CN109575649A - 一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料及其制备方法及抗灰高增透太阳能玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及玻璃镀膜涂料技术领域，具体涉及一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料及其制备方法及抗灰高增透太阳能玻璃。该具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料的组份：水性二氧化硅树脂、有机模板剂、功能纳米粒子溶液和水。功能纳米粒子溶液的组份：针棒状的纳米ATO或/和碳纳米管、纳米NTO和水。该具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料能架空灰尘使灰尘与膜层接触面积减小，从而灰尘不易吸附，更易滑落，抗灰效果更好。该抗灰高增透太阳能玻璃，不仅透光率较高，且具有抗静电超亲水功能，能极力抑制灰尘的附着，进而减少太阳能光伏组件在户外容易沾灰造成发电效率衰减的问题，并能降低太阳能光伏组件清洗频率从而降低清洁维护成本。

Description

一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料及其制备方法及 抗灰高增透太阳能玻璃
技术领域
本发明涉及玻璃镀膜涂料技术领域，具体涉及一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料及其制备方法及抗灰高增透太阳能玻璃。
背景技术
目前世界各国太阳能光伏组件市场急速增长，特别是平均日照时间12小时以上的中东等地区的太阳能发电设施建设尤为迅速，然而，这些地区常年干旱、少雨、多风，加之地面土壤环境恶劣，容易造成光伏组件表面积存大量灰尘，从而影响发电效率。如果不进行清洁，沙尘附着表面后最大可降低发电量20％，然而由于沙漠地带缺水使得人工或机械方式清洗带来很大不便，导致太阳能电池维护管理和人工清洁成本很高。
近年来，自清洁涂层受到了广泛关注，基于不同的自清洁原理，已发展出多种防污自清洁增透涂层，如(1)超疏水防污增透涂层，在二氧化硅减反射涂料配方中增加长链烷基三烷氧基硅氧烷、聚硅氧烷或含氟硅氧烷组分，以降低减反膜的表面能，使水在其表面形成水珠，滚落带走灰尘；(2)光催化超亲水防污增透涂层，在二氧化硅减反射镀膜液中掺杂纳米二氧化钛的方法，利用二氧化钛的光催化作用及光致超亲水性，使膜面附着的灰尘和工业污染物容易为雨水冲刷除去；(3)抗静电超亲水防污增透涂层，在二氧化硅减反射镀膜液中掺杂纳米氧化锡等导电性材料，降低膜层表面电阻，使灰尘不易在表面附着，可在重力及自然风作用下除去。
然而，上述三种防污自清洁增透涂层均存在缺陷：超疏水防污增透涂层由于疏水组分使玻璃表面电阻提高和静电积累作用，因此很难达到使太阳能玻璃具有防灰尘目的，而且机械摩擦以及气候老化等原因均会使膜层的超疏水特性逐渐消失而失去自清洁作用；而光催化超亲水防污增透涂层由于TiO2折射率较高影响玻璃的透光率，而且容易吸附污渍且只能分解油污等有机污渍，无法分解尘埃、黄沙等无机污渍。另外，最重要的是超疏水防污涂层和光催化超亲水防污涂层的自清洁作用都需要水的参与，因此并不适合干旱少雨地区，而抗静电超亲水防污增透涂层则属于“对症下药”。
目前抗静电超亲水增透涂层已有少量报道，一般是在二氧化硅减反射镀膜液中掺杂纳米氧化锡(ATO)等导电性材料，如中国专利201310631724.1《一种太阳能玻璃自清洁减反射涂料及其生产方法》公开了以聚合二氧化硅作为减反射主要组分，二氧化钛作为光催化剂，掺锑二氧化锡、磷酸钛、磷酸硅、磷酸、磷酸锡锑作为自清洁增效剂、抗静电剂和减反射膜强化剂，以去离子水为溶剂制备了一种太阳能玻璃自清洁减反射涂料。但众所周知ATO为蓝黑色粉末，其折射率高，添加量太多会造成膜层透光率低甚至膜层显蓝光，然而要使膜层具有抗静电效果，纳米ATO粒子必须要能相互接触形成导电回路，因此其添加量将影响玻璃透光率及抗静电效果，这就使增加透光率与抗静电效果成为一个矛盾体。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，该具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料能够使得灰尘不易吸附，更易滑落，具有抗灰效果更好的优点。
本发明的目的之二在于针对现有技术的不足，提供一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料的制备方法。
本发明的目的之三在于针对现有技术的不足，提供一种抗灰高增透太阳能玻璃，该抗灰高增透太阳能玻璃不仅透光率较高，且具有抗静电超亲水功能，能极力抑制灰尘附着的优点。
为了实现上述目的之一，本发明采用如下技术方案：
提供一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，它由以下重量份数的组份组成：
其中，所述功能纳米粒子溶液由以下重量份数的组份组成：
针棒状的纳米ATO或/和碳纳米管 5份～15份
纳米NTO 5份～15份
水 90份～110份。
优选的，所述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，它由以下重量份数的组份组成：
其中，所述功能纳米粒子溶液由以下重量份数的组份组成：
针棒状的纳米ATO或/和碳纳米管 8份～13份
纳米NTO 8份～13份
水 95份～105份。
更为优选的，所述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，它由以下重量份数的组份组成：
其中，所述功能纳米粒子溶液由以下重量份数的组份组成：
针棒状的纳米ATO或/和碳纳米管 10份
纳米NTO 10份
水 100份。
所述有机模板剂为丙烯酸树脂、丙烯酸乳液或聚氨酯乳液中的一种或任意两种以上的组合物。
所述针棒状的纳米ATO的长径比为10～200。
所述纳米NTO为柳州若思纳米材料科技有限公司生产的商品型号为RS-301的纳米NTO。
为了实现上述目的之二，本发明采用如下技术方案：
提供一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，反应：在容器中加入配方量的水性二氧化硅树脂，然后在搅拌状态下加入配方量的有机模板剂，并反应一段时间，得到二氧化硅减反射镀膜液；
步骤二，加入功能纳米粒子溶液并搅拌：往步骤一制得的二氧化硅减反射镀膜液中加入配方量的功能纳米粒子溶液，并加入配方量的水稀释至一定的固含量，然后搅拌均匀，即制得所述具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料。
上述技术方案中，所述步骤一中，所述反应时间为30min～60min。
上述技术方案中，所述步骤二中，并加入配方量的水稀释至3％～10％的固含量。
为了实现上述目的之三，本发明采用如下技术方案：
提供一种抗灰高增透太阳能玻璃，是采用喷涂、浸涂、提拉、辊涂、旋涂、流涂或刷涂镀膜方法中的任一种镀膜方法，将权利要求1至5任意一项所述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料涂覆于清洗干燥后的太阳能电池封装玻璃基材上，待其表面干燥后再经80℃～250℃烘烤固化，最后随玻璃基材经500℃～700℃钢化处理3min～5min，即得到抗灰高增透太阳能玻璃。
本发明与现有技术相比较，有益效果在于：
(1)本发明提供的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，本发明通过在二氧化硅减反射镀膜液中掺杂针棒状的纳米ATO或/和碳纳米管，并搭配可见光透过率高且导电性好的纳米NTO，其中，针棒状结构的纳米ATO导电性材料在成膜过程中更容易形成导电回路，使导电性材料添加量减少进而有利于增加膜层透光率；另外，膜面微观突出的针棒状结构可架空灰尘使灰尘与膜层接触面积减小，从而灰尘不易吸附，更易滑落，抗灰效果更好。
(2)本发明提供的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料的制备方法，具有制备方法简单，并能够适用于工业化大规模生产的特点。
(3)本发明提供的一种抗灰高增透太阳能玻璃，不仅透光率较高，而且具有抗静电超亲水功能，能够极力抑制灰尘的附着，进而减少太阳能光伏组件在户外容易沾灰造成发电效率衰减的问题，同时能降低太阳能光伏组件清洗频率从而降低清洁维护成本。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
其中，本发明提及的纳米针棒状ATO中的ATO为掺锑二氧化锡。
其中，本发明提及的纳米NTO中的NTO为二氧化钛铌改性物。
实施例1。
一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，它由以下重量份数的组份组成：
其中，所述功能纳米粒子溶液由以下重量份数的组份组成：
针棒状的纳米ATO 10份
纳米NTO 10份
水 100份。
本实施例中，有机模板剂为丙烯酸树脂。
本实施例中，针棒状的纳米ATO的长径比为100。
本实施例中，纳米NTO为柳州若思纳米材料科技有限公司生产的商品型号为RS-301的纳米NTO。
本实施例中，水性二氧化硅树脂为枞阳县三金颜料有限责任公司生产的型号为SJ101的水性二氧化硅树脂。
上述一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，反应：在容器中加入配方量的水性二氧化硅树脂，然后在搅拌状态下加入配方量的有机模板剂，并反应45min，得到二氧化硅减反射镀膜液；
步骤二，加入功能纳米粒子溶液并搅拌：往步骤一制得的二氧化硅减反射镀膜液中加入配方量的功能纳米粒子溶液，并加入配方量的水稀释至6％的固含量，然后搅拌均匀，即制得所述具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料。
一种抗灰高增透太阳能玻璃，是采用喷涂、浸涂、提拉、辊涂、旋涂、流涂或刷涂镀膜方法中的任一种镀膜方法，将上述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料涂覆于清洗干燥后的太阳能电池封装玻璃基材上，待其表面干燥后再经150℃烘烤固化，最后随玻璃基材经600℃钢化处理4min，即得到抗灰高增透太阳能玻璃。
实施例2。
一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，它由以下重量份数的组份组成：
其中，功能纳米粒子溶液由以下重量份数的组份组成：
碳纳米管 5份
纳米NTO 5份
水 90份。
本实施例中，有机模板剂为丙烯酸乳液。
本实施例中，针棒状的纳米ATO的长径比为10。
本实施例中，纳米NTO为柳州若思纳米材料科技有限公司生产的商品型号为RS-301的纳米NTO。
本实施例中，水性二氧化硅树脂为上海睿聚高分子材料有限公司生产的商品型号为A-10-9的水性二氧化硅树脂。
上述一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，反应：在容器中加入配方量的水性二氧化硅树脂，然后在搅拌状态下加入配方量的有机模板剂，并反应30min，得到二氧化硅减反射镀膜液；
步骤二，加入功能纳米粒子溶液并搅拌：往步骤一制得的二氧化硅减反射镀膜液中加入配方量的功能纳米粒子溶液，并加入配方量的水稀释至3％的固含量，然后搅拌均匀，即制得所述具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料。
一种抗灰高增透太阳能玻璃，是采用喷涂、浸涂、提拉、辊涂、旋涂、流涂或刷涂镀膜方法中的任一种镀膜方法，将上述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料涂覆于清洗干燥后的太阳能电池封装玻璃基材上，待其表面干燥后再经80℃烘烤固化，最后随玻璃基材经500℃钢化处理5min，即得到抗灰高增透太阳能玻璃。
实施例3。
一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，它由以下重量份数的组份组成：
其中，功能纳米粒子溶液由以下重量份数的组份组成：
针棒状的纳米ATO和碳纳米管 15份
纳米NTO 15份
水 110份。
本实施例中，有机模板剂为聚氨酯乳液。
本实施例中，针棒状的纳米ATO的长径比为200。
本实施例中，纳米NTO为柳州若思纳米材料科技有限公司生产的商品型号为RS-301的纳米NTO。
本实施例中，水性二氧化硅树脂为广州九维商贸有限公司生产的商品型号为WA-2001S的水性二氧化硅树脂。
上述一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，反应：在容器中加入配方量的水性二氧化硅树脂，然后在搅拌状态下加入配方量的有机模板剂，并反应60min，得到二氧化硅减反射镀膜液；
步骤二，加入功能纳米粒子溶液并搅拌：往步骤一制得的二氧化硅减反射镀膜液中加入配方量的功能纳米粒子溶液，并加入配方量的水稀释至10％的固含量，然后搅拌均匀，即制得所述具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料。
一种抗灰高增透太阳能玻璃，是采用喷涂、浸涂、提拉、辊涂、旋涂、流涂或刷涂镀膜方法中的任一种镀膜方法，将上述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料涂覆于清洗干燥后的太阳能电池封装玻璃基材上，待其表面干燥后再经250℃烘烤固化，最后随玻璃基材经700℃钢化处理3min，即得到抗灰高增透太阳能玻璃。
实施例4。
一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，它由以下重量份数的组份组成：
其中，功能纳米粒子溶液由以下重量份数的组份组成：
针棒状的纳米ATO 8份
纳米NTO 9份
水 95份。
本实施例中，有机模板剂为丙烯酸树脂和丙烯酸乳液的组合物。
本实施例中，针棒状的纳米ATO的长径比为50。
本实施例中，纳米NTO为柳州若思纳米材料科技有限公司生产的商品型号为RS-301的纳米NTO。
本实施例中，水性二氧化硅树脂为日产化学工业株式会社生产的商品型号为ST-OUP的水性二氧化硅树脂。
上述一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，反应：在容器中加入配方量的水性二氧化硅树脂，然后在搅拌状态下加入配方量的有机模板剂，并反应40min，得到二氧化硅减反射镀膜液；
步骤二，加入功能纳米粒子溶液并搅拌：往步骤一制得的二氧化硅减反射镀膜液中加入配方量的功能纳米粒子溶液，并加入配方量的水稀释至5％的固含量，然后搅拌均匀，即制得所述具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料。
一种抗灰高增透太阳能玻璃，是采用喷涂、浸涂、提拉、辊涂、旋涂、流涂或刷涂镀膜方法中的任一种镀膜方法，将上述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料涂覆于清洗干燥后的太阳能电池封装玻璃基材上，待其表面干燥后再经100℃烘烤固化，最后随玻璃基材经550℃钢化处理4.5min，即得到抗灰高增透太阳能玻璃。
实施例5。
一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，它由以下重量份数的组份组成：
其中，功能纳米粒子溶液由以下重量份数的组份组成：
针棒状的纳米ATO 12份
纳米NTO 13份
水 105份。
本实施例中，有机模板剂为丙烯酸树脂、丙烯酸乳液和聚氨酯乳液的组合物。
本实施例中，针棒状的纳米ATO的长径比为150。
本实施例中，纳米NTO为柳州若思纳米材料科技有限公司生产的商品型号为RS-301的纳米NTO。
本实施例中，水性二氧化硅树脂为枞阳县三金颜料有限责任公司生产的型号为SJ101的水性二氧化硅树脂。
上述一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，反应：在容器中加入配方量的水性二氧化硅树脂，然后在搅拌状态下加入配方量的有机模板剂，并反应50min，得到二氧化硅减反射镀膜液；
步骤二，加入功能纳米粒子溶液并搅拌：往步骤一制得的二氧化硅减反射镀膜液中加入配方量的功能纳米粒子溶液，并加入配方量的水稀释至8％的固含量，然后搅拌均匀，即制得所述具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料。
一种抗灰高增透太阳能玻璃，是采用喷涂、浸涂、提拉、辊涂、旋涂、流涂或刷涂镀膜方法中的任一种镀膜方法，将上述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料涂覆于清洗干燥后的太阳能电池封装玻璃基材上，待其表面干燥后再经200℃烘烤固化，最后随玻璃基材经650℃钢化处理3.5min，即得到抗灰高增透太阳能玻璃。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，其特征在于：它由以下重量份数的组份组成：
其中，所述功能纳米粒子溶液由以下重量份数的组份组成：
针棒状的纳米ATO或/和碳纳米管 5份～15份
纳米NTO 5份～15份
水 90份～110份。
2.根据权利要求1所述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，其特征在于：它由以下重量份数的组份组成：
其中，所述功能纳米粒子溶液由以下重量份数的组份组成：
针棒状的纳米ATO或/和碳纳米管 8份～13份
纳米NTO 8份～13份
水 95份～105份。
3.根据权利要求1所述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，其特征在于：它由以下重量份数的组份组成：
其中，所述功能纳米粒子溶液由以下重量份数的组份组成：
针棒状的纳米ATO或/和碳纳米管 10份
纳米NTO 10份
水 100份。
4.根据权利要求1所述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，其特征在于：所述有机模板剂为丙烯酸树脂、丙烯酸乳液或聚氨酯乳液中的一种或任意两种以上的组合物。
5.根据权利要求1所述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，其特征在于：所述针棒状的纳米ATO的长径比为10～200。
6.根据权利要求1所述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料，其特征在于：所述纳米NTO为柳州若思纳米材料科技有限公司生产的商品型号为RS-301的纳米NTO。
7.权利要求1至6任意一项所述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一，反应：在容器中加入配方量的水性二氧化硅树脂，然后在搅拌状态下加入配方量的有机模板剂，并反应一段时间，得到二氧化硅减反射镀膜液；
步骤二，加入功能纳米粒子溶液并搅拌：往步骤一制得的二氧化硅减反射镀膜液中加入配方量的功能纳米粒子溶液，并加入配方量的水稀释至一定的固含量，然后搅拌均匀，即制得所述具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料。
8.根据权利要求7所述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所述反应时间为30min～60min。
9.根据权利要求7所述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，并加入配方量的水稀释至3％～10％的固含量。
10.一种抗灰高增透太阳能玻璃，其特征在于：是采用喷涂、浸涂、提拉、辊涂、旋涂、流涂或刷涂镀膜方法中的任一种镀膜方法，将权利要求1至5任意一项所述的一种具备抗灰功能的太阳能玻璃减反射涂料涂覆于清洗干燥后的太阳能电池封装玻璃基材上，待其表面干燥后再经80℃～250℃烘烤固化，最后随玻璃基材经500℃～700℃钢化处理3min～5min，即得到抗灰高增透太阳能玻璃。
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