一种长效自清洁透明背板及制备方法技术

本发明专利技术属于太阳能光伏背板技术领域，具体涉及一种长效自清洁透明背板及制备方法。所述所述的长效自清洁太阳能电池背板由下到上依次为抗污涂层、耐候涂层、支撑基材、粘结涂层，所述的抗污涂层的原料包括主体树脂、抗污填料、光引发剂、有机溶剂、硅烷偶联剂和助剂；其中，所述抗污填料包括含二硫键化合物改性Al2O3和十六烷基聚硅氧烷改性SiO2。其背板外表面为可自修复耐磨抗污涂层，使背板具有长效自清洁性能，提高涂覆型透明背板抗落实冲击能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种长效自清洁透明背板及制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能光伏背板
，具体涉及一种长效自清洁透明背板及制备方法。

技术介绍

[0002]光伏背板作为光伏组件背面的封装材料，可抵抗光湿热等环境对电池片、胶膜等材料的侵蚀，并起到绝缘保护的作用，是延长光伏组件使用寿命的关键原材料。
[0003]近年来，光伏建筑一体化（BIPV）市场呈现扩张趋势，减重及双面发电增益双重需求下透明背板成为新方向，头部背板企业也纷纷进入透明背板领域。透明背板采用全透明的材料，其质量更轻，安装和维护方便，采用透明背板的组件与双玻组件相比具有更多的应用场景。同时由于背板的应用成熟，采用透明背板来实现双面发电组件的生产，给组件厂商节省了厂房和设备改造成本，因此得到业内的青睐。
[0004]目前越来越多的透明背板采用涂覆型结构，以兼顾可靠性与持续降本要求，真正实现光伏产业可持续发展。传统氟膜具有很高的表面能，其表面比玻璃更容易清洗，灰尘或污垢可以很容易被风或雨水吹走。涂覆型透明背板耐落沙冲击不足及灰尘遮挡问题，对组件发电效率和发电量的影响逐渐凸显。
[0005]中国专利技术专利申请CN202210393613.0公开了一种光伏板透明长效易清洁阻燃抗污涂层的制备方法及应用。通过将含氟硅的功能性树脂添加到含有阻燃型聚氨酯丙烯酸树脂中，提高涂层的超疏水性、高透光性、耐黄变性和极高的易清洁性以及阻燃性。但不能提升涂覆型背板的抗落沙冲击能力，且其余性能有待进一步提高。
[0006]因此，需开发一种同时兼具超疏水、高透光率、长效抗污、高耐磨的长效自清洁透明背板，以保证太阳能电池的工作正常运行。

技术实现思路

[0007]针对上述不足，本专利技术提供了一种长效自清洁透明背板及制备方法。其涂覆制备的背板外表面为可自修复耐磨抗污涂层，使背板具有长效自清洁性能，提高涂覆型背板抗落沙能力。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种长效自清洁透明背板，所述的长效自清洁太阳能电池背板由下到上依次为抗污涂层、耐候涂层、支撑基材、粘结涂层，所述的抗污涂层的原料包括主体树脂、抗污填料、光引发剂、有机溶剂、硅烷偶联剂和助剂；其中，所述抗污填料包括质量比为1:5
‑
5:1的含二硫键化合物改性Al2O3和十六烷基聚硅氧烷改性SiO2。
[0009]优选地，所述主体树脂包括含二硫键的聚氨酯丙烯酸树脂和有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯，二者质量比为1:3
‑
3:1。
[0010]优选地，所述含二硫键的聚氨酯丙烯酸树脂的制备方法包括将芳香族聚氨酯丙烯酸酯低聚物和4,4'
‑
二氨基二苯二硫醚混合，在氮气氛围下70
‑
90℃反应2
‑
4h，即得。
[0011]优选地，所述4,4'
‑
二氨基二苯二硫醚的质量是芳香族聚氨酯丙烯酸酯低聚物质量的1
‑
10%。
[0012]所述含二硫键化合物改性Al2O3的制备方法包括将2
‑
羟乙基二硫化物与异氰酸酯甲基三甲氧基硅烷反应制得含二硫键的硅氧烷化合物；然后将Al2O3分散液中加入含二硫键的硅氧烷化合物、硅烷偶联剂KH550水解液，反应即得；优选地，所述2
‑
羟乙基二硫化物与异氰酸酯甲基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:1
‑
5；优选地，所述Al2O3分散液的制备方法包括将纳米Al2O3加入乙醇／水混合液，超声分散即得；乙醇与水的质量比为1:1；优选地，所述反应为在70
‑
90℃下搅拌4
‑
8h；反应后离心、分离、烘干即得。
[0013]所述的小粒径填料为含二硫键化合物改性Al2O3；优选地，所述十六烷基聚硅氧烷改性SiO2的制备方法包括将十六烷基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和SiO2通过HCl催化反应即得；优选地，所述反应的为在时间为70
‑
90℃下反应20
‑
30h，得SiO2改性悬浮液，将SiO2改性悬浮液离心分离，用无水乙醇洗涤，烘干即得。
[0014]所述二硫键化合物改性Al2O3的粒径为30
‑
50nm，本专利技术将不同粒径抗污填料进行组合使用，通过合理设计小粒径填料及大粒径填料的粒径比，降低小粒径纳米粒子的团聚，同时利用小粒径纳米粒子填充大粒径填料的缝隙，结合对微米级及纳米级抗污填料粒子的配比优化，实现了高致密性的微纳凹凸结构，阻止沙尘及其他污染物的沉积附着。
[0015]有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯在固化过程中会部分发生水解，生成硅羟基基团，各硅羟基间发生缩合反应生成“硅
‑
氧
‑
硅”的硅氧烷结构，与聚氨酯丙烯酸树脂组合使用，可以充分结合聚氨酯丙烯酸树脂的柔韧性、耐候性及耐磨性，提升抗污涂层的耐候性、附着力及耐磨性能。
[0016]该涂层主体树脂聚氨酯丙烯酸树脂（SAC）中含有二硫键，与二硫键化合物改性的Al2O3填料在紫外固化加热后，通过二硫键交换反应和双键交联，形成具有坚固微纳结构的粗糙表面。本专利技术抗污涂层既能疏水又能疏油，具有优异的超两疏性及自修复性能。通过二硫键交换反应，Al2O3填料与SAC在自修复过程中通过共价键重新形成完整涂层，破坏后的涂层表面可重新修复，并恢复超疏水性，使抗污涂层具有长效持久的抗污能力。
[0017]十六烷基聚硅氧烷改性的SiO2粒子，是化学惰性、硬度较高的透明粉末，增加了背板的硬度，采用十六烷基聚硅氧烷改性后，对背板的耐磨性、抗划伤性有提高，且对透光率不会造成影响。
[0018]优选地，所述的光引发剂选自二苯甲酮、2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮、1
‑
羟基环己基苯基酮、α
‑
胺烷基苯酮、2 ,4 ,6
‑
三甲基苯甲酰二苯基氧膦、二(2 ,4 ,6
‑
三甲基苯甲酰)苯基氧化膦、2
‑
(邻氯苯基)
‑
4,5
‑
二苯基咪唑二聚体、9
‑
苯基吖啶中的任意一种或多种；优选地，所述的有机溶剂为乙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、二甲苯、丁酮中的一种或多种；优选地，所述的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β
‑
甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷中的一种或多种；
优选地，所述助剂包括流平剂、分散剂中的一种或两种。
[0019]优选地，按重量百分数计，所述抗涂污层的原料包括如下组分：主体树脂30%
‑
50%、抗污填料5%
‑
10%、光引发剂1%
‑
5%、有机溶剂30%
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长效自清洁透明背板，其特征在于，所述背板由下到上依次为抗污涂层、耐候涂层、支撑基材、粘结涂层，所述的抗污涂层的原料包括主体树脂、抗污填料、光引发剂、有机溶剂、硅烷偶联剂和助剂；其中，所述抗污填料包括质量比为1:5
‑
5:1的含二硫键化合物改性Al2O3和十六烷基聚硅氧烷改性SiO2。2.根据权利要求1所述的透明背板，其特征在于，所述主体树脂包括质量比为1:3
‑
3:1的含二硫键的聚氨酯丙烯酸树脂和有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯。3.根据权利要求1所述的透明背板，其特征在于，所述含二硫键的聚氨酯丙烯酸树脂的制备方法包括将芳香族聚氨酯丙烯酸酯低聚物和4,4'
‑
二氨基二苯二硫醚混合，在氮气氛围下70
‑
90℃反应2
‑
4h，即得。4.根据权利要求1所述的透明背板，其特征在于，所述含二硫键化合物改性Al2O3的制备方法包括将2
‑
羟乙基二硫化物与异氰酸酯甲基三甲氧基硅烷反应制得含二硫键的硅氧烷化合物；然后将Al2O3分散液中加入含二硫键的硅氧烷化合物和硅烷偶联剂KH550水解液中，反应即得。5.根据权利要求1所述的长效自清洁透明背板，其特征在于，所述十六烷基聚硅氧烷改性SiO2的制备方法包括将十六烷基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和SiO2通过HCl催化反应即得。6.根据权利要求1所述的长效自清洁透明背板，其特征在于，按照重量份数计，所述耐候涂层的原料包括：主体树脂30
‑
60份、填料1
‑
20份、固化剂1
‑
20份、溶剂20
‑
60份、紫外助剂0.1
‑
5份和其他助剂0.5
‑
10份，所述主体树脂由丙烯酸树脂、聚酯树脂和环氧树脂复配而成。7.根据权利要求1所述的长效自清洁透明背板，其特征在于，按照重量份数计，所述粘结涂层括包括如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王同心，何张才，
申请(专利权)人：苏州弘道新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：