CN112299729A - 一种晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于晶硅光伏组件技术领域，具体涉及一种晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料及其制备方法。本发明晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料包括以下重量份数的组分：着色剂35～60份；玻璃粉40～65份；稀释剂18～22份；添加剂0.1～1份。本发明的玻璃浆料应用于玻璃背板后具有较好的附着力，较高的反射率，在PCT耐老化实验和抗PID实验中表现出较好的稳定性，满足于晶硅光伏组件的要求。
Description
技术领域
本发明属于晶硅光伏组件技术领域，具体涉及一种晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料及其制备方法。
背景技术
当前太阳能光伏产业发展迅速,是未来提供新能源的一种方式，在生活当中的实际应用也比较广泛。据预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。
随着太阳能产业的快速发展，双玻组件凭借着抗PID、抗隐裂、抗蜗牛纹、防盐雾、耐磨性佳、耐候性强、10％～30％的发电增益，已逐步成为晶硅光伏组件的重要封装方式，既带动了太阳能产业的发展，也对晶硅光伏组件用玻璃材料在增反射性能、加工方式、原材料使用等方面提出了新的要求。双面/双玻组件，通过接收大气散射光及地面的反射光，能最大程度发挥双面发电性能，组件背面可提升5％至30％的发电量。传统组件的衰减每年大约在0.7％左右，双玻组件为0.5％，按照同等25年电站生命周期测算，双玻组件较同等规格的常规组件可多发电2.7％；同时，由于双玻组件质保期年限更长，以30年质保期测算，对于全生命周期来说，双玻组件可比常规组件多发21％的电量。
高漫反射涂层是一种应用在光伏双面/双玻组件玻璃背板的高性能涂层，该涂层具有优异的低收缩性和高反射率，用于提高硅片连接处的阳光反射率，可有效的增加组件的发电效益。如中国专利公开了CN107863407A公开了一种双面双玻光伏组件玻璃背板及双面双玻光伏组件，利用在玻璃背板电池片间隙区域内丝网印刷反射涂层，能充分利用透过电池片间隙区域的光，提高组件功率。又如中国专利CN107418316A公开了一种太阳能反射涂料及其制备方法，包括氟树脂、异氰酸酯、分散剂、二氧化钛、氧化镁、石墨烯、硅烷偶联剂、纳米复合粉、二氧化硅和醋酸丁酯，所得到的涂料对太阳光有高反射率，且具有良好的耐候性和防水性，使用该涂料制备的涂层具有高反射率、高耐紫外性、高稳定性。但是，现有技术的玻璃浆料仍存在以下技术问题：1.对玻璃背板的附着力差；2.在高温高湿的环境下极易发灰、发黑影响美观的同时会极大程度的降低光伏组件的发电效率；3.玻璃浆料含有毒性较强的有机溶剂，如苯类、酮类溶剂或含有重金属元素在浆料中，在浆料的生产和使用过程中会对环境和人体造成损害。
发明内容
本发明旨在提供一种晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料及其制备方法，本发明的玻璃浆料应用于玻璃背板后具有较好的附着力，较高的反射率，在PCT耐老化实验和抗PID实验中表现出较好的稳定性，满足于晶硅光伏组件的要求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料，包括以下重量份数的组分：
着色剂35～60份；
玻璃粉40～65份；
稀释剂18～22份；
添加剂0.1～1份。
进一步地，所述着色剂为硅氧化物或金红石型钛白粉。
进一步地，所述着色剂由硅氧化物0～50份和金红石型钛白粉50～100份组成。
进一步地，所述硅氧化物包括纳米级球形氧化硅。
进一步地，所述玻璃粉包括以下重量百分比计的组分制备而成：所述玻璃粉包括以下重量百分比计的组分制备而成：氧化硼5～15％、氧化硅25～30％、氧化锌15～25％、氧化钠5～15％、氧化钾0～5％、氧化钡0～5％、氧化锂0～5％、氧化钛2～10％、氧化铋0～15％和氟化物3～10％。
进一步地，所述氟化物包括氟化钠、氟化镁、氟化钛、氟化钠、氟化铝、氟化铋中的一种。
进一步地，所述玻璃粉的制备方法为：将氧化硼、氧化硅、氧化锌、氧化钠、氧化钾、氧化钡、氧化锂、氧化钛、氧化铋和氟化物投入1100～1300℃高温坩埚熔化，保温，然后将熔化液体流入水中冷却，烘干，破碎，得到玻璃粉。
进一步地，所述保温时间为25～35min。
进一步地，所述稀释剂包括以下重量份数的组分：丙二醇88～95份、乙基纤维素5～10份和乙烯基吡咯烷酮1～3份。
进一步地，所述稀释剂还包括丙二醇二乙酯2～5份。
进一步地，所述添加剂包括减粘剂或/和流平剂。
进一步地，所述减粘剂包括含高颜料亲和基团聚合物。
进一步地，所述流平剂包括聚醚磷酸酯盐。
在本发明中，将各种氧化物经过熔融冷却能够得到各向同性的非晶态玻璃粉，与稀释剂、着色剂和添加剂混合后，得到了玻璃浆料，而稀释剂的具体组成对玻璃浆料的性能和应用性能有影响，经实验一和实验二证明，当稀释剂由丙二醇、乙基纤维素、乙烯基吡咯烷酮组成后，所得到玻璃浆料具有较好的流动性，而其应用玻璃背板后，具有较好的附着力等，使玻璃粉能够进行丝网印刷后再与玻璃背板结合，而在稀释剂加入丙二醇二乙酯后，玻璃浆料的应用效果更好，推测是玻璃粉能够很好的分散在稀释剂中，且分散体系更为稳定。
本发明另一目的是提供上述晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)玻璃粉的制备：将氧化硼、氧化硅、氧化锌、氧化钠、氧化钾、氧化钡、氧化锂、氧化钛、氧化铋和氟化物投入1100～1300℃高温坩埚熔化，保温，然后将熔化液体流入水中冷却，烘干，破碎，得到玻璃粉；
S2)取丙二醇、乙基纤维素、乙烯基吡咯烷酮和丙二醇二乙酯均匀混合，得到稀释剂；
S3)取着色剂、添加剂、步骤S1玻璃粉和步骤S2稀释剂均匀混合，投入砂磨机研磨，封装，即得。
本发明还有另一目的是提供上述晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料的使用方法，包括以下步骤：将玻璃浆料采用丝网印刷于玻璃背板上，置于120℃下固化，再于670～700℃下钢化，即可。
进一步地，所述丝网的目数为140～200目。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明将着色剂、玻璃粉、稀释剂和添加剂共同制得了玻璃浆料，玻璃浆料具有较好的流动性，抗机械性能好。
(2)本发明的玻璃浆料应用于玻璃背板后，经实验一证明，其颜色符合标准，附着力好，具有较高的反射率，且在PCT耐老化实验和抗PID实验中表现出较好的稳定性，发灰、发黑现象发生率低，满足于晶硅光伏组件的要求。
(3)本发明的玻璃浆料所用的各类物质较为安全，对环境和人体影响小。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
在本发明中，玻璃浆料的组分均可从市面上购得，金红石型钛白粉购自美国杜邦公司，含高颜料亲和基团聚合物购自德国迪高公司，聚醚磷酸酯盐德国赢创公司。
实施例1～5、一种晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料
表1晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料的组分(单位为g)为：
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 着色剂 | 40 | 45 | 50 | 60 | 65 |
| 玻璃粉 | 60 | 55 | 50 | 40 | 35 |
| 稀释剂 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
| 添加剂 | 0.1 | 0.3 | 0.5 | 0.7 | 1 |
其中，
表2实施例1～5着色剂的组分(单位为g)为：
表3实施例1～5玻璃粉的由以下组分组成(单位为％)，具体为：
表4实施例1～5稀释剂的组分(单位为g)为：
表5实施例1～5添加剂的组分(单位为g)为：
实施例1玻璃浆料的制备方法包括以下步骤：
S1)玻璃粉的制备：将氧化硼、氧化硅、氧化锌、氧化钠、氧化钾、氧化钡、氧化锂、氧化钛、氧化铋和氟化物投入1160℃高温坩埚熔化，保温30min，然后将熔化液体流入水中冷却，烘干，破碎，得到玻璃粉；
S2)取丙二醇、乙基纤维素和乙烯基吡咯烷酮均匀混合，得到稀释剂；
S3)取着色剂、添加剂、步骤S1玻璃粉和步骤S2稀释剂均匀混合，投入砂磨机研磨，封装，即得。
实施例2玻璃浆料的制备方法包括以下步骤：
S1)玻璃粉的制备：将氧化硼、氧化硅、氧化锌、氧化钠、氧化钾、氧化钡、氧化锂、氧化钛、氧化铋和氟化物投入1180℃高温坩埚熔化，保温35min，然后将熔化液体流入水中冷却，烘干，破碎，得到玻璃粉；
S2)取丙二醇、乙基纤维素、乙烯基吡咯烷酮和丙二醇二乙酯均匀混合，得到稀释剂；
S3)取着色剂、添加剂、步骤S1玻璃粉和步骤S2稀释剂均匀混合，投入砂磨机研磨，封装，即得。
实施例3玻璃浆料的制备方法包括以下步骤：
S1)玻璃粉的制备：将氧化硼、氧化硅、氧化锌、氧化钠、氧化钾、氧化钡、氧化锂、氧化钛、氧化铋和氟化物投入1200℃高温坩埚熔化，保温25min，然后将熔化液体流入水中冷却，烘干，破碎，得到玻璃粉；
S2)取丙二醇、乙基纤维素、乙烯基吡咯烷酮和丙二醇二乙酯均匀混合，得到稀释剂；
S3)取着色剂、添加剂、步骤S1玻璃粉和步骤S2稀释剂均匀混合，投入砂磨机研磨，封装，即得。
实施例4玻璃浆料的制备方法包括以下步骤：
S1)玻璃粉的制备：将氧化硼、氧化硅、氧化锌、氧化钠、氧化钾、氧化钡、氧化锂、氧化钛、氧化铋和氟化物投入1220℃高温坩埚熔化，保温30min，然后将熔化液体流入水中冷却，烘干，破碎，得到玻璃粉；
S2)取丙二醇、乙基纤维素和乙烯基吡咯烷酮均匀混合，得到稀释剂；
S3)取着色剂、添加剂、步骤S1玻璃粉和步骤S2稀释剂均匀混合，投入砂磨机研磨，封装，即得。
实施例5玻璃浆料的制备方法包括以下步骤：
S1)玻璃粉的制备：将氧化硼、氧化硅、氧化锌、氧化钠、氧化钾、氧化钡、氧化锂、氧化钛、氧化铋和氟化物投入1250℃高温坩埚熔化，保温25min，然后将熔化液体流入水中冷却，烘干，破碎，得到玻璃粉；
S2)取丙二醇、乙基纤维素和乙烯基吡咯烷酮均匀混合，得到稀释剂；
S3)取着色剂、添加剂、步骤S1玻璃粉和步骤S2稀释剂均匀混合，投入砂磨机研磨，封装，即得。
对比例1、一种晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料
与实施例4相比，区别在于：未添加稀释剂中的乙烯基吡咯烷酮。
对比例2、一种晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料
与实施例4相比，区别在于：将稀释剂的丙二醇替换成丙酮。
实验一、玻璃浆料的性能测试
实验方法：在25℃下，用NDJ-1S数字式粘度计进行测试，4#转子，转速为12RPM。
表6
从表6可以看出，实施例1～5的玻璃浆料的随着剪切速率的加快，粘度降低。而实施例2和实施例3粘度更低，流动性好，且具有更好的抗机械外力的作用。
实验二、应用性能测试
实验方法：将玻璃浆料采用丝网印刷于玻璃背板上，置于120℃下固化，再于700℃下钢化。
表7性能测试结果
从表7可以看出，实施例1～5的玻璃浆料具有较好的附着力和较高的反射率，在PCT耐老化实验中反射率衰减降低，涂层外观没有明显的脱落剥离、起皱等现象，而在抗PID实验中表现为涂层不发黑。与实施例4相比，对比例1未添加乙烯基吡咯烷酮，导致其反射率低，其在PCT耐老化实验和抗PID实验表现不好，而对比例2将丙二醇替换成丙酮后，其反射率大大降低，且其在PCT耐老化实验和抗PID实验也表现不好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
着色剂35～60份；
玻璃粉40～65份；
稀释剂18～22份；
添加剂0.1～1份。
2.根据权利要求1所述晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料，其特征在于，所述着色剂为硅氧化物或金红石型钛白粉。
3.根据权利要求1所述晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料，其特征在于，所述着色剂由硅氧化物0～50份和金红石型钛白粉50～100份组成。
4.根据权利要求1所述晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料，其特征在于，所述玻璃粉包括以下重量百分比计的组分制备而成：氧化硼5～15％、氧化硅25～30％、氧化锌15～25％、氧化钠5～15％、氧化钾0～5％、氧化钡0～5％、氧化锂0～5％、氧化钛2～10％、氧化铋0～15％和氟化物3～10％。
5.根据权利要求4所述晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料，其特征在于，所述玻璃粉的制备方法为：将氧化硼、氧化硅、氧化锌、氧化钠、氧化钾、氧化钡、氧化锂、氧化钛、氧化铋和氟化物投入1100～1300℃高温坩埚熔化，保温，然后将熔化液体流入水中冷却，烘干，破碎，得到玻璃粉。
6.根据权利要求1所述晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料，其特征在于，所述稀释剂包括以下重量份数的组分：丙二醇88～95份、乙基纤维素5～10份和乙烯基吡咯烷酮1～3份。
7.根据权利要求1所述晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料，其特征在于，所述稀释剂还包括丙二醇二乙酯2～5份。
8.根据权利要求1所述晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料，其特征在于，所述添加剂包括减粘剂或/和流平剂。
9.根据权利要求1～8任一所述晶硅光伏组件用高漫反射玻璃浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)玻璃粉的制备：将氧化硼、氧化硅、氧化锌、氧化钠、氧化钾、氧化钡、氧化锂、氧化钛、氧化铋和氟化物投入1100～1300℃高温坩埚熔化，保温，然后将熔化液体流入水中冷却，烘干，破碎，得到玻璃粉；
S2)取丙二醇、乙基纤维素、乙烯基吡咯烷酮和丙二醇二乙酯均匀混合，得到稀释剂；
S3)取着色剂、添加剂、步骤S1玻璃粉和步骤S2稀释剂均匀混合，投入砂磨机研磨，封装，即得。
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Denomination of invention: A high diffuse reflection glass paste for crystalline silicon photovoltaic modules and its preparation method Effective date of registration: 20231220 Granted publication date: 20210622 Pledgee: Huangshan Huangshan SME Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: Huangshan Jingtemei New Materials Co.,Ltd. Registration number: Y2023980072865 |
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