CN109608053B - 一种太阳能电池玻璃面板用超疏水自清洁涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池玻璃面板用超疏水自清洁涂层的制备方法，包括步骤：将异丙醇溶于蒸馏水中，加热水解，加入浓硝酸，恒温搅拌，进行第二次水解制得透明溶胶，以2500rpm将其旋涂于玻璃基板上30～35s，在140～160℃热处理1～2min；然后以3000rpm旋涂55～60s，在150～160℃热处理1～1.5min，再以3000rpm旋涂55～60s，在150～160℃热处理1～1.5min；将涂覆的玻璃基材在400℃下退火60～65min，然后浸入沸水中处理20～30min，最后旋涂氟代烷基氯硅烷甲苯溶液，在180℃处理45～60min。采用上述方法可在玻璃基板表明形成高透光且超疏水的自清洁涂层，克服了现有技术难以同时兼顾超疏水性和透光率的缺陷。

Description

一种太阳能电池玻璃面板用超疏水自清洁涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及自清洁涂料技术领域，具体涉及一种太阳能电池玻璃面板用超疏水自清洁涂层的制备方法。
背景技术
光伏电池一般为玻璃/封装材料/电池板/封装材料//背板的多层结构，通常安装在户外，易造成玻璃面板表面积灰，影响透光率。已有研究表明，当太阳能电池裸露外界半年左右时，与清洁后的玻璃面板相比，未清洁的太阳能电池的输出功率将下降40%以上。
疏水性涂层具有较低的表面自由能，可以减少空气中灰尘等污染物的附着，同时可借助雨水冲刷将表面污染物带走，因而被认为是减少灰尘积累的主要途径之一。其中超疏水材料通常指静态水接触角大于150°、滚动角小于10º的材料，在这种材料表面水滴无法铺展而保持球型滚动状，从而达到滚动自清洁的效果。目前，超疏水材料虽然已经有了一定的发展，但是依然很难应用于太阳能电池玻璃面板上，这是因为实现超疏水性需要一定的表面粗糙度，容易造成光散射而影响光透过率，因此，同时兼顾超疏水性和透光率成为超疏水涂层的技术难点，制约着其在太阳能电池领域的应用。
发明内容
针对现有技术难以同时实现超疏水性和高透光率的缺陷，本发明的目的在于提供一种太阳能电池玻璃面板用超疏水自清洁涂层的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种太阳能电池玻璃面板用超疏水自清洁涂层的制备方法，包括步骤：
S1、将异丙醇铝充分研磨后，溶于蒸馏水中，加热至70~80℃，第一次水解，加入浓硝酸，使异丙醇铝与硝酸的摩尔比为1:0.1~0.2，恒温搅拌，进行第二次水解，直至得到透明溶胶；
S2、取步骤S1所得透明溶胶，以2500rpm旋涂于玻璃基板上30~35s，在140~160℃热处理1~2min；然后以3000rpm旋涂55~60s，在150~160℃热处理1~1.5min，再以3000rpm旋涂55~60s，在150~160℃热处理1~1.5min；
S3、将涂覆的玻璃基板在400℃下退火60~65min，然后浸入沸水中处理20~30min；
S4、将氟代烷基氯硅烷用甲苯分散，然后在氮气氛围中旋涂于步骤S3处理后的玻璃基板表面，在180℃处理45~60min。
优选的，步骤S1中，所述第一次水解的时间为1~2h。
优选的，步骤S1中，所述第二次水解的时间＞15h。
优选的，步骤S4中，所述氟代烷基氯硅烷为全氟十二烷基三氯硅烷或1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷。
本发明的有益效果：
本发明先制得透明且具有优异成膜性的氧化铝溶胶，然后通过旋涂和热处理工艺控制以及氟代烷基氯硅烷表面改性处理，得到高透光且超疏水的自清洁涂层。试验结果表明，经处理后的玻璃基板透光率高达96.2%，静态水接触角高达160.5°。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
一种太阳能电池玻璃面板用超疏水自清洁涂层的制备方法，包括步骤：
S1、将异丙醇铝用研钵磨细后，在搅拌作用下缓慢加入蒸馏水中溶解，然后加热至80℃，水解1h，加入浓硝酸，使异丙醇铝与硝酸的摩尔比为1:0.1，恒温搅拌，水解25h，得到透明溶胶；
S2、取步骤S1所得透明溶胶，以2500rpm旋涂于玻璃基板上35s，在150℃热处理1.5min；然后以3000rpm旋涂55s，在150℃热处理1.5min，再以3000rpm旋涂55s，在150℃热处理1.5min；
S3、将涂覆的玻璃基板在400℃下退火60min，然后浸入沸水中处理20min；
S4、将全氟十二烷基三氯硅烷用甲苯分散，然后在氮气氛围中旋涂于步骤S3处理后的玻璃基板表面，置于真空干燥箱中，在180℃处理60min。
采用接触角测试仪测试静态水接触角，紫外可见分光光度计测试透光率，结果表明，处理后的玻璃基板表面接触角达160.5°，透光率达96.2%。
实施例2
S1、将异丙醇铝用研钵磨细后，在搅拌作用下缓慢加入蒸馏水中溶解，然后加热至80℃，水解1.5h，加入浓硝酸，使异丙醇铝与硝酸的摩尔比为1:0.1，恒温搅拌，水解20h，得到透明溶胶；
S2、取步骤S1所得透明溶胶，以2500rpm旋涂于玻璃基板上30 s，在160℃热处理1min；然后以3000rpm旋涂60s，在155℃热处理1min，再以3000rpm旋涂55s，在160℃热处理1min；
S3、将涂覆的玻璃基板在400℃下退火65min，然后浸入沸水中处理25min；
S4、将1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷用甲苯分散，然后在氮气氛围中旋涂于步骤S3处理后的玻璃基板表面，置于真空干燥箱中，在180℃处理50min。
用接触角测试仪测试静态水接触角，紫外可见分光光度计测试透光率，结果表明，处理后的玻璃基板表面接触角达160.5°，透光率达96.0%。
对比例1
与实施例1相比，步骤S2替换为：取步骤S1所得透明溶胶，以3000rpm旋涂于玻璃基板上55s，在150℃热处理1.5min，然后再重复上述步骤两次，在玻璃基板上形成三层涂膜，其他步骤不变。测试接触角为158.8°，透光率为94.8%。
对比例2
与实施例1相比，步骤S3中，沸水处理时间为10min。测试接触角为150°，透光率为93.5%。
可见，本发明的自清洁涂层能很好地兼顾高透光性及超疏水性。这可能是因为旋涂及热处理工艺很好地调控了氧化铝涂层的厚度及其表面粗糙度，配合进行氟代烷基氯硅烷表面改性处理，得以实现光学透明的超疏水自清洁表面。此外，氧化铝涂层热稳定性高、耐磨性好，能满足太阳能电池长期使用的要求。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种太阳能电池玻璃面板用超疏水自清洁涂层的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1、将异丙醇铝充分研磨后，溶于蒸馏水中，加热至70~80℃，第一次水解，加入浓硝酸，使异丙醇铝与硝酸的摩尔比为1:0.1~0.2，恒温搅拌，进行第二次水解，直至得到透明溶胶；
S2、取步骤S1所得透明溶胶，以2500rpm旋涂于玻璃基板上30~35s，在140~160℃热处理1~2min；然后以3000rpm旋涂55~60s，在150~160℃热处理1~1.5min，再以3000rpm旋涂55~60s，在150~160℃热处理1~1.5min；
S3、将涂覆的玻璃基板在400℃下退火60~65min，然后浸入沸水中处理20~30min；
S4、将氟代烷基氯硅烷用甲苯分散，然后在氮气氛围中旋涂于步骤S3处理后的玻璃基板表面，在180℃处理45~60min。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池玻璃面板用超疏水自清洁涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述第一次水解的时间为1~2h。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池玻璃面板用超疏水自清洁涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述第二次水解的时间＞15h。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池玻璃面板用超疏水自清洁涂层的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述氟代烷基氯硅烷为全氟十二烷基三氯硅烷或1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷。
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