CN106085214B - 一种用于玻璃基太阳能背板的陶瓷涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于玻璃基太阳能背板的陶瓷涂料及其制备方法；所述陶瓷涂料包括如下重量含量的各组分：硅氧烷预聚体40‑60％，钛白粉25‑35％，分散剂0‑1％，触变剂2‑5％，流平剂0‑1％，溶剂余量。与现有技术相比，本发明的特点在于：(1)更换现有太阳能背板的基材和涂层类型。现有太阳能电池背板基材主要为PET，本发明将其更换为普通玻璃。(2)改变太阳能背板涂层的类型。现有太阳能背板所用涂层多为含氟的有机涂层，本发明将其更换成无机水性的陶瓷涂层。(3)解决玻璃基材与陶瓷涂层之间高温固化时收缩率不同而导致的玻璃表面翘边、变形等表面不平整现象。

Description

一种用于玻璃基太阳能背板的陶瓷涂料及其制备方法
技术领域
本发明提供一种用于玻璃基太阳能背板的陶瓷涂料及其制备方法。
背景技术
目前，随着全球经济的高速发展以及气候变暖的背景下，各国对节能减排以及开发新能源替代石化燃料的要求愈加紧迫。
太阳能是一种新型绿色无污染能源，而且取之不尽用之不竭。目前，太阳能的应用主要是利用太阳发电组件将太阳能转化为电能加以利用，太阳能发电组件主要由前板、封装材料、晶硅电池片、背板组成。太阳能背板位于太阳能电池板的背面，对电池片起保护和支撑的作用，因此必须具有可靠地电气绝缘性、良好的力学性能、水汽阻隔性能以及耐候性能。
目前通用的太阳能背板一般具有三层结构，即TPT结构或者TPE结构，外层保护层为含氟聚合物层，具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为双向拉伸聚酯薄膜层，具有良好的绝缘性能以及力学性能，内层为含氟聚合物层或聚乙烯和醋酸乙烯酯共聚物与封装材料EVA，具有良好的粘结性，各层之间均是通过溶剂型双组份聚氨酯粘合剂粘结而成，这种干式复合结构的最大缺点是生产过程中需要使用大量的有机溶剂，这些有机溶剂或多或少都会对操作工人以及环境造成一定的污染，另外这种复合结构在长期使用过程中聚氨酯胶层会出现降解导致层间分离和脱落，进而使太阳能电池组件失去保护而逐渐报废。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于玻璃基太阳能背板的陶瓷涂料及其制备方法。本发明的技术方案具体为：(1)更换现有太阳能背板的基材和涂层类型。现有太阳能电池背板基材主要为PET，本发明将其更换为普通玻璃。(2)改变太阳能背板涂层的类型。现有太阳能背板所用涂层多为含氟的有机涂层，本发明将其更换成无机水性的陶瓷涂层。(3)解决玻璃基材与陶瓷涂层之间高温固化时收缩率不同而导致的玻璃表面翘边、变形等表面不平整现象。
第一方面，本发明提供一种用于玻璃基太阳能背板的陶瓷涂料，包括如下重量含量的各组分：
将钛白粉的重量含量进行限定，原因在于，用量少遮盖力不够，造成反射率低，用量多造成涂料成本高。
将触变剂的重量含量进行限定，原因在于，用量太多无法流平，用量少触变性不明显，施工时易出现流挂。
优选地，所述用于太阳能背板的陶瓷涂料，包括如下重量含量的各组分：
之所以对所述陶瓷材料进行优选，原因在：(1)硅烷预聚体与颜料浆部分的优化比例有益效果为：在保证遮盖力的情况下，涂料粘度略低，涂覆面积大，涂覆成本低；(2)触变剂和流平剂的添加量的优化比例有益效果为：既要有一定的流平时间，保证涂层表面平整，施工时又不易出现流挂现象。
优选地，所述硅氧烷预聚体的数均分子量为2000-20000。
优选地，所述分散剂包括用于水性体系的无机颜料分散剂，例如：烷醇基铵盐等。
优选地，所述触变剂包括用于水性体系的触变剂，例如：气相二氧化硅、有机膨润土中的一种或两种
优选地，所述流平剂包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷中的一种或几种。
优选地，所述溶剂包括水，醇类溶剂，或水与醇类溶剂的混合物。
进一步优选地，所述醇类溶剂为乙醇、异丙醇中的一种或两种
本发明中：(1)硅烷预聚体为本发明的关键所在，为市售产品，具有一定聚合度(数均分子量为2000-20000)且可以稳定存在的硅烷聚合体，加入它可以防止高温固化成膜过程中陶瓷涂层的收缩，有效防止由于陶瓷涂层收缩造成的玻璃翘边、变形等现象发生。如果采用常用的几种硅氧烷(例如：甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯等)混合来制备陶瓷涂料的方法，在固化过程中由于硅醇之间发生缩聚，脱水，造成陶瓷涂层的收缩，在600-800℃的高温下，玻璃也发生软化，骤冷时由于玻璃和陶瓷涂层的收缩率不同而造成玻璃翘边和变形，成品的平整度不够。(2)组成中，溶剂、钛白粉、分散剂为白色颜料浆，主要提供遮盖力，减少光线透过玻璃的比例，增加光线的反射率。(3)加入触变剂部分是为了调节陶瓷涂料的触变性，涂覆时可防止陶瓷涂层发生流挂，使玻璃表面涂层厚度均匀。
第二方面，本发明提供一种所述用于玻璃基太阳能背板的陶瓷涂料的制备方法，包括如下步骤：
将所述溶剂、钛白粉、分散剂混合，球磨，得浆料；
将所述浆料与所述硅氧烷预聚体混合后，加入所述触变剂、流平剂混合，即得陶瓷涂料。
优选地，所述球磨的时间为0.5-2小时。
优选地，所述球磨采用锆珠；所述球磨的设备采用研磨机。
进一步优选地，所述锆珠的粒径为1.5-3mm。
本发明方法获得的浆料或者陶瓷涂料均为白色。
第三方面，本发明提供一种基于所述陶瓷涂料的太阳能背板，所述太阳能背板上涂覆8-20μm厚的所述陶瓷涂料。
第四方面，本发明提供一种基于所述陶瓷涂料的太阳能背板的制备方法，具体为：采用滚涂、空气喷涂或者静电喷涂的方法将所述陶瓷涂料涂覆在太阳能背板基板上，固化、冷却，即可。
优选地，所述太阳能背板基板具体指普通无机玻璃。
优选地，所述固化的条件为：600-800℃、2-5分钟。
进一步优选地，所述固化采用的设备为高温炉。
优选地，所述冷却具体指冷风冷却。
由于该涂层为Si-O-Si结构，耐温性好，在玻璃表面涂覆陶瓷涂层后，放入600-800℃中固化2-5分钟后，涂层即可牢固附着，然后迅速冷却，即可制成带陶瓷涂层的钢化玻璃，使陶瓷涂层的固化和玻璃的钢化同时完成。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
(1)现有太阳能电池背板基材主要为PET，一方面由于生产PET的原材料为有机物，主要来源于石油和天然气，属于不可再生资源，近几十年由于过度开采面临枯竭。另一方面由于PET的降解需要几十年的时间，材料废弃后已成为全球性的环境污染有机物。为了给子孙后代节省更多的石油和天然气等资源，也为了保护我们赖以生存的环境，本发明的太阳能背板基材为无机玻璃。
(2)太阳能背板对电池起保护和支撑的作用，需要具有可靠地绝缘性、阻水性、耐老化性能等。太阳能背板主要为三层结构，目前较为普遍的结构为TPT结构和TPE结构，T是指杜邦公司的Tedlar薄膜，主要成分为PVDF(聚偏氟乙烯)和PVF(聚氟乙烯)，P是指PET(聚对笨二甲酸乙二醇酯)薄膜，E是指EVA(乙烯-醋酸乙烯)薄膜。不论是哪一种结构，所用的涂层都为有机涂层，有机涂料在生产和施工过程中释放大量的VOC，对人员造成伤害、对环境造成严重的污染。陶瓷涂层具有取之于天然还原于自然的特性，原材料为石头和砂子，最终形成的涂层为类似于玻璃或者搪瓷的Si-O-Si结构，陶瓷涂层使用的溶剂大部分为去离子水。所以不论是生产过程中还是废弃后都不会对环境造成污染，是一种环保、安全、健康的新型涂料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1-3
实施例1-3提供了一种用于太阳能背板的陶瓷涂料，包括的组分及相应含量如下表1所示：
表1
上述用于太阳能背板的陶瓷涂料的制备方法，包括如下步骤：
将所述溶剂、钛白粉、分散剂混合，球磨，得浆料；将所述浆料与所述硅氧烷预聚体混合后，加入所述触变剂、流平剂混合，即得陶瓷涂料。
其中，所述球磨的时间为0.5-2小时；所述球磨采用锆珠；所述球磨的设备采用研磨机；所述锆珠的粒径为1.5-3mm。
本发明方法获得的浆料或者陶瓷涂料均为白色。
实施例4-6
实施例4-6采用上述实施例1制备得到的陶瓷涂料制备太阳能背板，制备参数及太阳能背板性能如下表2所示：
表2
上述陶瓷涂料的太阳能背板的制备方法，具体为：采用滚涂的方法将所述陶瓷涂料涂覆在太阳能背板基板上，固化、冷却，即可；
其中，所述太阳能背板基板具体指无机玻璃；所述固化的条件为：600-800℃、2-5分钟；所述固化采用的设备为高温炉；所述冷却具体指冷风冷却。
对比例1-4
本对比例1-4是实施例1的对比例，对比之处见表3：
表3
对比例5-9
本对比例5-9是实施例4的对比例，对比之处见表4：
表4
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种玻璃基太阳能背板，其特征在于，所述太阳能背板上涂覆8-20μm厚的陶瓷涂料；所述陶瓷涂料由如下重量含量的各组分组成：
所述硅氧烷预聚体的数均分子量为2000-20000；
所述的玻璃基太阳能背板的制备方法具体为：采用辊涂、空气喷涂或静电喷涂的方法将所述陶瓷涂料涂覆在太阳能背板基板上，固化、冷却，即可；
所述太阳能背板基板具体指普通无机玻璃；
所述固化的条件为：600-800℃、2-5分钟；所述冷却具体指冷风冷却。
2.根据权利要求1所述的玻璃基太阳能背板，其特征在于，所述分散剂包括用于水性体系的无机颜料分散剂；
所述触变剂包括用于水性体系的触变剂；
所述流平剂包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷中的一种或几种；
所述溶剂包括水，醇类溶剂，或水与醇类溶剂的混合物。
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JP2011000723A (ja) * 2009-06-16 2011-01-06 Konica Minolta Holdings Inc 遮熱性物品、遮熱性物品の製造方法及び屋外用建築部材
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