CN111960686A - 石墨烯量子点的应用、包含其的玻璃板以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯量子点的应用、包含其的玻璃板以及制备方法，石墨烯量子点能够应用于光伏组件的玻璃板中防尘，包含石墨烯量子点的光伏组件用玻璃板包括：玻璃基板；减反膜，减反膜设于玻璃基板上，减反膜包括涂膜液和石墨烯量子点。本发明的光伏组件用玻璃板，玻璃板上的灰尘容易去除，不仅有良好的除灰效果还能够降低除灰成本，从而进一步提高组件光伏发电效率。
Description
技术领域
本发明属于光伏产品技术领域，尤其涉及一种石墨烯量子点的应用、包含其的光伏组件用玻璃板以及光伏组件用玻璃板的制备方法。
背景技术
光伏组件是利用光生伏特效应，将太阳能转变为电能的重要设备。在当今社会，环境与能源的矛盾日益突出，而在所有的新能源中，太阳能具有储量大，可再生以及环境友好等特点，使光伏发电成为重要的新能源发展方向，因此受到各国政府和组织所青睐。
然而，现有的光伏组件在户外工作的过程中，光伏组件上灰尘的积累会影响其散热，进而造成局部温度过高，形成热斑效应，严重时甚至会引起组件的烧毁，存在安全隐患。
另一方面，灰尘附着在组件表面，也会对光线产生遮挡，影响光伏组件的吸收和反射等作用，从而影响光伏发电效率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
有鉴于此，本发明还提出一种石墨烯量子点的应用，能够实现减少灰尘堆积。
本发明还提出一种光伏组件用玻璃板，该光伏组件用玻璃板使得玻璃板表面的灰尘在自然条件(雨水，阳光，风)下可以比较容易去除。
本发明还提出一种光伏组件用玻璃板的制备方法，该方法具有工艺简单，降低生产成本等优点。
根据本发明第一方面实施例的石墨烯量子点的应用，所述石墨烯量子点能够应用于光伏组件的玻璃板中防尘。
根据本发明第二方面实施例的光伏组件用玻璃板，包括：玻璃基板；减反膜，所述减反膜设于所述玻璃基板上，所述减反膜包括涂膜液和石墨烯量子点。
根据本发明实施例的光伏组件用玻璃板，实现涂层的防尘抗积灰性能，使得涂层表面的灰尘在自然条件(雨水，阳光，风)下可以比较容易去除，从而达到廉价除灰的效果，进而改善光伏组件在工作过程中因表面灰尘积累带来的安全隐患，且能够进一步提高组件光伏发电效率。
根据本发明的一个实施例，所述涂膜液由硅醇盐水解制备的二氧化硅溶胶制备而成；
根据本发明的一个实施例，所述石墨烯量子点的直径为5-20nm。
根据本发明的一个实施例，所述石墨烯量子点的厚度为0.33-1nm。
根据本发明的一个实施例，所述石墨烯量子点的掺杂比量为0.01-1mg/ml。
根据本发明的一个实施例，所述减反膜的厚度为80-150nm。
根据本发明的一个实施例，所述减反膜的折射率为1.25-1.35。
根据本发明的一个实施例，所述减反膜的透过率≥93％。
根据本发明的一个实施例，所述玻璃基板为平板玻璃或压延玻璃。
根据本发明的第三方面实施例的光伏组件用玻璃板制备方法，包括以下步骤：S1、将正硅酸乙酯和乙醇按照1：5～1：20的摩尔比均匀混合；S2、将在步骤S1中制得的混合溶液滴入氯化氢和水的混合物中，所述正硅酸乙酯、所述水、所述氯化氢的摩尔比为1:1:0.05～1:10:0.5，得到二氧化硅溶胶；S3、将3wt％的十六烷基三甲基溴化铵加入步骤S2中所述二氧化硅溶胶中，得到二氧化硅涂膜液；S4、将0.01-1mg/ml的石墨烯量子点加入步骤S3中所述二氧化硅涂膜液中，得到减反膜液；S5、将减反膜液旋涂至玻璃基板上，通过固化烘干、烧结，得到光伏组件用玻璃板。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明的光伏组件用玻璃板的示意图；
图2为根据现有技术减反膜SEM正面形貌；
图3为根据本发明的光伏组件用玻璃板的减反膜SEM正面形貌；
图4为根据本发明的光伏组件用玻璃板的减反膜SEM截面形貌；
图5为根据本发明的光伏组件用玻璃板制备方法的流程图。
附图标记：
光伏组件用玻璃板100；
玻璃基板10；
减反膜20；石墨烯量子点21。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先具体描述根据本发明实施例的石墨烯量子点21的应用，石墨烯量子点21能够应用于光伏组件的玻璃板100中防尘。通过在光伏组件玻璃板100中加入石墨烯量子点21，实现光伏组件用玻璃板100表面的防尘抗积灰性能，使得光伏组件用玻璃板100表面的灰尘在自然条件(雨水，阳光，风)下可以比较容易去除，从而达到廉价除灰的效果，进而改善光伏组件在工作过程中因表面灰尘积累导致局部温度过高以致烧毁光伏组件的安全隐患，且能够进一步提高组件光伏发电效率。
如图1所示，根据本发明第二方面的实施例的光伏组件用玻璃板100，包括：玻璃基板10和减反膜20。
具体地，减反膜20设于玻璃基板10上，减反膜20包括涂膜液和石墨烯量子点21。
换言之，根据本发明实施例的光伏组件用玻璃板100主要由玻璃基板10和减反膜20组成，减反膜20设于玻璃基板10上，太阳光通过减反膜20照射光伏组件，其中，减反膜20通过涂膜液添加石墨烯量子点21制得。
由此，根据本发明实施例的光伏组件用玻璃板100，实现涂层的防尘抗积灰性能，使得涂层表面的灰尘在自然条件(雨水，阳光，风)下可以比较容易去除，从而达到廉价除灰的效果，进而改善光伏组件在工作过程中因表面灰尘积累带来的安全隐患，且能够进一步提高组件光伏发电效率。
根据本发明的一个实施例，涂膜液由硅醇盐水解制备的二氧化硅溶胶制备而成，二氧化硅作为一种低折射率的透明材料,其优良的光学特性和稳定的化学特性，能够具有良好的折射率，以及良好的减反效果，同时具有制备技术成熟，成本低等优点。
在本发明的一个实施例中，石墨烯量子点21的直径为5-20nm。
可选地，石墨烯量子点21的厚度为0.33-1nm。
优选地，石墨烯量子点21的掺杂比量为0.01-1mg/ml。设置石墨烯量子点21的掺杂比量区间，能够使减反膜20在具有良好的防尘效果同时具有良好的透过率。
在本发明的一个实施例中，减反膜20的厚度为80-150nm。
在本发明的一个实施例中，减反膜20的折射率为1.25-1.35。
根据本发明的一个实施例，减反膜20的透过率≥93％。
可选地，玻璃基板10为平板玻璃或压延玻璃。玻璃基板10采用平板玻璃或压延玻璃取材丰富，成本低廉。
总而言之，根据本发明实施例的光伏组件用玻璃板100，实现涂层的防尘抗积灰性能，使得涂层表面的灰尘在自然条件(雨水，阳光，风)下可以比较容易去除，从而达到廉价除灰的效果，进而改善光伏组件在工作过程中因表面灰尘积累带来的安全隐患，通过进一步限定石墨烯量子点21的直径、厚度以及掺杂比例，能够使减反膜20在具有良好的防尘效果同时具有良好的透过率，通过进一步限定减反膜20的厚度、折射率以及透过率在能够实现高效减反射，进一步提高组件光伏发电效率。
如图5所示，根据本发明第三方面实施例的光伏组件用玻璃板的制备方法，包括以下步骤：
S1、将正硅酸乙酯和乙醇按照1：5～1：20的摩尔比均匀混合；
S2、在步骤S1中制得的混合溶液滴入氯化氢和水的混合物，正硅酸乙酯、水、氯化氢的摩尔比为1:1:0.05～1:10:0.5，得到二氧化硅溶胶；
S3、将3wt％的十六烷基三甲基溴化铵加入步骤S2中的二氧化硅溶胶中，得到二氧化硅涂膜液；
S4、将0.01-1mg/ml的石墨烯量子点21加入步骤S3中的二氧化硅涂膜液中，得到减反膜液；
S5、将减反膜液旋涂至玻璃基板10上，通过固化烘干、烧结，得到光伏组件用玻璃板100。
换言之，根据本发明实施例的光伏组件用玻璃板100的制备方法，首先，先制得二氧化硅涂膜液，步骤为，将正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇(EtoH)按照1：5～1：20制得均匀混合溶液，在混合溶液中添加氯化氢(HCl)和水(H2O)的混合物，可以通过搅拌后静置等方式，制得二氧化硅(SiO2)溶胶，其中，正硅酸乙酯(TEOS)、水(H2O)、氯化氢(HCl)的摩尔比为1:1:0.05～1:10:0.5，接着，将3wt％的十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)加入已获得的二氧化硅(SiO2)溶胶，可以通过搅拌后静置，制得二氧化硅(SiO2)涂膜液。
接着，制得减反膜液，将石墨烯量子点21加入二氧化硅(SiO2)涂膜液中，步骤为将0.01-1mg/ml的石墨烯量子点21加入二氧化硅(SiO2)涂膜液中，制得减反膜液。
最后，制得光伏组件用玻璃板100，步骤为，将上述步骤制得的减反膜液旋转涂抹于现有玻璃基板10上，通过固化烘干、烧结，固化温度可以为100℃，烘干时间可以是10min，烧结温度可以为500℃，烧结时间可以为10min，得到光伏组件用玻璃板100。
由此，根据本发明实施例的光伏组件用玻璃板100的制备方法，以涂膜液及石墨烯为主要原料制备抗静电、防尘的减反膜液，然后采用旋涂的方法将抗静电、防尘的减反膜液涂覆在玻璃基板10上制得抗静电、防尘光伏组件用玻璃板100，本方法操作简单，原料易得，通过本方法制得的光伏组件用玻璃板100，兼具良好的透过率及防尘抗积灰两项性能，且在不影响光伏组件前玻增透减反效果的同时具有较好的抗静、电防尘性能。
下面结合具体实施例对根据本发明实施例的光伏组件用玻璃板100和光伏组件用玻璃板制备方法进行详细说明。
实施例1：
1)将正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇(EtoH)按1：6.4的摩尔比混合均匀；
2)缓慢滴入氯化氢(HCl)和水(H2O)的混合物，其中，正硅酸乙酯(TEOS)、水(H2O)、氯化氢(HCl)的摩尔比为＝1：3.8：0.085；
3)恒温搅拌2h，静置18h，得到二氧化硅(SiO2)溶胶；
4)在二氧化硅(SiO2)溶胶中添加3wt％的十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，常温搅拌2h，静置1d，制得二氧化硅(SiO2)涂膜液；
5)将步骤4获得的二氧化硅(SiO2)涂膜液旋涂至玻璃基板10上，通过100℃固化烘干10min，500℃高温烧结10min，制得光伏组件用玻璃。
实施例2
1)将正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇(EtoH)按1：6.4的摩尔比混合均匀；
2)缓慢滴入氯化氢(HCl)和水(H2O)的混合物，其中，正硅酸乙酯(TEOS)、水(H2O)、氯化氢(HCl)的摩尔比为＝1：3.8：0.085；
3)恒温搅拌2h，静置18h，得到二氧化硅(SiO2)溶胶；
4)在二氧化硅(SiO2)溶胶中添加3wt％的十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，常温搅拌2h，静置1d，制得二氧化硅(SiO2)涂膜液；
5)将0.05mg/ml的石墨烯量子点21加入步骤(4)的二氧化硅(SiO2)涂膜液中，制得减反膜液；
6)将步骤5获得的减反膜液旋涂至玻璃基板10上，通过100℃固化烘干10min，500℃高温烧结10min，制得光伏组件用玻璃板100。
根据实施例光伏组件用玻璃板制备方法制备的光伏组件用玻璃板100，测得样品的透过率及经户外放置180天后的透过率如下表：
| 实施例1 | 实施例2 | |
| 初始透过率(％) | 94.36 | 94.10 |
| 户外测试后透过率(％) | 88.15 | 92.27 |
由此，根据上表和图2至图4所示的SEM形貌，可以得出本发明方法制得的光伏组件用玻璃板100，在户外服役过程中，经过时间的推移，能够有效保持其透过率，进一步增加光伏组件的发电效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (11)
1.一种石墨烯量子点的应用，其特征在于，所述石墨烯量子点能够应用于光伏组件的玻璃板中防尘。
2.一种光伏组件用玻璃板，其特征在于，包括：
玻璃基板；
减反膜，所述减反膜设于所述玻璃基板上，所述减反膜包括涂膜液和石墨烯量子点。
3.根据权利要求2所述的光伏组件用玻璃板，其特征在于，所述涂膜液由硅醇盐水解制备的二氧化硅溶胶制备而成。
4.根据权利要求2所述的光伏组件用玻璃板，其特征在于，所述石墨烯量子点的直径为5-20nm。
5.根据权利要求2所述的光伏组件用玻璃板，其特征在于，所述石墨烯量子点的厚度为0.33-1nm。
6.根据权利要求2所述的光伏组件用玻璃板，其特征在于，所述石墨烯量子点的掺杂比量为0.01-1mg/ml。
7.根据权利要求2所述的光伏组件用玻璃板，其特征在于，所述减反膜的厚度为80-150nm。
8.根据权利要求2所述的光伏组件用玻璃板，其特征在于，所述减反膜的折射率为1.25-1.35。
9.根据权利要求2所述的光伏组件用玻璃板，其特征在于，所述减反膜的透过率≥93％。
10.根据权利要求2所述的光伏组件用玻璃板，其特征在于，所述玻璃基板为平板玻璃或压延玻璃。
11.一种光伏组件用玻璃板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将正硅酸乙酯和乙醇按照1：5～1：20的摩尔比均匀混合；
S2、将在步骤S1中制得的混合溶液滴入氯化氢和水的混合物中，所述正硅酸乙酯、所述水、所述氯化氢的摩尔比为1:1:0.05～1:10:0.5，得到二氧化硅溶胶；
S3、将3wt％的十六烷基三甲基溴化铵加入步骤S2中所述二氧化硅溶胶中，得到二氧化硅涂膜液；
S4、将0.01-1mg/ml的石墨烯量子点加入步骤S3中所述二氧化硅涂膜液中，得到减反膜液；
S5、将减反膜液旋涂至玻璃基板上，通过固化烘干、烧结，得到光伏组件用玻璃板。
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