染料敏化太陽能電池封裝材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展

1、染料敏化太陽能電池封裝材料的研究現(xiàn)狀及開展摘要隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)以及科學(xué)技術(shù)水平的提高，在倡導(dǎo)低碳生活的今天，太陽能電池行業(yè)也以驚人的速度增長，而為得到較高的光電轉(zhuǎn)化率，就迫切需要具有優(yōu)異性能的封裝材料。本文主要綜述了國內(nèi)外對染料敏化太陽能電池封裝材料的研究現(xiàn)狀及開展趨勢。論文關(guān)鍵詞：染料敏化太陽能電池,封裝材料,耐久候性,耐老化性在社會經(jīng)濟(jì)快速開展，生活水平日益提高的同時，全球也在消耗著越來越多的能源。作為清潔的可再生能源太陽能，那么越來越受到人們的重視，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。自1991年，Grtzel于?Nature?上發(fā)表了關(guān)于染料敏化納米晶體太陽能電池的文章，以較低的本錢得到了大于

2、7%的光電轉(zhuǎn)化效率，開辟了太陽能電池開展史上一個嶄新的時代，為利用太陽能提供了一條新的途徑以來，到目前為止，DSSCs的光電轉(zhuǎn)化效率已能穩(wěn)定在11以上【1】，據(jù)推算壽命能達(dá)1520年，且其制造本錢僅為硅太陽能電池的1/51/10。隨著太陽能行業(yè)的增長，對封裝材料的需求也在增加，如圖1。封裝材料是應(yīng)用于防止對敏感電子設(shè)備造成損害而使用的保護(hù)屏障，其選取工藝將直接決定太陽電池的電性能、熱性能、光性能、美觀性和圖1 全球光伏封裝劑需求增長的預(yù)測機(jī)械性能，影響光伏組件的可靠性和壽命。目前都在提倡高性能、低本錢，但低本錢并不意味著低劣，高性能的可靠性表達(dá)和長久的保持需要重視封裝技術(shù)和工藝，所以封裝工藝是

3、太陽能組件的關(guān)鍵技術(shù)之一。據(jù)全球咨詢機(jī)構(gòu)FrostSullivan公司的研究分析，全球封裝材料市場的年價值約為20億美元，2021年光伏封裝材料部門價值約3.54億美元,而中國的結(jié)構(gòu)膠市場正處于增長階段【2】。2 封裝材料2.1 EVA它是一種進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)的彈性體，具有良好的柔韌性、耐沖擊性、彈性、光學(xué)透明性、低溫?fù)锨浴⒄持?、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性、耐候性、耐腐蝕性、熱密封性。EVA 主要用于晶硅電池的背襯底，少局部薄膜也有采用，主要起到保護(hù)電池以及將電池片與蓋板玻璃緊密貼合的作用。EVA封裝在真空室環(huán)氧基樹脂優(yōu)點(diǎn)在于其具有良好的粘接性能、電氣絕緣性能、耐熱、耐腐蝕和機(jī)械性能, 價錢也非常廉價,

4、 并且采用灌膠封裝的方式還可以制作彎曲的組件。低廉的價格和良好的加工加工性能一直深受喜愛，環(huán)氧樹脂塑封產(chǎn)量逐年增長，如圖3所示。常用的環(huán)氧樹脂封膠909AB-S為透明液體，粘度低，主要用于太陽能電池板、LED燈飾面板及其它工藝品外表的封裝在常溫或中溫下可固化，混合后粘度低、高透明、工藝性佳；固化后透明度佳、有一定的硬度和韌性，外表平整、光亮，無氣泡，附著力強(qiáng)，耐溶劑性、抗黃性等優(yōu)。但隨著電子行業(yè)的飛速開展，要求開展材料的韌性、導(dǎo)熱性、阻燃性等方面都有良好的改善。張艷銀等人利用聚氧化丙烯二胺是一種進(jìn)行非化學(xué)交聯(lián)的熱塑性塑料，外觀為半透明薄膜，無雜質(zhì)，外表平整，有一定的粗糙度和良好的柔軟性，對無機(jī)

5、玻璃有很好的粘結(jié)力、具有透明、耐熱、耐寒、耐濕、機(jī)械強(qiáng)度高等特性，是當(dāng)前世界上制造夾層、平安玻璃用的最正確粘合材料，還可以回收用作再次封裝的材料。過去曾經(jīng)用在光伏產(chǎn)業(yè)中，但因?yàn)槠湓谒魵庵袝兊媚：皇軞g送，但近來的研究說明PVB在玻璃玻璃的模塊的制造中有其優(yōu)勢，而最新的PVB箔在保持透明度方面有與EVA同樣的性能。Peter M以EVA,TPUS,PVB以及其他熱塑性材料為基材，制備出的密封膠劑具有較好的耐濕性和耐久性【5】。PVB 目前主要用在薄膜電池行業(yè)，生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)品型號均較少，目前以Dupont、Kuraray 等為主，國內(nèi)也有個別企業(yè)正在嘗試生產(chǎn)，如鑫富藥業(yè)在湖州的工程；目前市場

6、使用的產(chǎn)品以Dupont 的Tedlar 最為知名，但也有不少其他國際大廠在生產(chǎn)各種產(chǎn)品，如埃蒂梅克斯太陽能是一種塑料復(fù)合膜，白色，對陽光起反射作用，因此對組件的效率略有提高，并因其具有較高的紅外發(fā)射率，還可降低組件的工作溫度，也有利于提高組件的效率。當(dāng)然，此氟塑料膜具有太陽電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等根本要求。目前日本索拉派(SolarPET)太陽能電池背板(又名背封膜，封裝膜，反面保護(hù)膜，TPT替代品)，采用世界獨(dú)一無二的特殊PET材料制成，具有更好的空氣隔絕性能，更好的防氧化和抗潮濕性能,良好的電絕緣性能,極具吸引力的價格本錢。此材料在日本已被夏普、京瓷、三洋等太陽能廠家

7、長期秘密使用，是太陽能組件層壓封裝材料同類產(chǎn)品中最具性價比的一款產(chǎn)品。2.5 其他封裝材料近年來，德國拜耳公司利用一種耐光熱塑性聚氨酯制成商品名為VISTASOLAR的新型聚氨酯薄膜，代替的EVA薄膜，大大提高了太陽能電池的發(fā)電效率。西島孝一等人以乙烯-甲基丙烯酸脂共聚物為原料，添加特定的有機(jī)過氧化物并按一定比例參加交聯(lián)助劑，能夠得到性能很好的密封材料。藤井秀樹等人創(chuàng)造了太陽能電池用聚酯樹脂片，具有較好的耐水解性和機(jī)械強(qiáng)度。保谷裕等人創(chuàng)造了一種在非交聯(lián)狀態(tài)下具有良好性能的丙烯類熱塑料聚合物。宮治新一郎等人以聚酯聚合物為基材，并附上一層金屬氧化物構(gòu)成密封膜，具有較好的耐濕性、耐候性和機(jī)械強(qiáng)度。長

8、門大等人在透明的聚酯聚合物上涂覆了一層固化性氟樹脂，具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和透光性，同時耐濕性、耐候性和耐久性都較高，但其封裝工藝較為復(fù)雜。在玻璃粉中參加鉈或者是鉈的氧化物，再參加銀漿，有機(jī)催化劑以及其他添加劑，所制膠劑具有良好的導(dǎo)電性能。L-T.Huang等人在聚萘二甲酸乙二醇酯PEN上涂上一層氮氧化氯ALOxNy的鈍化膜，提高了DSSC的長期穩(wěn)定性。王家俊等人在聚酰亞胺PI中參加氮化鋁AlN制備出導(dǎo)熱型高性能塑料封裝材料。李春斌等人開發(fā)了具有非極性結(jié)構(gòu)的紫外輻射固化樹脂，通過對UV固化密封膠的實(shí)驗(yàn)測試，其防泄漏性能要大大優(yōu)于常用的熱塑性密封膠。于男等人比照了AB膠和光固化無影膠，發(fā)現(xiàn)后者在紫外

9、光照射下，固化速度快，耐溶劑性好，封裝效果較好。Epoxies Etc公司的低硬度無填料雙組分聚氨酯灌封膠是黑色彈性體，與硅橡膠相比，具有粘附性和韌性好的優(yōu)點(diǎn)，此外還具有優(yōu)異的水解穩(wěn)定性、低透濕性和良好的介電性能。Dow Corning 的液態(tài)硅封裝料和Wacker Chemie 的硅樹脂等，也在研發(fā)制備中，但目前還沒有成為主流。3 結(jié)束語目前國內(nèi)外以EVA-玻璃為主的封裝技術(shù)根本上可以滿足太陽能電池的封裝要求。但近年來，一些太陽能電池組件的生產(chǎn)者和終端用戶相繼報道了在自然條件下，太陽能電池的封裝材料變黃，剝離，脫膠而使太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率和使用壽命大大下降。因此，提高太陽能電池封裝膠膜的耐候

10、性和耐老化性能，已成為太陽能電池推廣應(yīng)用中一個迫切需要解決的問題，以透明樹脂疊成聚氟樹脂構(gòu)成的密封膜，結(jié)合透明樹脂和聚氟樹脂兩者的優(yōu)點(diǎn)，使其具有較高的光透過率和機(jī)械強(qiáng)度以及較好的耐水解性、耐溶劑性、耐蝕性、耐候性、耐老化性和輕質(zhì)化，是未來染料敏化太陽能電池封裝技術(shù)的開展方向 。參考文獻(xiàn)：【2】王沛喜. 中國結(jié)構(gòu)膠市場正處于增長階段. 中國膠粘劑，2021,194：35【3】Poisson, C; Hervais, V; Lacrampe, MF, et al，Optimization of PE/binder/PA extrusion blow-molded films. I. Heat se

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