一种太阳能光伏玻璃减反射涂料及其制备方法技术

本发明专利技术利用有机硅树脂和硅酸酯在催化剂作用下共同水解形成纳米有机硅粒子，然后和硅酸酯单独水解的致密硅氧结构体混和，固化时形成无机硅包裹在有机硅外面的稳定的规则的致密的结构，光伏玻璃钢化时有机成分氧化变成二氧化碳，留下大小规则的纳米孔隙，这些孔隙互不相通，水汽被隔绝在膜层之外，所以有很好的耐候性能。加上膜层表面光滑，污染物不能进入膜层里面，因此有很好的耐污性能。本发明专利技术工艺简单，易于控制，适于大规模的生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新材料和新能源领域，具体涉及一种太阳能光伏玻璃减反射涂料及其制备方法。
技术介绍
晶体硅太阳能电池组件一般由涂有减反射膜的太阳能光伏玻璃盖板、太阳能电池硅片和电池背板与EVA膜粘压封装起来，再装入固定边框构成。决定晶体硅太阳能电池光电转化效率最重要的因素为光电组件中的晶硅技术，其次为保护光电组件中的光伏玻璃，由于晶硅无法长时间暴露于外界环境中，光伏玻璃是目前保护晶硅且自身透光率较高的最佳材料之一，因此光伏玻璃的光学特性是晶硅技术外一大重要变因。然而保持和提高光伏玻璃的光学特性远比开发更高转换率的晶硅来的容易，成本低得多，所以开发并生产出透光率更高的光伏玻璃，无论组件厂商还是在终端市场上的需求都是非常迫切的。太阳能电池组件封装玻璃的可见光透过率一般为91.2～91.8％，太阳能光伏玻璃单表面反射率约4％。若在光伏玻璃表面涂覆110-150nm厚度的减反射膜，可增加可见光透过率2.5～3.5％。目前,大部分太阳能光伏玻璃厂家均采用滚涂工艺在太阳能光伏玻璃上涂布一层均匀的减反射涂料,在150℃左右将涂料烘干固化成膜，然后通过700℃左右的烘道大约140秒将太阳能光伏玻璃钢化，同时将涂布在太阳能光伏玻璃表面的减反射膜烧结在太阳能光伏玻璃表面上。这种减反射膜是一种亲水的减反射膜。由于采用减反射涂料涂布太阳能光伏玻璃然后钢化的工艺出现的较晚，对镀膜太阳能光伏玻璃目前还没有行业标准和国家标准，也没有其他国家出台相关的标准和法规，刚开始只有对可见光透过率增加值△T，镀膜的铅笔硬度，洗刷牢度，耐盐雾，耐酸碱等性能有要求，后来又增加了湿热循环、湿冻循环、沙尘试验等耐候性能，以及耐沾污性能，而且要求越来越高。目前国内外专利公开的许多太阳能光伏玻璃减反射涂料，已不能满足目前实际应用要求。公开号为CN102812557A的中国专利技术专利文献公开了一种抗反射涂层及其制造方法，该申请制备了具有特定量的正硅酸四乙酯、聚乙二醇、盐酸、乙醇、丁醇和水的液体组合物，利用聚合的二醇被热分解或烧除，留下多孔的二氧化硅涂层。二氧化硅孔隙度的增加降低了二氧化硅的折射率，导致通过基材的光透射率得以改善。但是，这种结构的膜层增透效果差，耐候性能差。公开号为CN103627226A的中国专利技术专利文献公开了一种太阳能光伏玻璃减反射防污涂料及其生产方法，利用硅酸乙酯水解生成的疏松二氧化硅核上包覆另一种硬质二氧化硅壳，涂料中二氧化硅粒子具有核-壳结构，二氧化硅核形成和二氧化硅壳包覆过程同时进行，磷酸二氢铝和磷酸硅作为二氧化硅固化剂强化了减反射膜耐候性，从而解决了现有太阳能光伏玻璃减反射涂料的增透性和耐候性指标相互矛盾的问题，但是工艺复杂，难以控制，不适于大批量生产。目前市面上的减反射膜具有以下缺陷：1、透光率增益不高，不超过2.3％；2、耐候性不好,湿冻、湿热等耐候性试验光透过率衰减达到0.7％以上；3、耐污性较差，在生产过程中容易被手指印、硅胶、EVA胶所污染，影响膜面的外观和光透过率。通过增加二氧化硅薄膜里的空隙率可以降低膜层的折射率，所以减反射膜膜层的孔越多，减反射效果就越好。但是膜层里孔越多越大，则膜层的硬度、附着牢度就会下降。同时，孔与孔相通，表面也会有大量的开口状孔，水汽通过这些孔侵蚀玻璃表面，玻璃表面钠钙玻璃长期处于湿热的复杂恶劣环境中会缓慢发生水解反应，反应生成硅酸凝胶和氢氧化钠，生成的硅酸凝胶附着在玻璃表面影响透光性，生成的氢氧化钠长时间滞留于膜层和玻璃基体之间会进一步腐蚀二氧化硅膜层和玻璃基体。由于表面上大量的开口状的小孔，使得空气中的灰尘，油污，镀膜过程中接触的毛毡、胶带以及组件生产过程的硅胶都会随着小孔进入减反射膜层，从而影响减反射膜的透光率。因此，当尽可能提高膜层的减反射效果时，不可避免地降低了膜层的硬度、附着牢度、耐候性和耐污性。如何使形成的保护性涂层在不影响透光率的情况下，大大提高了膜层的硬度、附着牢度、耐候性和耐污性成为了研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种同时具备高耐候性、高耐污和高增透率的太阳能光伏玻璃减反射涂料及其制备方法，其制备工艺简单，容易控制，适于大批量生产。一种太阳能光伏玻璃减反射涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将有机硅树脂、硅酸酯、催化剂、乳化剂和溶剂以质量比为0.5～5：0.5～5：0.01～0.05：0.05～0.5：1～10混合，加热至70～75℃后滴加水，有机硅树脂和水的质量比为0.5～5：0.5～10，滴加完毕后回流搅拌反应10～30min，反应结束后得到溶液A；(2)将硅酸酯、稳定剂、催化剂、溶剂和水以质量比为5～10：0.1～5：0.01～0.05：1～5：5～10混合，在回流温度下搅拌反应20～40min，反应结束后用胺类溶剂调节pH至6.5～7.0，得到溶液B；(3)在搅拌下将溶液A加入到溶液B中，加入溶剂稀释后，加入固化剂和成膜助剂，所述的溶液A、溶液B、溶剂、固化剂和成膜剂的质量比为3～20：12～30：30～80：0.01～0.1：1～10，搅拌均匀后得到所述减反射涂料。本专利技术利用有机硅树脂和硅酸酯在催化剂作用下共同水解形成纳米有机硅粒子，然后和硅酸酯单独水解的致密硅氧结构体混和，固化时形成无机硅包裹在有机硅外面的稳定的规则的致密的结构，光伏玻璃高温钢化时有机成分氧化变成二氧化碳，留下大小规则的纳米孔隙，这些孔隙互不相通，水汽被隔绝在膜层之外，所以有非常好的耐候性能。加上膜层表面光滑，污染物不能进入膜层里面，因此有非常好的耐污性能。作为优选，步骤(1)中，有机硅树脂、硅酸酯、催化剂、乳化剂和溶剂的质量比为1～3：1～3：0.01～0.03：0.2～0.5：1～3。作为优选，步骤(2)中，硅酸酯、稳定剂、催化剂、溶剂和水的质量比为5～10：0.1～2：0.01～0.03：2～3：5～7。所述有机硅树脂为聚醚改型有机硅树脂、氨基聚醚改性有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂、聚醚-聚酯改型有机硅树脂、丙烯酸改性有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂或烷基-芳烷基改性有机硅树脂。作为优选，所述有机硅树脂为聚醚改型有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂或聚醚-聚酯改型有机硅树脂。所述硅酸酯为正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸正丙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三丙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和苯基三丙氧基硅烷中的至少一种。作为优选，步骤(1)中，所述硅酸酯为正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯或正硅酸正丙酯，且有机硅树脂、硅酸酯、催化剂、乳化剂和溶剂的质量比为1～3：1～3：0.01～0.03：0.2～0.5：1～3。所述催化剂为酸、碱或金属可溶性盐。其中，所述酸为盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、草酸、柠檬酸、乙酸、苹果酸或马来酸；所述碱为氨水、四甲基氢氧化氨、氢氧化钠、氢氧化钾、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、一丙胺、二丙胺、三丙胺、2-丙烯胺、环丙胺、丙烯酰胺、正丁胺、三乙基胺、二乙烯三胺、环乙烯亚胺、哌嗪或吗啉；所述金属可溶性盐为铅、钴、锡或铁的可溶性盐。所述乳化剂为失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物、壬基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能光伏玻璃减反射涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将有机硅树脂、硅酸酯、催化剂、乳化剂和溶剂以质量比为0.5～5：0.5～5：0.01～0.05：0.05～0.5：1～10混合，加热至70～75℃后滴加水，有机硅树脂和水的质量比为0.5～5：0.5～10，滴加完毕后回流搅拌反应10～30min，反应结束后得到溶液A；(2)将硅酸酯、稳定剂、催化剂、溶剂和水以质量比为5～10：0.1～5：0.01～0.05：1～5：5～10混合，在回流温度下搅拌反应20～40min，反应结束后用胺类溶剂调节pH至6.5～7.0，得到溶液B；(3)在搅拌下将溶液A加入到溶液B中，加入溶剂稀释后，加入固化剂和成膜助剂，所述的溶液A、溶液B、溶剂、固化剂和成膜剂的质量比为3～20：12～30：30～80：0.01～0.1：1～10，搅拌均匀后得到所述减反射涂料。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光伏玻璃减反射涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将有机硅树脂、硅酸酯、催化剂、乳化剂和溶剂以质量比为0.5～5：0.5～5：0.01～0.05：0.05～0.5：1～10混合，加热至70～75℃后滴加水，有机硅树脂和水的质量比为0.5～5：0.5～10，滴加完毕后回流搅拌反应10～30min，反应结束后得到溶液A；(2)将硅酸酯、稳定剂、催化剂、溶剂和水以质量比为5～10：0.1～5：0.01～0.05：1～5：5～10混合，在回流温度下搅拌反应20～40min，反应结束后用胺类溶剂调节pH至6.5～7.0，得到溶液B；(3)在搅拌下将溶液A加入到溶液B中，加入溶剂稀释后，加入固化剂和成膜助剂，所述的溶液A、溶液B、溶剂、固化剂和成膜剂的质量比为3～20：12～30：30～80：0.01～0.1：1～10，搅拌均匀后得到所述减反射涂料。2.根据权利要求1所述太阳能光伏玻璃减反射涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，有机硅树脂、硅酸酯、催化剂、乳化剂和溶剂的质量比为1～3：1～3：0.01～0.03：0.2～0.5：1～3。3.根据权利要求1所述太阳能光伏玻璃减反射涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，硅酸酯、稳定剂、催化剂、溶剂和水的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志学，
申请(专利权)人：杭州国为光伏技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33