CN110066115A - 一种增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能光伏组件技术领域，具体涉及一种增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃及制备方法。本发明的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，包括玻璃基板及设于所述玻璃基板上的彩色涂膜，所述彩色涂膜主要由以下质量百分数的原料制成：3～40％的填充剂，3～40％的黏结剂，1～10％的六方氮化硼，0.1～20％的颜料，0.1～20％的助剂，0.1～1％的催化剂，20～70％的溶剂。本发明通过在彩色涂膜中掺入六方氮化硼来提高涂膜的导热系数，添加不同的彩色颜料开发出组件所需的外观颜色，制备出一种可增强光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃。

Description

一种增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃及制备 方法

技术领域

本发明涉及太阳能光伏组件技术领域，具体涉及一种增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃及制备方法。

背景技术

一般而言，太阳能光伏组件的结构由前侧面板玻璃、硅电池片、电池片两侧的密封膜及背板组成。在光伏组件的工作过程中，电池片的部分能量会在组件内部转换成热能，提高组件工作温度，从而对发电效率产生消极影响，组件通过其前侧面板玻璃及背板与空气对流对外进行散热，目前业内针对光伏组件的背板散热问题尚没有具体有效的措施。另外，由于目前太阳能光伏组件的应用范围越来越广，且人们对于其美观要求越来越高，在色彩上也需要满足不同场景应用需求。因此，开发出一种有利于增强光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃将具有好的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，包括玻璃基板及设于所述玻璃基板上的彩色涂膜，所述彩色涂膜主要由以下质量百分数的原料制成：3～40％的填充剂，3～40％的黏结剂，1～10％的六方氮化硼，0.1～20％的颜料，0.1～20％的助剂，0.1～1％的催化剂，20～70％的溶剂；所述填充剂为SiO₂、ZrO₂、BaSO₄、Al₂O₃、CaCO₃、CaSO₄、ZnO、Pb₃O₄、Sb₂O₃、TiO₂、MgO、MgCO₃、云母、铅白、滑石粉中的任意一种或几种。

所述填充剂的粒径为0.001～50μm。

所述六方氮化硼的粒径大于100nm。

所述黏结剂为钛酸四丁酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四甲酯、酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-乙酯乙烯酯、聚氨酯、丙烯酸酯、聚苯乙烯类、醇酸树脂、聚异氰酸酯、丙烯酸双酯、硅烷类、聚苯并咪唑、聚酰亚胺、丁烯橡胶中的一种或几种。

优选的，所述黏结剂为丙烯酸酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、聚氨酯、正硅酸四乙酯中的任意一种或几种。所述丙烯酸酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、聚氨酯、正硅酸四乙酯，强度高、耐冲击性好、耐候性佳，可油面粘结，使用方便、抗冲击及剪切力强，应用到本发明的彩色涂膜能够达到增强散热的效果。

所述颜料为铁黄、铁红、铁黑、铁蓝、铬黄、铬绿、镉黄、镉红、群青、耐光黄、联苯胺黄、镍偶氮黄、翁颜料、酚菁蓝、酚菁绿、大红粉、喹吖啶酮红中的任意一种或几种。

所述助剂为乳化剂、分散剂、阻聚剂、流变剂、防沉剂、催干剂、防结皮剂、防缩剂、抗刮伤剂、抗氧化剂、润滑剂、脱模剂、热稳定剂、光稳定剂、抗静电剂、耐磨剂、增稠剂、消泡剂中的任意一种或几种。

优选的，所述助剂为耐磨剂、分散剂、抗氧化剂、消泡剂、光稳定剂、热稳定剂中的任意一种或几种。所述抗氧化剂可以防止或延缓膜层材料氧化，提高膜材料的稳定性。所述消泡剂能够在膜材料成膜过程中降低表面张力，抑制泡沫产生或消除已产生泡沫的助剂。所述光稳定剂或热稳定剂能够保证本发明的彩色涂膜在使用过程中受阳光照射，高、低温冲击的情况下保持优良的特性不变。

所述催化剂为无机酸、有机酸、酸式盐、碱式盐、有机铵盐中的任意一种。

优选的，所述催化剂为草酸、盐酸中的任意一种。草酸作为催化剂，催化反应相对比较温和，催化过程相对比较平稳，和本发明所用的黏结剂联用能够提高黏结剂的干燥速度和黏结强度。

所述溶剂为水、石油溶剂、苯系溶剂、萜烯类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、氯代烃类溶剂、硝基烃类溶剂、胺类溶剂中的任意一种或几种。

优选的，所述溶剂为水、乙醇、乙二醇、异丙醇、二乙胺中的任意一种或几种。

所述彩色涂膜的厚度为0.2～200μm。

上述增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃的制备方法，包括以下步骤：

1)将填充剂、颜料、黏结剂、助剂、溶剂混合后于25～30℃条件下搅拌6～8h，之后加入催化剂继续搅拌14～16h，然后再加入六方氮化硼混匀，得彩色涂膜材料；

2)将步骤1)中的彩色涂膜材料采用丝网印刷的方法丝印在玻璃基板上，之后于180～200℃烘干10～15min即得。

所述玻璃基板为平板玻璃或压延玻璃。

本发明的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃用作双玻光伏组件的背板玻璃。

本发明的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，包括玻璃基板及设于所述玻璃基板上的彩色涂膜，通过在彩色涂膜中掺入六方氮化硼来提高涂膜的导热系数，添加不同的彩色颜料开发出组件所需的外观颜色，制备出一种可增强光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃；本发明彩色涂膜中的六方氮化硼与填充剂之间形成导热网络，进而提高彩色涂膜的导热系数，增强背板玻璃的散热性能。

本发明增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，先以填充剂、六方氮化硼、颜料、黏结剂为主要原料制备彩色涂膜，之后采用丝网印刷的方法将彩色涂膜材料涂覆在玻璃基板上制得彩色涂膜玻璃，制备方法简单，且适合批量生产，制得的彩色涂膜玻璃在具备良好散热性能的同时兼具美观性。

附图说明

图1为实施例1中增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃的结构示意简图。

具体实施方式

实施例1-4

实施例1-4中的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，包括玻璃基板及设于所述玻璃基板上的彩色涂膜，彩色涂膜的厚度为0.2～200μm，其中彩色涂膜的主要原料组成见表1。

实施例1-4中的彩色涂膜的主要原料组成(质量分数％)

实施例1中的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，包括以下步骤：

1)将10％的SiO₂、4.77％的BaSO₄、10％γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、4.78％丙烯酸酯、5％分散剂(粉体分散剂AD767)、2％光稳定剂(2-羟基二苯甲酮)、2％的耐磨剂(高分子量硅酮分散体)、0.85％的消泡剂(聚二甲基硅氧烷)、20％乙醇、20％水、5％乙二醇、4.25％异丙醇混合后于30℃条件下搅拌6h，之后加入0.5％的HCl继续搅拌16h，然后再加入1％的六方氮化硼高速搅拌震荡均匀，得彩色涂膜材料；

2)将步骤1)中的彩色涂膜材料采用丝网印刷的方法丝印在玻璃基板上，之后于180℃烘干15min即得。本实施例制得的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，如图1所示，包括玻璃基板1及设于所述玻璃基板上的彩色涂膜2，所述彩色涂膜2包括六方氮化硼21、填充剂22、颜料及黏结剂23，六方氮化硼21与填充剂22之间形成导热网络，进而提高彩色涂膜的导热系数，便于热量的传输，增强玻璃基板1的散热性能。

实施例2中的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，包括以下步骤：

1)将6％的Al₂O₃、8.13％的SiO₂、7％正硅酸四乙酯、7.13％聚氨酯、9.42％铁红、1.42％增稠剂(聚乙烯吡咯烷酮)、1％防结皮剂(甲基乙基酮肟)、2％阻聚剂(无机化合物阻聚剂)、1％耐磨剂(高分子量硅酮分散体)、3％消泡剂(聚二甲基硅氧烷)、1％防缩剂(无机媒介物乙二醇的混合物)、25％水、8.1％二乙胺、14％异丙醇混合后于25℃条件下搅拌8h，之后加入0.8％的草酸继续搅拌14h，然后再加入5％六方氮化硼高速搅拌震荡均匀，得彩色涂膜材料；

2)将步骤1)中的彩色涂膜材料采用丝网印刷的方法丝印在玻璃基板上，之后于200℃烘干10min即得。

实施例3中的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，包括以下步骤：

1)将4.35％的TiO₂、9％MgO、10％聚异氰酸酯、3.35％正硅酸四乙酯、8.9％的铬绿、1％耐磨剂(高分子量硅酮分散体)、2.9％分散剂(粉体分散剂AD767)、5％防结皮剂(甲基乙基酮肟)、25％水、4.5％二乙胺、15％异丙醇混合后于28℃条件下搅拌7h，之后加入1％的HCl继续搅拌15h，然后再加入10％的六方氮化硼高速搅拌震荡均匀，得彩色涂膜材料；

2)将步骤1)中的彩色涂膜材料采用丝网印刷的方法丝印在玻璃基板上，之后于190℃烘干12min即得。

实施例4中的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，包括以下步骤：

1)将15％的BaSO₄、20％的TiO₂、10％γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、8％正硅酸四乙酯、1％的铬黄、4％光稳定剂(2-羟基二苯甲酮)、5％分散剂(粉体分散剂AD767)、3％消泡剂(聚二甲基硅氧烷)、8％阻聚剂(无机化合物阻聚剂)、10％水、4％乙二醇、6.2％异丙醇混合后于28℃条件下搅拌7h，之后加入0.8％的草酸继续搅拌15h，然后再加入5％六方氮化硼高速搅拌震荡均匀，得彩色涂膜材料；

2)将步骤1)中的彩色涂膜材料采用丝网印刷的方法丝印在玻璃基板上，之后于190℃烘干12min即得。

对比例1

本对比例中的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，与实施例3的区别仅在于，六方氮化硼的质量百分数为20％，溶剂水的含量为15％。

对比例2

本对比例中的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃与实施例1的区别仅在于，六方氮化硼的含量为0，溶剂水的含量为25％。

实验例

对实施例1-4及对比例1-2中的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃进行传热性能及附着力性能测试，传热性能的测试方式如下：将彩色涂膜玻璃放置在支架上，采用电烙铁为热源，设置温度320℃，热源位置为彩色涂膜面的背面，即玻璃面，温度测试点为彩色涂膜面，以热源点为中心，半径3.8㎝的圆上的任意位置，测得升温速率。

附着力测试采用白格测试方法，具体测试方法如下：用划格器在涂层上切出十字格子图形，切口直至基材；用毛刷对角线方向各刷五次，用胶带贴在切口上再拉开；观察格子区域的情况，可用放大镜观察。划格结果附着力标准进行分级；传热性能及附着力测试结果如表1所示：

表1实施例1-4及对比例1-2中彩色涂膜玻璃的传热性能及附着力

比较实施例1-4及对比例1-2所得的数据，发现六方氮化硼的掺杂有利于提高涂膜的导热性能，对比例1制备的彩色涂膜玻璃，即氮化硼掺杂比例达20％时，膜层的附着力等级较低达1级，会影响光伏组件的性能，所以优选六方氮化硼的掺杂比例≤10％。

本发明实施例的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，包括玻璃基板及设于所述玻璃基板上的彩色涂膜，通过在彩色涂膜中掺入六方氮化硼来提高涂膜的导热系数，添加不同的彩色颜料开发出组件所需的外观颜色，制备出一种可增强光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃；本发明彩色涂膜中的六方氮化硼与填充剂之间形成导热网络，进而提高彩色涂膜的导热系数，便于热量的传输，增强背板玻璃的散热性能。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，其特征在于，包括玻璃基板及设于所述玻璃基板上的彩色涂膜，所述彩色涂膜主要由以下质量百分数的原料制成：3～40％的填充剂，3～40％的黏结剂，1～10％的六方氮化硼，0.1～20％的颜料，0.1～20％的助剂，0.1～1％的催化剂，20～70％的溶剂；所述填充剂为SiO₂、ZrO₂、BaSO₄、Al₂O₃、CaCO₃、CaSO₄、ZnO、Pb₃O₄、Sb₂O₃、TiO₂、MgO、MgCO₃、云母、铅白、滑石粉中的任意一种或几种。

2.根据权利要求1所述的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，其特征在于，所述填充剂的粒径为0.001～50μm。

3.根据权利要求1所述的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，其特征在于，所述黏结剂为钛酸四丁酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四甲酯、酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-乙酯乙烯酯、聚氨酯、丙烯酸酯、聚苯乙烯类、醇酸树脂、聚异氰酸酯、丙烯酸双酯、硅烷类、聚苯并咪唑、聚酰亚胺、丁烯橡胶中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，其特征在于，所述颜料为铁黄、铁红、铁黑、铁蓝、铬黄、铬绿、镉黄、镉红、群青、耐光黄、联苯胺黄、镍偶氮黄、翁颜料、酚菁蓝、酚菁绿、大红粉、喹吖啶酮红中的任意一种或几种。

5.根据权利要求1所述的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，其特征在于，所述助剂为乳化剂、分散剂、阻聚剂、流变剂、防沉剂、催干剂、防结皮剂、防缩剂、抗刮伤剂、抗氧化剂、润滑剂、脱模剂、热稳定剂、光稳定剂、抗静电剂、耐磨剂、增稠剂、消泡剂中的任意一种或几种。

6.根据权利要求1所述的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，其特征在于，所述催化剂为无机酸、有机酸、酸式盐、碱式盐、有机铵盐中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，其特征在于，所述溶剂为水、石油溶剂、苯系溶剂、萜烯类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、氯代烃类溶剂、硝基烃类溶剂、胺类溶剂中的任意一种或几种。

8.根据权利要求1所述的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃，其特征在于，所述彩色涂膜的厚度为0.2～200μm。

9.一种如权利要求1所述的增强太阳能光伏组件散热性能的彩色涂膜玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将填充剂、颜料、黏结剂、助剂、溶剂混合后于25～30℃条件下搅拌6～8h，之后加入催化剂继续搅拌14～16h，然后再加入六方氮化硼混匀，得彩色涂膜材料；

2)将步骤1)中的彩色涂膜材料采用丝网印刷的方法丝印在玻璃基板上，之后于180～200℃烘干10～15min即得。