一种用于太阳能电池抗紫外光衰减的涂层及其制备方法和应用

本发明涉及太阳能电池涂层，具体而言，涉及一种用于太阳能电池抗紫外光衰减的涂层及其制备方法和应用。

背景技术：

1、太阳能电池组件在实际应用中面临诸多挑战，其中一个主要困难是粘合材料的降解。随着时间的推移，这种降解通常表现为粘合材料的变黄现象。如果粘合剂发生降解，太阳能电池的效率将显著降低。粘合材料的降解是一个复杂的问题，由多种环境应力源共同作用所致。其中，紫外线(uv)辐射是主要因素之一，它会在粘合材料中引发化学反应，导致材料变黄。此外，温度波动、潮湿以及其他环境因素也会加速这一降解过程，最终影响太阳能电池组件的美观和功能完整性。

2、现有技术中，通常通过在粘合材料中物理添加紫外线吸收剂或受阻胺光稳定剂等手段，以提高其抗老化和耐黄变性能。例如，专利号为cn109294455b的发明专利公开了一种太阳能封装材料用复合封装胶膜及其制备方法，通过在eva胶膜中添加二苯甲酮类紫外吸收剂；专利号为cn104449435b的发明专利则公开了一种太阳能组件封装用高紫外线阻隔性的eva胶膜及其制备方法，采用受阻胺类化合物与苯并三唑类化合物复配的紫外线吸收剂，提高其抗紫外线、抗老化性能；此外，专利号为cn113004815b的发明专利中公开了一种太阳能电池用封装胶膜及其制备方法，通过在eva层中添加uv紫外光吸收剂来增强其抗老化能力。

3、然而，由于紫外线吸收剂与eva胶膜的相容性不足，上述现有技术所采用的物理掺杂方式，存在紫外线吸收剂易迁移和逸出的缺点，因此会导致抗紫外和抗老化性能减弱甚至丧失。同时，物理掺杂方式对紫外线吸收剂的用量要求严格，掺杂过多会影响eva胶膜的粘结性、致密性和力学性能，而掺杂过少则无法有效抵抗光老化和耐黄变，给生产带来了很大的麻烦。

技术实现思路

1、本发明要解决的其中一个技术问题是提供了一种用于太阳能电池抗紫外光衰减的涂层的制备方法，以解决现有技术中，常规方法通过物理掺杂方式制备的涂层对用料要求严格的问题。

2、为克服以上现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于太阳能电池抗紫外光衰减的涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、s1：制备醋酸锌溶液、氢氧化钠溶液作为溶液a、溶液b用于制备zno；

4、s2：将所述步骤s1制备的溶液a与溶液b混合得到混合液，并逐滴加入乙醇至所述混合液中，形成乳白色的溶液c，随后将所述溶液c搅拌后进行加热，得到白色的zno纳米粉末；

5、s3：将聚乙烯醇缩丁醛溶解于甲苯中，搅拌直至澄清，随后进一步加入所述步骤s2制得的zno纳米粉末，搅拌后得到pvb-zno溶液，所述pvb-zno溶液固化后即为用于太阳能电池抗紫外光衰减的涂层。

6、本技术一种用于太阳能电池抗紫外光衰减的涂层的制备方法与现有技术相比，具有以下优点：本发明提供了一种用于太阳能电池抗紫外光衰减的涂层的制备方法，使用了pvb与zno纳米颗粒分散在溶液中的涂层，通过前序控制醋酸锌溶液、氢氧化钠溶液的混合，再逐滴加入乙醇并反应后，制备得到表面光滑，尺寸均匀的zno纳米粉末，从而提高了涂层的性能，并进一步地通过将这些涂层喷涂到太阳能组件的玻璃表面上，旨在提高其抗紫外线降解能力，从而延长其使用寿命，解决了现有技术中常规方法的缺点。

7、在一种可能的实施方式中，所述步骤s1中，所述醋酸锌溶液的制备方法包括：将固体醋酸锌溶解在蒸馏水中，在室温下搅拌1-3小时，且溶液中醋酸锌的质量比为10-30％；所述氢氧化钠溶液的制备方法包括：将固体氢氧化钠溶解在蒸馏水中，室温下搅拌约1-3小时，且溶液中氢氧化钠的质量比为50-80％。

8、在一种可能的实施方式中，所述步骤s1中，所述固体醋酸锌的纯度≥99.5％，所述醋酸锌溶液的ph值为5.5-6.5；所述固体氢氧化钠的纯度≥99.5％，所述氢氧化钠溶液的ph值为11-12。

9、在上述可能的实施方式中，采用上述技术方案制备zno纳米颗粒的基本反应是将如醋酸锌溶解在水中，形成锌离子溶液。在反应过程中加入氢氧化钠或氨水作为碱性沉淀剂，使锌离子与氢氧根离子结合形成氢氧化锌沉淀。该沉淀在随后的加热过程中脱水，转化为晶体结构良好的zno纳米颗粒。在化学沉淀过程中，溶液的ph值直接影响zno纳米颗粒的成核和生长。通常情况下，碱性条件有利于zno的形成，但过高或过低的ph可能导致颗粒的过度生长或形态不规则。因此，精确控制ph值是保证产物质量的关键。在反应过程中，搅拌速率和反应物浓度是决定zno纳米颗粒尺寸和分布均匀性的关键因素。适度的搅拌可以防止颗粒聚集，并确保反应物均匀分布。反应物的浓度过高或过低都会影响颗粒的成核和生长，进而影响最终zno纳米颗粒的质量。因此，通过精确控制反应过程能够制备出尺寸均一、形态规整且性能优异的zno纳米颗粒。

10、在一种可能的实施方式中，所述步骤s2中，所述搅拌的条件为：将溶液c在40-60℃下搅拌1-2小时。

11、在一种可能的实施方式中，所述步骤s2中，所述加热的条件为：在200-300℃的烘箱中加热5-8小时。

12、在一种可能的实施方式中，所述步骤s3中，所述聚乙烯醇缩丁醛的浓度为10％，且所述聚乙烯醇缩丁醛的纯度≥98％，所述甲苯的纯度≥99％。

13、在一种可能的实施方式中，所述步骤s3中，所述搅拌的条件为：在室温下磁力搅拌1-3小时，直至获得澄清溶液，所述zno纳米粉末的添加量为所述澄清溶液质量的0.3-1％。

14、在上述可能的实施方式中，zno纳米颗粒由于其较宽的带隙(约3.3ev)，有效吸收和阻挡有害的紫外线辐射，而在本发明的制备方法中，通过将zno颗粒均匀分布在pvb基质中，形成的涂层能够显著减少紫外线在太阳能电池上的影响，减少因uv引发的粘合剂光降解现象，从而延长太阳能电池的使用寿命。通过纳米颗粒的引入，不仅提高了材料的uv阻隔能力，还增加了材料的疏水性，从而进一步提高了太阳能电池在恶劣环境条件下的长期稳定性。其中，不同浓度的zno颗粒在pvb基质中的分布影响涂层的致密性和均匀性。如果涂层中zno纳米颗粒的浓度过低，涂层的uv吸收能力不足。这意味着紫外线可以更多地穿透涂层，直接影响到太阳能电池内部的材料，导致粘合剂光降解，缩短太阳能电池的使用寿命。如果zno纳米颗粒的浓度过高，涂层可能会变得不够透明，导致可见光的透过率下降。这会减少进入太阳能电池活性层的光量，从而降低电池的能量转换效率。因此，合理的zno浓度是确保涂层在uv屏蔽、光学透明性、热稳定性和机械强度之间取得最佳平衡的关键，因此将其设置在0.3％-1％时能取得最佳的效果。

15、在上述可能的实施方式中，本发明通过进一步地控制所述zno纳米粉末的添加量为所述澄清溶液质量的0.3％-1％，相较于添加量为更低的情况下，进一步地提高了涂层的性能，zno涂层能够有效减缓紫外线引起的粘合剂降解，保持太阳能电池的高效性能，当其添加质量为0.5％时，效果达到最佳。

16、本发明要解决的第二个技术问题是，提供一种用于太阳能电池抗紫外光衰减的涂层，以解决现有技术中的涂层粘结性、致密性和力学性能一般，且无法有效抵抗光老化和耐黄变的问题。

17、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于太阳能电池抗紫外光衰减的涂层，所述涂层通过权所述制备方法制备而得。

18、本发明要解决的第三个技术问题是，提供一种所述用于太阳能电池抗紫外光衰减的涂层的应用，所述应用包括将所述涂层应用于太阳能电池组件上，包括：将所述涂层固化前的pvb-zno溶液在室温下进行搅拌，随后将所述溶液喷涂在太阳能组件正面玻璃和背板表面。

19、本发明通过上述涂层的应用，在太阳能组件表面涂覆zno/pvb纳米复合膜，可以显著提高太阳能电池的抗紫外线能力和整体性能，且zno涂层能够有效阻挡紫外线辐射，减少粘合剂降解，从而延长太阳能电池的使用寿命。这种纳米复合涂层在提高太阳能电池效率、可靠性和耐久性方面具有重要应用潜力。