一种透光性增强的自清洁涂层制造技术

本发明专利技术涉及光伏材料技术领域，具体涉及一种透光性增强的自清洁涂层。涂层制备使用的涂层悬浮液的组分包括：纳米二氧化硅粒子、纳米二氧化钛粒子、金属量子点、氨基硅烷偶联剂、乙酸丁酯和乙醇；涂层悬浮液进行涂布和高温固化后形成自清洁涂层。其中，纳米二氧化硅粒子是具有多孔结构的纳米粒子；金属量子点是由ZnSe、InP、GaNP和CdTe四种量子点组成的混合物；氨基硅烷偶联剂为γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、γ‑氨丙基三甲氧基硅烷、γ‑氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或任意多种的混合物。这种涂层可以降低灰尘污渍等在盖板玻璃表面的附着力作用，具有很好的自清洁作用，而且显著提高了涂层对光线的透过率。

【技术实现步骤摘要】
一种透光性增强的自清洁涂层
本专利技术涉及光伏材料
，具体涉及一种透光性增强的自清洁涂层。
技术介绍
电力是现代工业使用的最重要的能源形式，为了提高电力能源的环保性和经济性，世界各国都在探索新型清洁能源的开发和应用。清洁能源的定义包括以下三点：第一、清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二、清洁能源不但强调清洁性，同时也强调经济性；第三、清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。目前人类已经开发利用的清洁能源的形式包括太阳能、风能，生物能、水能，地热能，氢能等。其中太阳能、风能由于开发过程对环境产生的危害最小，受到所有能源高科技企业青睐，正飞速发展。太阳能的开发主要包括光伏技术和光热技术两种技术路线，这其中，光伏发电技术的发展最为迅猛。为了推进清洁能源的应用，中国的光伏发电装机容量很大，也是很多光伏科技企业的发源地。光伏发电最重要的组件是太阳能电池，太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能电池发电是根据特定材料的光电性质制成的。黑体辐射出不同波长的电磁波，如红外线、紫外线、可见光等等。当这些射线照射在不同导体或半导体上，光子与导体或半导体中的自由电子作用产生电流。射线的波长越短，频率越高，所具有的能量就越高，例如紫外线所具有的能量要远远高于红外线。太阳电池发电是一种可再生的环保发电方式，发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，不会对环境造成污染。按照制作材料分为硅基半导体电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池、染料敏化薄膜电池、有机材料电池等。其中硅电池又分为单晶电池、多晶电池和无定形硅薄膜电池等。对于太阳电池来说最重要的参数是转换效率，在实验室所研发的硅基太阳能电池中，单晶硅电池效率为25.0%，多晶硅电池效率为20.4%，CIGS薄膜电池效率达19.6%，CdTe薄膜电池效率达16.7%，非晶硅（无定形硅）薄膜电池的效率为10.1%。提高太阳能电池发电效率的其中一个方式是降低反射并提高光线的透射率，从而使得更多的光线作用在内部半导体上。为了达到这种效果，需要对太阳能电池进行定期清洁；避免太阳能电池组件上的灰尘或污渍对光线形成遮挡；另外，为了提高太阳能电池的清洁性能，还可以在太阳能电池的盖板玻璃上设置自清洁涂层。常规的太阳能电池组件表面未设有自清洁涂层，一方面是因为自清洁涂层的成本高，制备工艺难度大；另一方面是因为自清洁涂层本身对于盖板玻璃的光线透过率也存在一定程度的影响，如果不能解决自清洁涂层对光线透过率的影响，自清洁涂层将很难在太阳能电池盖板玻璃表面应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种透光性增强的自清洁涂层，这种涂层可以降低灰尘污渍等在盖板玻璃表面的附着力，具有很好的自清洁作用，而且显著提高了涂层对光线的透过率。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现的：一种透光性增强的自清洁涂层，按照质量份数，自清洁涂层制备过程使用的涂层悬浮液的组分包括：纳米二氧化硅粒子15-20份，纳米二氧化钛粒子8-10份，金属量子点3-5份，氨基硅烷偶联剂1-1.8份，乙酸丁酯8-10份，乙醇150-180份。优选地，按照质量份数，自清洁涂层制备过程使用的涂层悬浮液的组分包括：纳米二氧化硅粒子16-18份，纳米二氧化钛粒子8.5-9.5份，金属量子点3.5-4.5份，氨基硅烷偶联剂1.3-1.6份，乙酸丁酯8.5-9.5份，乙醇160-170份。进一步优选地，按照质量份数，自清洁涂层制备过程使用的涂层悬浮液的组分包括：纳米二氧化硅粒子17份，纳米二氧化钛粒子9份，金属量子点4份，氨基硅烷偶联剂1.5份，乙酸丁酯9份，乙醇165份。优选地，纳米二氧化硅粒子是具有多孔结构的纳米粒子，纳米二氧化硅粒子的制备方法为：按照质量份数，将7份十六烷基三甲基溴化铵加入到800份去离子水中，均匀分散得到溶液；然后向溶液中加入90份无水乙醇，7份氨水和100份乙醚，以600-750r/min的转速进行磁力搅拌，形成透明无色的乳液；将45份的正硅酸乙酯加入乳液中，以35-40℃的温度，密封保温搅拌反应2-4h；反应结束后，将产物过滤，洗涤，并烘干；将固形物以600-650℃的温度煅烧4-5h，得到所需具有多孔结构的二氧化硅纳米粒子。优选地，纳米二氧化硅粒子的粒径为100-200nm。优选地，金属量子点是由ZnSe、InP、GaNP和CdTe四种量子点组成的混合物，混合物中四种量子点的质量比为1:2:3:2。优选地，金属量子点的粒径为40-60nm。优选地，氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或任意多种的混合物。该自清洁涂层应用于太阳能电池盖板玻璃的表面处理。本专利技术中，太阳能电池盖板玻璃表面的自清洁涂层的制备方法包括如下步骤：（1）按照质量份数，将乙酸丁酯加入到无水乙醇中，在分散釜中充分搅拌溶解，然后将纳米二氧化硅粒子、纳米二氧化钛粒子、金属量子点和氨基硅烷偶联剂加入到反应釜中，以45-50℃的温度和850-900r/min的转速磁力搅拌15-20min，得所需涂层悬浮液；（2）将盖板玻璃在新制Pirhana溶液中浸泡5-10min，然后用去离子水超声洗涤20-30min，并进行等离子体处理10-15min；然后在真空洁净室内将盖板玻璃浸入到涂层悬浮液中浸渍1-1.5min，接着将盖板玻璃从涂层悬浮液中提拉出来，并自然静置3-4min，完成浸渍-提拉-静置循环3-4次；（3）将上步骤的盖板玻璃送入到高温固化炉中，以650-700℃的温度高温固化处理3-4h，然后将盖板玻璃出炉并自然冷却，冷却后用甲醇溶剂进行冲洗，冲洗2-3次后烘干，接着将盖板玻璃送入到聚四氟乙烯水热釜中，并向水热釜中滴加8-10滴1H，1H，2H，2H-全氟癸基三乙氧基硅烷，将水热釜送入到高温反应釜中密封，高温反应釜在烘箱中以130-150℃的温度烘烤3-4h，然后将高温反应釜打开，自然冷却并静置3-5h，完成自清洁涂层的制备。本专利技术具有如下的有益效果：该型自清洁涂层是利用纳米二氧化硅的纳米二氧化钛粒子，进行镀膜和高温固化处理得到的，这种涂层具有非常优秀的自清洁性能和疏水效果，能够显著降低水滴、雾气和其他灰分污渍等在涂层表面的附着力和聚集作用，使得污渍自然滑落，提高涂层表面的清洁度。其中该涂层使用的纳米二氧化硅粒子是具有多孔结构的粒子，这种微型空隙的存在能够显著提高光线的透光率，使得光线能够透过空隙入射到涂层，从而增强自清洁涂层的透光性，另外，该涂层中的金属量子点物质还可以在组分中对纳米二氧化钛和纳米二氧化硅发挥良好的催化作用，从而提高涂层的透明度和透光性，最终增强自清洁涂层对光线的透过率。金属量子点组分的另一个作用是增强涂层在玻璃材料表面的附着力，并提高涂层的耐磨性能。从而提升自清洁涂层在玻璃材料表面的耐久性和使用寿命。由于，该型自清洁涂层具有非常优秀的在清洁效果，对光线透过率高，并且具有较好的耐磨性能和附着强度，因此该自清洁涂层非常适合用于太阳能电池盖板玻璃表面的自清洁处理。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透光性增强的自清洁涂层，其特征在于：按照质量份数，所述自清洁涂层制备过程使用的涂层悬浮液的组分包括：纳米二氧化硅粒子15‑20份，纳米二氧化钛粒子8‑10份，金属量子点3‑5份，氨基硅烷偶联剂1‑1.8份，乙酸丁酯8‑10份，乙醇150‑180份。

【技术特征摘要】
1.一种透光性增强的自清洁涂层，其特征在于：按照质量份数，所述自清洁涂层制备过程使用的涂层悬浮液的组分包括：纳米二氧化硅粒子15-20份，纳米二氧化钛粒子8-10份，金属量子点3-5份，氨基硅烷偶联剂1-1.8份，乙酸丁酯8-10份，乙醇150-180份。2.根据权利要求1所述的一种透光性增强的自清洁涂层，其特征在于：按照质量份数，所述自清洁涂层制备过程使用的涂层悬浮液的组分包括：纳米二氧化硅粒子16-18份，纳米二氧化钛粒子8.5-9.5份，金属量子点3.5-4.5份，氨基硅烷偶联剂1.3-1.6份，乙酸丁酯8.5-9.5份，乙醇160-170份。3.根据权利要求2所述的一种透光性增强的自清洁涂层，其特征在于：按照质量份数，所述自清洁涂层制备过程使用的涂层悬浮液的组分包括：纳米二氧化硅粒子17份，纳米二氧化钛粒子9份，金属量子点4份，氨基硅烷偶联剂1.5份，乙酸丁酯9份，乙醇165份。4.根据权利要求1所述的一种透光性增强的自清洁涂层，其特征在于：所述纳米二氧化硅粒子是具有多孔结构的纳米粒子，纳米二氧化硅粒子的制备方法为：按照质量份数，将7份十六烷基三甲基溴化铵加入到800份去离子水中，均匀分散得到溶液；然后向溶液中加入90份无水乙醇，7份氨水和100份乙醚，以600-750r/min的转速进行磁力搅拌，形成透明无色的乳液；将45份的正硅酸乙酯加入乳液中，以35-40℃的温度，密封保温搅拌反应2-4h；反应结束后，将产物过滤，洗涤，并烘干；将固形物以600-650℃的温度煅烧4-5h，得到所需具有多孔结构的二氧化硅纳米粒子。5.根据权利要求4所述的一种透光性增强的自清洁涂层，其特征在于：所述纳米二氧化硅粒子的粒径为100-200nm。6.根据权利要求1所述的一种透光性增强的自清洁涂层，其特征在于：所述金属量子点是由ZnSe、InP、GaNP和CdTe四种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨照慧，
申请(专利权)人：来安县森浩茂环保工程有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34