层(3)和基底(4)；
其中，所述阻挡层透明，在300-700nm波段透过率≥95％。


2.根据权利要求1所述的的光伏瓷砖，其特征在于，所述阻挡层为氧化物、氮化物或高分子有机物。


3.根据权利要求2所述的的光伏瓷砖，其特征在于，所述氧化物为二氧化硅、氧化锌和氧化钛中的一种或几种；所述氮化物为氮化铝和/或氮化硅；所述高分子有机物为聚四氟乙烯、聚烯烃、环氧树脂和橡胶中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的光伏瓷砖，其特征在于，所述的阻挡层的厚度为0.4～1000μm。


5.根据权利要求1-4任一所述的光伏瓷砖，其特征在于，所述的基底为瓷砖、瓦片、水泥基板材、塑料薄膜、玻璃或金属板，所述的基底的厚度为0.01mm～5cm。


6.根据权利要求1-4任一所述的光伏瓷砖，其特征在于，所述基底还包括一层具有反射率的白色层。


7.根据权利要求1-4任一所述的光伏瓷砖，其特征在于，所述陶瓷釉层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，李永武，
申请(专利权)人：张伟，
类型：发明
国别省市：北京;11