CN113087406B - 高温钢化型彩色光伏玻璃面板及其生产方法、彩色太阳能光伏组件 - Google Patents

高温钢化型彩色光伏玻璃面板及其生产方法、彩色太阳能光伏组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温钢化型彩色光伏玻璃面板及其生产方法、彩色太阳能光伏组件，生产方法包括以下步骤：将UV彩色钢化涂料涂布于光伏玻璃面板表面；将具有凸起阵列的模板与UV彩色钢化涂层压合，对UV彩色钢化涂层进行机械压纹；同时对UV彩色钢化涂层照射紫外光，使UV彩色钢化涂层初步干燥固化；脱除模板；对脱模后的UV彩色钢化涂层进行高温钢化，得到所述的高温钢化型彩色光伏玻璃面板；以原料的质量百分比计，所述的UV彩色钢化涂料包括：热塑性聚合物8‑25％；低粘度光活性稀释剂10‑25％；光敏剂1‑3％；透明玻璃熔剂50‑65％；无机颜料0.1‑15％；流平剂0.01‑3％。本发明的高温钢化型彩色光伏玻璃面板具有较高的透光率，可大大提高光伏组件的光电转换效率。

Description

高温钢化型彩色光伏玻璃面板及其生产方法、彩色太阳能光 伏组件
技术领域
本发明涉及太阳能光伏领域，尤其涉及一种高温钢化型彩色光伏玻璃面板及其生产方法、彩色太阳能光伏组件。
背景技术
硅晶组件从外往内主要由前板玻璃、透明胶膜、晶硅电池、透明胶膜和背板、铝合金边框组成。
光伏发电属于可再生能源，是实现碳达峰、减少碳排放的重要技术路线。太阳能屋顶或幕墙玻璃作为建筑物室外环境的一部分，必须满足发电功能与美观度双重需求。由于光伏组件大多是黑色或深蓝色，尽管发电效率高，但并不美观，无法作为建材大规模进入城市建筑物，因此光伏要进城，美观须先行，美观度已经成为光伏建筑一体化(BIPV即Building Integrated Photovoltaic)最重要指标之一。
如何让蓝黑色光伏组件呈现出靓丽色彩，变得漂亮，又不降低透光率，同时能够满足长期户外耐候要求，已经成为太阳能发展的技术瓶颈。
彩色光伏玻璃表面的涂层可分为低温有机涂层和高温钢化无机涂层两类，各有其优缺点。
低温彩色涂层主体树脂属于有机成分，优点是透光率高，耐酸性能优异，环保、高效。例如公开号为CN110437676A和CN110606668A的中国专利文献分别公开了一种随景变色油墨和一种双重固化型随景变色太阳能玻璃面板的生产方法，其中的涂料均为低温彩色涂料。低温彩色涂层的缺点是涂层硬度偏低，耐候性差，耐摩擦性能差，无法用于光伏组件玻璃外表面，经不起风沙、冰雹等的机械撞击和摩擦，只能用于玻璃的内表面装饰。
高温钢化玻璃涂层主要由无机颜料及玻璃熔剂组成，属于无机成分，遮盖力好，耐候性及装饰性佳，高硬度，涂层不怕刀刮，能够抵抗风沙、冰雹冲击，适合于太阳能玻璃外表面装饰，能够经得起风沙及冰雹等物体的冲击；缺点是无机涂层透光率差，甚至不透光，有的透光率只有百分之几，制作出来的光伏组件的光电转换效率几乎为零，没有实际应用价值。
因此，有迫切需要研发一种新技术、新工艺，突破高温钢化彩色涂层的质量缺陷，研发出高透光、色彩丰富、不怕风沙冲击的太阳能新产品。
发明内容
本发明提供一种高温钢化型彩色光伏玻璃面板及其生产方法，该高温钢化型彩色光伏玻璃面板具有较高的透光率，可大大提高光伏组件的光电转换效率。
本发明的技术方案如下：
一种高温钢化型彩色光伏玻璃面板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将UV彩色钢化涂料涂布于光伏玻璃面板表面，形成UV彩色钢化涂层；
(2)将具有凸起阵列的模板与UV彩色钢化涂层压合，对UV彩色钢化涂层进行机械压纹；同时对UV彩色钢化涂层照射紫外光，使UV彩色钢化涂层初步干燥固化；
(3)脱除模板，UV彩色钢化涂层上形成与凸起阵列互补的透光孔；
(4)对脱模后的UV彩色钢化涂层进行高温钢化，得到所述的高温钢化型彩色光伏玻璃面板；
以原料的质量百分比计，所述的UV彩色钢化涂料包括：热塑性聚合物8-25％；低粘度光活性稀释剂10-25％；光敏剂1-3％；透明玻璃熔剂50-65％；无机颜料0.1-15％；流平剂0.01-3％。
机械压纹是指在一定压力和温度下，把表面带有雕刻花纹图案的模板与UV彩色钢化涂层紧密压合，好像在彩色涂层表面用针“扎”出许多分布均匀、疏密可控的透光孔，使光线能够透过涂层透光孔及颜料片之间的透明缝隙照射到电池片上，在不影响涂层色彩及外观的情况下，显著提高了UV彩色钢化涂层的透光率，光伏组件的发电效率显著提高。机械压纹温度以20-120℃、湿度40-65％为佳。
本发明中，模板上的凸起阵列形成一定的花纹，模板与液态的UV彩色钢化涂层紧密贴合，形成均匀分布、疏密可控、凹凸不平的彩色图案；UV彩色钢化涂层中，凸起的地方涂层厚度大，颜色深；凹的地方涂层薄，颜色浅，形成透光孔。
采用模板机械压纹，一方面改变了UV彩色钢化涂层中的颜料的取向，使片状颜料部分竖立或者倾斜，让太阳光线能够透过颜料之间的间隙，照射到电池片表面产生电流；另一方面，改变了UV彩色钢化涂层颜料的分布，使光伏玻璃面板表面局部有彩色图案，局部为透明玻璃(透光孔)，太阳光能够不经颜料涂层阻挡，直接通过透光孔照射到电池片表面，透光率大大提高，发电效率显著提高。
所述的模板可以是辊筒状，也可以是片状；材质为橡胶、塑料或金属。所述的凸起阵列的疏密、形状和深度可根据需要进行调整，例如，所述的凸起阵列可以是点状凸起阵列、柱状凸起阵列或线状凸起阵列。
为了便于脱模，所述的模板表面涂有离型剂。
优选的，所述的UV彩色钢化涂层的厚度为10-50μm；所述的透光孔的深度为10-50μm。
本发明中，UV彩色钢化涂层可以采用多种方式涂布，如丝网印刷、辊涂、淋涂、喷涂等。所述丝网印刷是指采用80-300目、丝径25-200μm的聚酯丝网，65-85度刮板印刷UV彩色涂料，印刷墨层厚度10-50μm。
优选的，所述的UV固化彩色涂层采用丝网印刷；所述丝网为100-200目丝径30-50μm的聚酯丝网。
本发明的UV固化彩色涂料中，所述的热塑性聚合物为甲基丙烯酸丁酯共聚物和/或醋酸丁酸纤维素树脂；所述的甲基丙烯酸丁酯共聚物的重均分子量为15000-200000，酸值≤3mgKOH/g，玻璃化温度为30-35℃。
所述的甲基丙烯酸丁酯共聚物可以选择广州优丽可化工有限公司的B-3310、B-3227、B-3131、B-3138等；所述的醋酸丁酸纤维素树脂可以选择伊斯曼公司的CAB381-0.5、CAB551-0.01等。
所述的低粘度光活性稀释剂主要用于溶解热塑性聚合物，调节涂料的粘度和涂料固化膜性能。所述的低粘度光活性稀释剂为官能度为1-3的低粘度光敏性(甲基)丙烯酸酯类单体中的至少一种。
优选的，所述的低粘度光活性稀释剂为丙烯酸异冰片酯(IBOA)、甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)、1,6己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(EOEOEA)和三乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMP(3EO)TA)中的至少一种。
所述的光敏剂选用常规市售光敏剂即可。优选的，所述的光敏剂为1-羟基环己基苯甲酮(184)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)中的至少一种。
所述的透明玻璃熔剂为耐酸的无铅透明玻璃粉末，密度为2.3-2.8g/cm3，钢化温度为680-720℃，膨胀系数为80-89，细度≤10微米，折射率为1.84-1.68。
所述的透明玻璃熔剂可选德国福禄公司的107611、14001，昆山景亮公司的M200、N200等。
所述的无机颜料为耐高温无机颜料、耐高温珠光颜料、彩色岩片和钛白粉中的至少一种。耐高温颜料能够经得起高温钢化过程而不发生颜色变化。
所述的耐高温无机颜料可选择苏州福禄公司的BK26、YELLOW53、BLUE36、YELLOW16、铜铬黑BLACK9428A、钴蓝BLUE6036A、铋黄YELLOW Y-050等。
所述的流平剂为具有防粘及流平功能的有机硅助剂，可防止UV彩色钢化涂层与模具粘连。
优选的，所述的流平剂为迪高公司的迪高2700、迪高2650，毕克公司的BYK-354、BYK-3500、BYK-3510中的至少一种。
钢化过程中，彩色涂层中的有机成分预热会迅速分解成气体跑出去，无残留灰分，玻璃熔剂及无机颜料熔化为高硬度彩色涂层。
本发明中，在机械压纹的同时，从光伏玻璃面板反面或透过透明模板进行紫外光照射，使UV彩色钢化涂层内物质发生辐射聚合或辐射交联等光固化反应，让UV彩色钢化涂层快速干燥固化，保持压纹图案不变形。
优选的，步骤(2)中，照射的紫外光的波长为350-420nm；紫外光照射的能量为500-2100毫焦/平方厘米。
不同的涂层厚度，不同的颜色，固化涂层所需的UV光能量各不一样。优选的，步骤(2)中，紫外光照射的能量为800-1700毫焦/平方厘米。
所述的高温钢化是指将脱模后的光伏玻璃面板送入钢化炉进行高温钢化或半钢化。高温钢化温度为650-720℃，高温钢化时间为120-230s。
钢化好的光伏玻璃面板，远看色彩均匀一致，近距离观看，UV彩色钢化涂层表面分布许多透光小孔，通过放大镜观看凸起的彩色压纹图案，一部分颜料片与玻璃表面垂直竖立或者倾斜，保证光伏组件有足够高的透光率。
基于同样的发明构思，本发明还提供了一种采用上述生产方法生产的高温钢化型彩色光伏玻璃面板。
基于同样的发明构思，本发明还提供了一种彩色太阳能光伏组件，包括上述高温钢化型彩色光伏玻璃面板。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的生产方法通过机械压纹工艺改变了UV涂层中片状颜料的取向及涂层分布，使光线能够透过涂层透光孔、颜料片之间的透明狭缝，直接照射到电池片表面，大大提高了光伏组件的透光率和光电转换效率；
(2)机械压纹好的彩色涂层先用UV光照射，瞬间固化成型，再进行高温钢化，得到的彩色钢化涂层表面分布有许多透光小孔，高透光，色彩均匀、装饰性佳；高硬度，刀刮不掉，耐磨、耐老化性能优异；
(3)UV彩色钢化涂层不含挥发性VOC，机械压纹与光照固化两个工艺同步进行，工艺简单，质量稳定，生产效率大大提高；
(4)采用本发明生产的太阳能光伏组件，涂层透光率不受色彩限制，在保证透光率的前提下，极大地拓宽了太阳能产品的色彩选择范围。
附图说明
图1为本发明实施例中高温钢化型彩色光伏玻璃面板生产方法的流程示意图。
具体实施方式
实施例1
灰色压纹钢化UV涂层配方(原料质量百分比)：
Figure BDA0002978425040000051
Figure BDA0002978425040000061
高温钢化型彩色光伏玻璃面板生产方法的流程如图1所示，将上述配方中的B-3310与IBOA 在60-80℃条件下搅拌溶解成均匀液体，与其余各组分混合均匀制得彩色UV涂料，用200目丝网版在光伏玻璃表面印刷上述UV涂料，即得到厚度22微米彩色涂层。用表面雕刻有点状花纹(30线/英寸，深度22微米)的硬橡胶辊筒滚压玻璃表面的UV彩色涂层，同时从玻璃反面照射UV光，使辊压成型的液体涂层瞬间固化干燥，UV照射能量800毫焦/平方厘米，光固化后的玻璃直接送入钢化炉钢化(680-720℃/220秒)，即制得高透光彩色钢化玻璃图案，远距离观看为色彩均匀一致的金色玻璃，近看表面分布有许多透光小孔，测定透光率等理化指标，见附表1。
实施例2
蓝色压纹钢化UV涂层配方(原料质量百分比)：
Figure BDA0002978425040000062
将上述配方中的B-3131聚合物与HDDA 在60-80℃条件下搅拌溶解成均匀液体，与其余各组分混合均匀制得彩色UV涂料，用200目丝网版在光伏玻璃表面印刷上述UV涂料，即得到厚度20微米彩色涂层。用表面雕刻有点状花纹(30线/英寸，深度20微米)的硬橡胶辊筒滚压玻璃表面的UV彩色涂层，同时从玻璃反面照射UV光，使辊压成型的液体涂层瞬间固化干燥，UV照射能量1100毫焦/平方厘米，光固化后的玻璃直接送入钢化炉钢化(680-720℃/220秒)，即制得高透光彩色钢化玻璃图案，远距离观看为色彩均匀一致的蓝色色玻璃，近看表面分布有许多透光小孔，测定透光率等理化指标，见附表1。
实施例3
白色压纹钢化UV涂料配方(原料质量百分比)：
Figure BDA0002978425040000071
将上述配方中的B-3131聚合物与IBOMA在60-80℃条件下搅拌溶解成均匀液体，与其余各组分混合均匀制得彩色UV涂料，用200目丝网版在光伏玻璃表面印刷上述UV涂料，即得到厚度22微米彩色涂层。用表面雕刻有点状花纹(30线/英寸，深度20微米)的硬橡胶辊筒滚压玻璃表面的UV彩色涂层，同时从玻璃反面照射UV光，使辊压成型的液体涂层瞬间固化干燥，UV照射能量1500毫焦/平方厘米，光固化后的玻璃直接送入钢化炉钢化(680-720℃/220秒)，即制得高透光彩色钢化玻璃图案，远距离观看为色彩均匀一致的白色玻璃，近看表面分布有许多透光小孔，测定透光率等理化指标，见附表1。
对比例1
无压纹灰色钢化UV涂层配方(原料质量百分比)：
Figure BDA0002978425040000072
将实例1中的彩色UV涂料，用200目丝网印刷，得到厚度22微米彩色涂层，不压纹、直接UV光固化，UV照射能量800毫焦/平方厘米，送入钢化炉钢化(680-720℃/220秒)，制得金色钢化玻璃面板，测定透光率等理化指标，见附表1。
对比例2
无压纹蓝色钢化UV涂层配方(原料质量百分比)：
Figure BDA0002978425040000081
将实例2中的蓝色UV涂料，用200目丝网印刷，得到厚度20微米彩色涂层，不压纹、直接UV光固化，UV照射能量1100毫焦/平方厘米，送入钢化炉钢化(680-720℃/220秒)，制得蓝色钢化玻璃面板，测定透光率等理化指标，见附表1。
对比例3
无压纹白色钢化UV涂料配方(原料质量百分比)：
Figure BDA0002978425040000082
将实例3中的白色UV涂料，用200目丝网印刷，得到厚度21微米彩色涂层，不压纹、直接UV光固化，UV照射能量1500毫焦/平方厘米，送入钢化炉钢化(680-720℃/220秒)，制得银色钢化玻璃面板，测定透光率等理化指标，见附表1。
高温钢化UV彩色涂层性能评价
对实施例1-3与对比例1-3的高温钢化UV彩色涂层的性能进行测试，测试结果见表1。
表1高温钢化UV彩色涂层的性能测试结果
Figure BDA0002978425040000091
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高温钢化型彩色光伏玻璃面板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将UV彩色钢化涂料涂布于光伏玻璃面板表面，形成UV彩色钢化涂层；
(2)将具有凸起阵列的模板与UV彩色钢化涂层压合，对UV彩色钢化涂层进行机械压纹；同时对UV彩色钢化涂层照射紫外光，使UV彩色钢化涂层初步干燥固化；
(3)脱除模板，UV彩色钢化涂层上形成与凸起阵列互补的透光孔；
(4)对脱模后的UV彩色钢化涂层进行高温钢化，得到所述的高温钢化型彩色光伏玻璃面板；
以原料的质量百分比计，所述的UV彩色钢化涂料包括：热塑性聚合物8-25％；低粘度光活性稀释剂10-25％；光敏剂1-3％；透明玻璃熔剂50-65％；无机颜料0.1-15％；流平剂0.01-3％；
所述的UV彩色钢化涂层的厚度为10-50μm；所述的透光孔的深度为10-50μm。
2.根据权利要求1所述的高温钢化型彩色光伏玻璃面板的生产方法，其特征在于，所述的热塑性聚合物为甲基丙烯酸丁酯共聚物和/或醋酸丁酸纤维素树脂；所述的甲基丙烯酸丁酯共聚物的重均分子量为15000-200000，酸值≤3mgKOH/g，玻璃化温度为30-35℃。
3.根据权利要求1所述的高温钢化型彩色光伏玻璃面板的生产方法，其特征在于，所述的光活性稀释剂为官能度为1-3的低粘度光敏性(甲基)丙烯酸酯类单体中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高温钢化型彩色光伏玻璃面板的生产方法，其特征在于，所述的玻璃熔剂为耐酸的无铅透明玻璃粉末，密度为2.3-2.8g/cm3，钢化温度为680-720℃，膨胀系数为80-89，细度≤10微米，折射率为1.84-1.68。
5.根据权利要求1所述的高温钢化型彩色光伏玻璃面板的生产方法，其特征在于，所述的流平剂为具有防粘连及流平功能的有机硅助剂。
6.根据权利要求1所述的高温钢化型彩色光伏玻璃面板的生产方法，其特征在于，步骤(2)中，照射的紫外光的波长为350-420nm；紫外光照射的能量为500-2100毫焦/平方厘米。
7.根据权利要求1所述的高温钢化型彩色光伏玻璃面板的生产方法，其特征在于，高温钢化温度为650-720℃，高温钢化时间为120-230s。
8.一种高温钢化型彩色光伏玻璃面板，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的生产方法生产得到。
9.一种彩色太阳能光伏组件，其它在于，包括如权利要求8所述的高温钢化型彩色光伏玻璃面板。
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