本發明專利技術公開了一種近紅外發光增透復合薄膜及其制備方法和應用，所述復合薄膜是以稀土摻雜釩酸釔膜為發光層，以普通光學玻璃、ITO玻璃、氧化鋁玻璃等為基片，用浸漬提拉法或者旋涂法鍍膜，在發光膜上疊加低折射率的納米二氧化硅增透膜。本發明專利技術復合薄膜對可見光及近紅外光的單面增透率可達3.8%，雙面涂膜可使玻璃透過率達到98%。本發明專利技術復合薄膜在紫外線激發下，發出主峰在982納米的近紅外光，該復合薄膜可應用在太陽能電池玻璃蓋板上。本發明專利技術產品安全無毒、化學性質穩定、易于長期保存；且制備工藝簡單易操作，原料價廉易得，反應過程沒有工業三廢，具有綠色環保、低能耗、高效益等特點，適合工業化生產。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種近紅外發光增透復合薄膜及其制備方法，具體說，是涉及一種即能增加玻璃的光透過率又能將紫外光轉換成近紅外光的無機材料薄膜及其制備方法和應用。
技術介紹
目前幾乎90%以上的商品太陽電池是晶體硅太陽電池，商業化的電池組件效率是 15% 17%。盡管太陽能光伏發電是一項清潔無污染的發電技術，但短期內無法與市電競爭的主要原因是其較高的生產成本和較低的光電轉換效率。硅材料制備的太陽電池效率理論上限約為30%，現有工藝水平制備的太陽電池效率與理論極限接近，進一步提高太陽電池效率的空間不大，而在電池工藝制備上提高效率所需的成本很高。但是如果能夠提高太陽電池及組件的光利用率，則可以在低成本下提高太陽電池組件的發電量。光轉換薄膜和增透薄膜就是兩種有效的低成本提高光利用率的方法。光轉換材料能將硅電池不吸收的紫外光或者吸收效率不高的的短波可見光轉換為與其禁帶寬(1.1 eV)相符的近紅外光，從而大大提高硅電池的效率。有報道顯示，通過近紅外光轉換材料進行的光轉換，太陽能電池效率的理論上限可以從30%提高到38. 6%。雖然近年來，有大量關于近紅外光轉換材料的研究，但都只局限在粉體材料，很少有膜材料的報道。另一方面，在硅太陽電池片上實現光學增透設計，可以提高太陽電池對光的吸收。如用二氧化鈦、氮化硅、氟化鎂、二氧化硅、五氧化二鉭等在太陽電池表面鍍增透薄膜已有大量文獻報道，且用二氧化鈦，氮化硅制備增透薄膜已實現工業化應用。但上述材料特別是用物理法制備的增透薄膜，無法按照實際需要改變薄膜的折射率以達到最佳的增透效果，而用化學方法制備納米多孔SiO2薄膜，可以通過調節納米孔隙，以得到合適的折射率，從而獲得最佳增透效果。太陽電池組件上表面的封裝玻璃蓋板通常采用低鐵鋼化的超白玻璃， 在晶體硅太陽電池光譜響應的波長范圍內GOO IlOOnm)透過率一般在90%左右，尚有約 8 % 9 %的光利用提高空間。而在太陽電池組件超白玻璃上研究增透光學設計的文獻較少。因此，本文旨在研究太陽電池組件超白玻璃上制備近紅外轉光薄膜和納米孔SiO2增透復合薄膜的工藝，以進一步提高光的利用率，從而實現以低成本、操作簡單的光學設計提高太陽電池組件的發電量。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了提供一種近紅外發光增透復合薄膜，這種復合薄膜安全無毒、化學性質穩定、易長期保存、具有很好光轉換性能和增透性能的無機材料。本專利技術另一目的是為了提供一種工藝簡單、成本低廉、節能環保及適合工業化生產的上述復合薄膜的制備方法。本專利技術再一個目的是為了提供上述復合薄膜材料的幾種應用。為解決上述技術問題，本專利技術的技術方案如下本專利技術提供的近紅外發光增透復合薄膜，是以摻雜釩酸釔為發光層，在紅外發光膜上疊加低折射率的納米二氧化硅膜的一種近紅外發光增透復合薄膜。所述復合薄膜中，紅外發光膜膜厚為50 5000納米，二氧化硅膜的厚度為50 300納米，復合薄膜膜厚為50 5000納米。上述近紅外發光增透復合薄膜的制備方法，具體步驟如下a)稱取一定量的釔的無機鹽、摻雜元素的無機鹽和偏釩酸銨，使釔的無機鹽和摻雜元素的無機鹽的摩爾比為(1 99) :1，釔和摻雜元素的無機鹽摩爾總量與偏釩酸銨的摩爾比為 1 :1 ；b)稱取一定量的PEG(1000 20000)，使其濃度為0.01 0. 5g/ml，加入上述無機鹽中；c)加入一定量的有機溶劑和乙酰丙酮，使無機鹽濃度為0.01 0. 5mol/L，有機溶劑與乙酰丙酮體積比為(1 9) 1 ；d)在50 80°C下攪拌0.5 5小時，制得摻雜釩酸釔前驅溶液；e)量取一定量的無水乙醇和一定量的正硅酸乙酯(TE0S)，使正硅酸乙酯的濃度為 0. 1 2mol/L，加熱至20 100°C，同時磁力攪拌；f)量取一定量去離子水，加入一定量的濃氨水，使氨水溶液濃度為0.1 lmol/L ；g)將氨水溶液逐滴滴加到乙醇與正硅酸乙酯的混合液中，滴加完成后繼續攪拌1 12小時，制得無色透明的二氧化硅膠體；h)將摻雜釩酸釔前驅溶液，以普通光學玻璃、ITO玻璃或氧化鋁玻璃為基片，使用浸漬提拉法或旋涂法，按不同的提拉速度(10 100厘米/分鐘)或旋涂速度(1000 6000轉 /分鐘)制膜，膜的層數為1 5層，制得紅外發光薄膜；i)將上述玻璃片置于馬弗爐中200°C 800°C燒4 60分鐘，制得紅外發光薄膜；j)將g)中所制的二氧化硅膠體溶液按不同固含量(0.5% 20%)與不同固含量 (0. 5% 20%)的成膜劑按不同比例(1 9) :1混合；k)在i)中所制發光薄膜上，用浸漬提拉法或旋涂法，按不同的提拉速度(10 100厘米/分鐘)或旋涂速度(1000 6000轉/分鐘)制膜，膜的層數為1 5層疊涂上述混合液；1)將上述玻璃片置于馬弗爐中200°C 800°C燒4 60分鐘，制得紅外發光增透復合薄膜。步驟a)中，所述的摻雜離子為鉺、鐿和鉍離子中的一種或者幾種混合。步驟b)中，所述的 PEG 為 PEG-1000、PEG-1500、PEG-2000、PEG-4000、PEG-6000、 PEG-10000 和 PEG-20000 中的一種。步驟c)中，所述的有機溶劑為乙醇、正丙醇、異丙醇和正丁醇中的一種。步驟j)中，所述的成膜劑為聚氨酯、聚丙烯酸、丙烯酸樹脂和丁二烯樹脂中的一種。使用本專利技術的近紅外發光增透復合薄膜可以應用在太陽能電池玻璃板上，能提高太陽能電池對光的吸收，與此同時將紫外光轉換成與電池禁帶寬相符的近紅外光，從而進一步提高太陽能電池的效率。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果1)首次制得了以摻雜釩酸釔為發光基質，在發光膜上疊涂納米二氧化硅增透膜的無機薄膜，其對可見光及近紅外光的單面透過增加率可達3. 8%以上，在紫外線激發下，發出強的主峰在982納米的近紅外光，即能有效的增加光線在玻璃的透過率，又能吸收紫外線， 將紫外線轉換成近紅外光；2)本專利技術產品是無機固體材料，具有安全無毒、化學性質穩定、易于長期保存、發光性能和增透性能穩定等有益效果；3)本專利技術的制備工藝簡單易操作，原料價廉易得，反應過程基本沒有工業三廢，具有綠色環保、低能耗、高效益等特點，適合工業化生產。附圖說明圖1為所制備的復合薄膜的紫外-可見-近紅外透過光譜圖； 圖2為所制備的復合薄膜的熒光光譜圖3為所制備的復合薄膜的斷面掃描電子顯微鏡照片； 圖4為所制備的復合薄膜的原子力顯微鏡照片。具體實施例方式下面通過實施例對本專利技術作進一步說明，其目的僅在于更好理解本專利技術的內容而非限制本專利技術的保護范圍。實施例1本實施例提供的近紅外發光增透復合薄膜的制備方法，具體步驟如下a)稱取1.188mmol硝酸釔、0. 012mmol氯化鐿和1. 2mmol偏釩酸銨，使硝酸釔和氯化鐿的摩爾比為99 :1，硝酸釔和氯化鐿總摩爾數與偏釩酸銨的摩爾比為1 :1 ；b)稱取1.2g PEG-20000，使其濃度為0. lg/ml，加入上述無機鹽中；c)加入IOml異丙醇和2ml乙酰丙酮，使無機鹽濃度為0.lmol/L ；d)在60°C下攪拌3小時，制得透明的鐿摻雜釩酸釔前驅溶液；e)量取IOOmL無水乙醇和11.2mL (0. 05mol)正硅酸乙酯(TE0S)，加熱至50°C同時磁力攪拌；f)量取50ml本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種近紅外發光增透復合薄膜，其特征在于：是以摻雜釩酸釔為發光層，在紅外發光膜上疊加低折射率的納米二氧化硅膜的一種近紅外發光增透復合薄膜；所述復合薄膜中，紅外發光膜膜厚為５０～５０００納米，二氧化硅膜的厚度為５０～３００納米，復合薄膜膜厚為５０～５０００納米。
【技術特征摘要】
1.一種近紅外發光增透復合薄膜，其特征在于是以摻雜釩酸釔為發光層，在紅外發光膜上疊加低折射率的納米二氧化硅膜的一種近紅外發光增透復合薄膜；所述復合薄膜中，紅外發光膜膜厚為50 5000納米，二氧化硅膜的厚度為50 300納米，復合薄膜膜厚為50 5000納米。2.權利要求1所述的近紅外發光增透復合薄膜的制備方法，其特征在于具體步驟如下a)稱取一定量的釔的無機鹽、摻雜元素的無機鹽和偏釩酸銨，使釔的無機鹽和摻雜元素的無機鹽的摩爾比為(1 99) :1，釔和摻雜元素的無機鹽摩爾總量與偏釩酸銨的摩爾比為 1 :1 ；b)稱取一定量的PEG，使其濃度為0.01 0. 5g/ml，加入上述無機鹽中；c)加入一定量的有機溶劑和乙酰丙酮，使無機鹽濃度為0.01 0. 5mol/L，有機溶劑與乙酰丙酮體積比為(1 9) 1 ；d)在50 80°C下攪拌0.5 5小時，制得摻雜釩酸釔前驅溶液；e)量取一定量的無水乙醇和一定量的正硅酸乙酯，使正硅酸乙酯的濃度為0.1 2mol/L，加熱至2O 100°C，同時磁力攪拌；f)量取一定量去離子水，加入一定量的濃氨水，使氨水溶液濃度為0.1 lmol/L ；g)將氨水溶液逐滴滴加到乙醇與正硅酸乙酯的混合液中，滴加完成后繼續攪拌1 12小時，制得無色透明的二氧化硅膠體；h)將摻雜釩酸釔前驅溶液，以玻璃為基片，使用浸漬提拉法或旋涂法制膜，膜的層數為1 5層，制得紅外發光薄膜；i)將上述玻璃片置于馬弗爐中200°C 800°C燒4 60分鐘，制得紅外發光薄膜；j)將g)中所制的固含...
【專利技術屬性】
技術研發人員：余錫賓，彭穎杰，羅輝，張坤，韓麗仙，
申請(專利權)人：上海師范大學，
類型：發明
國別省市：31
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