CN106116179A - 一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜 - Google Patents

一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，该硬化膜是通过在光伏玻璃减反射层外表面涂覆一层硬化液并进行紫外光固化得到，所述的硬化膜涂层厚度为2‑5um，所述的硬化液由改性丙烯酸脂、光引发剂、红外反射填料、流平剂、溶剂按照质量比100:5‑10:0.1‑0.5:0.1‑1:10‑30均匀混合得到；本发明可以有效阻隔恶劣外在因素如风沙、冰雹等对于玻璃减反射层的损伤，同时在硬化液中加入适量的红外反射填料，可反射部分引起组件升温的致热红外线，降低内层的温度，在光伏、光热、建筑、温室以及装饰等领域都具有很好的应用前景。

Description

一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜
技术领域
本发明涉及一种硬化膜，尤其涉及一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜。
背景技术
伴随着全球化石燃料的不断减少以及由此带来的环境问题，新型的可再生能源越来越受到人们的重视。光伏领域由于以太阳能这种取之不尽用之不竭同时又零排放无污染的能源作为能量来源，近些年来也取得了长远的发展。
目前的光伏组件结构，由于光伏玻璃与空气之间折射率的差异，光伏玻璃对于可见光仍有部分的反射。通过在光伏玻璃表面涂制一层减反射层可以大幅提高光的透过率，从而提高光伏电池组件的功率。减反射玻璃由于其更高的光透过率、更高的光转换效率也得到了越来越广泛的应用。
目前组件用的减反射玻璃主要采用磁控溅射、化学沉积或者化学腐蚀等方法在玻璃表面制备单层或者多层的多孔的氧化物薄膜结构。减反射层的厚度一般很薄，在室外使用环境中，一些常见的环境因素如灰尘、酸性雨水等，很容易导致减反射层的结构被填堵或者被缓慢的腐蚀破坏。同时由于全球可耕地资源的减少以及能源危机的加深，在一些光照充裕、可耕种程度低的土地如沙漠、戈壁等地方建设光伏电站也越来越成为一种必然。但是在这些环境当中，频繁出现的极端的天气状况如风沙、冰雹等因素，将对光伏组件玻璃减反射层产生严重的破坏，从而引起大面积的组件受损，继而影响整个地面电站的发电功率。
目前减反射膜的氧化层在制备的过程中，一般都存在固化步骤，耐磨性能依赖于减反射层氧化物前驱体分解之后或者表层被化学物质腐蚀之后产生的氧化物本身的硬度，如专利CN101885586A、CN10185135、CN102795785A、CN103771723A、CN204281595U。但是单纯依靠减反射层本身的硬度实现保护的目的，并不能长久有效的阻止氧化物疏松多孔的结构被堵塞或者被破坏。
因此，开发出一种可以有效的保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的光伏组件减反射玻璃减反射层缺乏有效保护的技术问题，提供一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，本发明既可以有效保护减反射玻璃的减反射层，又可以有效增加致热红外线反射，从而提高组件功率。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，该硬化膜是通过在光伏玻璃减反射层外表面涂覆一层硬化液并进行紫外光固化得到，所述的硬化膜涂层厚度为2-5um，所述的硬化液由改性丙烯酸脂、光引发剂、红外反射填料、流平剂、溶剂按照质量比100:5-10:0.1-0.5:0.1-1:10-30均匀混合得到。
进一步地，所述的改性丙烯酸树脂由聚氨酯丙烯酸脂、环氧丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯中的一种或者几种按任意配比混合得到。
进一步地，所述的光引发剂选自1-羟基环己基苯基酮、2-羟基甲基苯基丙烷-1-酮和2,4,6-三甲基苯基酰基二苯基氧化膦。
进一步地，所述的红外反射填料由银纳米颗粒和氧化铟锡纳米颗粒中的一种或者两种按任意比例混合得到；所述的银纳米颗粒平均尺寸为5-7纳米，氧化铟锡纳米颗粒的平均尺寸为8-10纳米。
进一步地，所述的流平剂为丙烯酸酯类或聚醚硅氧烷共聚物类。
进一步地，所述的溶剂由甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯的一种或者多种按任意配比混合得到
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1.本发明保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，可以很好地保护减反射玻璃的减反射层，隔离外界粉尘、水分以及风沙等环境因素对于减反射层的物理损害和化学侵蚀，克服了目前仅仅依靠减反射层自身的硬化来保护减反射层的不足，有效延长减反射层的寿命，保证组件发电功率的稳定。
2.本发明保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，在制备过程中通过在硬化液中添加少量的纳米红外反射填料，紫外固化成膜后，可以有效反射光照中的致热红外线，弥补由于硬化膜的存在对于光线透过率带来的降低而带来的功率损失，整体上降低组件温度，提高组件的发电效率。
具体实施方式
本发明提供的一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，通过在减反射玻璃的减反射层前端预涂一层硬化液，然后进行紫外固化的方式制备一层硬化膜。同时在硬化液当中由于添加了少量的红外反射填料，使得硬化膜本身还可以反射部分致热红外线，降低光伏组件的整体使用温度。
下面结合实施例对本发明做优选的说明，但本发明的保护范围并不限于这些实施例。
实施例1：
100质量份的聚氨酯丙烯酸酯预聚物(6130B-80，长兴化学材料有限公司)、5质量份的光引发剂1-羟基环己基苯基酮(184，常州强力电子新材料股份有限公司)、0.1质量份的银纳米颗粒(平均尺寸为5-7纳米)以及0.1质量份的丙烯酸类流平剂(EFKA3772，荷兰埃夫卡)混合，然后加入10质量份的甲苯(杭州化学试剂有限公司)进行搅拌稀释，得到硬化液涂料。然后采用线棒涂布的方式，在减反射玻璃基板上进行涂布，然后置于50摄氏度烘箱内干燥2分钟后采用紫外光对干燥的涂层进行固化。控制干燥后涂层厚度为2um。
实施例2：
100质量份的环氧丙烯酸酯(Agisyn1010，帝斯曼新力美)、7质量份的光引发剂2-羟基甲基苯基丙烷-1-酮(1173，常州强力电子新材料股份有限公司)、0.25质量份的银纳米颗粒(平均尺寸为5-7纳米)以及0.3质量份的有机硅氧烷类流平剂(EFKA3299，荷兰埃夫卡)混合，然后加入15质量份的二甲苯(杭州化学试剂有限公司)进行搅拌稀释，得到硬化液涂料。然后采用线棒涂布的方式，在减反射玻璃基板上进行涂布，然后置于50摄氏度烘箱内干燥2分钟后采用紫外光对干燥的涂层进行固化。控制干燥后涂层厚度为2um。
实施例3：
100质量份的聚酯丙烯酸酯(RJ521，日本旭化成株式会社)、9质量份的光引发剂2,4,6-三甲基苯基酰基二苯基氧化膦(D3358，Sigma Aldrich)、0.4质量份的氧化铟锡纳米颗粒(平均尺寸为8-10纳米)以及0.7质量份的丙烯酸类流平剂(EFKA3772，荷兰埃夫卡)混合，然后加入25质量份的乙酸乙酯(上海凌峰化学试剂有限公司)进行搅拌稀释，得到硬化液涂料。然后采用线棒涂布的方式，在减反射玻璃基板上进行涂布，然后置于50摄氏度烘箱内干燥2分钟后采用紫外光对干燥的涂层进行固化。控制干燥后涂层厚度为4um。
实施例4：
50质量份的聚氨酯丙烯酸酯预聚物(6130B-80，长兴化学材料有限公司)、50质量份的环氧丙烯酸酯(Agisyn1010，帝斯曼新力美)、10质量份的光引发剂2-羟基甲基苯基丙烷-1-酮(1173，常州强力电子新材料股份有限公司)、0.5质量份的银纳米颗粒(平均尺寸为5-7纳米)以及1质量份的有机硅氧烷类流平剂(EFKA3299，荷兰埃夫卡)混合，然后加入30质量份的乙酸丁酯(上海凌峰化学试剂有限公司)进行搅拌稀释，得到硬化液涂料。然后采用线棒涂布的方式，在减反射玻璃基板上进行涂布，然后置于50摄氏度烘箱内干燥2分钟后采用紫外光对干燥的涂层进行固化。控制干燥后涂层厚度为5um。
实施例5：
为了获得硬化液配方中各组分的最佳添加量，本发明中对于各个物料进行了大量的实验筛选。下表中显示了筛选过程中比较典型的超出或者低于目前确定的最佳比例的质量份的物料加入后出现的的结果。
通过上表可见，硬化液配方中的物料配比对于成膜过程以及成膜后性能具有重要影响，需要经过合理的筛选，才能获得最佳配比。
对比例：
市售的减反射光伏玻璃。
各项性能采用如下测试方法：
1.铅笔硬度测试：使用手持式铅笔硬度测试仪，根据JIS K5600测试方法，荷重为750g，采用三菱专用铅笔测量铅笔硬度。
2.透光率的测试：参照全光透过率(标准JIS7361)测试方法，采用Agilent Cary5000紫外可见近红外分光光度计进行测试。
3.耐磨性能测试：采用美国taber5900耐磨耗试验机进行测试，磨头使用#0000号钢丝绒球，其负重为500g/cm2，摩擦距离为5-7cm。以不出现划伤划痕的最高摩擦次数进行评估。
4.附着力测试：采用百格法进行测试，用锋利刀片(刀锋角度为15o-30o)在测试样本表面划10×10个1mm×1mm小网格，每一条划线应深及玻璃层，用毛刷将测试区域的碎片刷干净，用粘附力350～400g/cm2的胶带(3M 600号胶纸或等同)牢牢粘住被测试小网格，并用橡皮擦用力擦拭胶带，以加大胶带与被测区域的接触面积及力度；用手抓住胶带一端，在垂直方向(90°)迅速扯下胶纸，同一位置进行2次相同测试。
5.致热红外线透过率：采用Agilent Cary 5000紫外可见近红外分光光度计进行测试，测试波段主要集中在1100nm-3000nm。
6.耐候性能测试：按照GB/T2423.3试验方法进行，恒定湿热老化3000h外观无开裂、无气泡、无粉化即为合格。
测试结果如下表1所示。
表1：各实施例性能数据表
通过上表可见，本发明中的减反射玻璃硬化膜可以有效地保护减反射膜。由于硬化膜的加入，使得减反射玻璃整体的透光率发生的部分下降，但是由于红外反射填料的加入，使得致热红外线的通过率大大的降低，可以有效地降低内层温度，提高实际使用过程中组件的效率，弥补由于硬化膜引起的透光率降低带来的功率损失，所述的保护光伏玻璃减反射层的硬化膜具有很好的应用前景。

Claims (6)

1.一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，其特征在于，该硬化膜是通过在光伏玻璃减反射层外表面涂覆一层硬化液并进行紫外光固化得到，所述的硬化膜涂层厚度约为2-5um，所述的硬化液由改性丙烯酸脂、光引发剂、红外反射填料、流平剂、溶剂按照质量比100:5-10:0.1-0.5:0.1-1:10-30均匀混合得到。
2.根据权利要求1所述的一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，其特征在于，所述的改性丙烯酸树脂由聚氨酯丙烯酸脂、环氧丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯中的一种或者几种按任意配比混合得到。
3.根据权利要求1所述的一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，其特征在于，所述的光引发剂选自1-羟基环己基苯基酮、2-羟基甲基苯基丙烷-1-酮和2,4,6-三甲基苯基酰基二苯基氧化膦等。
4.根据权利要求1所述的一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，其特征在于，所述的红外反射填料由银纳米颗粒和氧化铟锡纳米颗粒中的一种或者两种按任意比例混合得到；所述的银纳米颗粒平均尺寸为5-7纳米，氧化铟锡纳米颗粒的平均尺寸为8-10纳米。
5.根据权利要求1所述的一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，其特征在于，所述的流平剂为丙烯酸酯类或聚醚硅氧烷共聚物类。
6.根据权利要求1所述的一种保护光伏玻璃减反射层的硬化膜，其特征在于，所述的溶剂由甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯的一种或者多种按任意配比混合得到。
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