CN111138155A - 一种饰面层材料、光伏建材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光伏建筑一体化技术领域,涉及一种饰面层材料、光伏建材及其制备方法。所述一种饰面层材料,按重量比计,所述饰面层材料的原料包括无机颜料1~6份、硅溶胶20~40份、尖晶石粉10~25份,高岭土粉12~20份,红榴石粉20~30份、滑石粉3~8份、石灰粉2~8份和水15~40份。本发明制备浆料均为无机物,耐候性好,与太阳电池层附着力强,具有不脱落、不开裂等优点,可在室外使用多年。
Description
技术领域
本发明涉及光伏建筑一体化技术领域,具体地涉及一种饰面层材料、光伏建材及其制备方法。
背景技术
目前人们利用新能源包括风能、太阳能、海洋能等的场所均设在距离人们活动范围较远的郊区、荒漠或海洋上,在人口密度较大、能源消耗较多的城市中则鲜少看到新能源。基于太阳能具有分布广泛的特点,如果进行合理布局,完全可以在城市中大规模利用太阳能。可以采取的一种重要手段即光伏建筑一体化(BIPV),但常规的BIPV所采用的光伏组件一般呈现深蓝色、灰色、黑色,其色彩不美观,难以与建筑高度融合,达不到建筑对美学的要求;此外,BIPV的光伏组件一般放置在屋顶上,或置于幕墙,这种光伏组件与建筑的集成度不够,这些缺点限制了光伏组件在建筑中的广泛使用。为了将光伏组件与建筑更好相融,需要光伏组件呈现更加丰富多彩的外观,可在光伏组件表面制备彩色的饰面层。只要厚度控制合理,即可在呈现多彩外观的情况下,还具备较高的透光度。
常规的质地较好的饰面层包括釉面层、油漆等,釉面层呈现美观、大方的效果,是一种高档装饰面层,但常规釉须经高温烧结(>800℃),考虑到光伏组件难以承受这样的高温,因此,常规的釉难以应用到光伏组件中。专利申请CN201210132874公开了一种釉料,在室温下即可固化,但是这种釉料的配方中包含有大量有机物质,这些有机物化学稳定性不佳,在潮湿或光照环境下,有机结构被破坏,釉层可能会产生褪色、粉化现象,降低使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种饰面层材料、光伏建材及其制备方法,本发明将饰面层与当前的新能源太阳电池相结合,既可以获得较高的电池转换效率,还可以获得较好的建筑质感。通过在太阳电池组件表面制备饰面层,可使得光伏组件表面接近通用建材,即“光伏建材”,以拓宽光伏组件在建筑领域的应用。这种饰面层材料中不含有有机物,均是性质稳定耐久的无机物,可以在外界环境中服役数十年乃至数百年,表现出良好的耐候性。
本发明的具体技术方案如下:
本发明提供一种饰面层材料,按重量比计,所述饰面层材料的原料包括无机颜料1~6份、硅溶胶20~40份、尖晶石粉10~25份,高岭土粉12~20份,红榴石粉20~30份、滑石粉3~8份、石灰粉2~8份和水15~40份。
作为优选地,所述无机颜料包括天然无机颜料和/或人造颜料,天然矿物颜料包括石绿、炭黑、云母、珊瑚和雄黄中的一种或几种,人造颜料包括氧化铁红、氧化铁黄、钛白、铬黄、铁蓝中的一种或几种。
作为优选地,所述硅溶胶中二氧化硅含量为20%~40%,所述尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉和滑石粉均为1500目以上粉料。
作为优选地,所述的饰面层材料的厚度为0.01~5mm。
本发明提供一种光伏建材,包括所述的饰面层材料。
作为优选地,所述光伏建材由上到下依次包括饰面层1、太阳电池层2和基底层3。
本发明提供一种光伏建材的制备方法,包括以下步骤:
1)将太阳电池层附着到基底层之上,并引出正负极,或者直接在基底层上制备太阳电池层,并引出正负极;
2)将无机颜料、硅溶胶、尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、滑石粉、石灰粉按比例加入到水中,搅拌,得到饰面层材料的浆料;
3)将步骤2)得到的饰面层材料的浆料涂覆于太阳电池层,固化,得到饰面层,制得光伏建材。
作为优选地,步骤3)中所述固化温度为-20℃~50℃,固化时间为2.5h~100h。
作为优选地,所述的饰面层的厚度为0.01~5mm。
作为优选地,所述的尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、滑石粉和石灰粉均为市售产品。
作为优选地,所述太阳电池层和基底层是本领域公知的。
作为优选地,步骤3)中用喷枪将得到的浆料喷涂到到太阳电池层的表面。
本发明所制备的浆料通过物料配比的不同,可表现出不同的效果,可满足客户多样化的需求。
本发明采用的改进配方的饰面层原料,浆料中不含有机物,因此这种光伏建材对环境及人体友好,具有优良的耐候性和装饰性,可在室外使用多年色彩及性能不变。
本发明光伏组件表面所制备的饰面层既可以常温固化,还能确保浆料中不含有机物,则可以有效克服稳定性不佳的问题,这样的饰面层因为内容物均为无机物,可以在外界环境中服役数十年乃至上百年,具有较好的耐候性。
本发明制备的饰面层,具有较强的致密性和抗腐蚀性,因此,其能将被保护的材料与外界的腐蚀性物质很好的隔离开。这种饰面层硬度超过5H,达到了常规建材所需的硬度。
本发明通过调整饰面层的厚度与配方,可以有效控制饰面层的透光率。
与现有技术相比,本发明的优势在于:
1)本发明将太阳电池与彩色浆料进行有机结合,制备得到“光伏建材”,其既具有较好的发电效果,又具有很强的装饰性。
2)本发明的浆料很薄,外表看上去呈现彩色,但是有较高的透光度,太阳电池组件的转换效率下降很少。
3)本发明的浆料稳定性好,花色选择可根据要求随意搅拌混配。
4)本发明制备好的浆料无流挂现象,与太阳电池层附着力强,具有不脱落、不开裂等优点。
5)本发明的浆料均为无机物,耐候性好,可在室外使用多年。
附图说明
图1为本发明的耐候性好的光伏建材剖面图。
附图标记
1、饰面层,2、太阳电池层,3、基底层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
在制备好的太阳电池层上制备饰面层,具体步骤包括:
浆料的制备,其组分及重量配比包括:无机颜料2.5份,硅溶胶20份,尖晶石粉12份,高岭土粉20份,红榴石粉20份,滑石粉8份、石灰粉3份和水35份。
所选颜料为无机颜料,所选为氧化铁红和氧化铁黄的混合。
硅溶胶中二氧化硅含量为30%。
尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为1800目以上粉料。
尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为市售产品。
将上述各原料按各自的重量份经过混合、高速分散搅匀,采用喷涂方法即制得成品。
所述饰面层固化温度为-20℃,固化时间为80小时,所制得饰面层厚度为1mm,太阳电池组件在无饰面层时候转换效率为16%,在电池表面制备饰面层后电池效率为13.2%。
在模拟酸雨加速老化实验中和大气暴露实验中,判断饰面层的附着强度、色差和外观等级的变化。将耐酸性、耐水性和耐人工老化性三种实验方法集中在一种方法中进行,发现饰面层在加速老化30小时仍不变色,附着强度下降率不明显。
实施例2
在制备好的太阳电池层上制备饰面层,具体步骤包括:
浆料的制备,其组分及重量配比包括:无机颜料3.6份,硅溶胶40份,尖晶石粉15份,高岭土粉20份,红榴石粉20份,滑石粉3份、石灰粉8份和水15份。
所选颜料为天然无机颜料,所选为石绿、雄黄的混合。
硅溶胶二氧化硅含量为36%。
尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为2000目以上粉料。
尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为市售产品。
将上述各原料按各自的重量份经过混合、高速分散搅匀,采用喷涂方法即制得成品。
所述饰面层固化温度为30℃,固化时间为36小时,所制得饰面层厚度为0.5mm,太阳电池组件在无涂层时候转换效率为18.5%,在电池表面制备饰面层后电池效率为14.0%。
将耐酸性、耐水性和耐人工老化性三种实验方法集中在一种方法中进行,发现饰面层在老化35小时仍不变色,无粉化、脱落、锈蚀、气泡现象,附着强度下降率不明显。
实施例3
在制备好的太阳电池层上制备饰面层,具体步骤包括:
浆料的制备,其组分及重量配比包括:无机颜料6份,硅溶胶25份,尖晶石粉20份,高岭土粉18份,红榴石粉28份,滑石粉5份、石灰粉3份和水30份。
所选颜料为无机颜料,所选为炭黑和雄黄的混合。
硅溶胶中二氧化硅含量为25%。
尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为1700目以上粉料。
尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为市售产品。
将上述各原料按各自的重量份经过混合、高速分散搅匀,采用喷涂方法即制得成品。
所述饰面层固化温度为10℃,固化时间为56小时,所制得饰面层厚度为0.1mm,太阳电池组件在无饰面层时候转换效率为18%,在电池表面制备饰面层后电池效率为15.3%。
在模拟酸雨加速老化实验中和大气暴露实验中,判断饰面层的附着强度、色差和外观等级的变化。将耐酸性、耐水性和耐人工老化性三种实验方法集中在一种方法中进行,发现饰面层在加速老化40小时仍不变色,附着强度下降率不明显。
实施例4
在制备好的太阳电池层上制备饰面层,具体步骤包括:
浆料的制备,其组分及重量配比包括:无机颜料2份,硅溶胶30份,尖晶石粉20份,高岭土粉20份,红榴石粉25份,滑石粉5份、石灰粉6份和水30份。
所选颜料为天然无机颜料,所选为石绿、雄黄的混合。
硅溶胶二氧化硅含量为36%。
尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为2000目以上粉料。
尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为市售产品。
将上述各原料按各自的重量份经过混合、高速分散搅匀,采用喷涂方法即制得成品。
所述饰面层固化温度为50℃,固化时间为3小时,所制得饰面层厚度为2mm,太阳电池组件在无涂层时候转换效率为18.5%,在电池表面制备饰面层后电池效率为12.6%。
将耐酸性、耐水性和耐人工老化性三种实验方法集中在一种方法中进行,发现饰面层在老化38小时仍不变色,无粉化、脱落、锈蚀、气泡现象,附着强度下降率不明显。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种饰面层材料,其特征在于,按重量比计,所述饰面层材料的原料包括无机颜料1~6份、硅溶胶20~40份、尖晶石粉10~25份,高岭土粉12~20份,红榴石粉20~30份、滑石粉3~8份、石灰粉2~8份和水15~40份。
2.根据权利要求1所述的饰面层材料,其特征在于,所述无机颜料包括天然无机颜料和/或人造颜料,天然矿物颜料包括石绿、炭黑、云母、珊瑚和雄黄中的一种或几种,人造颜料包括氧化铁红、氧化铁黄、钛白、铬黄、铁蓝中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的饰面层材料,其特征在于,所述硅溶胶中二氧化硅含量为20%~40%,所述尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉和滑石粉均为1500目以上粉料。
4.根据权利要求1所述的饰面层材料,其特征在于,所述的饰面层材料的厚度为0.01~5mm。
5.一种光伏建材,其特征在于,包括权利要求1-4任一所述的饰面层材料。
6.根据权利要求5所述的光伏建材,其特征在于,所述光伏建材由上到下依次包括饰面层1、太阳电池层2和基底层3。
7.一种权利要求6所述光伏建材的制备方法,包括以下步骤:
1)将太阳电池层附着到基底层之上,并引出正负极,或者直接在基底层上制备太阳电池层,并引出正负极;
2)将无机颜料、硅溶胶、尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、滑石粉、石灰粉按比例加入到水中,搅拌,得到饰面层材料的浆料;
3)将步骤2)得到的饰面层材料的浆料涂覆于太阳电池层,固化,得到饰面层,制得光伏建材。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤3)中所述固化温度为-20℃~50℃,固化时间为2.5h~100h。
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WO2015079305A1 (fr) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | Arcelormittal Investigación Y Desarrollo S.L. | Panneau, assemblage de panneaux et toiture associée |
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CN108455954A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-08-28 | 运研材料科技(上海)有限公司 | 一种用于太阳能双面发电双玻组件的反射涂层材料 |
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