一种结构色薄膜及太阳能光伏组件的制作方法

1.本技术涉及光伏领域，尤其涉及一种结构色薄膜及太阳能光伏组件。


背景技术：

2.随着社会的发展，将太阳能光伏产品集成到建筑上的技术，使其既具有发电功能，又具有建筑构件和建筑材料功能的优势，高度契合了全球绿色建筑的发展潮流。
3.然而，太阳能光伏产品由于要考虑光线的透过率的问题，因此使用的颜料较为单一，基本为黑色和深蓝色，无法满足建筑装饰的多彩、多样化的需求。
4.因此，同时兼具高色彩饱和度、高透过率、结构安全的颜料成为彩色bipv(将太阳能光伏产品集成到建筑上的技术)领域急需解决的重要课题之一。当前，市面上常见的颜料有传统有机颜料、金属颜料、金属氧化物颜料、珠光粉颜料等。传统有机颜料因材料自身吸收特性的限制以及耐候性等性能方面的不足，无法满足彩色太阳能电池组件高色彩饱和度、高透过率、结构安全的需求。金属和传统金属氧化物无机颜料，颜色不够鲜艳，着色力相对较差；而且绝大部分材料自身具有吸收特性，不适合太阳能电池组件上色。珠光粉颜料是一种可以用于太阳能光伏产品上色的颜料，但由于化学生长镀膜技术自身的限制，珠光粉表面粗糙度较高、金属氧化物膜层厚度不易准确控制且无法多层膜堆叠，无法同时满足高色彩饱和度、高透过率。


技术实现要素：

5.本技术提供一种结构色薄膜以及太阳能光伏组件，其具有色彩高饱和度、高透过率且结构安全的特点。
6.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种结构色薄膜，所述结构色薄膜为多层膜结构且包括交替且层叠设置的多层高折射率膜层和多层低折射率膜层；所述多层膜结构为：t1h t2l
…
t
2n-1
h t
2n
l t
2n+1
h或者t1l t2h
…
t
2n-1
l t
2n
h t
2n+1
l；其中，n为大于等于2的正整数，h表示高折射率膜层且光学厚度为1/4λh，l表示低折射率膜层且光学厚度为1/4λ
l
，λ为中心波长；t1、t2、
…
、t
2n-1
、t
2n
、t
2n+1
表示光学厚度系数，具有相同折射率的膜层其光学厚度系数完全相同或不完全相同；其中，t1和t
2n+1
的取值范围大于0.4且小于等于2，且与具有相同折射率的其他膜层的光学厚度系数相同或不相同；t2、t3、
…
t
2n-1
、t
2n
的取值范围大于0.4且小于等于2。
7.在一些实施例中，所述结构色薄膜在380-1100nm波长范围内，仅有单一反射主峰，所述反射主峰为可见光波长范围，且反射率≥80％；在380-1100nm波长范围内，除反射主峰外，其余波长范围内平均透过率≥70％。
8.在一些实施例中，所述结构色薄膜除在380-1100nm波长范围内有单一反射主峰外，可同时在《380nm和/或1100-2500nm太阳辐射波段反射率≥80％。在一些实施例中，所述高折射率膜层的材料包括五氧化三钛、二氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化钽、氧化铪、硫化锌、钛酸镧中的至少一种；低折射率膜层的材料包括二氧化硅、三氧化二铝、氟化镁、氟化钙中
至少一种。
9.为解决上述技术问题，本技术采用的二个技术方案是：提供一种太阳能光伏组件，包括：太阳能电池以及位于所述太阳能电池一侧的第一胶膜和盖板；所述太阳能电池、所述第一胶膜以及所述盖板中的至少一个包括结构色薄膜或者由所述结构色薄膜制成的结构色色粉，从而使得所述太阳能光伏组件具有结构色；所述结构色薄膜为上述任意一项所述的结构色薄膜。
10.在一些实施例中，所述太阳能电池、所述第一胶膜以及所述盖板中的至少一个包括由至少两种具有不同波长范围的反射主峰的所述结构色薄膜制成的所述结构色色粉。
11.在一些实施例中，所述盖板包括玻璃基板以及位于所述玻璃基板表面的光学涂层，其中，所述光学涂层包括透光基体材料和分散在所述透光基体材料中的所述结构色色粉。
12.在一些实施例中，所述光学涂层位于所述玻璃基板靠近所述太阳能电池的表面；和/或所述光学涂层位于所述玻璃基板背离所述太阳能电池的表面。
13.在一些实施例中，所述透光基体材料包括釉、油墨以及树脂中的一种或多种。
14.在一些实施例中，所述盖板包括玻璃基板，所述结构色色粉分散于所述玻璃基板中。
15.在一些实施例中，所述结构色色粉分散于所述第一胶膜中。
16.在一些实施例中，所述太阳能电池包括太阳能电池本体以及位于所述太阳能电池本体的入光面的光学涂层，其中，所述光学涂层包括透光基体材料和分散在所述透光基体材料中的结构色色粉。
17.区别于现有技术，本技术提供的结构色薄膜以及太阳能光伏组件，结构色薄膜为多层膜结构且包括交替且层叠设置的多层高折射率膜层和多层低折射率膜层；多层膜结构为：t1h t2l
…
t
2n-1
h t
2n
l t
2n+1
h或者t1l t2h
…
t
2n-1
l t
2n
h t
2n+1
l；其中，n为大于等于2的正整数，h表示高折射率膜层且光学厚度为1/4λh，l表示低折射率膜层且光学厚度为1/4λ
l
，λ为中心波长；t1、t2、
…
、t
2n-1
、t
2n
、t
2n+1
表示光学厚度系数，具有相同折射率的膜层其光学厚度系数完全相同或不完全相同；其中，t1和t
2n+1
的取值范围大于0.4且小于等于2，且与具有相同折射率的其他膜层的光学厚度系数相同或不相同；t2、t3、
…
t
2n-1
、t
2n
的取值范围大于0.4且小于等于2。其具有色彩高饱和度、高透过率且结构安全的特点。
附图说明
18.图1是现有技术中的太阳能光伏组件的结构示意图；
19.图2是本技术一实施例提供的结构色薄膜或结构色色粉的平面结构示意图；
20.图3是本技术一实施例提供的太阳能光伏组件的结构示意图；
21.图4是本技术另一实施例提供的太阳能光伏组件的结构示意图；
22.图5是本技术又一实施例提供的太阳能光伏组件的结构示意图；
23.图6是本技术又一实施例提供的太阳能光伏组件的结构示意图；
24.图7是本技术又一实施例提供的太阳能光伏组件的结构示意图；
25.图8是本技术实施例1提供的蓝色结构色薄膜的光谱曲线示意图；
26.图9是本技术实施例2提供的绿色结构色薄膜的光谱曲线示意图；
27.图10是本技术实施例3提供的红色结构色薄膜的光谱曲线示意图；
28.图11是本技术实施例4提供的紫外高反结构色薄膜的光谱曲线示意图；
29.图12是本技术对比例1提供的结构色薄膜的光谱曲线示意图；
30.图13是本技术对比例2提供的结构色薄膜的光谱曲线示意图；
31.图14是本技术对比例3提供的结构色薄膜的光谱曲线示意图；
32.图15是本技术对比例4提供的结构色薄膜的光谱曲线示意图；
33.图16是本技术提供的红色结构色色粉、蓝色结构色色粉喷涂在玻璃基体上的光谱曲线示意图。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.本技术中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
36.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
37.下面结合附图和实施例对本技术进行详细的说明。
38.图1是现有技术中的太阳能光伏组件的结构示意图；图2是本技术一实施例提供的结构色薄膜或结构色色粉的平面结构示意图；图3是本技术一实施例提供的太阳能光伏组件的结构示意图；图4是本技术另一实施例提供的太阳能光伏组件的结构示意图；图5是本技术又一实施例提供的太阳能光伏组件的结构示意图；图6是本技术又一实施例提供的太阳能光伏组件的结构示意图；图7是本技术又一实施例提供的太阳能光伏组件的结构示意图；图8是本技术实施例1提供的蓝色结构色薄膜的光谱曲线示意图；图9是本技术实施例2提供的绿色结构色薄膜的光谱曲线示意图；图10是本技术实施例3提供的红色结构色薄膜的光谱曲线示意图；图11是本技术实施例4提供的紫外高反结构色薄膜的光谱曲线示意图；图12是本技术对比例1提供的结构色薄膜的光谱曲线示意图；图13是本技术对比例2提供的结构色薄膜的光谱曲线示意图；图14是本技术对比例3提供的结构色薄膜的光谱曲线示意
图；图15是本技术对比例4提供的结构色薄膜的光谱曲线示意图；图16为本技术提供的红色结构色色粉、蓝色结构色色粉喷涂在玻璃基体上的光谱曲线示意图。
39.参见图1，太阳能光伏组件10一般由太阳能电池11、胶膜12、盖板13以及背板14构成基本结构。具体的，太阳能光伏组件10包括太阳能电池11和位于太阳能电池11一侧的第一胶膜121和盖板13，以及位于太阳能电池11另一侧的第二胶膜122和背板14，第一胶膜121和第二胶膜122分别用于将盖板13和背板14粘黏在太阳能电池11的两侧。
40.其中，太阳能电池11根据系统要求，通过串并联的方式形成，其在太阳光的照射下，通过光生伏打效应将光能转化为电能，是太阳能光伏组件10中的核心部件。
41.盖板13的材料需要具有很高的光线透过率，保证太阳光能够最大程度的进入太阳能电池11中将太阳能转化为电能。除了高透过率以外，盖板13的材料还要具有一定的防水性能、耐冲击性能以及在长期的紫外线的照射下是稳定的，且需要有很低的热阻系数。一般情况下，盖板13用于为太阳能光伏组件10提供机械强度和硬度，因此还需要具有一定的机械刚性。具体的，盖板13的材料可以选择丙烯酸聚合物或玻璃，在一些具体应用中，盖板13的材料为钢化的低铁玻璃，其具有成本低、坚固、稳定、防水防气、高透过率以及具有良好的自清洁特性。
42.其中，背板14的关键特征是要具有很低的热阻，且要具有防水和防气体进入的特性。在一些具体应用中，背板14的材料可以与盖板13的材料相同。
43.胶膜12的材料可以选择具有较高体积电阻率的乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚烯烃。
44.通常情况下，为保证太阳能光伏组件10对太阳光具有高的透过率，太阳能光伏组件10的颜色一般呈现黑色或者深蓝色，然而随着社会的发展和太阳能光伏组件10的应用场景变化，需要太阳能光伏组件10具有色彩多样，且同时兼具高色彩饱和度和高透过率，且结构安全可靠。
45.为此，本技术提供一种结构色薄膜20，其具有色彩高饱和度、高透过率且结构安全的特点，可以应用于太阳能电池11、胶膜12和/或盖板13上，使得太阳能光伏组件10具有如上述的特点。
46.参见图2，本技术提供的结构色薄膜20为多层膜结构且包括交替且层叠设置的多层高折射率膜层和多层低折射率膜层；多层膜结构为：t1h t2l
…
t2n-1h t2nl t2n+1h或者t1l t2h
…
t2n-1l t2nh t2n+1l；其中，n为大于等于2的正整数，h表示高折射率膜层且光学厚度为1/4λh，l表示低折射率膜层且光学厚度为1/4λl，λ为中心波长；t1、t2、
…
、t2n-1、t2n、t2n+1表示光学厚度系数，具有相同折射率的膜层其光学厚度系数完全相同或不完全相同；其中，结构色薄膜20的最外两层膜层的光学厚度系数相同，即，t1和t2n+1的光学厚度系数相同，且取值范围大于0.4且小于等于2；其他膜层的取值范围大于0.4且小于等于2，其中，其他膜层中与t1和t2n+1膜层具有相同折射率的膜层的光学厚度系数可以相同或不相同；即，t2、t3
…
、t2n-1、t2n中具有相同折射率的膜层的光学厚度系数可以相同或不相同。
47.具体的，当太阳光入射到结构色薄膜20上，遇到第一层膜层时，入射光中的部分光束以某种角度反射回来，而另一部分光束则发生折射；当折射的光线碰到第二层膜层时，以另一角度强度及位相反射到第一层膜层上，并继续折射。最终出来的反射光的颜色因膜层数、膜层的厚度、膜层的折射率等不同而不同，由某波段的光的相干增强或相消减弱而决定。
48.具体的，高低两种折射率的膜层交替且层叠设置，结构色薄膜20中的多层膜层的层数为奇数，可以为5-30层，例如，5层、7层、23层或25层等，其折射率可以以高折射率-低折射率-高折射率的方式依次排布，或者，其折射率可以以低折射率-高折射率-低折射率的方式依次排布。此外，在本实施例中，结构色薄膜20中的最外侧的两层膜层的光学厚度系数相同，其他膜层中具有相同折射率的膜层的光学厚度系数可以相同或不相同；例如，结构色薄膜20中的最外侧的两层膜层的光学厚度系数与其他膜层中具有相同折射率的膜层的光学厚度系数完全相同，即，当该结构色薄膜20中的最外侧的两层膜层为高折射率膜层且光学厚度系数为1时，其他膜层中的高折射率的膜层的光学厚度系数可以都为1。或者，结构色薄膜20中的最外侧的两层膜层的光学厚度系数与其他膜层中具有相同折射率的膜层的光学厚度系数不完全相同，即，当该结构色薄膜20中的最外侧的两层膜层为高折射率膜层且光学厚度系数为1时，其他膜层中的部分高折射率的膜层的光学厚度系数为1，另外部分高折射率的膜层的光学厚度系数不为1。又或者，结构色薄膜20中的最外侧的两层膜层的光学厚度系数与其他膜层中具有相同折射率的膜层的光学厚度系数完全不相同，即，当该结构色薄膜20中的最外侧的两层膜层为高折射率膜层且光学厚度系数为1时，其他膜层中的高折射率的膜层的光学厚度系数不为1，且其他膜层中的高折射率的膜层的光学厚度系数可以相同或不相同。
49.其中，该结构色薄膜20中t1和t2n+1的取值范围大于0.4且小于等于2，且与具有相同折射率的其他膜层的光学厚度系数相同或不相同；t2、t3、
…
t2n-1、t2n的取值范围大于0.4且小于等于2，在不同目标中心波长时，高、低折射率膜层光学厚度系数不同，且高折射率膜层与低折射率膜层厚度的比值不同，根据具体目标中心波长优化匹配合适的t1、t2、
…
、t2n-1、t2n、t2n+1，该方式可以使得结构色薄膜20的结构更为多样，且颜色更为鲜艳。
50.其中，结构色薄膜20所包含的具体膜层数量、各膜层的材质和折射率、各膜层的厚度等参数可根据实际情况自行设定，以充分提高结构色薄膜20的适应能力和应用广泛性。
51.本实施例中，结构色薄膜20关于中间膜层对称设置，该对称设置方式有利于增加可见光的反射效果，进而能够增加结构色薄膜20的亮度，进而使得后续由该结构色薄膜20形成的结构色色粉201具有色彩高饱和度，且便于加工。
52.在一些实施例中，高折射率膜层的材料包括五氧化三钛、二氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化钽、氧化铪、硫化锌、钛酸镧、硫化锌中的至少一种；低折射率膜层的材料包括二氧化硅、三氧化二铝、氟化镁、氟化钙中至少一种。其中，各膜层均采用无机材料，且均为全介质材料，不含金属，可以降低环境污染，且降低成本；同时使得结构色薄膜20在380-1100nm波长范围内仅有单一反射主峰，使其具有色彩饱和度更高和光线透过率更高的特点。
53.其中，通过匹配高低折射率材料种类、优化具有不同折射率的薄膜层之间的膜厚比例以及具有相同折射率的各薄膜层的膜厚，实现结构色薄膜20在380-1100nm波长范围内，仅有单一反射主峰，且反射主峰为可见光波长范围，主峰反射率≥80％，使结构色薄膜20具有高饱和度，同时在380-1100nm波长范围内，在除了反射主峰波段之外的波长范围内平均透过率≥70％，从而满足用于太阳能光伏组件10时，太阳能光伏组件10具有色彩高饱和度和高透过率的特点。
54.在一些实施例中，通过匹配高低折射率材料种类、优化具有不同折射率的薄膜层
之间的膜厚比例以及具有相同折射率的各薄膜层的膜厚，实现结构色薄膜20在小于380nm和/或1100-2500nm太阳辐射波段具有高反射，反射率≥80％，且不影响380-1100nm太阳能光伏组件10吸光波段的透过率，实现对太阳辐射中紫外/红外光的阻挡，达到抗黄化/降温的功能。且在380-1100nm可见光波长范围内，平均透过率≥70％。
55.本技术还提供一种结构色色粉201，为上述任一实施例提供的结构色薄膜20的碎片，或包括上述至少两个实施例提供的结构色薄膜20的碎片，每一碎片的膜层的总层数与结构色薄膜20的总层数相同，每一碎片的膜层的光学性质与结构色薄膜20的光学性质相同。
56.上述结构色薄膜20可以采用真空镀膜的方式进行制备。具体的，将玻璃或pet等刚性基体置于真空腔室中，在基体上依次镀制脱膜剂薄膜层、结构色薄膜层；如此重复镀制几十次后，在基体上形成了多个脱模剂薄膜层和多个结构色薄膜层，由此减少了更换基体和开关设备腔室的频率，节省了抽真空时间，提高了生产效率；镀膜完成后，将承载上述周期膜层结构的基体从真空腔室取出，采用溶剂将脱膜剂层溶化，上述周期性结构色薄膜层将从基体上剥离，多个重复的结构色薄膜层部分发生分离；然后将剥离后的结构色薄膜20进行超声、过滤、研磨工序，使多个结构色薄膜层全部分离、粉碎，将粉末制成需要的颗粒尺寸，形成结构色色粉201。
57.本技术提供的结构色色粉201，粒径d50范围为5-40μm。其中，d50表示一个样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。将该结构色色粉201按照一定添加比例，通常为1wt％-10wt％，直接分散在透光基体材料210中，其中，透光基体材料210可以为低温或高温的釉、透明油墨和/或树脂中的一种，采用喷涂、刮涂或丝印在晶体硅、非晶硅、薄膜硅、钙钛矿系列、黄铜矿系列、iii-v族系列、碲化镉、铜铟镓硒等太阳能光伏组件10上，从而形成光学涂层21(如图3所示)，使太阳能光伏组件10具有色彩高饱和度、高透过率且结构安全的特点。
58.具体的，光学涂层21可以为结构色薄膜20或包括透光基体材料210和分散在透光基体材料210中的结构色色粉201。在一具体实施例中，光学涂层21包括透光基体材料210和分散在透光基体材料210中的结构色色粉201。盖板13包括玻璃基板130以及位于玻璃基板130表面的光学涂层21。其中，参见图3，光学涂层21可以设置于玻璃基板130靠近太阳能电池11的表面。参见图4，光学涂层21也可以设置于玻璃基板130背离太阳能电池11的表面，具体根据实际情况选择。在其他实施例中，也可以在玻璃基板130靠近和远离太阳能电池11的表面均设置光学涂层21，且玻璃基板130两侧的光学涂层21的颜色不同。通过控制玻璃基板130两侧的光学涂层21的颜色比例，可以实现更丰富的色彩。当光学涂层21设置于玻璃基板130靠近太阳能电池11的表面时，可以有效防止光学涂层21的磨损，增加使用寿命。当然，也可以对现有的太阳能光伏组件10进行改造，在其盖板13远离太阳能电池11的表面涂覆光学涂层21，使其具有色彩高饱和度和高透过率。
59.当然，在其他实施例中，参见图5，盖板13包括玻璃基板130，结构色色粉201分散于玻璃基板130中。结构色色粉201直接分散于玻璃基板130中，不需要在玻璃基板130的表面涂覆，简化了制作工艺，且进一步增加了其使用寿命。
60.在另一具体实施例中，参见图6，结构色色粉201分散于第一胶膜121中。例如，在第一胶膜121形成之前，结构色色粉201分散在第一胶膜121的预制品中，使得通过第一胶膜
121的预制品制成的第一胶膜121包含结构色色粉201，从而使得太阳能光伏组件10具有色彩高饱和度、高透过率的特点。
61.在又一具体实施例中，参见图7，太阳能电池11包括太阳能电池本体110以及位于太阳能电池本体110的入光面的光学涂层21。其中，太阳能电池本体110的入光面为太阳能电池本体110靠近盖板13的表面。
62.在一些具体实施例中，太阳能电池11、第一胶膜121以及盖板13中的至少一个包括由至少两种具有不同波长范围的反射主峰的结构色薄膜20制成的结构色色粉201。通过匹配不同波长范围的反射主峰的结构色薄膜20的碎片，使得太阳能光伏组件10的颜色更加丰富，且能够实现更多的功能。例如，通过匹配蓝色结构色薄膜的碎片和红色结构色薄膜的碎片，使得太阳能光伏组件10反射的颜色为紫色。同理，我们也可以通过匹配不同结构色薄膜的碎片，通过类似三原色的效果，使得太阳能光伏组件10反射的颜色呈现更多丰富的颜色。又例如，通过匹配紫外高反结构色薄膜的碎片和红色结构色薄膜的碎片，使得太阳能光伏组件10反射的颜色为红色，且具有抗黄化(抗老化)的功能。通过匹配红外高反结构色薄膜的碎片和红色结构色薄膜的碎片，使得太阳能光伏组件10反射的颜色为红色，且具有降温的功能。再例如，通过匹配红外高反结构色薄膜的碎片和紫外高反结构色薄膜的碎片，使得太阳能光伏组件10为透明色，且具有抗黄化和降温的功能。再例如，通过匹配红外高反结构色薄膜的碎片、紫外高反结构色薄膜的碎片和红色结构色薄膜的碎片，使得太阳能光伏组件10反射的颜色为红色，且具有抗黄化和降温的功能。
63.下面，给出几种具体的实施例，以对本技术所提供的结构色薄膜20作进一步说明。
64.实施例1：以蓝色结构色薄膜20为例，各膜层的光学厚度系数大于0.4且小于等于2，结构色薄膜20的膜层为9层，各膜层的材料和厚度(nm)如表一所示：
[0065][0066]
表一
[0067]
其中，在蓝色系结构色薄膜20的膜系结构中，由高折射率材料ti3o5和低折射率材料sio2薄膜层交替形成，各层sio2厚度相同，第1层和第9层ti3o5厚度相同，其余各层ti3o5厚度相同，结构规整，有利于加工制造。第1层、第9层ti3o5厚度为其余各层ti3o5厚度的0.625倍。通过匹配高低折射率材料种类、优化确定高低折射率薄膜层之间的膜厚比例以及具有相同折射率的各薄膜层厚度，实现在380-1100nm波长范围内单一反射主峰具有高反射率，除反射主峰波段之外的波长范围内具有高透过率。
[0068]
通过分光光谱仪检测获得该结构色薄膜20的分光光谱曲线，参见图8可知，在320-1100nm波长范围内，仅有单一反射主峰，最大反射波长在400nm左右，说明该结构色薄膜20为蓝色系结构色薄膜20，除了反射主峰波段之外的波长范围内具有高透过率。在320-460nm波长范围内反射率≥90％，实现色彩高饱和度的蓝色；在520-1100nm波长范围内其透过率≥85％，实现高透过率。而且，反射主峰宽度较小，在520nm处反射接近零。较小的反射主峰宽度有利于更多的光透射，提高太阳能光伏组件10的光电转换效率。
[0069]
另外，本技术提供的蓝色系结构色薄膜20，不仅饱和度高、颜色鲜亮、透过率高；而且角度不敏感，从不同的角度观察其颜色差异很小。在0
°
入射角下最高反射强度对应的波
长位置约为400nm，在45
°
入射角下最高反射强度对应的波长位置约为380nm；从0
°
到45
°
入射角，最高反射强度对应的波长位置移动约为20nm。
[0070]
实施例2：以绿色结构色薄膜20为例，各膜层的光学厚度系数大于0.4且小于等于2，结构色薄膜20的膜层为9层，各膜层的材料和厚度(nm)如表二所示：
[0071][0072]
表二
[0073]
其中，在绿色系结构色薄膜20的膜系结构中，由高折射率材料ti3o5和低折射率材料sio2薄膜层交替形成，各层sio2厚度相同，各层ti3o5厚度相同，结构对称，有利于加工制造。通过匹配高低折射率材料种类、优化确定高低折射率薄膜层之间的膜厚比例以及具有相同折射率的各薄膜层厚度，实现在320-1100nm波长范围内单一反射主峰具有高反射率，除反射主峰波段之外的波长范围内具有高透过率。
[0074]
通过分光光谱仪检测获得该结构色薄膜20的分光光谱曲线，参见图9可知，在320-1100nm波长范围内，仅有单一反射主峰，最大反射波长在530nm左右，说明该结构色薄膜20为绿色系结构色薄膜20；除了反射主峰波段之外的波长范围内具有高透过率。在490-560nm波长范围内反射率≥80％，实现色彩高饱和度的绿色；在560-1100nm波长范围内其平均透过率≥80％，实现高透过率。
[0075]
实施例3：以红色结构色薄膜20为例，各膜层的光学厚度系数大于0.4且小于等于2，结构色薄膜20的膜层为9层，各膜层的材料和厚度(nm)如表三所示：
[0076][0077]
表三
[0078]
其中，在红色系结构色薄膜20的膜系结构中，由高折射率材料ti3o5和低折射率材料sio2薄膜层交替形成，各层sio2厚度相同，第1层和第9层ti3o5厚度相同,其余各层ti3o5厚度相同，结构规整，有利于加工制造。第1层、第9层ti3o5厚度为其余各层ti3o5厚度的1.2倍。通过匹配高低折射率材料种类、优化确定高低折射率薄膜层之间的膜厚比例以及具有相同折射率的各薄膜层厚度，实现在320-1100nm波长范围内单一反射主峰具有高反射率，除反射主峰波段之外的波长范围内具有高透过率。
[0079]
通过分光光谱仪检测获得该结构色薄膜20的分光光谱曲线，参见图10可知，在320-1100nm波长范围内，仅有单一反射主峰，最大反射波长在730nm左右，说明该结构色薄膜20为红色系结构色薄膜20；除了反射主峰波段之外的波长范围内具有高透过率。在630-830nm波长范围内反射率≥80％，实现色彩高饱和度的红色；在380-630nm波长范围内其平均透过率≥80％，900-1100nm波长范围内其平均透过率≥70％，实现高透过率。而且，反射主峰宽度较小，波长范围在600-900之间。较小的反射主峰宽度有利于更多的光透射，提高太阳能光伏组件10的光电转换效率。
[0080]
实施例4：以紫外高反结构色薄膜20为例，各膜层的光学厚度系数大于0.4且小于等于2，其对应的结构色薄膜20的膜层为7层，各膜层的材料和厚度(nm)如表四所示：
[0081][0082]
表四
[0083]
其中，在紫外高反结构色薄膜20的膜系结构中，由高折射率材料ti3o5和低折射率材料sio2薄膜层交替形成，各层sio2厚度相同，各层ti3o5厚度相同，结构对称，有利于加工制造。通过匹配高低折射率材料种类、优化确定高低折射率薄膜层之间的膜厚比例以及具有相同折射率的各薄膜层厚度，实现在320-380nm紫外波段内具有高反射率，除反射主峰波段之外在400-1100nm波段范围具有高透过率，具有隔绝长波紫外(uva)且可见光区间高透明的特性，实现隔绝长波紫外且透明的功能，进而可以使应用该结构色薄膜20的器件具有防老化的效果，提高使用寿命，减少成本。
[0084]
通过分光光谱仪检测获得该结构色薄膜20的分光光谱曲线，参见图11可知，在320-1100nm波长范围内，仅有单一反射主峰，最大反射波长在330nm左右，说明该结构色薄膜20为紫外高反结构色薄膜20，除了反射主峰波段之外的波长范围内具有高透过率。在320-380nm紫外波长范围内反射率≥80％，实现紫外高反射率；在400-1100nm波长范围内其平均透过率≥80％，实现可见光区间和近红外区间高透过率。
[0085]
同理，我们也可以实现1100-2500nm太阳辐射波段的高反，将光伏组件吸光波段以外的近红外阻隔，降低光伏组件工作时的温度，从而提升太阳能光伏组件10的效率；也可以同时实现《380nm和1100-2500nm波段的高反，从而使得彩色光伏组件兼备防紫外老化与挡红外隔热的功能，并且不影响光伏组件在380-1100nm吸光波段的光电转换效率；在实现《380nm或/和1100-2500nm波段的高反射，380-1100nm波段可以有单一反射主峰，实现光伏组件的色彩效果，也可以是无反射峰的高透，实现透明无色的紫外或/和红外阻隔层。
[0086]
对比例1：结构色薄膜20的膜层为9层，部分膜层的光学厚度系数大于2，各膜层的材料和光学厚度系数如表五所示：
[0087][0088]
表五
[0089]
其中，在本实施例提供的结构色薄膜20的膜系结构中，由高折射率材料ti3o5和低折射率材料sio2薄膜层交替形成，各层sio2光学厚度系数相同，各层ti3o5光学厚度系数相同。
[0090]
通过分光光谱仪检测获得该结构色薄膜20的分光光谱曲线，参见图12可知，虽然400-460nm波段反射率≥80％，具有高反射率，产生高亮度、高饱和度颜色；但除主反射峰波段之外，在735-935nm波段内仍具有很高的次峰反射强度，其平均反射率达83％，导致700-1100nm平均透过率仅有43％，透过率低，无法在380-1100nm波段内同时兼具高亮度、高饱和度和高透过率，最终会影响太阳能光伏组件10的光电转换效率。
[0091]
对比例2：结构色薄膜20的膜层为9层，部分膜层的光学厚度系数大于2，各膜层的材料和光学厚度系数如表六所示：
[0092][0093]
表六
[0094]
其中，在本实施例提供的结构色薄膜20的膜系结构中，由高折射率材料ti3o5和低折射率材料sio2薄膜层交替形成，各层sio2光学厚度系数相同，各层ti3o5光学厚度系数相同。
[0095]
通过分光光谱仪检测获得该结构色薄膜20的分光光谱曲线，参见图13可知，虽然495-560nm波段反射率≥80％，具有高反射率，产生高亮度、高饱和度颜色；但除主反射峰波段之外，在900-1100nm波段内仍具有很高的次峰反射强度，其平均反射率达85％，导致560-1100nm平均透过率仅有60％，透过率较低，无法在380-1100nm波段内同时兼具高亮度、高饱和度和高透过率，最终会影响太阳能光伏组件10的光电转换效率。
[0096]
对比例3：结构色薄膜20的膜层为9层，部分膜层的光学厚度系数大于2，各膜层的材料和光学厚度系数如表七所示：
[0097][0098]
表七
[0099]
其中，在本实施例提供的结构色薄膜20的膜系结构中，由高折射率材料ti3o5和低折射率材料sio2薄膜层交替形成，各层sio2光学厚度系数相同，各层ti3o5光学厚度系数相同。
[0100]
通过分光光谱仪检测获得该结构色薄膜20的分光光谱曲线，参见图14可知，虽然605-705nm波段反射率≥80％，具有高反射率；但除主反射峰波段之外，在430-460nm波段内仍具有很高的次峰反射强度，其平均反射率达85％，导致380-600nm平均透过率仅有65％，透过率较低，无法在380-1100nm波段内同时兼具高亮度、高饱和度和高透过率，最终会影响太阳能光伏组件10的光电转换效率；而且由于反射主峰产生红色而反射次峰产生蓝色，两者叠加后产生的综合颜色效果表现为紫红色而非纯红色。
[0101]
对比例4：结构色薄膜20的膜层为7层，部分膜层的光学厚度系数大于2，各膜层的材料和光学厚度系数如表八所示：
[0102][0103]
表八
[0104]
其中，在本实施例提供的结构色薄膜20的膜系结构中，由高折射率材料ti3o5和低折射率材料sio2薄膜层交替形成，各层sio2光学厚度系数相同，各层ti3o5光学厚度系数相
同。
[0105]
通过分光光谱仪检测获得该结构色薄膜20的分光光谱曲线，参见图15可知，虽然330-380nm波段反射率≥80％，具有高反射率；但除主反射峰波段之外，在600-700nm波段内仍具有较高的次峰反射强度，其平均反射率达45％，导致400-1100nm波段的透过率降低，最终会影响太阳能光伏组件10的光电转换效率。
[0106]
对比例5：对于结构色薄膜20中部分膜层光学厚度系数的取值范围小于0.4的情况，其对应具体目标中心波长，主峰反射率较低，不易实现在320-1100nm波段内同时兼具色彩高饱和度和高透过率。
[0107]
通过实施例1-4、对比例1-5以及图8-15可知，结构色薄膜20各膜层中t1和t2n+1的取值范围大于0.4且小于等于2，且与具有相同折射率的其他膜层的光学厚度系数相同或不相同；t2、t3、
…
t2n-1、t2n的取值范围大于0.4且小于等于2，具有色彩高饱和度、高透过率的特点。
[0108]
表九为以蓝色、红色结构色色粉201，以4wt％的掺比量分散在透明低温树脂中喷涂在玻璃基板130上的性能，厚度喷涂15-20μm，结构色色粉201粒径d50:～20μm。样品在d65标准照明光源和10
°
观察视野下采用柯尼卡美能达cm-m6多角度分光测色计对色彩性能进行表征，透过率采用菲勒仪器公司的tp-760进行表征。
[0109][0110]
表九
[0111]
从表九和图16可以看出，该结构色色粉201样品具有高饱和度、高透过率，满足彩色太阳能光伏组件10对于高饱和度、高透过率的需求。另外，可以进一步降低结构色色粉201掺比量，从而增加透过率。
[0112]
以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种结构色薄膜，所述结构色薄膜为多层膜结构且包括交替且层叠设置的多层高折射率膜层和多层低折射率膜层；所述多层膜结构为：t1h t2l
…
t
2n-1
h t
2n
l t
2n+1
h或者t1l t2h
…
t
2n-1
l t
2n
h t
2n+1
l；其中，n为大于等于2的正整数，h表示高折射率膜层且光学厚度为1/4λ
h
，l表示低折射率膜层且光学厚度为1/4λ
l
，λ为中心波长；t1、t2、
…
、t
2n-1
、t
2n
、t
2n+1
表示光学厚度系数，具有相同折射率的膜层其光学厚度系数完全相同或不完全相同；其特征在于，t1和t
2n+1
的取值范围大于0.4且小于等于2，且与具有相同折射率的其他膜层的光学厚度系数相同或不相同；t2、t3、
…
t
2n-1
、t
2n
的取值范围大于0.4且小于等于2。2.如权利要求1所述的结构色薄膜，其特征在于，所述结构色薄膜在380-1100nm波长范围内，仅有单一反射主峰，所述反射主峰为可见光波长范围，且反射率≥80％；在380-1100nm波长范围内，除反射主峰外，其余波长范围内平均透过率≥70％。3.如权利要求2所述的结构色薄膜，其特征在于，所述结构色薄膜除在380-1100nm波长范围内有单一反射主峰外，可同时在<380nm和/或1100-2500nm太阳辐射波段反射率≥80％。4.如权利要求1所述的结构色薄膜，其特征在于，所述高折射率膜层的材料包括五氧化三钛、二氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化钽、氧化铪、硫化锌、钛酸镧中的至少一种；低折射率膜层的材料包括二氧化硅、三氧化二铝、氟化镁、氟化钙中的至少一种。5.一种太阳能光伏组件，包括：太阳能电池以及位于所述太阳能电池一侧的第一胶膜和盖板；其特征在于，所述太阳能电池、所述第一胶膜以及所述盖板中的至少一个包括结构色薄膜或者由所述结构色薄膜制成的结构色色粉，从而使得所述太阳能光伏组件具有结构色；所述结构色薄膜为如权利要求1-4任意一项所述的结构色薄膜。6.如权利要求5所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述太阳能电池、所述第一胶膜以及所述盖板中的至少一个包括由至少两种具有不同波长范围的反射主峰的所述结构色薄膜制成的所述结构色色粉。7.如权利要求5所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述盖板包括玻璃基板以及位于所述玻璃基板表面的光学涂层，其中，所述光学涂层包括透光基体材料和分散在所述透光基体材料中的所述结构色色粉。8.如权利要求7所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述光学涂层位于所述玻璃基板靠近所述太阳能电池的表面；和/或所述光学涂层位于所述玻璃基板背离所述太阳能电池的表面。9.如权利要求8所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述透光基体材料包括釉、油墨以及树脂中的一种或多种。10.如权利要求5所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述盖板包括玻璃基板，所述结构色色粉分散于所述玻璃基板中。11.如权利要求5所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述结构色色粉分散于所述第一胶膜中。12.如权利要求5所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述太阳能电池包括太阳能电池本体以及位于所述太阳能电池本体的入光面的光学涂层，其中，所述光学涂层包括透光基体材料和分散在所述透光基体材料中的结构色色粉。

技术总结
本申请提供一种结构色薄膜及太阳能光伏组件，结构色薄膜为多层膜结构且包括交替且层叠设置的多层高折射率膜层和多层低折射率膜层；多层膜结构为：t1H t2L


技术研发人员：李小婵 季陈纲
受保护的技术使用者：宁波融光纳米科技有限公司
技术研发日：2022.01.25
技术公布日：2023/8/5