CN107963843A - 一种太阳能软瓷装饰材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能软瓷装饰材料，其特征在于包括基层和太阳能转换层，基层为软瓷材料，太阳能转换层为柔性太阳能电池组件，在基层和太阳能转换层之间设置一层二氧化钛反射层，柔性太阳能电池是将半导体材料沉积在透明导电薄膜上。该太阳能软瓷装饰材料质地轻盈，具有适当的柔性，生产方法简单，光电转化率高。
Description
技术领域
本发明属建筑装饰材料领域，涉及一种太阳能软瓷装饰材料及其制备方法。
背景技术
软瓷是一种新型柔性面状装饰材料，以水性聚合物乳液与水泥、泥土、石英砂或矿粉等无机物通过成型加工得到，是一种生态环保建筑材料。软瓷的外观酷似陶瓷，但缺乏传统陶瓷材料冰冷、沉重、易碎的质感，具有质轻体薄、拒水透气、色泽天然、花纹繁多及柔韧而富有弹性等特点，而且易裁剪、粘贴，成本低，施工便捷，适用于外墙、内墙及地面等建筑装修，极大地丰富和美化了人们的生活和工作环境。
近年来建筑行业发展迅猛，在国家倡导对生态环境保护的大环境下，社会对节能环保的建材以及建筑物的需求量越来越大，许多高科技都应用到建筑材料领域。在不可再生能源越来越稀缺的大趋势下，人们对可再生能源的研究和利用愈发深入。太阳能是一种可再生能源，如何最大限度和高效的利用太阳能，能够缓解我们对不可再生资源的依赖。然而市售的太阳能板由于其材料的结构限制了其直接作为建筑材料的使用，市售的太阳能板大都是通过后续的安装，因此会占用大量的安装空间。
市售的太阳能板的结构主要是外层起保护发电主题的钢化玻璃，玻璃的透过率一般较高，之后通过粘胶将钢化玻璃和发电主体(电池片)连接，粘胶一般选择EVA，电池片主要是晶体硅，主要作用就是发电，晶体硅太阳能电池片，设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，发电主题后面会连接背板，起到密封、绝缘、防水的作用，之后就是铝合金，起到保护层压件，密封、支撑作用，最后太阳能板还包括接线盒，用于保护整个发电系统，起到电流中转站的作用。市售的太阳能板由于结构原因，难以直接作为建筑材料，限制了太阳能板的使用范围。
现有专利公文献(CN103441168A)开了一种柔性屋面光伏瓦包括通过粘结剂粘结的屋面瓦柔性衬底和光伏装饰层，所述屋面瓦柔性衬底为玻纤增强聚合物水泥砂浆片材，所述玻纤增强聚合物水泥砂浆片材由下至上依次包括：隔离层、背胶层、下阻燃聚合物水泥砂浆层、高韧玻纤增强阻燃无纺布胎基和上阻燃聚合物水泥砂浆层，五层结构固结为一体。该建筑材料主要作为屋顶的瓦，使用范围较小，并且其结构中主要是依靠无纺布作为柔性主体，结构涉及复杂，并且使用柔性光伏电池，电池转换效率低。
现有专利文献(CN204960068U)公开一种光伏建筑一体化太阳能幕墙，属于太阳能电池应用技术领域，包括墙体和设在所述墙体外的光伏组件，所述墙体和所述光伏组件之间还设置有空气夹层；所述光伏组件从内到外依次由内玻璃基片、太阳能薄膜电池和外玻璃基片构成。该实用新型的光伏组件采用太阳能薄膜电池，透光度好，提高幕墙的透光性。且在光伏组件与墙体之间设置有空气夹层，形成气流通道，气流通道流动的气流可将光伏组件产生的热量带走，减少由于光伏组件而导致的室内冷负荷的变化。该文献已经公开了可以将太阳能电池组件与建筑材料进行组合，然而该发明制备得到的建材质地坚硬，结构复杂，生产工艺繁杂。
本发明旨在解决现有技术中公开的太阳能建材，制备一种太阳能软瓷装饰材料，该太阳能软瓷装饰材料质地轻盈，具有适当的柔性，生产方法简单，光电转化率高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，制备一种太阳能软瓷装饰材料，使该材料质量轻，太阳能转换率高，同时生产工艺简单，本发明采用以下方法。
一种太阳能软瓷装饰材料，其特征在于包括基层和太阳能转换层，该基层为软瓷材料，太阳能转换层为柔性太阳能电池组件，在基层和太阳能转换层之间设置一层二氧化钛反射层。
二氧化钛反射层能将透过太阳能转换层的光线经过反射，与太阳能电池组件二次接触，再次进行太阳能的转换，提高太阳能的利用。
本发明主要采用粘结剂将纳米二氧化钛层与基层固定，所述粘结剂为透明粘结剂，透明粘结剂能够最大限度的减少光能转化为热能，减少光能的损失，提高光能转换为电能的可能性。
所述的柔性太阳能电池组件为薄膜太阳能电池，薄膜太阳能电池的电池的半导体材料为非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒，其制备方法是将半导体材料沉积在透明导电薄膜上。
所述透明导电膜的两面均沉积半导体材料。
透明导电薄膜能够使得未转换的光线透过薄膜，与薄膜第二面的半导体接触，进一步进行光电转化。
纳米二氧化钛层能够将未转换的光能进行反射，同时避免光能转换成热能，进而提高太阳能的光电转化率。
本发明还提供了一种制备太阳能软瓷装饰材料的方法，各物质均以质量份计，具体包括以下步骤：
步骤(1)配制基层粉料：取水泥5-20份，偶联剂3-8，无机颜料0-3份加入到捏合机中混合均匀，得到表层粉料；
步骤(2)配制基层混合物料：将步骤(1)得到的表层粉料加入到20-40份硅丙乳液中，加入5-30份水，搅拌，得到基层混合物料；
步骤(3)制备二氧化钛反射层，在模具底层涂覆粘结剂，采用喷雾方法将纳米二氧化钛喷涂到粘结剂上，形成一层二氧化钛反射层；
步骤(4)制模，将基层混合物料注入到模具中压实成型，将模具送入烘箱，固化，成型，干燥，脱模，获得含有二氧化钛反射层的基层软瓷装饰材料；
步骤(5)复合柔性太阳能电池组件，在二氧化钛层表面涂覆粘结剂，将柔性太阳能电池组件贴附于二氧化钛层上；
为了太阳能软瓷装饰材料的使用寿命，还包括步骤(6)，在柔性太阳能电池组件外涂覆保护层，保护层为透明树脂；
步骤(3)和步骤(5)中的粘结剂为环氧树脂；
本发明使用的二氧化钛为纳米二氧化钛，粒径为50-100nm，二氧化钛的尺寸小，能够保证二氧化钛反射层均匀分布，提高柔性太阳能电池组件与二氧化钛的粘接性能，同时低尺寸的纳米二氧化钛能对太阳光产生漫反射，避免热量的产生，增大太阳能电池上半导体与光线的接触范围，提高太阳能电池的光能利用率。
本发明至少有以下优势，(1)，利用软瓷装饰材料作为基层，使得板材质地轻盈，并且具有适当的柔性，增加了太阳能软瓷材料的使用范围；(2)柔性太阳能电池组件直接附着在基层上，不必后续的安装太阳能组件；(3)设计二氧化钛反射层，减少热能的产生，提高太阳能电池的光转化率；(4)柔性太阳能电池组件的两面均含有半导体材料，能够增加太阳能的利用效率。
附图说明
图1：实施例1的太阳能软瓷装饰材料结构示意图
其中，1、保护层；2、太阳能转换层；3、纳米二氧化钛层；4软瓷基层。
具体实施方式
以下结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的描述。
实施例1
一种太阳能软瓷装饰材料，其特征在于包括基层和太阳能转换层，该基层为软瓷材料，太阳能转换层为柔性太阳能电池组件，在基层和太阳能转换层之间设置一层二氧化钛反射层，太阳能转换层上设置有透明保护层。该太阳能软瓷装饰材料的制备方法包括以下步骤，各试剂按照重量分计。
步骤(1)配制基层粉料：取水泥10份，偶联剂2，无机颜料1份加入到捏合机中混合均匀，得到表层粉料。
步骤(2)配制基层混合物料：将步骤(1)得到的表层粉料加入到20份硅丙乳液中，加入10份水，搅拌，得到基层混合物料；
步骤(3)制备二氧化钛反射层，在模具底层涂覆粘结剂，采用喷雾方法将纳米二氧化钛喷涂到粘结剂上，形成一层二氧化钛反射层，二氧化钛反射层厚度为1mm。
步骤(4)制模，将基层混合物料注入到模具中压实成型，将模具送入烘箱，固化，成型，干燥，脱模，获得含有二氧化钛反射层的基层软瓷装饰材料。
步骤(5)复合柔性太阳能电池组件，在二氧化钛层表面涂覆粘结剂，将柔性太阳能电池组件贴附于二氧化钛层上。柔性太阳能电池组件为透明导电薄膜两面沉积非晶硅半导体。
步骤(6)，在柔性太阳能电池组件外涂覆保护层，保护层为透明树脂。
之后经过后续的常规包装，得到太阳能软瓷装饰材料，测试光电转换率为11％。
实施例2
一种太阳能软瓷装饰材料，其特征在于包括基层和太阳能转换层，该基层为软瓷材料，太阳能转换层为柔性太阳能电池组件，在基层和太阳能转换层之间设置一层二氧化钛反射层，太阳能转换层上设置有透明保护层。该太阳能软瓷装饰材料的制备方法包括以下步骤，各试剂按照重量分计。
步骤(1)配制基层粉料：取水泥10份，偶联剂2，无机颜料1份加入到捏合机中混合均匀，得到表层粉料。
步骤(2)配制基层混合物料：将步骤(1)得到的表层粉料加入到20份硅丙乳液中，加入10份水，搅拌，得到基层混合物料；
步骤(3)制备二氧化钛反射层，在模具底层涂覆粘结剂，采用喷雾方法将纳米二氧化钛喷涂到粘结剂上，形成一层二氧化钛反射层，二氧化钛反射层厚度为1mm。
步骤(4)制模，将基层混合物料注入到模具中压实成型，将模具送入烘箱，固化，成型，干燥，脱模，获得含有二氧化钛反射层的基层软瓷装饰材料。
步骤(5)复合柔性太阳能电池组件，在二氧化钛层表面涂覆粘结剂，将柔性太阳能电池组件贴附于二氧化钛层上。柔性太阳能电池组件为透明导电薄膜两面沉积碲化镉半导体。
步骤(6)，在柔性太阳能电池组件外涂覆保护层，保护层为透明树脂。
之后经过后续的常规包装，得到太阳能软瓷装饰材料，测试光电转换率为18％。
实施例3
一种太阳能软瓷装饰材料，其特征在于包括基层和太阳能转换层，该基层为软瓷材料，太阳能转换层为柔性太阳能电池组件，在基层和太阳能转换层之间设置一层二氧化钛反射层，太阳能转换层上设置有透明保护层。该太阳能软瓷装饰材料的制备方法包括以下步骤，各试剂按照重量分计。
步骤(1)配制基层粉料：取水泥10份，偶联剂2，无机颜料1份加入到捏合机中混合均匀，得到表层粉料。
步骤(2)配制基层混合物料：将步骤(1)得到的表层粉料加入到20份硅丙乳液中，加入10份水，搅拌，得到基层混合物料；
步骤(3)制备二氧化钛反射层，在模具底层涂覆粘结剂，采用喷雾方法将纳米二氧化钛喷涂到粘结剂上，形成一层二氧化钛反射层，二氧化钛反射层厚度为1mm。
步骤(4)制模，将基层混合物料注入到模具中压实成型，将模具送入烘箱，固化，成型，干燥，脱模，获得含有二氧化钛反射层的基层软瓷装饰材料。
步骤(5)复合柔性太阳能电池组件，在二氧化钛层表面涂覆粘结剂，将柔性太阳能电池组件贴附于二氧化钛层上。柔性太阳能电池组件为透明导电薄膜两面沉积铜铟镓硒半导体。
步骤(6)，在柔性太阳能电池组件外涂覆保护层，保护层为透明树脂。
之后经过后续的常规包装，得到太阳能软瓷装饰材料，测试光电转换率为19％。
实施例4
一种太阳能软瓷装饰材料，其特征在于包括基层和太阳能转换层，该基层为软瓷材料，太阳能转换层为柔性太阳能电池组件，在基层和太阳能转换层之间设置一层二氧化钛反射层，太阳能转换层上设置有透明保护层。该太阳能软瓷装饰材料的制备方法包括以下步骤，各试剂按照重量分计。
步骤(1)配制基层粉料：取水泥10份，偶联剂2，无机颜料1份加入到捏合机中混合均匀，得到表层粉料。
步骤(2)配制基层混合物料：将步骤(1)得到的表层粉料加入到30份硅丙乳液中，加入10份水，搅拌，得到基层混合物料；
步骤(3)制备二氧化钛反射层，在模具底层涂覆粘结剂，采用喷雾方法将纳米二氧化钛喷涂到粘结剂上，形成一层二氧化钛反射层，二氧化钛反射层厚度为1mm。
步骤(4)制模，将基层混合物料注入到模具中压实成型，将模具送入烘箱，固化，成型，干燥，脱模，获得含有二氧化钛反射层的基层软瓷装饰材料。
步骤(5)复合柔性太阳能电池组件，在二氧化钛层表面涂覆粘结剂，将柔性太阳能电池组件贴附于二氧化钛层上。柔性太阳能电池组件为透明导电薄膜两面沉积非晶硅半导体。
步骤(6)，在柔性太阳能电池组件外涂覆保护层，保护层为透明树脂。
之后经过后续的常规包装，得到太阳能软瓷装饰材料，测试光电转换率为12％。
对比例1
一种太阳能软瓷装饰材料，其特征在于包括基层和太阳能转换层，该基层为软瓷材料，太阳能转换层为柔性太阳能电池组件，太阳能转换层上设置有透明保护层，柔性太阳能电池组件为透明导电薄膜两面沉积非晶硅半导体。该太阳能软瓷装饰材料的制备方法包括以下步骤，各试剂按照重量分计。
步骤(1)配制基层粉料：取水泥10份，偶联剂2，无机颜料1份加入到捏合机中混合均匀，得到表层粉料。
步骤(2)配制基层混合物料：将步骤(1)得到的表层粉料加入到20份硅丙乳液中，加入10份水，搅拌，得到基层混合物料；
步骤(3)制模，将基层混合物料注入到模具中压实成型，将模具送入烘箱，固化，成型，干燥，脱模，获得基层软瓷装饰材料。
步骤(4)复合柔性太阳能电池组件，在基层表面涂覆透明粘结剂，将柔性太阳能电池组件贴附于基层上。柔性太阳能电池组件为透明导电薄膜两面沉积非晶硅半导体。
步骤(5)，在柔性太阳能电池组件外涂覆保护层，保护层为透明树脂。
之后经过后续的常规包装，得到太阳能软瓷装饰材料，测试光电转换率为7％。
对比例2
一种太阳能软瓷装饰材料，其特征在于包括基层和太阳能转换层，该基层为软瓷材料，太阳能转换层为柔性太阳能电池组件，在基层和太阳能转换层之间设置一层二氧化钛反射层，柔性太阳能电池组件为透明导电薄膜单面沉积非晶硅半导体，太阳能转换层上设置有透明保护层。该太阳能软瓷装饰材料的制备方法包括以下步骤，各试剂按照重量分计。
步骤(1)配制基层粉料：取水泥10份，偶联剂2，无机颜料1份加入到捏合机中混合均匀，得到表层粉料。
步骤(2)配制基层混合物料：将步骤(1)得到的表层粉料加入到20份硅丙乳液中，加入10份水，搅拌，得到基层混合物料；
步骤(3)制备二氧化钛反射层，在模具底层涂覆粘结剂，采用喷雾方法将纳米二氧化钛喷涂到粘结剂上，形成一层二氧化钛反射层，二氧化钛反射层厚度为1mm。
步骤(4)制模，将基层混合物料注入到模具中压实成型，将模具送入烘箱，固化，成型，干燥，脱模，获得含有二氧化钛反射层的基层软瓷装饰材料。
步骤(5)复合柔性太阳能电池组件，在二氧化钛层表面涂覆粘结剂，将柔性太阳能电池组件贴附于二氧化钛层上。柔性太阳能电池组件为透明导电薄膜单面沉积非晶硅半导体。
步骤(6)，在柔性太阳能电池组件外涂覆保护层，保护层为透明树脂。
得到太阳能软瓷装饰材料，测试光电转换率为7％。
对比例3
一种太阳能软瓷装饰材料，其特征在于包括基层和太阳能转换层，该基层为软瓷材料，太阳能转换层为柔性太阳能电池组件，柔性太阳能电池组件为透明导电薄膜单面沉积非晶硅半导体，太阳能转换层上设置有透明保护层。该太阳能软瓷装饰材料的制备方法包括以下步骤，各试剂按照重量分计。
步骤(1)配制基层粉料：取水泥10份，偶联剂2，无机颜料1份加入到捏合机中混合均匀，得到表层粉料。
步骤(2)配制基层混合物料：将步骤(1)得到的表层粉料加入到20份硅丙乳液中，加入10份水，搅拌，得到基层混合物料；
步骤(3)制模，将基层混合物料注入到模具中压实成型，将模具送入烘箱，固化，成型，干燥，脱模，获得基层软瓷装饰材料。
步骤(4)复合柔性太阳能电池组件，在基层表面涂覆透明粘结剂，将柔性太阳能电池组件贴附于基层上。柔性太阳能电池组件为透明导电薄膜单面沉积非晶硅半导体。
步骤(5)，在柔性太阳能电池组件外涂覆保护层，保护层为透明树脂。
之后经过后续的常规包装，得到太阳能软瓷装饰材料，测试光电转换率为5％。
从实施例和对比例得到的太阳能软瓷装饰材料的光电转换率可以看出，纳米二氧化钛层的设置以及双面沉积半导体的柔性太阳能电池组件能够有效的提高材料的光电转换率。
Claims (9)
1.一种太阳能软瓷装饰材料，其特征在于包括基层和太阳能转换层，基层为软瓷材料，太阳能转换层为柔性太阳能电池组件，在基层和太阳能转换层之间设置一层二氧化钛反射层。
2.一种如权利要求1所述的太阳能软瓷装饰材料，柔性太阳能电池组件为薄膜太阳能电池，薄膜太阳能电池的电池的半导体材料为非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒中的一种，所述半导体材料通过沉积在透明导电薄膜上。
3.一种如权利要求2所述的太阳能软瓷装饰材料，透明导电薄膜的两面均沉积半导体材料。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的太阳能软瓷装饰材料，纳米二氧化钛层中纳米二氧化钛的粒径为50-100nm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的太阳能软瓷装饰材料的方法，各试剂按照重量份计，具体包括以下步骤：
步骤(1)配制基层粉料：取水泥，偶联剂，无机颜料加入到捏合机中混合均匀，得到表层粉料；
步骤(2)配制基层混合物料：将步骤(1)得到的表层粉料加入到硅丙乳液中，加入水，搅拌，得到基层混合物料；
步骤(3)制备二氧化钛反射层，在模具底层涂覆粘结剂，采用喷雾方法将纳米二氧化钛喷涂到粘结剂上，形成一层二氧化钛反射层；
步骤(4)制模，将基层混合物料注入到模具中压实成型，将模具送入烘箱，固化，成型，干燥，脱模，获得含有二氧化钛反射层的基层软瓷装饰材料；
步骤(5)复合柔性太阳能电池组件，在二氧化钛层表面涂覆粘结剂，将柔性太阳能电池组件贴附于二氧化钛层上。
6.一种如权利要求5所述的太阳能软瓷装饰材料的方法，还包括步骤(6)，在柔性太阳能电池组件外涂覆保护层，保护层为透明树脂。
7.一种如权利要求5所述的太阳能软瓷装饰材料的方法，二氧化钛层厚度为0.5-3mm。
8.一种如权利要求5所述的太阳能软瓷装饰材料的方法，其中物料用量为：水泥5-20份，偶联剂3-8份，无机颜料0-3份，硅丙乳液20-40份，水5-30份。
9.一种如权利要求5所述的太阳能软瓷装饰材料的方法，所述粘结剂为环氧树脂。
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