本發(fā)明屬于鈣鈦礦電池，具體涉及一種光增透膠膜用組合物、光增透膠膜、其制備方法和應用。

背景技術：

1、太陽能是一種清潔、可再生的能源，其應用前景廣闊。其中，太陽能電池是將太陽能直接轉化為電能的關鍵器件。鈣鈦礦電池是一種新型的太陽能電池，因其具有高效、低成本的特點，近年來受到了廣泛關注。

2、鈣鈦礦電池在使用過程中，會受到太陽光中紫外線的照射，這不僅會影響鈣鈦礦電池的光電轉換效率，而且還可能對其內部結構造成損傷，影響電池的使用壽命。因此，如何有效防止紫外線對鈣鈦礦電池的傷害，提高鈣鈦礦電池的環(huán)境穩(wěn)定性，是當前鈣鈦礦電池技術面臨的重要問題。

3、現有技術通過采用一些有機或者無機的紫外吸收材料對普通的封裝材料例如poe膠膜進行改性，但這對封裝材料的紫外線吸收效果改善有限，不能完全保護鈣鈦礦電池不受紫外線的傷害。另外，由于鈣鈦礦材料的敏感特性，高溫照射另外，由于現有膠膜受熱膨脹會導致與鈣鈦礦電池發(fā)生應力作用，從而影響電池的穩(wěn)定性和壽命，這會對鈣鈦礦電池效率和穩(wěn)定性造成影響。

技術實現思路

1、為解決上述全部或者部分的技術問題，本發(fā)明提供以下技術方案：

2、本發(fā)明的目的之一在于提供一種光增透膠膜用組合物，按質量份計，所述組合物包括：50～80份的接枝熒光碳納米點、20～50份的poe接枝顆粒、0.5～10份的表面活性劑、2～3份的硅烷偶聯(lián)劑、0.5～1份的抗氧化劑、0.5～1份的固化劑和0.5～1份的光引發(fā)劑；

3、其中，所述接枝熒光碳納米點包括熒光碳納米點和接枝于所述熒光碳納米點上的聚合物單體，所述poe接枝顆粒包括poe顆粒(聚乙烯辛烯共彈性體)以及接枝于所述poe顆粒上的硅烷類物質，所述聚合物單體與所述硅烷類物質能通過交聯(lián)反應結合；

4、并且，所述接枝熒光碳納米點用于將一種入射光轉換為出射光，所述出射光的波長大于入射光的波長。

5、本發(fā)明發(fā)現，若將熒光碳納米點直接加入至組合物中，熒光碳納米點的分散性較差，導致熒光碳納米點不能均勻分散于膠膜中；以及碳點在膠膜表面的附著性較弱，而降低膠膜的光轉換性能。本發(fā)明將熒光碳納米點接枝于聚合物單體上，聚合物單體能夠與組合物中的poe接枝顆粒通過化學鍵連接，提高熒光碳納米點的分散性，并增加接枝熒光碳納米點與硅烷偶聯(lián)劑的交聯(lián)性，同時提高膠膜與接枝熒光碳納米點的相容性，增強固化后膠膜的強度；另外，組合物中表面活性劑的加入能夠減少膠膜前驅液表面張力，增大了與玻璃界面的粘結性。

6、在部分實施例中，所述接枝熒光碳納米點包括第一粒徑接枝熒光碳納米點和第二粒徑接枝熒光碳納米點，所述第一粒徑接枝熒光碳納米點的粒徑范圍為20～50nm，所述第二粒徑接枝熒光碳納米點的粒徑范圍為10～20nm，所述第一粒徑接枝熒光碳納米點與所述第二粒徑接枝熒光碳納米點的質量比為20～30：40～60。本發(fā)明通過不同粒徑的接枝熒光碳納米點配合使用，能夠提高碳納米點在膠膜中的致密度；并且第二粒徑的碳點較小而填充在第一粒徑碳點的間隙中，從而形成良好的光學通路，相比現有的光轉化膠膜，光轉化性能明顯提高。

7、在部分實施例中，所述接枝熒光碳納米點中的熒光碳納米點與聚合物單體的質量比為50～70：10～20。

8、在部分實施例中，所述接枝熒光碳納米點能夠將紫外光轉換為可見光。

9、在部分實施例中，所述熒光碳納米點為氮摻雜熒光碳納米點。通過引入n元素能夠調控碳納米點的內核結構，進而改善其化學發(fā)光性能；這種調控不僅提高了碳納米點的化學發(fā)光亮度、效率，還使其性能與傳統(tǒng)的有機染料相比具有明顯優(yōu)勢。優(yōu)選的，氮摻雜量為5～15wt％。

10、在部分實施例中，所述熒光碳納米點的原料包括苯胺類化合物和/或氨基酸類化合物。

11、在部分實施例中，所述苯胺類化合物包括苯胺、對苯二胺、二苯胺、間苯二胺、對硝基苯胺、間苯二胺、鄰甲苯胺、n-甲基苯胺、對甲苯胺、3，4-二甲基苯胺、2，6-二氯苯胺、2，6-二甲基苯胺或1，2-苯二胺中的一種或者多種的組合，但不限于此。

12、在部分實施例中，所述氨基酸類化合物包括苯丙氨酸、酪氨酸、組氨酸、脯氨酸或吡咯賴氨酸中的一種或者多種的組合，但不限于此。

13、在部分實施例中，所述接枝熒光碳納米點的制備方法包括：

14、將所述原料轉化為熒光碳納米點；

15、依次對所述熒光碳納米點進行酸化、?；痛蓟?；

16、然后使含有所述熒光碳納米點、所述聚合物單體和氧化劑的混合反應體系進行接枝反應，獲得所述接枝熒光碳納米點。

17、在所述氧化劑的存在條件下，所述熒光碳納米點上的自由基與聚合物單體進行縮水接枝反應。

18、將所述原料轉化為熒光碳納米點的方法可以采用現有任意的制備方法，本發(fā)明對此不做特別限定。示例性的，制備熒光碳納米點的方法包括：提供含有所述原料的溶液，采用脈沖激光加熱法將所述溶液加熱至150～250℃，并維持3～6小時，從而使所述碳源反應形成熒光碳納米點。

19、在部分實施例中，依次對所述熒光碳納米點進行酸化、酰化和醇化具體包括：

20、將所述熒光碳納米點與氧化性酸按照5～30：50～80的質量比混合，并進行超聲波處理1-3h后，將溫度調節(jié)至55-135℃，在攪拌并回流條件下反應0.1-48h，分離，干燥獲得酸化熒光碳納米點；

21、將所述酸化熒光碳納米點與氯化亞砜按照10～20：70～90的質量比混合，并進行超聲波處理1-3h后，將溫度調節(jié)至55-135℃，在避光、攪拌、回流條件下反應2-5h，分離，干燥獲得?；技{米點；

22、將所述?；技{米點與乙二醇按照20～40：60～90的質量比混合，超聲波處理1-3h，分離，干燥獲得醇化碳納米點。

23、在部分實施例中，所述接枝反應具體包括：將所述醇化碳納米點、氧化劑、聚合物單體和溶劑混合，獲得混合反應體系，所述混合反應體系中醇化碳納米點、氧化劑、聚合物單體的質量比為60～80：1～5：10～20；將所述混合反應體系于80～130℃的溫度條件下反應3～10h，經過分離干燥獲得接枝熒光碳納米點。所述接枝熒光碳納米點中的熒光碳納米點與聚合物單體之間通過c-h鍵或者c-o鍵連接。

24、在部分實施例中，所述接枝熒光碳納米點的制備方法還包括：對干燥的接枝熒光碳納米點進行球磨0.5～2.5h，獲得粒徑在20～50nm的第一粒徑接枝熒光碳納米點；對干燥的接枝熒光碳納米點進行球磨3～5h，獲得粒徑在10～20nm的第二粒徑接枝熒光碳納米點。

25、在部分實施例中，所述接枝反應采用的氧化劑包括過氧乙酸、硫酸、鉻酸、硝酸的一種或多種。

26、在部分實施例中，所述聚合物單體包括烯烴類聚合物單體。

27、在部分優(yōu)選實施例中，所述烯烴類聚合物單體包括聚苯乙烯、二異丁烯、1，3-丁二烯或2-甲基丙烯中的一種或者多種的組合。

28、在部分實施例中，接枝于poe接枝顆粒上的硅烷類物質包括甲氧基硅烷。

29、在部分優(yōu)選實施例中，所述甲氧基硅烷包括甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一種或者多種的組合。

30、在部分實施例中，所述poe接枝顆粒包括poe-甲基二甲氧基硅烷、poe-乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、poe-γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、poe-3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一種或者多種的組合。

31、本發(fā)明發(fā)現烯烴類聚合物單體和甲氧基硅烷發(fā)生交聯(lián)反應形成的膠膜除了具有優(yōu)異的波長轉換功能之外，還能夠提高可見光透光率高，以及膠膜具有良好的耐紫外漂白性能。

32、在部分實施例中，所述poe接枝顆粒中的所述硅烷類物質為所述poe接枝顆粒總質量的35～45wt％。

33、在部分實施例中，所述表面活性劑包括單硬脂酸甘油酯、脂肪酸蔗糖酯、脂肪酸山梨糖醇酐酯、脂肪酸丙二醇酯、羧甲基纖維素鈉、丙二醇酸藻蛋白酸酯、纖維素乙醇酸、甲基纖維素和聚丙烯酸鈉中的一種或者多種的組合，但不限于此。表面活性劑能夠減少膠膜前驅液的表面張力，增大其與透明基材例如玻璃界面的粘結性。

34、在部分實施例中，所述硅烷偶聯(lián)劑包括甲基二甲氧基硅烷，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一種或兩種以上的組合。

35、在部分實施例中，所述固化劑包括三環(huán)癸烷二甲醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、三環(huán)癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯或者1，6-己二異氰酸酯中的一種或兩種以上的組合。

36、在部分實施例中，所述光引發(fā)劑包括安息香、安息香雙甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香丁醚、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、硫代丙氧基硫雜蒽酮、異丙基硫雜蒽酮、氟化二苯基鈦茂或雙(五氟苯基)鈦茂中的一種或兩種以上的組合。

37、在部分實施例中，所述抗氧化劑包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、癸二酸二(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一種或兩種以上的組合。

38、本發(fā)明的目的之二在于提供一種光增透膠膜的制備方法，包括：

39、使含有所述組合物以及溶劑的混合反應體系在60～90℃的溫度條件下進行反應，從而使其中的接枝熒光碳納米點中的聚合物單體與poe接枝顆粒進行交聯(lián)反應，形成膠膜前驅液；

40、使所述膠膜前驅液固化，并進行成型處理，獲得所述光增透膠膜。

41、在部分實施例中，所述反應的時間為0.5～3h。

42、在部分實施例中，所述固化的方法包括uv紫外燈照射、汞燈照射等，但不限于此。

43、在部分實施例中，所述組合物與溶劑的質量比為30～40：40～50。

44、上述制備方法中，先使組合物在所述溫度條件下進行反應，然后進行固化形成膠膜，能夠使熒光碳納米點在膠膜中均勻分布并形成豐富的光學通路。形成的光學增透膜能夠有效的將紫外光轉化為可被太陽能電池吸收的可見光，以減少紫外光對太陽能電池的損傷，并提高太陽能電池對光的攝取效率，增強太陽能電池的光電轉化效率。該光增透膠膜具有良好的穩(wěn)定性，不會與鈣鈦礦材料發(fā)生反應；并能夠良好隔絕水氧對太陽能電池侵蝕，提高太陽能電池的環(huán)境穩(wěn)定性。

45、相比于其他使用流延擠出法制備的光伏膠膜厚度不均的缺點，該種膠膜前驅液流變性能優(yōu)異，可通過狹縫涂布和絲網印刷等手段涂布出厚度可調、均勻一致的膜層，從而有效提升膠膜的光透過率和太陽能電池的光吸收效率和光電轉換效率，明顯提升產品穩(wěn)定性和使用壽命。

46、本發(fā)明的目的之三在于提供一種光增透膠膜，它由上述技術方案所述的方法制備得到。

47、本發(fā)明的目的之四在于提供一種太陽能電池封裝結構，包括：透光基材以及形成在所述透光基材上的所述的光增透膠膜，所述封裝結構封裝于太陽能電池時，所述光增透膠膜位于靠近太陽能電池的一側。

48、在部分實施例中，所述太陽能電池封裝結構的制備方法包括：

49、使含有所述組合物以及溶劑的混合反應體系在60～90℃的溫度條件下進行反應，從而使其中的接枝熒光碳納米點中的聚合物單體與poe接枝顆粒上的硅烷類物質進行交聯(lián)反應，形成膠膜前驅液；

50、將所述膠膜前驅體液覆設在透光基材上，并使所述膠膜前驅液固化，獲得所述封裝結構。

51、在部分實施例中，所述將所述膠膜前驅體液覆設在透光基材上的方法包括噴涂、狹縫涂布，絲網印刷等，但不限于此。這些方法能夠使膠膜前驅液在透光基材上一體成型。

52、在部分實施例中，所述光增透膠膜的厚度為100μm～1000μm。

53、本發(fā)明的目的之五在于提供一種光伏組件，包括依次層疊設置的第一透光板、第一膠膜、太陽能電池、第二膠膜和第二透光板，所述第一膠膜、第二膠膜中的至少一者包括所述的光增透膠膜。

54、在部分實施例中，所述太陽能電池為鈣鈦礦電池。

55、所述光伏組件的雙層封裝結構可以有效防止鈣鈦礦電池、鈣鈦礦模組的鉛泄露。本發(fā)明提供的光增透膜層不會與鈣鈦礦材料發(fā)生應力反應，與鈣鈦礦電池具有良好的兼容性，能夠避免光增透材料對電池性能的影響，提高了產品的穩(wěn)定性、可靠性。

56、與現有技術相比，本發(fā)明至少具有以下的有益效果：本發(fā)明提供一種用于制備光增透膠膜的組合物，其中的接枝熒光碳納米點是通過將熒光碳納米點接枝于聚合物單體形成的，聚合物單體能夠與組合物中的poe接枝顆粒進行交聯(lián)反應，從而使熒光碳納米點均勻分布在光增透膠膜中，并在光增透膠膜中形成光學通路，從而有效提高該碳納米點將紫外光轉換為可見光的轉化效率，減少紫外線對電池的損害，提高太陽能電池的使用壽命。