一种光诱导太阳能电池表面自清洁涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开一种光诱导太阳能自清洁涂层的制备方法，将乙烯基硅烷偶联剂与氨水加入水中，充分搅拌至形成均匀液体；将上述液体涂布于太阳能电池的钢化玻璃板表面，在室温下避光晾干；将溴代烃均匀涂布于上述太阳能电池的钢化玻璃板表面；在光源下照射一定时间，溴代烃通过自由基加成反应与乙烯基硅烷偶联剂结合，形成疏水自清洁涂层；用乙酸乙酯洗去上述表面未反应的小分子有机物，完成自清洁涂层的构建。本发明专利技术充分利用原位聚合反应的优点，节约原料，降低了成本；通过使用不同的卤代烷可方便地调控太阳能电池表面疏水涂层的性质。

【技术实现步骤摘要】
一种光诱导太阳能电池表面自清洁涂层的制备方法
本专利技术涉及表面涂层
，尤其是指一种光诱导太阳能电池表面自清洁涂层的制备方法。
技术介绍
我国中西部地区太阳能资源丰富，近年来建成了大量太阳能电池发电厂。但是，这些地区往往风沙大、落灰多，而人口稀少，淡水资源匮乏，受条件限制不能及时清洗太阳能电池表面的落灰，由此造成的发电能量损失可达50%以上（BerginMH,GhoroiC,DixitD,etal.LargeReductionsinSolarEnergyProductionDuetoDustandParticulateAirPollution[J].EnvironmentalScience&TechnologyLetters,2017:acs.estlett.7b00197.）。在太阳能电池表面构建疏水自清洁涂层可有效减少太阳能电池表面落灰（DifeiF,BinghaiD,ShiminW,etal.ResearchProgressofSelf-cleaningTechnologiesonSolarPanels[J].MaterialsReview,2015.）。然而，现有的在太阳能电池表面构建疏水层的方法均由玻璃表面涂层技术改进而来，如中国专利CN108456467A公开了一种由PVDF和疏水硅树脂共同构建的太阳能疏水涂层的方法，中国专利CN203134812U公开了一种在太阳能电池表面分散疏水纳米粒子实现自清洁的方法等。这些方法仅仅针对钢化玻璃表面设计自清洁涂层，没有考虑到太阳能电池本身长期暴露在强光中的特点。显然，因为所有的太阳能电池板都具备直接照射到太阳光的条件，而太阳光不但包含高强度的可见光，也含有一定强度的中波（UVB，280-320nm）和长波（UVA，320nm-400nm）紫外线，所以在其表面通过光化学反应构建高分子结构是可行的（Bora,LeenaV.1,Mewada,等.Visible/solarlightactivephotocatalystsfororganiceffluenttreatment:Fundamentals,mechanismsandparametricreview[J].RenewableandSustainableEnergyReviews,2017.）。例如，通过紫外光或太阳光，可使卤代烷中碳卤键均裂产生自由基，在合适的条件下形成高分子（KahveciMU,AcikG,YagciY.SynthesisofBlockCopolymersbyCombinationofAtomTransferRadicalPolymerizationandVisibleLightRadicalPhotopolymerizationMethods[J].MacromolecularRapidCommunications,2012,33(4):309-313.）。
技术实现思路
针对现有的太阳能电池表面涂层构筑方法没有充分利用太阳直射条件的问题，本专利技术目的在于提供一种光诱导太阳能电池表面自清洁涂层的制备方法。本专利技术目通过以下方案实现：一种光诱导太阳能电池表面自清洁涂层的制备方法，太阳光诱导卤代烷自由基反应，直接在太阳能电池表面聚合得到疏水涂层，包括如下步骤：（1）将乙烯基硅烷偶联剂与氨水加入水中，充分搅拌至形成均匀液体；（2）将上述液体涂布于太阳能电池的钢化玻璃板表面，在室温下避光晾干；（3）将溴代烃均匀涂布于上述太阳能电池的钢化玻璃板表面；（4）在光源下照射一定时间，溴代烃经由自由基加成反应与乙烯基硅烷偶联剂结合，形成疏水自清洁涂层；（5）用乙酸乙酯洗去上述表面未反应的小分子有机物，完成自清洁涂层的构建。进一步的，步骤（1）中加入的乙烯基硅烷偶联剂为A151、A171或两者的混合物。步骤（3）中加入的溴化物为1-十二烷基溴、1-十六烷基溴、1，6-二溴己烷等沸点高，易于反应的溴代烷烃，在施工时对环境的污染较小。步骤（3）中使用的紫外光源波长为365nm、395nm，随溴代烷烃反应难度不同而定，对于较容易反应的溴化物，可以使用阳光直射代替紫外光源。优先的，步骤（1）所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷（偶联剂A151）。所述溴化物为十六烷基溴（1-溴十六烷）。在室温下以光照射太阳能电池板，卤代烃发生均裂产生烃基和Br自由基，并与钢化玻璃上的硅烷偶联剂的乙烯基和其他烷基自由基发生自由基聚合反应。原理如图1所示。本专利技术的优点：（1）充分利用原位聚合反应的优点，节约原料，降低了成本；（2）通过使用不同的卤代烷可方便地调控太阳能电池表面疏水涂层的性质。附图说明图1为本专利技术的原理示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。实施例1紫外灯下构建太阳能电池板疏水涂层，太阳光诱导卤代烷自由基反应，直接在太阳能电池表面聚合得到疏水涂层，按如下步骤构建：（1）乙烯基涂层的构建：室温下将0.3mL硅烷偶联剂A151分散于30mL水中得浓度为1%的硅烷偶联剂水溶液，加入5滴浓度为25%的浓氨水并快速搅拌1h至形成均匀液体；（2）将上述液体涂布于太阳能电池板表面，沥去并回收多余的液体，在室温下避光晾干静置1h待涂层初步干燥，此步需避免阳光直射；（3）涂布1-溴十二烷：1）先将1mL1-溴十二烷溶解于30mL乙酸乙酯中；2）将步骤1）中得到的溶液滴加于太阳能电池板表面并用塑料刮刀涂均，沥去并回收多余的液体，静置0.5h待涂层中的乙酸乙酯挥发，此步骤需避免阳光直射；（4）光诱导反应与涂层清理：以395nm紫外固化灯照射太阳能电池板0.5h，电池板表面的1-溴十二烷液膜逐渐凝固，溴代烃经由自由基加成反应与乙烯基硅烷偶联剂结合，形成疏水自清洁涂层；（5）用乙酸乙酯洗去上述表面未反应的小分子有机物，以乙酸乙酯清洗太阳能电池板（每平方分米3mL），共洗两次，完成自清洁涂层的构建。实施例2太阳光直射下构建太阳能电池板疏水涂层，与实施例1近似，按以下步骤构建：（1）乙烯基涂层的构建：室温下将0.3mL硅烷偶联剂A151分散于30mL水中，滴加5滴浓度为25%的浓氨水并快速搅拌1h至形成均匀液体；（2）将上述液体滴加于太阳能电池板表面并用无纺布涂均，沥去并回收多余的液体，在室温下避光晾干静置1h待涂层初步干燥；（3）涂布1-溴十六烷：1）先将1mL1-溴十六烷溶解于30mL乙酸乙酯中；2）将步骤1）中得到的溶液滴加于太阳能电池板表面并用塑料刮刀涂均，沥去并回收多余的液体，静置0.5h待涂层中的乙酸乙酯挥发。此步骤用遮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光诱导太阳能电池表面自清洁涂层的制备方法，其特征在于太阳光诱导卤代烷自由基反应，直接在太阳能电池表面聚合得到疏水涂层，包括如下步骤：/n（1）将乙烯基硅烷偶联剂与氨水加入水中，充分搅拌至形成均匀液体；/n（2）将上述液体涂布于太阳能电池的钢化玻璃板表面，在室温下避光晾干；/n（3）将溴代烃均匀涂布于上述太阳能电池的钢化玻璃板表面；/n（4）在光源下照射一定时间，溴代烃经由自由基加成反应与乙烯基硅烷偶联剂结合，形成疏水自清洁涂层；/n（5）用乙酸乙酯洗去上述表面未反应的小分子有机物，完成自清洁涂层的构建。/n

【技术特征摘要】
1.一种光诱导太阳能电池表面自清洁涂层的制备方法，其特征在于太阳光诱导卤代烷自由基反应，直接在太阳能电池表面聚合得到疏水涂层，包括如下步骤：
（1）将乙烯基硅烷偶联剂与氨水加入水中，充分搅拌至形成均匀液体；
（2）将上述液体涂布于太阳能电池的钢化玻璃板表面，在室温下避光晾干；
（3）将溴代烃均匀涂布于上述太阳能电池的钢化玻璃板表面；
（4）在光源下照射一定时间，溴代烃经由自由基加成反应与乙烯基硅烷偶联剂结合，形成疏水自清洁涂层；
（5）用乙酸乙酯洗去上述表面未反应的小分子有机物，完成自清洁涂层的构建。


2.根据权利要求1所述的一种光诱导太阳能电池表面自清洁涂层的制备方法，其特征在于，步骤（1）中加入的乙烯基硅烷偶联剂为A151、A171或两者的混合物。


3.根据权利要求1所述的一种光诱导太阳能电池表面自清洁涂层的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的溴代烃为1-十二烷基溴、1-十六烷基溴或1，6-二溴己烷。


4.根据权利要求1所述的一种光偶联太阳能自清洁涂层的制备方法的制备方法，其特征在于，步骤（3）中使用的紫外光源波长为365nm、395nm，或直接使用太阳光直射。


5.根据权利要求1所述的一种光偶联太阳能自清洁涂层的制备方法的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。


6.根据权利要求1至5任一项所述的一种光偶联太阳能自清洁涂层的制备方法的制备方法，其特征在于，紫外灯下构建太阳能电池板疏水涂层，按如下步骤构建：
（1）乙烯基涂层的构建：
室温下将0.3mL硅烷偶联剂A151分散于30mL水中，加入5滴浓度为25%的浓氨水并快速搅拌1h至形成均匀液体；
（2）将上述液体涂布于太阳能电池板表面，沥去并回收多余的液体，在室温下避光晾干静置1h待涂层初步干燥；
（3）涂布1-溴十二烷：
1）先将1mL1-溴十二烷溶解于30mL乙酸乙酯中；
2）将步骤1）中得到的溶液滴加于太阳能电池板表面并用塑料刮刀涂均，沥去并回收多余的液体，避光静置0.5h待涂层中的乙酸乙酯挥发；
（4）光诱导反应与涂层清理：
以395nm紫外固化灯照射太阳能电池板0.5h，电池板表面的1-溴十二烷液膜逐渐凝固，形成疏水自清洁涂层；
（5...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔大祥，张放为，张芳，卢玉英，阳靖峰，葛美英，焦靖华，王亚坤，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31