一种光转换材料、制备方法及其在光伏胶膜中的应用技术

本发明专利技术公开了一种光转换材料、制备方法及其在光伏胶膜中的应用，包括以下步骤：石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子制备；石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子的有机改性；进一步通过熔融或溶液共混法掺杂到光伏胶膜中，制得分散均匀的下光转换光伏胶膜。本发明专利技术在稀土金属氧化物中引入氮掺杂石墨烯量子点，通过二者协同效应，增加紫外吸收能力和量子发光效率。采用溶液共沉淀法一步制备得到无机荧光粒子，合成工艺简单，绿色环保，且粒子复合均匀，适合工业化。同时，采用水溶液湿法表面改性法，用有机物对无机荧光粒子和胶膜修饰改性，复合改性均匀，为研制均一的光转换胶膜奠定了基础。基础。

【技术实现步骤摘要】
一种光转换材料、制备方法及其在光伏胶膜中的应用


[0001]本专利技术涉及发光材料
，具体涉及一种光转换材料、制备方法及其在光伏胶膜中的应用。

技术介绍

[0002]太阳能电池可利用的太阳光波长范围在300nm到1100nm之间，然而，紫外线(220～400nm)对太阳能电池是有害的，能加速太阳能电池的老化，降低其转化效率，尤其对新一代异质结和钙钛矿电池破坏性更大，大大限制了异质结和钙钛矿电池应用推广。所以，最近在太阳能电池片封装的时候，在胶膜中引入光转换剂，不仅可以吸收220～400nm紫外线，能够阻挡紫外线，且还可以将紫外光转为红、绿、蓝等可见光，从而保证太阳能电池板的寿命能够达到20年以上，同时弥补因为紫外光被阻挡导致光转化效率降低的问题。
[0003]研制光转换较膜的核心就是研制合成光转换剂。目前国内外研究的光转换剂包括有机、无机荧光颜料和含稀土的化合物。有机光转换剂发光性能强，在有机胶膜中分散性好，光转换胶膜透光率高，但是，其紫外耐候性差，如一种含复合光转换剂的光转胶膜及其制备方法和光伏组件(CN202310693180.5)，采用有机的苯并三氮唑类光转粉；一种多功能胶膜其制备方法和应用(CN202310063362.4)，采用二苯甲酮类紫外吸收剂、苯并三唑类紫外吸收剂、水杨酸酯类紫外吸收剂、取代丙烯腈类紫外吸收剂和三嗪类紫外吸收剂中的任意一种或至少两种的混合物；一种UV光转换封装胶膜及其制备方法(CN202210724612.X)，采用2
‑
羟基
‑4‑
辛氧基二苯甲酮、2
‑
(4,6
‑
二苯基
‑
1,3,5
‑
三嗪
‑
2)
‑5‑
正己烷氧基苯酚、2
‑
(4,6
‑
双(2,4
‑
二甲基苯基)
‑
1,3,5
‑
三嗪
‑2‑
基)
‑5‑
辛氧基酚中的任意一种或至少两种的混合物等有机光转换剂。无机荧光(量子点或金属氧(硫)化物)颜料紫外耐候性好，但是，发光性能偏低，且在胶膜在分散差，导致光转换胶膜透光率低，如专利技术专利一种转光太阳能电池封装胶膜及其制备方法(CN202310255379.X)，采用碳量子点光转换材料；专利技术专利一种封装胶膜及其应用(CN202210627915.X)，采有机荧光颜料、Eu3+掺杂稀土氧化物、量子点；所述有机荧光颜料选自β
‑
二酮与吡啶类衍生物的混合稀土配合物；所述Eu3+掺杂稀土氧化物选自Y2Mo6‑
Eu
3+
、Y2O2S
‑
Eu
3+
、Gd2O3‑
Eu
3+
/Bi
3+
、YVO4‑
Eu
3+
中的一种或者多种；所述量子点选自Si量子点、GaAs量子点、CdS量子点、CdSe量子点、CdTe量子点、ZnS量子点、ZnSe量子点、ZnTe量子点中的一种或者多种。稀土化合物发光性能较好，但是在胶膜中分散性较差，且耐酸碱和耐候性偏低。如专利技术专利胶膜及其制备方法、光伏组件(CN202310100976.5)，采用丙烯酸螯合稀土金属离子化合物作为光转换剂；专利技术专利用于HJT光伏组件的紫外转光型耐老化光伏胶膜(CN202211027280.6)，采用，有机化合物转光剂。专利技术专利一种UV光转换封装胶膜及其制备方法(CN202210471198.6)，采用光转换剂为有机荧光颜料、稀土有机配合物、稀土无机化合物、CdSe量子点或钙钛矿量子点中的任意一种或至少两种的混合物等
[0004]综上所述，目前光转换剂及其在胶膜中的研究比较活跃，取得不少成果。但是，尚未得到真正广泛的推广应用，关键在于不少问题有待解决，最突出的是成本较高和稳定性不理想。众所周知同一类型光转化剂的性能直接决定于其不同制备工艺，然而这些专利中
虽然报道了具体光转化剂种类，但是均不涉及具体制备过程。此外，应用于光伏胶膜中，光转换剂在其中分散性也是至关重要的，若分散不好，不仅影响其透光率，且因为光转化剂团聚而发生荧光淬灭问题导致发光性能大大下降。
[0005]为此，本专利基于上述问题和背景，我们采用一种新方法提供一种光转换材料、制备方法及其在光伏胶膜中的应用，从高性能光转化剂合成入手，结合有机表面改性和湿
‑
固混合法，解决光转换剂在胶膜中分散困难的问题，研制出综合性能优异的光转换胶膜，加速其实际应用步伐，显然具有实际的现实意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种光转换材料、制备方法及其在光伏胶膜中的应用通过两步法制得的由发光有机物、石墨烯量子点和多元稀土金属氧化物组成的杂化复合粒子，进一步通过熔融或溶液共混法掺杂到光伏胶膜中。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种光转换材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子制备
[0009]将氧化铕溶解，加入六水硝酸钆，搅拌溶解均匀，然后缓慢加入氨水，得到白色沉淀，抽滤后保存；将上述抽滤后白色沉淀分散于柠檬酸和尿素混合水溶液中，研磨均匀，在70℃～85℃条件下干燥至少1h；在800～1200℃下烧结至少1h，原位得到石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子；
[0010](2)石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子的有机改性
[0011]将有机改性剂溶于水中，而后加入步骤(1)制备的石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子，机械搅拌至少10min，而后采用纳米砂磨机砂磨至少1h，在石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子砂磨成纳米粒子同时，进行原位有机改性，不仅防止纳米粒子团聚，且赋予该粒子更强的发光性能，获取有机修饰的纳米发光复合粒子浆料；除去有机修饰的纳米发光复合粒子浆料中水分，获得干燥的有机改性石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子。
[0012]优选地，步骤(1)中将氧化铕溶解的具体方法包括：取去离子水，加入硝酸搅拌均匀，将氧化铕溶解成透明溶液，所述硝酸与去离子水的体积比为3～10:100。
[0013]优选地，步骤(1)中，将氧化铕溶解的同时还包括加入VO2并溶解，经步骤(1)后原位得到蓝色或红色荧光石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子，即N
‑
GQD doped GdVxO4:Eu，其中，x为自然数。
[0014]优选地，通过调控N
‑
GQD doped GdVxO4:Eu中钒和铕这两个金属元素的含量，控制荧光粒子的发光波长。
[0015]上文中，当x为0摩尔，发红光，x为1摩尔，发蓝光。
[0016]优选地，按质量份计，步骤(1)中加入的所述氧化铕的量为0.01～5份，加入的VO2的量为0～10份，加入的六水硝酸钆的量为50～100份。
[0017]优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光转换材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子制备将氧化铕溶解，加入六水硝酸钆，搅拌溶解均匀，然后缓慢加入氨水，得到白色沉淀，抽滤后保存；将上述抽滤后白色沉淀分散于柠檬酸和尿素混合水溶液中，研磨均匀，在70℃～85℃条件下干燥至少1h；在800～1200℃下烧结至少1h，原位得到石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子；(2)石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子的有机改性将有机改性剂溶于水中，而后加入步骤(1)制备的石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子，机械搅拌至少10min，而后采用纳米砂磨机砂磨至少1h，获取有机修饰的纳米发光复合粒子浆料；除去有机修饰的纳米发光复合粒子浆料中水分，获得干燥的有机改性石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子。2.根据权利要求1所述的一种光转换材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中将氧化铕溶解的具体方法包括：取去离子水，加入硝酸搅拌均匀，将氧化铕溶解成透明溶液，所述硝酸与去离子水的体积比为3～10:100。3.根据权利要求1所述的一种光转换材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将氧化铕溶解的同时还包括加入VO2并溶解，经步骤(1)后原位得到蓝色或红色荧光石墨烯量子点/稀土金属氧化物复合粒子，即N
‑
GQD doped GdVxO4:Eu，其中，x为自然数。4.根据权利要求3所述的一种光转换材料的制备方法，其特征在于，通过调控N
‑
GQD doped GdVxO4:Eu中钒和铕这两个金属元素的含量，控制荧光粒子的发光波长。5.根据权利要求3所述的一种光转换材料的制备方法，其特征在于，按质量份计，步骤(1)中加入的所述氧化铕的量为0.01～5份，加入的VO2的量为0～10份，加入的六水...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙友谊，花超，吴勇平，
申请(专利权)人：常州烯聚新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：