一种钙钛矿太阳能电池封装用370nm紫外截止盖板玻璃及其制备方法与流程

本发明属于特种功能玻璃制造及光伏封装，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池封装用370nm紫外截止盖板玻璃及其制备方法。

背景技术：

1、钙钛矿太阳能电池凭借光电转换效率高、制备工艺简单、成本低廉等优势，成为新一代光伏电池的重点研究与产业化方向。但钙钛矿活性层对近紫外波段光线极为敏感，长期受紫外光照射易出现晶体结构坍塌、组分分解等老化失效问题，大幅缩短电池组件的使用寿命，因此采用紫外截止盖板玻璃进行封装防护是保障钙钛矿电池稳定服役的关键。

2、现阶段市面上主流的紫外防护盖板玻璃多采用表面镀膜改性方式，通过沉积有机或无机紫外阻隔膜层实现紫外屏蔽效果。但该类镀膜玻璃存在固有缺陷，镀膜后无法进行高温钢化处理，先钢化后镀膜又存在工艺复杂、玻璃易自爆、成品率低、生产成本高的问题，难以适配规模化量产需求。

3、为解决镀膜玻璃的弊端，行业内逐步研发出本体改性的380nm紫外截止光伏玻璃，可实现宽波段紫外光阻隔，防护等级更高。但该类380nm截止玻璃存在明显的应用短板，为实现380nm波段的完全截断，需要高掺杂含量的紫外改性组分，不仅大幅提升原料与制备成本，造成产品溢价严重，且过量改性组分易引发可见光波段的光吸收损耗，导致玻璃整体可见光透过率偏低，会直接影响钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

4、实际产业化应用中，多数通用型、常规工况使用的钙钛矿太阳能电池，无需380nm全波段紫外屏蔽的超高防护性能，仅需对300nm~380nm的核心有害近紫外波段进行高效阻隔，即可满足长期稳定使用要求。380nm紫外截止玻璃存在明显的性能冗余与成本浪费，且透光性能不足，无法兼顾低成本与高发电效率的产业化需求。基于系列紫外截止玻璃的差异化布局理念，开发一款低成本、高可见光透过率、精准适配通用封装场景的370nm紫外截止盖板玻璃，填补细分市场空白，完善光伏封装玻璃产品体系，具有重要的实际应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决钙钛矿太阳能电池中钙钛矿活性层材料因紫外线持续照射，引起晶体结构降解与老化，导致电池的光电转换效率快速衰减，以及紫外截止镀膜玻璃无法进行钢化加工等问题，本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池封装用370nm紫外截止盖板玻璃及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种钙钛矿太阳能电池封装用370nm紫外截止盖板玻璃，包括玻璃基体（钠钙硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃），其特征在于：玻璃基体中加入紫外截止功能剂，其中紫外截止功能剂，以氧化物基准的质量百分率表示，在玻璃基体中占比如下：ceo2：1%~3%、tio2：1%~3%、fe2o3：0~2%、zno：0.1%~1%、v2o5：0~1%、sm2o3:0~1%。

4、进一步，所述紫外截止功能剂，以氧化物基准的质量百分率表示，在玻璃基体中占比如下：ceo2：1.2%-2.0%、tio2：1.2%-2.0%、fe2o3：0-1.0%、zno：0.2%-0.5%、v2o5：0-0.5%、sm2o3：0-0.5%。

5、进一步，所述钠钙硅酸盐玻璃，以氧化物基准的质量百分率表示，由以下物质组成：sio2：65-75%、na2o：10-25%、cao：5-15%、mgo：1-5%、al2o3：0-3%。

6、进一步，所述硼硅酸盐玻璃，以氧化物基准的质量百分率表示，由以下物质组成：sio2：75~83%、na2o：1~5%、b2o3：6~15%、cao：0.5~2%、al2o3：0~3%。

7、进一步，所述铝硅酸盐玻璃，以氧化物基准的质量百分率表示，由以下物质组成：sio2：60~69%、na2o：5~9%、li2o：2~5%、k2o：1~5%、mgo：3~9%、al2o3：16~24%。

8、进一步，所述一种钙钛矿太阳能电池封装用370nm紫外截止盖板玻璃在370nm处透过率小于3.5%，400nm~800nm平均透过率大于84.5%。

9、进一步，所述一种钙钛矿太阳能电池封装用370nm紫外截止盖板玻璃在300nm~380nm平均透过率小于1.2%。

10、一种钙钛矿太阳能电池封装用370nm紫外截止盖板玻璃的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

11、（1）以氧化物基准的质量百分率表示，称取玻璃基体和紫外截止功能剂中各组分；

12、（2）将所有原料在配料前进行干燥处理（90~120℃下干燥2~5h），以去除原料表面吸附水并降低批料含水率，通过控制原料水分，可提高配料精度和混合均匀性，减少熔制过程中水分挥发造成的气泡、条纹和局部成分波动，从而有利于提高玻璃的光学均匀性和可见光透过率稳定性；

13、（3）将干燥后的各组分原料筛分预处理后精准配料混合，将混合料置于铂铑合金坩埚中，经高温炉高温熔融、浇注成型，再经退火缓冷制备得到低应力的一种钙钛矿太阳能电池封装用380nm紫外截止盖板玻璃。

14、进一步，述熔融阶段温度为1450℃~1700℃，恒温熔融3~7h，保证功能组分均匀熔解分散。

15、进一步，所述成型后退火温度为480℃~620℃，保温2~5h，降温速率不高于1℃/min，梯度冷却至室温。

16、进一步，所述一种钙钛矿太阳能电池封装用370nm紫外截止盖板玻璃的厚度为0.05mm~6mm。

17、进一步，所述一种钙钛矿太阳能电池封装用370nm紫外截止盖板玻璃后续进行化学钢化或者物理钢化处理。

18、本发明紫外截止功能剂中ceo2在玻璃中具有良好的紫外吸收能力，尤其对300–360 nm波段具有明显抑制作用。随着ceo2含量增加，玻璃的紫外截止边逐步向长波方向移动，紫外屏蔽能力增强。tio2是本发明中用于调节截止波长和增强截止边陡峭度的重要组分。tio2本身具有较强的近紫外吸收特性，掺入玻璃后可与ceo2共同作用，增强玻璃在近紫外区的吸收，并改善紫外截止曲线的过渡形态。发明人实验发现，仅采用ceo2时，截止边调控范围有限，且部分配方中截止边过渡较缓；仅采用tio2时，则难以在保持高可见光透过率的同时实现目标截止波长。将ceo2与tio2复合后，可显著提升紫外截止效果，并使截止波长更易精准控制。zno的加入使得zn2+进入玻璃网络后可调节局部氧配位结构和电子环境，使铈离子更易保持对紫外截止有利的高价态分布，特别是有助于抑制ce4+向ce3+的过度转化，因此可提高紫外截止性能的稳定性和重复性。fe2o3为本发明中的辅助紫外截止和截止边红移调节组分。fe2o3在玻璃中主要以fe3+和少量fe2+形式存在。其中fe3+对紫外区和近紫外区具有较强吸收，尤其能够增强350–400 nm附近的吸收，使紫外截止边向长波方向移动。但当其加入量过高时，可能对可见光透过率及玻璃色度产生不利影响。v2o5作为辅助紫外截止组分和截止边调节组分引入。v2o5中的v5+可与玻璃网络中的氧形成v-o配位结构，并产生氧到钒中心的电荷转移吸收，从而增强玻璃在近紫外区域的吸收能力。但当其加入量过高时，可能对可见光透过率及玻璃色度产生不利影响。中sm2o3可作为稀土辅助光谱调节组分。sm3+具有稀土离子的特征电子能级结构，适量加入可对近紫外及短波可见区域吸收产生微调作用，并有助于提高玻璃在紫外辐照下的光谱稳定性。但当其加入量过高时，可能对可见光透过率及玻璃色度产生不利影响。

19、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

20、通过在玻璃基体（钠钙硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃）中直接加入紫外截止功能剂，可直接制得具有紫外截止功能的盖板玻璃（370nm处透过率小于3.5%，400nm~800nm平均透过率大于84.5%，300nm~380nm平均透过率小于1.2%），屏蔽效果优异并且具有优异的可见光透过率；且本发明制备的盖板玻璃可再次进行强化处理（化学钢化或者物理钢化处理）；适合用作钙钛矿太阳能电池用盖板玻璃。