一種光轉換光伏玻璃及其應用
【專利摘要】本發明涉及一種光轉換光伏玻璃，其包括基質玻璃以及摻雜于基質玻璃的光轉換材料，所述光轉換材料占所述基質玻璃的重量百分比為1％～10％，所述光轉換材料包括稀土熒光材料，所述稀土熒光材料為Y2O3:Eu3+；Gd2MoO6:Sm3+；Y2MoO6:Eu3+；CaMoO4:Eu3+,Sm3+；Y3Al5O12:Ce3+；Lu3Al5O12:Ce3+；Tb3Al5O12:Ce3+；Ba2SiO4:Eu3+；Ca2SiO4:Eu3+；Sr2SiO4:Eu3+；Ca2Si5N8:Eu3+；Sr2Si5N8:Eu3+；SrSiAlN3:Eu3+；CaSiAlN3:Eu3+中的至少一種。本發明還涉及一種光轉換光伏玻璃的制備方法及其應用。
【專利說明】
一種光轉換光伏玻璃及其應用
技術領域
[0001]本發明屬于太陽能電池技術領域，尤其涉及一種光轉換光伏玻璃以及其應用。
【背景技術】
[0002]隨著傳統能源的日益貧乏，全球對新型能源的開發與利用越來越成為舉世關注的焦點，太能作為新型能源具有取之不盡、用之不竭，無污染、無公害的特點而備受全球關注，并實現能源轉化的產業化。
[0003]太陽能電池是一種利用太陽光直接發電的器件，已經被廣泛應用。當太陽光照射到太陽能電池表面時，其中一部分光被表面反射，其余部分被吸收或透過。然而，由于受到太陽能電池所用材料的限制，太陽光譜中高能量光子的部分能量無法被有效吸收用于發電，導致太陽能電池轉換效率不高。
[0004]光轉換光伏玻璃，也稱低鐵玻璃，其具有高透過率、高透明性，其透過率可達92%以上。由于光轉換光伏玻璃在太陽能電池光譜響應范圍(380nm?1200nm)內具有高透射率，因此被廣泛應用于太陽能電池玻璃蓋板。然而，現有的光轉換光伏玻璃雖然引入了稀土氧化物或稀土礦物(比如中國公開的專利申請CN102260041A)，但是由于稀土氧化物中f-f躍迀為禁阻躍迀，熒光效率較低，而簡單的稀土礦物由于雜質的影響熒光效率幾乎可以忽略，這使其光轉換效率偏低，其難以有效的實現下轉換效果。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，確有必要提供一種可解決上述問題的光轉換光伏玻璃以及其在太陽能電池的應用。
[0006]本發明提供一種光轉換光伏玻璃，其包括基質玻璃以及摻雜于基質玻璃的光轉換材料，所述光轉換材料占所述基質玻璃的重量百分比為1%?10%，所述光轉換材料包括稀土熒光材料，所述稀土熒光材料為Υ2θ3: Eu3+ ； Gd2MoO6: Sm3+ ； Y2MoO6: Eu3+ ； CaMoO4: Eu3+，Sm3+ ；Y3Al5Oi2: Ce3+ ； Lu3Al5Oi2: Ce3+ ； Tb3Al5Oi2: Ce3+ ；Ba2S14: Eu3+ ； Ca2S14: Eu3+ ； Sr2S14: Eu3+ ；Ca2Si5N8: Eu3+ ； Sr2Si5N8: Eu3+ ； SrSiAlN3: Eu3+ ； CaSiAlN3: Eu3+中的至少一種。
[0007]進一步的，所述光轉換材料占所述基質玻璃的重量百分比為3%?10%。
[0008]進一步的，所述光轉換材料還包括助熔劑以及還原劑，所述助熔劑為CaF2、NH4F、B203、NaH2P04、Na2HP04中的至少一種，所述還原劑為石墨粉或炭黑粉。
[0009]本發明提供一種光轉換光伏玻璃的制備方法，其包括以下步驟:
[0010](I)按照比例稱量助熔劑、還原劑與稀土熒光材料并混合研磨，其中所述稀土熒光材料為 Y2O3: Eu3+ ； Gd2MoO6: Sm3+ ； Y2MoO6: Eu3+ ； CaMoO4: Eu3+，Sm3+ ； Y3Al5Oi2: Ce3+ ； Lu3Al5Oi2: Ce3+ ；Tb3Al5Oi2: Ce3+ ； Ba2S14: Eu3+ ； Ca2S14: Eu3+ ； Sr2S14: Eu3+ ； Ca2Si5N8: Eu3+ ； Sr2Si5N8: Eu3+ ；SrSiAlN3: Eu3+; CaSiAlN3: Eu3+中的至少一種，所述助熔劑為 CaF2、NH4F、B203、NaH2P04、Na2HP04中的至少一種，所述還原劑為石墨粉或炭黑粉；
[0011](2)將研磨后的混合物與基質玻璃混合均勻，置于加熱爐中進行處理得到光轉換光伏玻璃。
[0012]進一步的，在步驟(I)中所述稀土熒光材料、助熔劑與還原劑的重量比例為:(90?96):(2?10):(2?10)。
[0013]進一步的，在步驟(2)中處理的時間為3小時?6小時。
[0014]進一步的，步驟(2)中所述加熱爐的溫度為1200攝氏度?1400攝氏度。
[0015]本發明還提供一種上述光轉換光伏玻璃在太陽能電池中的應用。
[0016]與現有技術相比較，本發明提供的光轉換光伏玻璃及應用具有以下優點:
[0017]所述光轉換材料含有稀土熒光材料，該稀土熒光材料為典型的下轉換材料，由于不僅本身不吸收可見光，而且可有效的將紫外光轉換成可見光，因而，該光轉換光伏玻璃具有較高的可見光透過率。將該光轉換光伏玻璃應用于太陽能電池中時，可大大提高太陽能電池的光轉換效率，而且可降低紫外光額外造成的器件老化的問題。該光轉換光伏玻璃的制備過程，只需按照配方進行配料，將其融化，無需特別的設備以及環境要求，適合大規模工業化生產。
【附圖說明】
[0018]圖1為實施例1光轉換光伏玻璃的光透過率曲線。
[0019]圖2為實施例1光轉換光伏玻璃的熒光光譜圖(激發波長為365nm)。
[0020]圖3為實施例2光轉換光伏玻璃的熒光光譜圖(激發波長為460nm)。
[0021]圖4為實施例1太陽能電池的光轉換效率的測試結果圖。
[0022]圖5為對比例I太陽能電池的光轉換效率的測試結果圖。
[0023]如下具體實施例將結合上述附圖進一步說明本發明。
【具體實施方式】
[0024]以下將對本發明提供的光轉換光伏玻璃及在太陽能電池的應用作進一步說明。
[0025]本發明提供一種光轉換光伏玻璃。該光轉換光伏玻璃包括基質玻璃以及摻雜于基質玻璃的光轉換材料。所述光轉換材料占所述基質玻璃的重量百分比為I %?10 %，優選為3%?10%。
[0026]所述光轉換材料包括稀土熒光材料。所述稀土熒光材料為下轉換材料，可將紫外光轉換為可見光，而可增加可見光的吸收。所述稀土熒光材料為Y2O3: Eu3+;Gd2MoO6: Sm3+;Y2MoO6: Eu3+ ； CaMoO4: Eu3+，Sm3+ ； Y3Al5Oi2: Ce3+ ； Lu3Al5Oi2: Ce3+ ； Tb3Al5Oi2: Ce3+ ； Ba2S14: Eu3+ ；Ca2S14: Eu3+ ； Sr2S14: Eu3+ ； Ca2Si5N8: Eu3+ ； Sr2Si5N8: Eu3+ ； SrSiAlN3: Eu3+ ； CaSiAlN3: Eu3+中的至少一種。
[0027]所述光轉換材料還包括助熔劑以及還原劑。所述助熔劑為CaF2、NH4F、B2O3、NaH2PO4、Na2HPO4中的至少一種。所述助熔劑的作用為:在制備過程中將所述光轉換材料與基質玻璃充分混合熔融。所述還原劑為石墨粉或炭黑粉。所述還原劑的作用為:在制備過程中避免各組分被氧化。在制備時，加入原料時所述稀土熒光材料、助熔劑與還原劑的重量比例為:(90?96): (2?10): (2?10)。可以理解，所述還原劑在制備過程中的比例可能會發生變化，而在最終得到的光轉換光伏玻璃中，殘留的還原劑的比例可能更少。
[0028]該光轉換光伏玻璃的制備方法如下:
[0029](I)按照比例稱量助熔劑、還原劑與稀土熒光材料并混合研磨，其中稀土熒光材料為Y2O3: Eu3+ ；Gd2MoO6: Sm3+ ； Y2MoO6: Eu3+ ； CaMoO4: Eu3+，Sm3+ ； Y3Al5Oi2: Ce3+ ； Lu3Al5Oi2: Ce3+ ；Tb3Al5Oi2: Ce3+ ； Ba2S14: Eu3+ ； Ca2S14: Eu3+ ； Sr2S14: Eu3+ ； Ca2Si5N8: Eu3+ ； Sr2Si5N8: Eu3+ ；SrSiAlN3: Eu3+ ； CaSiAlN3: Eu3+中的至少一種。所述助熔劑為 CaF2、NH4F、B203、NaH2P04、Na2HP04中的至少一種。所述還原劑為石墨粉或炭黑粉；
[0030](2)將研磨后的混合物與基質玻璃混合均勻，置于加熱爐中進行處理得到光轉換光伏玻璃。
[0031]在步驟(I)中所述稀土熒光材料、助熔劑與還原劑的重量比例為:(90?96):(2?1): (2?1)。優選的，所述稀土熒光材料、助熔劑與還原劑的重量比例為95:3:2。
[0032]在步驟(2)中，處理的時間為3小時?6小時。將基質玻璃和光轉換材料混合，并加溫至熔化。所述加熱爐的溫度為1200攝氏度?1400攝氏度。經過冷卻后，采用浮法工藝或者壓延工藝制得平板玻璃。最后經過退火工藝得到光轉換光伏玻璃。所述退火工藝為自然冷卻至室溫。
[0033]所述基質玻璃的成分包括3丨02、他20、0&0、1%0^1203，其中各組分的質量百分比如下:S12 70% ?80%;Na20 10% ?20%;Ca0 5% ?15%;Mg0 0.I %?5% !Al2O3 0.1%?5%。優選的，S12 70%?75%;Na20 12%?15%;Ca0 7%?12%;Mg0 2%?5% !Al2O3
0.5%?
[0034]需要說明的是，所述光轉換光伏玻璃以及制備時的所用原料組分中的鐵的含量控制在150ppm以下。
[0035]得到的光轉換光伏玻璃的厚度不限，可為3.2毫米、4毫米等。
[0036]與現有技術相比較，本發明提供的光轉換光伏玻璃及其應用具有以下優點:
[0037]所述光轉換材料含有稀土熒光材料，該稀土熒光材料為典型的下轉換材料，由于其不僅本身不吸收可見光，而且可有效的將紫外光轉換成可見光，因而，該光轉換光伏玻璃具有較高的可見光透過率。將該光轉換光伏玻璃應用于太陽能電池中時，可大大提高太陽能電池的光轉換效率，而且可降低紫外光額外造成的器件老化的問題。該光轉換光伏玻璃的制備過程，只需按照配方進行配料，將其融化，無需特別的設備以及環境要求，適合大規模工業化生產。
[0038]以下通過實施例進一步說明所述光轉換光伏玻璃及其應用
[0039]實施例1
[0040]將稀土熒光材料Y2O3:Eu3+、助熔劑CaF2、還原劑石墨粉以90:5:5的質量比例進行混合，并進行研磨。
[0041]將研磨后的混合物進行與基質玻璃混合，并置于加熱爐中進行處理3小時。其中所述加熱爐的溫度為1300攝氏度左右。經過壓延工藝并退火得到光轉換光伏玻璃。在光轉換光伏玻璃中，所述光轉換材料所占重量百分比為5%。所述光轉換光伏玻璃的厚度為4毫米。
[0042]將所述光轉換光伏玻璃制成太陽能電池。
[0043]對所述光轉換光伏玻璃以及太陽能電池進行性能測試。測試結果見圖1?圖3。由圖1可見，所述光轉換光伏玻璃的透光率最高達97.3%。
[0044]由圖2可見，所述光轉換光伏玻璃在波長為610nm附近有較強的發光強度。
[0045]對比例I
[0046]對比例I的光轉換光伏玻璃的制備方法同實施例1，不同之處在于，不加入光轉換材料。該得到的光轉換光伏玻璃的性能測試見圖4。
[0047]由圖4、圖5可見，對比例I普通的超白玻璃制成的太陽能電池的光電轉換效率僅為16%，而本實施例1所述光轉換光伏玻璃制成的太陽能電池的光電轉換效率高達17.2%。
[0048]實施例2
[0049]將稀土熒光材料Y3Al5O12:Ce3+、助熔劑NH4F、還原劑炭黑粉以95:3:2的質量比例進行混合，并進行研磨。
[0050]將研磨后的混合物進行與基質玻璃混合，并置于加熱爐中進行處理4小時。其中所述加熱爐的溫度為1400攝氏度左右。再經過壓延工藝并退火得到光轉換光伏玻璃。在光轉換光伏玻璃中，所述光轉換材料所占重量百分比為8%。所述光轉換光伏玻璃的厚度為3.2毫米。
[0051 ]將所述光轉換光伏玻璃制成太陽能電池。
[0052]對所述光轉換光伏玻璃進行性能測試。測試結果見圖3。
[0053]由圖3可見，所述光轉換光伏玻璃在波長為550nm附近有較強的發光強度。
[0054]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
[0055]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種光轉換光伏玻璃，其特征在于，其包括基質玻璃以及摻雜于基質玻璃的光轉換材料，所述光轉換材料占所述基質玻璃的重量百分比為1%?10%，所述光轉換材料包括稀土熒光材料，所述稀土熒光材料為Y2O3: Eu3+ ； Gd2MoO6: Sm3+ ； Y2MoO6: Eu3+ ； CaMoO4: Eu3+，Sm3+ ；Y3Al5Oi2: Ce3+ ； Lu3Al5Oi2: Ce3+ ； Tb3Al5Oi2: Ce3+ ；Ba2S14: Eu3+ ； Ca2S14: Eu3+ ； Sr2S14: Eu3+ ；Ca2Si5N8: Eu3+ ； Sr2Si5N8: Eu3+ ； SrSiAlN3: Eu3+ ； CaSiAlN3: Eu3+中的至少一種。2.根據權利要求1所述的光轉換光伏玻璃，其特征在于，所述光轉換材料占所述基質玻璃的重量百分比為3%?10%。3.根據權利要求1所述的光轉換光伏玻璃，其特征在于，所述光轉換材料還包括助熔劑以及還原劑，所述助熔劑為CaF2、NH4F、B203、NaH2P04、Na2HP04中的至少一種，所述還原劑為石墨粉或炭黑粉。4.一種光轉換光伏玻璃的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟: (1)按照比例稱量助熔劑、還原劑與稀土熒光材料并混合研磨，其中所述稀土熒光材料為Y2O3: Eu3+ ；Gd2MoO6: Sm3+ ； Y2MoO6: Eu3+ ； CaMoO4: Eu3+，Sm3+ ； Y3AI5O12: Ce3+ ； Lu3Al5Oi2: Ce3+ ；Tb3Al5Oi2: Ce3+ ； Ba2S14: Eu3+ ； Ca2S14: Eu3+ ； Sr2S14: Eu3+ ； Ca2Si5N8: Eu3+ ； Sr2Si5N8: Eu3+ ；SrSiAlN3: Eu3+; CaSiAlN3: Eu3+中的至少一種，所述助熔劑為 CaF2、NH4F、B203、NaH2P04、Na2HP04中的至少一種，所述還原劑為石墨粉或炭黑粉； (2)將研磨后的混合物與基質玻璃混合均勻，置于加熱爐中進行處理得到光轉換光伏玻璃。5.根據權利要求4所述的光轉換光伏玻璃的制備方法，其特征在于，在步驟(I)中所述稀土熒光材料、助熔劑與還原劑的重量比例為:(90?96): (2?10): (2?10)。6.根據權利要求4所述的光轉換光伏玻璃的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中處理的時間為3小時?6小時。7.根據權利要求4所述的光轉換光伏玻璃的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述加熱爐的溫度為1200攝氏度?1400攝氏度。8.根據權利要求1?3所述的光轉換光伏玻璃在太陽能電池中的應用。
【文檔編號】C03C4/12GK105967512SQ201610294705
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】張雷
【申請人】嘉善鐳鈰光電科技有限公司