CN106655995A - 自洁式光电转换太阳能瓦 - Google Patents
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Abstract
本发明公开自洁式光电转换太阳能瓦，包括瓦片基板、薄膜太阳能电池和超白玻璃；所述瓦片基板与所述薄膜太阳能电池一体成型，并且所述薄膜太阳能电池位于所述瓦片基板的上表面上；所述超白玻璃覆盖在所述薄膜太阳能电池上方，所述超白玻璃的上表面上涂覆有透光自洁涂层。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能利用的建筑材料，特别涉及自洁式光电转换太阳能瓦。
背景技术
薄膜太阳能电池是利用太阳能的新型光伏器件，其可以使用各种材料作为基板，并且还可以做成非平面构造，因而可以将薄膜太阳能电池与瓦片复合起来做成太阳能瓦，这样对于用户来说，只需要更换屋顶的瓦片即可，施工难度及成本就会大大降低。但是，在实际使用过程中，存在如下技术缺陷：1、由于需要在薄膜太阳能电池外安装对其保护的部件，这就会减少照射到薄膜太阳能电池上的太阳光比例，直接影响了薄膜太阳能电池的光电转化效率；2、随着使用时间的延长，太阳能瓦表面上会覆盖影响太阳光透过的灰尘等，清洁难度大。
发明内容
有鉴于此，本发明在于提供一种光电转化效率高且具有自我清洁功能的太阳能瓦。
本发明是通过如下技术方案实现的：
自洁式光电转换太阳能瓦，包括瓦片基板、薄膜太阳能电池和超白玻璃；所述瓦片基板与所述薄膜太阳能电池相对固定在一起，并且所述薄膜太阳能电池位于所述瓦片基板的上表面上；所述超白玻璃覆盖在所述薄膜太阳能电池上方，所述超白玻璃的上表面上涂覆有透光自洁涂层。
上述自洁式光电转换太阳能瓦，所述透光自洁涂层由无机锆化合物和无机钛化合物组成，所述无机锆化合物的粒径为1-100nm，所述无机钛化合物的粒径为1-100nm。
上述自洁式光电转换太阳能瓦，所述无机锆化合物在所述透光自洁涂层中的质量分数为10-20wt％，所述无机钛化合物在所述透光自洁涂层中的质量分数为80-90wt％。
上述自洁式光电转换太阳能瓦，所述无机锆化合物为二氧化锆、硅酸锆或锆酸锂，所述无机钛化合物为钛的氧化物。
上述自洁式光电转换太阳能瓦，所述钛的氧化物为二氧化钛。
上述自洁式光电转换太阳能瓦，所述透光自洁涂层由无机锆化合物、无机钛化合物和三氧化二锑组成，所述无机锆化合物的粒径为1-100nm，所述无机钛化合物的粒径为1-100nm，所述三氧化二锑的粒径为50-100nm。
上述自洁式光电转换太阳能瓦，所述无机锆化合物在所述透光自洁涂层中的质量分数为10-30wt％，所述无机钛化合物在所述透光自洁涂层中的质量分数为45-60wt％，所述三氧化二锑在所述透光自洁涂层中的质量分数为20-30wt％。
上述自洁式光电转换太阳能瓦，在所述无机锆化合物中：粒径大于或等于1nm且小于30nm的无机锆化合物的质量分数为20-45wt％，粒径大于或等于30nm且小于50nm的无机锆化合物的质量分数为40-65wt％，粒径大于或等于50nm且小于或等于100nm的无机锆化合物的质量分数为10-15wt％；
在所述无机钛化合物中：粒径大于或等于1nm且小于20nm的无机钛化合物的质量分数为15-30wt％，粒径大于或等于20nm且小于60nm的无机钛化合物的质量分数为50-65wt％，粒径大于或等于60nm且小于或等于100nm的无机钛化合物的质量分数为10-20wt％；
在所述三氧化二锑中，粒径大于或等于50nm且小于70nm的无机钛化合物的质量分数为28-42wt％，粒径大于或等于70nm且小于或等于100nm的无机钛化合物的质量分数为58-72wt％。
上述自洁式光电转换太阳能瓦，所述无机锆化合物为二氧化锆、硅酸锆或锆酸锂，所述无机钛化合物为钛的氧化物。
上述自洁式光电转换太阳能瓦，所述超白玻璃中Fe203的含量小于或等于0.01wt％,透光率大于或等于91％。
上述自洁式光电转换太阳能瓦，所述三氧化二锑为进行过改性处理的三氧化二锑，改性处理的方法如下：首先将十三氟辛基三甲氧基硅烷加入到乙醇中，升温至50℃，边搅拌边加入甲基硅醇钠，形成改性溶液，然后将三氧化二锑加入到改性溶液中，在70℃搅拌24小时以上，过滤，干燥即得改性处理的三氧化二锑；三氧化二锑、十三氟辛基三甲氧基硅烷和甲基硅醇钠的质量之比为1:0.05:0.02，十三氟辛基三甲氧基硅烷和甲基硅醇钠在改性溶液中的质量分数分别为5wt％和2wt％。
本发明的有益效果是：本发明自洁式光电转换太阳能瓦由于在超白玻璃上涂覆了透光自洁涂层，使得透射到薄膜太阳能电池上的光通量提高1％以上，因而提高了光电转换效率；并且具有自我清洁能力，相比没有涂覆透光自洁涂层的太阳能瓦，清洁周期大大缩短。
附图说明
图1为本发明自洁式光电转换太阳能瓦的结构示意图。
具体实施方式
为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
实施例1
本实施例自洁式光电转换太阳能瓦包括瓦片基板1、薄膜太阳能电池2和超白玻璃3；所述瓦片基板1与所述薄膜太阳能电池2相对固定在一起，并且所述薄膜太阳能电池2位于所述瓦片基板1的上表面上；所述超白玻璃3覆盖在所述薄膜太阳能电池2上方，所述超白玻璃3的上表面上涂覆有透光自洁涂层4。本实施例中所述超白玻璃为市场上购买的超白玻璃，Fe203的含量小于或等于0.01wt％,透光率为91％。
所述透光自洁涂层4由无机锆化合物和无机钛化合物组成，所述无机锆化合物在所述透光自洁涂层4中的质量分数为10wt％,所述无机钛化合物在所述透光自洁涂层4中的质量分数为90wt％。所述无机锆化合物为二氧化锆，所述无机钛化合物为二氧化钛。
在所述二氧化锆中：粒径大于或等于1nm且小于30nm的二氧化锆的质量分数为20wt％，粒径大于或等于30nm且小于50nm的二氧化锆的质量分数为65wt％，粒径大于或等于50nm且小于或等于100nm的二氧化锆的质量分数为15wt％。
在所述二氧化钛中：粒径大于或等于1nm且小于20nm的二氧化钛的质量分数为30wt％，粒径大于或等于20nm且小于60nm的二氧化钛的质量分数为50wt％，粒径大于或等于60nm且小于或等于100nm的二氧化钛的质量分数为20wt％。
将所述二氧化锆和所述二氧化钛热熔混合，喷涂在所述超白玻璃3上表面，喷涂厚度为20微米，在450℃烘烤30分钟。
实施例2
本实施例自洁式光电转换太阳能瓦包括瓦片基板1、薄膜太阳能电池2和超白玻璃3；所述瓦片基板1与所述薄膜太阳能电池2相对固定在一起，并且所述薄膜太阳能电池2位于所述瓦片基板1的上表面上；所述超白玻璃3覆盖在所述薄膜太阳能电池2上方，所述超白玻璃3的上表面上涂覆有透光自洁涂层4。本实施例中所述超白玻璃为市场上购买的超白玻璃，Fe203的含量小于或等于0.01wt％,透光率为91％。
所述透光自洁涂层4由无机锆化合物、无机钛化合物和三氧化二锑组成，所述无机锆化合物在所述透光自洁涂层4中的质量分数为10wt％，所述无机钛化合物在所述透光自洁涂层4中的质量分数为60wt％，所述三氧化二锑在所述透光自洁涂层4中的质量分数为30wt％。所述无机锆化合物为二氧化锆，所述无机钛化合物为二氧化钛。
在所述二氧化锆中：粒径大于或等于1nm且小于30nm的二氧化锆的质量分数为20wt％，粒径大于或等于30nm且小于50nm的二氧化锆的质量分数为65wt％，粒径大于或等于50nm且小于或等于100nm的二氧化锆的质量分数为15wt％。
在所述二氧化钛中：粒径大于或等于1nm且小于20nm的二氧化钛的质量分数为30wt％，粒径大于或等于20nm且小于60nm的二氧化钛的质量分数为50wt％，粒径大于或等于60nm且小于或等于100nm的二氧化钛的质量分数为20wt％。
在所述三氧化二锑中，粒径大于或等于50nm且小于70nm的无机钛化合物的质量分数为28wt％，粒径大于或等于70nm且小于或等于100nm的无机钛化合物的质量分数为72wt％。
将所述二氧化锆、所述二氧化钛和所述三氧化二锑热熔混合，喷涂在所述超白玻璃3上表面，喷涂厚度为20微米，在450℃烘烤30分钟。
实施例3
本实施例自洁式光电转换太阳能瓦包括瓦片基板1、薄膜太阳能电池2和超白玻璃3；所述瓦片基板1与所述薄膜太阳能电池2相对固定在一起，并且所述薄膜太阳能电池2位于所述瓦片基板1的上表面上；所述超白玻璃3覆盖在所述薄膜太阳能电池2上方，所述超白玻璃3的上表面上涂覆有透光自洁涂层4。本实施例中所述超白玻璃为市场上购买的超白玻璃，Fe203的含量小于或等于0.01wt％,透光率为91％。
所述透光自洁涂层4由无机锆化合物、无机钛化合物和三氧化二锑组成，所述无机锆化合物在所述透光自洁涂层4中的质量分数为10wt％，所述无机钛化合物在所述透光自洁涂层4中的质量分数为60wt％，所述三氧化二锑在所述透光自洁涂层4中的质量分数为30wt％。所述无机锆化合物为硅酸锆和锆酸锂按照质量比5:1组成的混合物，所述无机钛化合物为二氧化钛。
在所述硅酸锆和锆酸锂按照质量比5:1组成的混合物中：粒径大于或等于1nm且小于30nm的质量分数为20wt％【硅酸锆和锆酸锂质量比为5:1】，粒径大于或等于30nm且小于50nm的质量分数为65wt％【硅酸锆和锆酸锂质量比为5:1】，粒径大于或等于50nm且小于或等于100nm的质量分数为15wt％【硅酸锆和锆酸锂质量比为5:1】。
在所述二氧化钛中：粒径大于或等于1nm且小于20nm的二氧化钛的质量分数为30wt％，粒径大于或等于20nm且小于60nm的二氧化钛的质量分数为50wt％，粒径大于或等于60nm且小于或等于100nm的二氧化钛的质量分数为20wt％。
在所述三氧化二锑中，粒径大于或等于50nm且小于或等于70nm的无机钛化合物的质量分数为28wt％，粒径大于或等于70nm且小于或等于100nm的无机钛化合物的质量分数为72wt％。
将所述二氧化锆、所述二氧化钛和所述三氧化二锑热熔混合，喷涂在所述超白玻璃3上表面，喷涂厚度为20微米，在450℃烘烤30分钟。
实施例4
本实施例与实施例3的区别在于：所述三氧化二锑为进行过改性处理的三氧化二锑，改性处理的方法如下：首先将十三氟辛基三甲氧基硅烷加入到乙醇中，升温至50℃，边搅拌边加入甲基硅醇钠，形成改性溶液，然后将三氧化二锑加入到改性溶液中，在70℃搅拌24小时以上，过滤，干燥即得改性处理的三氧化二锑。三氧化二锑、十三氟辛基三甲氧基硅烷和甲基硅醇钠的质量之比为1:0.05:0.02，十三氟辛基三甲氧基硅烷和甲基硅醇钠在改性溶液中的质量分数分别为5wt％和2wt％。
对比例
本实施例太阳能瓦包括瓦片基板1、薄膜太阳能电池2和超白玻璃3；所述瓦片基板1与所述薄膜太阳能电池2相对固定在一起，并且所述薄膜太阳能电池2位于所述瓦片基板1的上表面上；所述超白玻璃3覆盖在所述薄膜太阳能电池2上方，所述超白玻璃3的上表面没有涂覆透光自洁涂层4。本实施例中所述超白玻璃为市场上购买的超白玻璃，Fe203的含量小于或等于0.01wt％,透光率为91％。
在相同的太阳光条件下，对实施例1至实施例4制得的太阳能瓦进行透光率测试，测试太阳光透射到所述薄膜太阳能电池2上的比例，透光率＝入射光通量/透射到薄膜太阳能电池2上的光通量×100％，测试结果如表1所示：
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例 | |
| 透光率 | 92％ | 93％ | 96％ | 96％ | 91％ |
在相同的天气条件下，对实施例1至实施例4制得的太阳能瓦进行自我清洁性能测试，测试由于所述透光自洁涂层4上积尘而导致电池效率降低10％时需要的时间长短，测试结果如表2所示：
表2
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。
Claims (10)
1.自洁式光电转换太阳能瓦，其特征在于，包括瓦片基板(1)、薄膜太阳能电池(2)和超白玻璃(3)；所述瓦片基板(1)与所述薄膜太阳能电池(2)相对固定在一起，并且所述薄膜太阳能电池(2)位于所述瓦片基板(1)的上表面上；所述超白玻璃(3)覆盖在所述薄膜太阳能电池(2)上方，所述超白玻璃(3)的上表面上涂覆有透光自洁涂层(4)。
2.根据权利要求1所述的自洁式光电转换太阳能瓦，其特征在于，所述透光自洁涂层(4)由无机锆化合物和无机钛化合物组成，所述无机锆化合物的粒径为1-100nm，所述无机钛化合物的粒径为1-100nm。
3.根据权利要求2所述的自洁式光电转换太阳能瓦，其特征在于，所述无机锆化合物在所述透光自洁涂层(4)中的质量分数为10-20wt％，所述无机钛化合物在所述透光自洁涂层(4)中的质量分数为80-90wt％。
4.根据权利要求3所述的自洁式光电转换太阳能瓦，其特征在于，所述无机锆化合物为二氧化锆、硅酸锆或锆酸锂，所述无机钛化合物为钛的氧化物。
5.根据权利要求4所述的自洁式光电转换太阳能瓦，其特征在于，所述钛的氧化物为二氧化钛。
6.根据权利要求1所述的自洁式光电转换太阳能瓦，其特征在于，所述透光自洁涂层(4)由无机锆化合物、无机钛化合物和三氧化二锑组成，所述无机锆化合物的粒径为1-100nm，所述无机钛化合物的粒径为1-100nm，所述三氧化二锑的粒径为50-100nm。
7.根据权利要求6所述的自洁式光电转换太阳能瓦，其特征在于，所述无机锆化合物在所述透光自洁涂层(4)中的质量分数为10-30wt％，所述无机钛化合物在所述透光自洁涂层(4)中的质量分数为45-60wt％，所述三氧化二锑在所述透光自洁涂层(4)中的质量分数为20-30wt％。
8.根据权利要求7所述的自洁式光电转换太阳能瓦，其特征在于，在所述无机锆化合物中：粒径大于或等于1nm且小于30nm的无机锆化合物的质量分数为20-45wt％，粒径大于或等于30nm且小于50nm的无机锆化合物的质量分数为40-65wt％，粒径大于或等于50nm且小于或等于100nm的无机锆化合物的质量分数为10-15wt％；
在所述无机钛化合物中：粒径大于或等于1nm且小于20nm的无机钛化合物的质量分数为15-30wt％，粒径大于或等于20nm且小于60nm的无机钛化合物的质量分数为50-65wt％，粒径大于或等于60nm且小于或等于100nm的无机钛化合物的质量分数为10-20wt％；
在所述三氧化二锑中，粒径大于或等于50nm且小于70nm的无机钛化合物的质量分数为28-42wt％，粒径大于或等于70nm且小于或等于100nm的无机钛化合物的质量分数为58-72wt％。
9.根据权利要求8所述的自洁式光电转换太阳能瓦，其特征在于，所述无机锆化合物为二氧化锆、硅酸锆或锆酸锂，所述无机钛化合物为钛的氧化物。
10.根据权利要求9所述的自洁式光电转换太阳能瓦，其特征在于，所述三氧化二锑为进行过改性处理的三氧化二锑，改性处理的方法如下：首先将十三氟辛基三甲氧基硅烷加入到乙醇中，升温至50℃，边搅拌边加入甲基硅醇钠，形成改性溶液，然后将三氧化二锑加入到改性溶液中，在70℃搅拌24小时以上，过滤，干燥即得改性处理的三氧化二锑；三氧化二锑、十三氟辛基三甲氧基硅烷和甲基硅醇钠的质量之比为1:0.05:0.02，十三氟辛基三甲氧基硅烷和甲基硅醇钠在改性溶液中的质量分数分别为5wt％和2wt％。
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