光伏组件用高效增透减反膜技术

世界范围内的能源紧张和环保压力极大地促进了人们对太阳能光伏技术的研究,光伏组件封装必需的光伏玻璃需求量也随之增加。虽然超白光伏玻璃可见光透过率已经达到91%,由于玻璃与空气之间折射率差异,对可见光仍存在约8%的反射,通过在光伏玻璃上制备减反射膜来提高光伏组件的功率瓦值,不仅研究意义重大,其经济价值也相当可观。

多孔氧化硅是目前光伏组件封装用超白玻璃上最主要的减反射功能材料。处于室外环境的光伏组件封装玻璃减反射膜,不仅应具有良好可见光宽谱增透效果,还必须具有25年以上的耐候性(包括耐酸碱性等)、良好的膜基结合力和硬度,并具有易清洁效果。此外,相对廉价的生产技术也是其在光伏行业产业化应用的关键。

本课题拟开发规模化制备有机杂化改性的SiO2纳米颗粒稳定分散液技术,通过使用旋涂、提拉或者超声波雾化结合热喷涂技术在超白光伏玻璃上制备具有长期耐候性和易清洁效果的多功能减反射膜;结合减反射光伏玻璃在晶体硅光伏组件封装中的工程化应用实验研究,进一步优化减反射膜的综合性能,最终将该减反射易清洁超白光伏玻璃推广应用于产业化光伏组件中。

具有疏水效果的减反射易清洁超白光伏玻璃光学图片(左)和扫描电镜图片(右)

 

 透明导电氧化物材料与薄膜技术

透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)是一种具有较高自由载流子浓度的宽带半导体材料,其自由载流子来自于材料的缺陷或外来的掺杂。CdOSnO2ITOFTO等各种TCO材料被广泛应用于包括平板显示器、非晶硅太阳能电池等诸多领域,具有巨大的经济价值和社会价值。20世纪80年代开始,有关ZnO基透明导电薄膜的研究在国际上开始兴起,被看作新一代TCO材料。其中,铝掺杂氧化锌(aluminum-doped zinc oxideAZO)薄膜的光学和电学综合性能已经接近商用ITO指标,而且原材料廉价无毒,是ITO替代材料的最佳候选者。

针对ZnO基透明导电薄膜的研究内容主要有(1)利用真空热蒸发法、溶胶凝胶法、脉冲激光沉积法、电子束蒸发法、直流反应磁控溅射及射频磁控溅射等不同方法制备ZnO基薄膜;(2)研究通过改变掺杂铝含量优化ZnO基薄膜的光电特性;(3)研究制备工艺参数如沉积速率、溅射条件、沉积时衬底温度、预处理温度、真空退火温度、真空退火气氛及真空退火时间等对薄膜光电特性的影响;(4)在柔性衬底上制备ZnO基透明导电薄膜及其工艺优化等四个方面。

本实验室开展的研究工作主要包括:

  •   规模化可控制备ZnO基纳米粉体材料
  •   高性能ZnO基磁控溅射靶材的制备工艺
  •   高性能ZnO基薄膜的制备工艺