一种铟改性的纳米二氧化硅增透液及其制备方法、超亲水防尘增透涂层技术

本发明专利技术属于纳米二氧化硅增透液技术领域，公开了一种铟改性的纳米二氧化硅增透液，其包括纳米二氧化硅颗粒，所述纳米二氧化硅颗粒外包覆有氟化钙层，所述氟化钙层外包覆有氢氧化铟层。本发明专利技术还公开了纳米二氧化硅增透液的制备方法及其形成的超亲水防尘增透涂层。该涂层具有高增透、超亲水和防尘不挂灰的优点。超亲水和防尘不挂灰的优点。超亲水和防尘不挂灰的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种铟改性的纳米二氧化硅增透液及其制备方法、超亲水防尘增透涂层


[0001]本专利技术属于纳米二氧化硅增透液
，具体涉及一种铟改性的纳米二氧化硅增透液及其制备方法、超亲水防尘增透涂层。

技术介绍

[0002]决定太阳能光伏晶硅电池效能的因素影响着光能转化效率，其中最重要的决定因素是光电组件中的晶硅技术，其次是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、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因素。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更容易且成本更低，所以开发并生产出透光率更高的光伏玻璃，对于组件厂商和终端市场都是非常迫切的。
[0003]超白压花玻璃是光伏玻璃的一种，压花的目的是增加透光率，其原理是：太阳光照在一个平面上有很多光被反射，达到硅片上的就少了。如果将其制成一口井的形状，光的反射会大大的降低，从而提高透光率。但是这会带来以下几个弊端：(1)压花后玻璃表面存在很多缺陷，在长期的风化作用下，增透的效果很快削弱；(2)因为有凹坑，所以灰尘很容易进入，需要定期清理；(3)增加的透光率有限，因为它不可能凹下去很深，作用很有限。另外，由于光伏玻璃一般都是安装在荒郊野外，灰尘风沙大，时间一长，玻璃表面极易变脏，使用一段时间后，光伏玻璃可见光透过率甚至只有最初的60％，大大影响了发电效率，如果不能解决光伏玻璃表面脏污的问题，将大大制约太阳能光伏产业的发展。
[0004]二氧化硅薄膜因具有优秀的透光率和减反射性能，是理想的光伏玻璃镀膜材料，并已被广泛应用。但遗憾的是，二氧化硅薄膜涂层通常不具备超亲水自清洁功能，更没有防尘功能，因此无法解决光伏玻璃表脏污问题。
[0005]很多科研工作者利用TiO2改性SiO2获得了超亲水涂层，比如中国专利CN102432196A公布了一种超亲水二氧化钛/二氧化硅多孔双层膜的制备方法，在玻璃基底上先旋涂SiO2溶胶，干燥后再旋涂聚乙二醇2000与二氧化钛的混合液，置于干燥箱中，在80～120℃下干燥20～40分钟；然置于马弗炉中，以升温速率为2～3℃/min升温至450～550℃，退火2～3小时；退火完成后，自然降温至室温，得到超亲水二氧化钛/二氧化硅多孔双层薄膜。
[0006]专利CN104340983A也报道了二氧化硅
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二氧化钛溶胶的制法及应用，以四氯化钛或硫酸钛为原料，先将钛原料在低温中(0～30℃)加入酸性水溶液再加入碱性溶液制成氢氧化钛，经过离心、水洗后，去除离子，再加入酸性水溶液与二氧化硅水溶胶，此时二氧化钛的固体重量与水的比例为0.01％至3％，二氧化硅与二氧化钛的重量比为0.01比1至10比1之间；此溶液在60至100℃反应一段时间后，即形成稳定透明的二氧化硅
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二氧化钛纳米溶胶，溶液为中性，其可喷镀或浸镀方法用在玻璃载体上，此二氧化硅
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二氧化钛薄膜在玻璃上具有强的去污、自洁、超亲水性、增加透光率及抗反射的功效。
[0007]但是，由于TiO2的折射率(2.5～2.7)远大于SiO2(1.45)，因此所得TiO2改性SiO2薄膜涂层的透光率通常低于单纯SiO2涂层，而且还不具有防尘功能，依然无法彻底解决光伏组件表面脏污问题。因此，如何增强光伏玻璃的防尘自洁效果，同时保持高增透性能，达到发电站增益效果，是急需解决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种抗灰、超亲水和高增透率、铟改性的纳米二氧化硅增透液。
[0009]本专利技术的另一目的是提供纳米二氧化硅增透液的制备方法。
[0010]本专利技术的另一目的是提供纳米二氧化硅增透液所形成的超亲水防尘增透涂层。
[0011]为达到上述目的之一，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]一种铟改性的纳米二氧化硅增透液，其包括纳米二氧化硅颗粒，所述纳米二氧化硅颗粒外包覆有氟化钙层，所述氟化钙层外包覆有氢氧化铟层。
[0013]进一步地，所述氟化钙层的厚度为5～10nm。
[0014]进一步地，所述氢氧化铟层的厚度为2～10nm。
[0015]进一步地，按照重量份数，纳米二氧化硅增透液的原料组成为：30～80份三氟化铟水溶液，30～120份氯化钙水溶液，20～40份正丁酸，5～20份聚乙二醇，10～30份水，50～200份氨水，100～300份正硅酸乙酯，100～200份异丙醇，100～300份乙醇。
[0016]进一步地，所述三氟化铟水溶液的浓度为5～10wt％，所述氯化钙水溶液的浓度为10～30wt％，所述氨水的浓度为20～28wt％。
[0017]进一步地，所述聚乙二醇为PEG200，作为核壳结构成核助剂。
[0018]纳米二氧化硅增透液的制备方法，包括以下步骤：
[0019]S1、用正硅酸乙酯、水、氨水、异丙醇、乙醇制备纳米二氧化硅颗粒溶胶，硅溶胶作为晶种引发核壳反应；
[0020]S2、用正丁酸将S1溶液调节成弱酸性，pH在5～6左右；
[0021]S3、将聚乙二醇和三氟化铟水溶液依次缓慢加入S2的溶液，再缓慢加入氯化钙水溶液；
[0022]S4、将氨水加入S3的溶液。
[0023]S1和S4都会用到氨水，S1氨水作用是催化正硅酸乙酯成为SiO2溶胶，S4氨水作用是让铟离子反应生成氢氧化铟In(OH)3；S1和S4氨水的用量一般为1：1。
[0024]进一步地，所述S1在50～80℃进行3～4h。
[0025]进一步地，所述S3为：在搅拌条件下先加入三氟化铟水溶液，然后加入氯化钙水溶液，搅拌40～80min后升温至80～90℃反应2～3h。在这一步，钙离子与氟离子反应，形成CaF2壳层(萤石)，并且包裹在二氧化硅表面。
[0026]进一步地，所述S4在至80～90℃反应2～3h。氨水与铟离子反应得到氢氧化铟。
[0027]超亲水防尘增透涂层，其由纳米二氧化硅增透液涂覆于基材而得；超亲水防尘增透涂层的厚度为60～120nm。
[0028]本专利技术在硅溶胶溶液中,以纳米SiO2颗粒作为晶种，通过异相成核作用诱导CaF2晶形的形成，并包覆In(OH)3外壳，得到三层SiO2‑
CaF2‑
In(OH)3实心微囊结构，具有以下有益
效果：
[0029]1、高增透率。基底SiO2折射率为1.45～1.47，萤石CaF2具有比SiO2更低的折射率1.434，对紫外线、可见光、红外线都具有特殊的透过能力，有利于提高纳米微球的增透效率。
[0030]2、抗灰防尘。In(OH)3作为纳米微球的外壳层，属于半导体材料，具有较宽的禁带宽度、较小的电阻率、透光性好等特点，已被广泛应用于太阳能电池、液晶显示材料、低汞和无汞碱性电池锌的添加剂等。氢氧化铟颗粒尺寸达纳米级别时，除具有以上功能外，还具备了纳米材料的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。本专利技术的In(OH)3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铟改性的纳米二氧化硅增透液，其特征在于，其包括纳米二氧化硅颗粒，所述纳米二氧化硅颗粒外包覆有氟化钙层，所述氟化钙层外包覆有氢氧化铟层。2.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅增透液，其特征在于，所述氟化钙层的厚度为5～10nm；所述氢氧化铟层的厚度为2～10nm。3.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅增透液，其特征在于，按照重量份数，其原料组成为：30～80份三氟化铟水溶液，30～120份氯化钙水溶液，20～40份正丁酸，5～20份聚乙二醇，10～30份水，50～200份氨水，100～300份正硅酸乙酯，100～200份异丙醇，100～300份乙醇。4.根据权利要求3所述的纳米二氧化硅增透液，其特征在于，所述三氟化铟水溶液的浓度为5～10wt％，所述氯化钙水溶液的浓度为10～30wt％，所述氨水的浓度为20～28wt％。5.根据权利要求3所述的纳米二氧化硅增透液，其特征在于，所述成核助剂聚乙二醇为PE...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁海潮，
申请(专利权)人：梁海潮，
类型：发明
国别省市：