CN108358469A - 一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏产品应用技术领域，具体涉及一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜。耐磨自清洁增透膜以光伏封装玻璃为基底，从靠近玻璃一侧向外依次为氟化镁膜层，无机增透膜层和高透自清洁涂层，其中，氟化镁膜层的厚度为20‑25nm，无机增透膜层的厚度为120‑145nm，高透自清洁涂层的厚度为30‑40nm。其中，氟化镁膜层通过化学蒸镀方式进行施加在基板玻璃表面，无机增透膜层的主体材料为纳米二氧化硅和纳米二氧化钛。该增透膜可以提高封装材料的透光率，材料附着力高，耐磨、耐腐蚀性好，并且具有一定的自清洁性能。
Description
技术领域
本发明涉及光伏产品应用技术领域，具体涉及一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜。
背景技术
太阳能电池组件中，利用光伏效应将太阳能转化为电能的晶体材料被封装膜封装在内部，封装材料可以起到防护作用，提高了晶体材料的使用寿命。应用过程中，太阳光需要穿透封装材料，照射在晶体材料中才能完成光电能量转化。在相同光照强度，相同晶体数量的情况下，封装材料的透光率决定了太阳能组件的光转化率。封装材料主要为玻璃材料，为了提高玻璃的透光率，通常会在玻璃表面涂覆增透膜。
在使用过程中，光伏面板组件容易粘附灰尘和污渍后，需要人们进行清洁维护，清洁过程使用的清洁剂可能对增透膜的性质造成影响，清洁过程的作用于材料表面的作用力也可能对材料的结构造成破坏。另外，由于增透膜位于材料的最外层，长时间位于户外环境中，各种物理和化学作用会影响增透膜与封装玻璃之间的结合效果，造成增透膜脱落，影响封装材料的透光率。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，该增透膜可以提高封装材料的透光率，材料附着力高，耐磨、耐腐蚀性好，并且具有一定的自清洁性能。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，该耐磨自清洁增透膜以光伏封装玻璃为基底，从靠近玻璃一侧向外依次为氟化镁膜层，无机增透膜层和高透自清洁涂层，其中，氟化镁膜层的厚度为20-25nm，无机增透膜层的厚度为120-145nm，高透自清洁涂层的厚度为30-40nm。
本发明提供的耐膜自清洁增透膜的制备方法包括如下步骤：
(1)将基板玻璃在浸入到使用丙酮溶液作为清洁剂的超声清洗机中处理20-30min，然后将清洁剂蒸发完全后干燥，将基板玻璃送入到真空蒸镀室内，基板玻璃温度升高至150-160℃，以0.5-0.6nm/s的速率向玻璃基板表面蒸镀氟化镁镀层，完后蒸镀后将基板玻璃自然冷却至室温，并从蒸镀室内取出。
(2)接下来，将蒸镀后的玻璃基板送入到二氧化钛溶胶中，经过提拉涂膜后，再送入到烘膜机中进行烘烤，溶胶中的溶剂挥发完成后，在玻璃表面形成固化的二氧化钛薄膜，接着，将基板玻璃冷却后送入到陈化好的二氧化硅溶胶中，经过提拉涂膜后送入到烘膜机中烘烤，将溶剂蒸发后，形成固化的二氧化硅薄膜。
(3)然后将经过烘烤固化形成无机增透膜的基板玻璃送入到真空镀膜室内，以涂敷的方式将高透自清洁涂层材料涂布于基板表面，涂布后在真空镀膜室内自然静置20-25min，待涂料完成表干后，将基板玻璃送入到烘膜机中以230-250℃的温度进行烘烤，烘烤时间为20-25min，烘烤固化后得到所需增透自清洁涂层。
(4)将形成高透自清洁涂层的基板玻璃冷却至室温后，送入到以丙酮溶液作为清洁剂的超声清洗机中，超声清洗25-30min，最后用去离子水进行冲洗，冲洗进行烘干处理，完成所需耐磨自清洁增透膜的制备。
其中，步骤(2)中使用的二氧化钛溶胶的制备方法为：以钛酸丁酯作为前驱物，N-N二甲基乙酰作为溶剂和水作为前驱体，冰乙酸作为稳定剂，按照1:20:5:1的摩尔比混合，然后添加盐酸调节混合物的PH值至中性，陈化1-2d，得到溶液a，接着将二氧化钛的乙醇饱和分散液和溶液a按照1:5的质量比混合搅拌均匀，得到所需二氧化钛溶胶。
二氧化硅溶胶的制备方法为；将TEOS、乙醇和水按照1:25:3的摩尔比混合，然后用盐酸调节溶液PH值为4-5，陈化2-3d后，得到溶液b，将二氧化硅的乙醇饱和分散液和溶液b按照1:5的质量比混合均匀，得到所需二氧化硅溶胶。
优选地，步骤(2)所述烘膜机中，二氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜的成膜固化温度为350-400℃，烘烤时间为25-30min。
优选地，步骤(2)中二氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜的厚度比为1:1。
本发明中，步骤(3)使用的高透自清洁涂层材料的制备方法为：将正硅酸脂加入到异丙醇中，混合均匀，然后用盐酸调节PH值至2-3，再加入烷基硅氧烷和水，以60℃的温度反应4-6h，产物冷却后，得到所需高透自清洁涂层材料，其中，反应物中正硅酸酯、异丙醇、烷基硅氧烷和水使用的质量比为5:25:3:10。
优选地，步骤(3)中高透自清洁涂层材料的涂敷方式为辊涂法。
本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的耐磨自清洁增透膜中，基板玻璃和增透明膜层之间增加了氟化镁膜层，氟化镁膜层通过蒸镀的方式施加在玻璃表面，可以提高增透膜层与基板玻璃之间的结合效果，在长时间的使用过程中，进行频繁的洗刷和风雨侵蚀，材料依然可以保持良好的附着力，避免膜层损坏或脱落，降低封装材料的透光率。
本发明增透膜层材料使用二氧化钛和二氧化硅的复合膜层材料，可以避免单一材料生产的稳定性差异，提高产品的生产良率，并且克服粘附力弱的缺点。
该增透膜的外层还设置了高透自清洁涂层，该涂层的设置，在不影响封装材料透光率的基础上，可以提高光伏面板表面的自清洁效果，避免灰尘和污渍在光伏面板表面附着，降低光伏电站的运营管理成本，提高面板组件的光转化率和使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，该耐磨自清洁增透膜以光伏封装玻璃为基底，从靠近玻璃一侧向外依次为氟化镁膜层，无机增透膜层和高透自清洁涂层，其中，氟化镁膜层的厚度为20nm，无机增透膜层的厚度为120nm，高透自清洁涂层的厚度为30nm。
本发明提供的耐膜自清洁增透膜的制备方法包括如下步骤：
(1)将基板玻璃在浸入到使用丙酮溶液作为清洁剂的超声清洗机中处理20min，然后将清洁剂蒸发完全后干燥，将基板玻璃送入到真空蒸镀室内，基板玻璃温度升高至150℃，以0.5nm/s的速率向玻璃基板表面蒸镀氟化镁镀层，完后蒸镀后将基板玻璃自然冷却至室温，并从蒸镀室内取出。
(2)接下来，将蒸镀后的玻璃基板送入到二氧化钛溶胶中，经过提拉涂膜后，再送入到烘膜机中进行烘烤，溶胶中的溶剂挥发完成后，在玻璃表面形成固化的二氧化钛薄膜，接着，将基板玻璃冷却后送入到陈化好的二氧化硅溶胶中，经过提拉涂膜后送入到烘膜机中烘烤，将溶剂蒸发后，形成固化的二氧化硅薄膜。
(3)然后将经过烘烤固化形成无机增透膜的基板玻璃送入到真空镀膜室内，以涂敷的方式将高透自清洁涂层材料涂布于基板表面，涂布后在真空镀膜室内自然静置20min，待涂料完成表干后，将基板玻璃送入到烘膜机中以230℃的温度进行烘烤，烘烤时间为20min，烘烤固化后得到所需增透自清洁涂层。
(4)将形成高透自清洁涂层的基板玻璃冷却至室温后，送入到以丙酮溶液作为清洁剂的超声清洗机中，超声清洗25min，最后用去离子水进行冲洗，冲洗进行烘干处理，完成所需耐磨自清洁增透膜的制备。
其中，步骤(2)中使用的二氧化钛溶胶的制备方法为：以钛酸丁酯作为前驱物，N-N二甲基乙酰作为溶剂和水作为前驱体，冰乙酸作为稳定剂，按照1:20:5:1的摩尔比混合，然后添加盐酸调节混合物的PH值至中性，陈化1d，得到溶液a，接着将二氧化钛的乙醇饱和分散液和溶液a按照1:5的质量比混合搅拌均匀，得到所需二氧化钛溶胶。
二氧化硅溶胶的制备方法为；将TEOS、乙醇和水按照1:25:3的摩尔比混合，然后用盐酸调节溶液PH值为4，陈化2d后，得到溶液b，将二氧化硅的乙醇饱和分散液和溶液b按照1:5的质量比混合均匀，得到所需二氧化硅溶胶。
步骤(2)所述烘膜机中，二氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜的成膜固化温度为350℃，烘烤时间为25min。二氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜的厚度比为1:1。
步骤(3)使用的高透自清洁涂层材料的制备方法为：将正硅酸脂加入到异丙醇中，混合均匀，然后用盐酸调节PH值至2，再加入烷基硅氧烷和水，以60℃的温度反应4-6h，产物冷却后，得到所需高透自清洁涂层材料，其中，反应物中正硅酸酯、异丙醇、烷基硅氧烷和水使用的质量比为5:25:3:10。
步骤(3)中高透自清洁涂层材料的涂敷方式为辊涂法。
实施例2
一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，该耐磨自清洁增透膜以光伏封装玻璃为基底，从靠近玻璃一侧向外依次为氟化镁膜层，无机增透膜层和高透自清洁涂层，其中，氟化镁膜层的厚度为25nm，无机增透膜层的厚度为145nm，高透自清洁涂层的厚度为40nm。
本发明提供的耐膜自清洁增透膜的制备方法包括如下步骤：
(1)将基板玻璃在浸入到使用丙酮溶液作为清洁剂的超声清洗机中处理30min，然后将清洁剂蒸发完全后干燥，将基板玻璃送入到真空蒸镀室内，基板玻璃温度升高至160℃，以0.6nm/s的速率向玻璃基板表面蒸镀氟化镁镀层，完后蒸镀后将基板玻璃自然冷却至室温，并从蒸镀室内取出。
(2)接下来，将蒸镀后的玻璃基板送入到二氧化钛溶胶中，经过提拉涂膜后，再送入到烘膜机中进行烘烤，溶胶中的溶剂挥发完成后，在玻璃表面形成固化的二氧化钛薄膜，接着，将基板玻璃冷却后送入到陈化好的二氧化硅溶胶中，经过提拉涂膜后送入到烘膜机中烘烤，将溶剂蒸发后，形成固化的二氧化硅薄膜。
(3)然后将经过烘烤固化形成无机增透膜的基板玻璃送入到真空镀膜室内，以涂敷的方式将高透自清洁涂层材料涂布于基板表面，涂布后在真空镀膜室内自然静置25min，待涂料完成表干后，将基板玻璃送入到烘膜机中以250℃的温度进行烘烤，烘烤时间为25min，烘烤固化后得到所需增透自清洁涂层。
(4)将形成高透自清洁涂层的基板玻璃冷却至室温后，送入到以丙酮溶液作为清洁剂的超声清洗机中，超声清洗30min，最后用去离子水进行冲洗，冲洗进行烘干处理，完成所需耐磨自清洁增透膜的制备。
其中，步骤(2)中使用的二氧化钛溶胶的制备方法为：以钛酸丁酯作为前驱物，N-N二甲基乙酰作为溶剂和水作为前驱体，冰乙酸作为稳定剂，按照1:20:5:1的摩尔比混合，然后添加盐酸调节混合物的PH值至中性，陈化2d，得到溶液a，接着将二氧化钛的乙醇饱和分散液和溶液a按照1:5的质量比混合搅拌均匀，得到所需二氧化钛溶胶。
二氧化硅溶胶的制备方法为；将TEOS、乙醇和水按照1:25:3的摩尔比混合，然后用盐酸调节溶液PH值为5，陈化3d后，得到溶液b，将二氧化硅的乙醇饱和分散液和溶液b按照1:5的质量比混合均匀，得到所需二氧化硅溶胶。
步骤(2)所述烘膜机中，二氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜的成膜固化温度为400℃，烘烤时间为30min。二氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜的厚度比为1:1。
步骤(3)使用的高透自清洁涂层材料的制备方法为：将正硅酸脂加入到异丙醇中，混合均匀，然后用盐酸调节PH值至3，再加入烷基硅氧烷和水，以60℃的温度反应6h，产物冷却后，得到所需高透自清洁涂层材料，其中，反应物中正硅酸酯、异丙醇、烷基硅氧烷和水使用的质量比为5:25:3:10。
步骤(3)中高透自清洁涂层材料的涂敷方式为辊涂法。
实施例3
一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，该耐磨自清洁增透膜以光伏封装玻璃为基底，从靠近玻璃一侧向外依次为氟化镁膜层，无机增透膜层和高透自清洁涂层，其中，氟化镁膜层的厚度为23nm，无机增透膜层的厚度为130nm，高透自清洁涂层的厚度为35nm。
本发明提供的耐膜自清洁增透膜的制备方法包括如下步骤：
(1)将基板玻璃在浸入到使用丙酮溶液作为清洁剂的超声清洗机中处理25min，然后将清洁剂蒸发完全后干燥，将基板玻璃送入到真空蒸镀室内，基板玻璃温度升高至155℃，以0.5nm/s的速率向玻璃基板表面蒸镀氟化镁镀层，完后蒸镀后将基板玻璃自然冷却至室温，并从蒸镀室内取出。
(2)接下来，将蒸镀后的玻璃基板送入到二氧化钛溶胶中，经过提拉涂膜后，再送入到烘膜机中进行烘烤，溶胶中的溶剂挥发完成后，在玻璃表面形成固化的二氧化钛薄膜，接着，将基板玻璃冷却后送入到陈化好的二氧化硅溶胶中，经过提拉涂膜后送入到烘膜机中烘烤，将溶剂蒸发后，形成固化的二氧化硅薄膜。
(3)然后将经过烘烤固化形成无机增透膜的基板玻璃送入到真空镀膜室内，以涂敷的方式将高透自清洁涂层材料涂布于基板表面，涂布后在真空镀膜室内自然静置23min，待涂料完成表干后，将基板玻璃送入到烘膜机中以240℃的温度进行烘烤，烘烤时间为22min，烘烤固化后得到所需增透自清洁涂层。
(4)将形成高透自清洁涂层的基板玻璃冷却至室温后，送入到以丙酮溶液作为清洁剂的超声清洗机中，超声清洗28min，最后用去离子水进行冲洗，冲洗进行烘干处理，完成所需耐磨自清洁增透膜的制备。
其中，步骤(2)中使用的二氧化钛溶胶的制备方法为：以钛酸丁酯作为前驱物，N-N二甲基乙酰作为溶剂和水作为前驱体，冰乙酸作为稳定剂，按照1:20:5:1的摩尔比混合，然后添加盐酸调节混合物的PH值至中性，陈化1.5d，得到溶液a，接着将二氧化钛的乙醇饱和分散液和溶液a按照1:5的质量比混合搅拌均匀，得到所需二氧化钛溶胶。
二氧化硅溶胶的制备方法为；将TEOS、乙醇和水按照1:25:3的摩尔比混合，然后用盐酸调节溶液PH值为4.5，陈化2.5d后，得到溶液b，将二氧化硅的乙醇饱和分散液和溶液b按照1:5的质量比混合均匀，得到所需二氧化硅溶胶。
步骤(2)烘膜机中，二氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜的成膜固化温度为380℃，烘烤时间为27min。二氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜的厚度比为1:1。
步骤(3)使用的高透自清洁涂层材料的制备方法为：将正硅酸脂加入到异丙醇中，混合均匀，然后用盐酸调节PH值至2.5，再加入烷基硅氧烷和水，以60℃的温度反应5h，产物冷却后，得到所需高透自清洁涂层材料，其中，反应物中正硅酸酯、异丙醇、烷基硅氧烷和水使用的质量比为5:25:3:10。
步骤(3)中高透自清洁涂层材料的涂敷方式为辊涂法。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，其特征在于：所述耐磨自清洁增透膜以光伏封装玻璃为基底，从靠近玻璃一侧向外依次为氟化镁膜层，无机增透膜层和高透自清洁涂层，其中，氟化镁膜层的厚度为20-25nm，无机增透膜层的厚度为120-145nm，高透自清洁涂层的厚度为30-40nm。
2.根据权利要求1所述一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，其特征在于：所述耐膜自清洁增透膜的制备方法包括如下步骤：
（1）将基板玻璃在浸入到使用丙酮溶液作为清洁剂的超声清洗机中处理20-30min，然后将清洁剂蒸发完全后干燥，将基板玻璃送入到真空蒸镀室内，基板玻璃温度升高至150-160℃，以0.5-0.6nm/s的速率向玻璃基板表面蒸镀氟化镁镀层，完后蒸镀后将基板玻璃自然冷却至室温，并从蒸镀室内取出；
（2）接下来，将蒸镀后的玻璃基板送入到二氧化钛溶胶中，经过提拉涂膜后，再送入到烘膜机中进行烘烤，溶胶中的溶剂挥发完成后，在玻璃表面形成固化的二氧化钛薄膜，接着，将基板玻璃冷却后送入到陈化好的二氧化硅溶胶中，经过提拉涂膜后送入到烘膜机中烘烤，将溶剂蒸发后，形成固化的二氧化硅薄膜；
（3）然后将经过烘烤固化形成无机增透膜的基板玻璃送入到真空镀膜室内，以涂敷的方式将高透自清洁涂层材料涂布于基板表面，涂布后在真空镀膜室内自然静置20-25min，待涂料完成表干后，将基板玻璃送入到烘膜机中以230-250℃的温度进行烘烤，烘烤时间为20-25min，烘烤固化后得到所需增透自清洁涂层；
（4）将形成高透自清洁涂层的基板玻璃冷却至室温后，送入到以丙酮溶液作为清洁剂的超声清洗机中，超声清洗25-30min，最后用去离子水进行冲洗，冲洗进行烘干处理，完成所需耐磨自清洁增透膜的制备。
3.根据权利要求2所述一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，其特征在于：步骤（2）所述二氧化钛溶胶的制备方法为：以钛酸丁酯作为前驱物，N-N二甲基乙酰作为溶剂和水作为前驱体，冰乙酸作为稳定剂，按照1:20:5:1的摩尔比混合，然后添加盐酸调节混合物的PH值至中性，陈化1-2d，得到溶液a，接着将二氧化钛的乙醇饱和分散液和溶液a按照1:5的质量比混合搅拌均匀，得到所需二氧化钛溶胶。
4.根据权利要求2所述一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，其特征在于：步骤（2）所述二氧化硅溶胶的制备方法为；将TEOS、乙醇和水按照1:25:3的摩尔比混合，然后用盐酸调节溶液PH值为4-5，陈化2-3d后，得到溶液b，将二氧化硅的乙醇饱和分散液和溶液b按照1:5的 质量比混合均匀，得到所需二氧化硅溶胶。
5.根据权利要求2所述一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，其特征在于：步骤（2）所述烘膜机中，二氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜的成膜固化温度为350-400℃，烘烤时间为25-30min。
6.根据权利要求2所述一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，其特征在于：步骤（2）中二氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜的厚度比为1:1。
7.根据权利要求2所述一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，其特征在于：步骤（3）所述高透自清洁涂层材料的制备方法为：将正硅酸脂加入到异丙醇中，混合均匀，然后用盐酸调节PH值至2-3，再加入烷基硅氧烷和水，以60℃的温度反应4-6h，产物冷却后，得到所需高透自清洁涂层材料，其中，反应物中正硅酸酯、异丙醇、烷基硅氧烷和水使用的质量比为5:25:3:10。
8.根据权利要求2所述一种太阳能电池用耐磨自清洁增透膜，其特征在于：步骤（3）所述高透自清洁涂层材料的涂敷方式为辊涂法。
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| CN116836575A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-10-03 | 湖南大学 | 适用于光伏组件的自清洁纳米涂层、制备方法及应用 |
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