一种太阳能电池组件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池组件及其制备方法，该太阳能电池组件包括依次层叠的玻璃层、第一封装胶层、光子晶体层、第二封装胶层、电池片、第三封装胶层和背板；所述光子晶体层是由纳米微球在树脂连续相三维有序排列形成，所述纳米微球的平均粒径为150~350 nm，所述纳米微球的的单分散度PDI<0.2。本发明专利技术通过将具有随角度变色特性炫彩效果的光子晶体层与封装胶层、玻璃、电池片、背板等封装成太阳能电池，能够在不同视角的情况下，呈现出不同的色彩，并且在实现颜色外观的基础上，对太阳能电池组件的转化效率影响小，能够满足彩色光伏建筑一体化的要求。筑一体化的要求。筑一体化的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池组件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光伏领域，具体涉及一种太阳能电池组件及其制备方法。

技术介绍

[0002]光伏建筑一体化（BIPV）是将太阳能光伏组件集成到建筑上的技术，从而充分利用建筑面积提供可再生能源电力，例如光伏幕墙、光伏屋顶等。为了满足建筑外观的美学需求，用于建筑集成一体化的光伏组件需要改善普通光伏组件外观单一的问题，使其具备丰富的颜色外观，以满足建筑美学的要求。
[0003]相关技术中，实现彩色光伏的技术方案主要有使用彩色玻璃、彩色封装夹胶、反射性中间层以及使用硅基电池和其他电池结构的组合例如钙钛矿太能电池、量子点电池等。在技术原理上，用于产生颜色的光吸收型或反射型材料与结构，会造成透光率的下降，从而导致光伏电池光电转化率的下降。使用彩色玻璃或者彩釉玻璃进行组件封装，该技术难度小成本低，但二者整体透光率较低，导致光伏组件的发电效率损失较大。在玻璃上镀多层介电材料可形成彩色外观，但是这种方式需要通过磁控溅射工艺逐层镀膜，生产工艺比较复杂，成本高且通常只能形成单一色彩。彩色镀釉玻璃是通过釉层定制颜色和透光率，其颜色丰富色彩鲜艳，但是釉层显著影响发电效率。
[0004]WO2019/122079A1公开了将珠光粉颜料加入到封装胶膜EVA中，以得到彩色外观的太阳能电池。CN113956801A 公开了一种用于太阳能光伏组件的彩色胶膜，彩色胶膜包括粘合剂和改性珠光颜料显色剂，通过挤出和流延成膜，以及紫外固化工艺制备。这类技术中，胶膜的颜色是通过所添加珠光粉的光干涉产生的，所得彩色胶膜的太阳光透光率仍有一定损失。此外，彩色胶膜封装有层间附着力变差的问题，导致光伏组件使用寿命缩短。CN113921624A公开了一种光伏电池表面喷涂高折光指数的纳米颗粒，形成无规堆积来实现颜色，但是所得外观反射率低，颜色暗淡单一，而且纳米颗粒在电池片表面的堆叠会导致组件的层间附着力变差，从而影响光伏组件使用寿命。因此，在本领域需要一种新型具有高透光率的材料，以实现彩色外观同时减小对光电转化效率的影响，从而满足光伏建筑一体化的要求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的第一目的是提供一种太阳能电池组件，结构简单，色彩变化丰富，适用于光伏建筑一体化，解决现有技术中光伏电池颜色单一、发电效率损失大的问题。本专利技术的第二目的是提供该太阳能电池组件的制备方法。
[0006]为实现本专利技术的第一目的，本专利技术提供了一种太阳能电池组件，包括依次层叠的玻璃层、第一封装胶层、光子晶体层、第二封装胶层、电池片、第三封装胶层和背板；所述光子晶体层是由纳米微球在树脂连续相三维有序排列形成，所述纳米微球的平均粒径为150~350 nm，所述纳米微球的单分散度PDI< 0.2。
[0007]由上述方案可见，本专利技术提供的太阳能电池组件依次包括玻璃、光子晶体层、电池
片和背板，其中上述层与层之间由封装胶层粘结。其中光子晶体层是由平均粒径在150~350 nm范围内且单分散度PDI< 0.2（例如PDI在0.1~0.15范围内）的单分散纳米微球在连续相中三维有序排列而形成，光子晶体层微观上可以呈现密堆积的蛋白石结构。纳米微球与连续相的折射率不同，使光波在周期性结构中形成光程差，引起光干涉而产生颜色，而且在不同角度观察，得到不同的结构色，从而实现随角度变色的外观效果。光子晶体层的三维光子晶体结构中纳米微球具有单分散性，在特定光波长处会有较窄的选择性反射峰，对大部分的可见光具有高透射率。光子晶体层采用特定粒径的纳米微球能够实现光子晶体层在可见光范围内色彩变化幅度更大的炫彩效果。本专利技术通过将具有随角度变色特性炫彩效果的光子晶体层与封装胶层、玻璃、电池片、背板等封装成太阳能电池，能够在不同视角的情况下，呈现出不同的色彩，并且在实现颜色外观的基础上，对太阳能电池组件的转化效率影响小，能够满足光伏建筑一体化的要求。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，所述纳米微球选自聚合物微球、无机微球和聚合物
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无机复合微球中的至少一种；所述聚合物微球包括聚苯乙烯（PS）微球、核壳结构聚合物乳胶中的至少一种，所述无机微球包括二氧化硅（SiO2）、二氧化钛（TiO2）、四氧化三铁（Fe3O4）、硫化锌（ZnS）、二氧化铜（CuO2）、氧化锌（ZnO）中的至少一种，聚合物
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无机复合微球包括PS/SiO2，PS/TiO2，PS/Fe3O4，PMMA/SiO2中的至少一种。
[0009]由上可见，本专利技术的光子晶体层单分散纳米微球可以选自多种不同种类的纳米微球。优选地，从成本以及制备工艺成熟程度考虑，纳米微球选自聚苯乙烯、核壳结构聚合物乳胶、二氧化硅、聚合物无机复合胶体中的至少一种。核壳结构聚合物乳胶可以选自聚（苯乙烯
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甲基丙烯酸）、聚（苯乙烯
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甲基丙烯酸甲酯
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甲基丙烯酸）、聚（苯乙烯
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甲基丙烯酸甲酯
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丙烯酸）、聚（苯乙烯
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丙烯酸丁酯
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丙烯酸）、聚（苯乙烯
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丙烯酸丁酯
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甲基丙烯酸）中的至少一种，上述核壳结构的聚合物中，其中聚苯乙烯可以作为核，（甲基）丙烯酸和（甲基）丙烯酸酯可以作为壳，核的聚合物与壳的聚合物可以是共聚。无机微球除了二氧化硅，还可以选择高折射率金属氧化物纳米颗粒二氧化钛、四氧化三铁、硫化锌、二氧化铜、氧化锌等。聚合物无机复合胶体是以聚合物合无机纳米粒子为构筑单元，如PS/SiO2，PS/TiO2，PS/Fe3O4，PMMA/SiO2等，聚合物可以包裹无机纳米粒子。上述纳米微球可以通过乳胶、胶体的方式添加到连续相中。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，所述光子晶体层中所述纳米微球的质量分数为40%~80%，树脂连续相的质量分数为20%~60%。
[0011]由上可见，本专利技术的光子晶体层中的纳米微球以及树脂连续相的质量分数优选在上述范围，纳米微球含量较高，有利于纳米微球有序地堆积。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述树脂连续相为丙烯酸酯类聚合物。
[0013]由上可见，本专利技术的光子晶体层中树脂连续相优选丙烯酸酯类聚合物，丙烯酸酯类聚合物可以由丙烯酸酯等丙烯酸类单体或低聚物通过聚合例如共聚而成；采用丙烯酸酯类聚合物作为连续相，具有可制成环保的水性涂布液、粘度适中、有利于纳米微球分散、连续相固化工艺简单可控等优点，且丙烯酸酯类聚合物具有良好的粘结力，能够与封装胶层紧密粘合。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述光子晶体层在可见光范围内选择性地反射特定波长。
[0015]由上可见，本专利技术的光子晶体层可以在可见光范围内对特定波长具有反射峰，使得光子晶体在直视时显示出对应的可见光色彩，从而在较宽的可见光范围内显示出炫彩效果。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述光子晶体层厚度为10~50μm，具有按照ASTM D1003为至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池组件，其特征在于包括依次层叠的玻璃层、第一封装胶层、光子晶体层、第二封装胶层、电池片、第三封装胶层和背板；所述光子晶体层是由纳米微球在树脂连续相三维有序排列形成，所述纳米微球的平均粒径为150~350 nm，所述纳米微球的单分散度PDI< 0.2。2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池组件，其特征在于所述纳米微球选自聚合物微球、无机微球和聚合物
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无机复合微球中的至少一种；所述聚合物微球包括聚苯乙烯微球、核壳结构聚合物乳胶中的至少一种，所述无机微球包括二氧化硅、二氧化钛、四氧化三铁、硫化锌、二氧化铜、氧化锌中的至少一种，聚合物
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无机复合微球包括PS/SiO2，PS/TiO2，PS/Fe3O4，PMMA/SiO2中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池组件，其特征在于所述光子晶体层中所述纳米微球的质量分数为40%~80%，树脂连续相的质量分数为20%~60%。4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池组件，其特征在于所述树脂连续相为丙烯酸酯类聚合物。5.根据权利要求1至4任一项所述的一种太阳能电池组件，其特征在于所述光子...

【专利技术属性】
技术研发人员：田丰，
申请(专利权)人：广州光驭超材料有限公司，
类型：发明
国别省市：