CN113193065A - 一种具有布纹涂层的彩色太阳能面板及其生产方法、彩色太阳能光伏组件 - Google Patents

一种具有布纹涂层的彩色太阳能面板及其生产方法、彩色太阳能光伏组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有布纹涂层的彩色太阳能面板及其生产方法,生产方法包括以下步骤:(1)将LED光固化彩色油墨通过丝网版漏印于透明基底上,形成类似于布纹图案的彩色涂层;(2)用LED光照射彩色涂层,使彩色涂层初步固化,保持布纹图案不变形;(3)对初步固化后的彩色涂层进行加热后固化,形成高透光率的具有布纹涂层的彩色太阳能面板;以原料的质量百分比计,所述的LED光固化彩色油墨包括:光敏聚合物45‑65%;光活性稀释剂12‑27%;光敏剂1‑5%;颜料3‑15%;触变剂1‑10%。本发明还公开了该彩色太阳能面板在彩色太阳能光伏组件中的应用。本发明创造性地解决了太阳能产品美观度与透光率无法统一的矛盾。

Description

一种具有布纹涂层的彩色太阳能面板及其生产方法、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,尤其涉及一种具有布纹涂层的彩色太阳能面板及其生产方法、彩色太阳能光伏组件。
背景技术
光伏要进城,美观须先行。太阳能要进入城市,必须符合大众的审美需求,美观度是前提,发电效率再高的太阳能,如果不改变黑、丑、笨的本来面目,就无法在城市大批量推广,彩色太阳能是城市碳中和的刚性需求。
由于太阳能电池片呈深蓝色或黑色,所以太阳能组件也呈深色。如何让蓝黑色光伏组件呈现出亮丽的色彩,且不降低透光率,不影响光电转换效率,已经成为太阳能发展的技术障碍。在光伏玻璃表面印刷一层彩色涂层遮盖住黑底是一种有效方法,但同时也降低了透光率,不同程度的影响了太阳能产品的发电效率。
申请号为CN202110281087.4的中国专利文献公开了一种具有蜂窝状彩色涂层的太阳能面板及其生产方法、彩色太阳能光伏组件,生产方法包括以下步骤:将UV彩色油墨涂布于透明基底上,并对进行预热,预热后用紫外光照射UV彩色涂层进行初步固化,采用激光束对初步固化后的UV彩色涂层进行倾斜打孔,形成透光孔,使UV彩色涂层形成蜂窝状结构;对打孔后的涂层进行加热后固化,形成具有蜂窝状彩色涂层的太阳能面板;
上述激光刻蚀打孔工艺自动化程度高,提高了透光率,但设备投资大,生产成本偏高,不利于彩色太阳能产品大批量推广。
申请号为CN201210281099.7的中国专利文献公开了一种高透光彩色太阳能面板的生产方法、彩色太阳能光伏组件,生产方法包括以下步骤:将UV固化彩色油墨涂布于透明基底上,形成UV固化彩色涂层;将具有凸起阵列的模板与UV固化彩色涂层压合,对UV固化彩色涂层进行机械压纹;同时对UV固化彩色涂层照射紫外光,使UV固化彩色涂层干燥固化;脱除模板,彩色涂层上形成与凸起阵列互补的透光孔;对脱模后的彩色涂层进行后固化,得到所述的高透光彩色太阳能面板。机械压纹工艺确实提高了涂层透光率,但制作压纹模板费用大、成本高,工艺复杂。
因此有必要研发高效率、低成本、无污染、投资少、高透光的彩色光伏产品,以利于大批量生产和应用。
发明内容
本发明提供了一种具有布纹涂层的彩色太阳能面板的生产方法,用丝网版将LED光固化彩色油墨直接漏印在透明基底上,形成具有布纹涂层的彩色太阳能面板,透光率明显提高,且工艺简单。
本发明的技术方案如下:
一种具有布纹涂层的彩色太阳能面板的生产方法,包括以下步骤:
(1)将LED光固化彩色油墨通过丝网版漏印于透明基底上,形成类似于布纹图案的彩色涂层;
(2)用LED光照射彩色涂层,使彩色涂层初步固化,保持布纹图案不变形;
(3)对初步固化后的彩色涂层进行加热后固化,形成高透光率的具有布纹涂层的彩色太阳能面板;
以原料的质量百分比计,所述的LED光固化彩色油墨包括:光敏聚合物45-65%;光活性稀释剂12-27%;光敏剂1-5%;颜料3-15%;触变剂1-10%。
光敏聚合物是彩色涂层的主要成分之一,决定着固化膜对基底的附着牢度、表面硬度等多方面性能。高官能度含氟光敏树脂可以提高涂层表面硬度,并改进涂层耐候性能。低能量固化光敏树脂加快LED光固化速度。
所述的光敏聚合物为改性环氧丙烯酸酯、氟改性聚氨酯丙烯酸酯、或低能量LED光固化改性聚酯树脂中的至少一种;官能度为2-6。
该光敏聚合物具有良好的耐黄变性能,LED光固化能量低,固化速度快,保证了彩色涂层对玻璃具有优异的附着牢度、耐候、耐盐雾、耐高低温性能。
优选的,所述的光敏聚合物为以下聚合物中的至少一种:
广州五行材料科技有限公司的低能量固化耐黄变改性环氧丙烯酸酯G5100X、G5200X、G5292,官能度为2;中山市仟佑化学材料有限公司公司的特种改性环氧树脂UV1510C、UV1510A,官能度为2;长兴特殊材料有限公司的氟改性聚氨酯丙烯酸酯61998,官能度为15;上海宝润化工有限公司的氟改性聚氨酯丙烯酸酯树脂7468,官能度为4;肇庆市宝骏化工有限公司的官能度为4的LED光固化树脂LED-UV3、官能度为6的LED光固化树脂LED-UV-6。
所述的光活性稀释剂为低粘度丙烯酸酯单体中的至少一种,官能度为1-6。低粘度光活性稀释剂主要用于调节LED光固化彩色油墨的粘度和油墨固化膜性能。
优选的,所述的光活性稀释剂为丙烯酸异冰片酯(IBOA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、乙氧化1,6己二醇二丙烯酸酯、丙烯酰吗啉(ACMO)、甲基丙烯酸氧杂环丁烷酯、3,3,5-三甲基环己基丙烯酸酯、三环葵烷二甲醇二丙烯酸酯(EM2204)和广州博兴科技有限公司的LED-43单体中的至少一种。
所述的光敏剂可选择常规市售光敏剂。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)、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)中的至少一种。
所述的触变剂为亲油型或亲水型气相法白炭黑;比表面积为150-380平米/克;pH值为3.9-4.5(4%悬浮液);二氧化硅含量≥99.8%。
进一步优选的,所述的触变剂为亲水型HL150、HL200、HL300、HL380,亲油型HB151、HB152、HB151D中的至少一种。
触变剂主要用于提高油墨的触变性,控制流动性,保证印刷出来的布纹不会短时间流平、消失,从而控制布纹涂层的透光率。
所述的附着力促进剂为带有双键的磷酸脂单体;进一步优选的,所述的附着力促进剂为广州润奥化工材料有限公司的9107、9108,日本化药株式会社的PM-2中的至少一种。
所述的颜料为耐候性颜料。可以是无机颜料,也可以是有机颜料;可以是透明的,如彩色珠光粉、彩色岩片等;也可以是不透明的,如金属颜料片状铝粉、铜粉、无机颜料如纳米透明氧化铁红、铁黄等。
所述的透明基底为玻璃或透明塑料薄膜。基底为透明塑料薄膜时,制备的太阳能面板可用于制备柔性彩色太阳能光伏组件。
步骤(1)中,所述的丝网版为未经制版的空白丝网版;依靠丝网布本身纹路,将触变性UV油墨漏印形成布纹图案;所述丝网版的丝网目数为100-300目;丝径30-100微米;彩色涂层厚度为10-50微米。
进一步优选的,所述丝网版的丝网目数为120-220目;丝径45-80微米;彩色涂层厚度为15-35微米。
彩色涂层的透光率与丝网版丝径大小、LED光固化彩色油墨的流动性或触变性直径相关。丝径越大,开孔面积越小,漏印在透明基底上的墨量越少,透光率越高;油墨触变性越强,流动性越低,印刷的网点越清晰,透光率越高。
所述的布纹涂层的透光面积为布纹涂层总面积的3-45%。该技术方案既不影响产品的色彩与外观,又可显著提高涂层透光率。
优选的,所述的布纹涂层的透光面积为布纹涂层总面积的5-30%。
步骤(2)中,用LED光照射彩色涂层是指用单波长LED紫外光照射印刷好的布纹涂层,使液体涂层内的物质发生辐射聚合或辐射交联等光固化反应,让彩色涂层快速干燥固化,尤其是较小的布纹边沿不渗沿,不变形。
普通的UV光在空气中照射彩色涂层时,会产生臭氧,污染环境,能耗较大,无法用于热敏塑料薄膜;紫外光照能量太小,涂层固化不彻底,表面硬度低,耐水性等综合性能差;紫外光照能量太大,固化膜黄变,从而影响透光率和光电转换效率。
优选的,照射的LED光的波长为365-405nm;优选为365nm、385nm、395nm或405nm;最优选为395nm。
不同的涂层厚度,不同的颜色,固化涂层所需的LED光能量各不一样。LED光照射的能量为150-1100毫焦/平方厘米。
步骤(3)中,所述的加热后固化是指对光固化好的彩色涂层进行IR加热。IR加热温度和时间都会影响彩色涂层的综合性能。温度低于80℃时,性能改善不明显,而温度高于200℃时,会导致涂层变黄老化。
优选的,所述的加热后固化为IR加热固化;温度为80-20℃;时间为3-20min。
进一步优选的,温度为120-180℃;时间为3-10min。
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具有布纹涂层的彩色太阳能面板。
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,包括上述具有布纹涂层的彩色太阳能面板。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明的生产方法直接利用丝网布本身的布纹图案,直接将LED光固化油墨漏印在透明基底上,形成具有布纹肌理的彩色涂层,使太阳光能够透过涂层布纹间的空隙,直接照射到电池片表面,透光率明显提高。所生产的彩色太阳能面板,色彩及美观度不受影响,创造性地解决了太阳能产品美观度与透光率无法统一的矛盾;
(2)本发明的生产方法工艺简单、无需晒制感光网板,不需感光胶,无废水产生,投资小,成本低,适合大批量生产;
(3)本发明的生产方法可通过改变网布丝径的粗细、网目的大小以及LED光固化油墨的触变性,方便地控制布纹涂层的透光率,平衡不同颜色涂层之间的透光率偏差,使不同颜色涂层的透光率保持相近,拓宽了太阳能产品的色彩选择范围,可有降低光伏组件发生热斑效应、降低烧毁光伏组件的概率;
(4)本发明的LED光固化油墨不含挥发性VOC,LED紫外光不产生臭氧,具有环保、节能、高效的优势。
附图说明
图1为丝网版的网格结构示意图;
图2为布纹涂层的图案示意图;
图3为彩色太阳能面板的截面示意图。
具体实施方式
实施例1
布纹状金色LED涂层配方(原料质量百分比):
Figure BDA0003030140100000061
将上述配方中各组分搅拌、研磨均匀,制成触变性明显的牙膏状金色油墨,采用丝径45微米的200目空白丝网版在玻璃表面印刷上述牙膏状金色油墨,即得到厚度20微米布纹彩色涂层,透光布纹面积7%;LED光固化波长395nm,照射能量400毫焦/平方厘米;光固化好的玻璃于160℃条件下加热7分钟,即制得布纹状金色太阳能玻璃面板。远距离观看为色彩均匀一致金色玻璃,近看表面为布纹图案,测定透光率等理化指标,见附表1。
实施例2
布纹状金色LED涂层配方(原料质量百分比):
Figure BDA0003030140100000062
将上述配方中各组分搅拌、研磨均匀,制成触变性明显的牙膏状金色油墨,采用丝径55微米的200目空白丝网版在玻璃表面印刷上述牙膏状金色油墨,即得到厚度21微米布纹彩色涂层,透光布纹面积10%;LED光固化波长395nm,照射能量400毫焦/平方厘米;光固化好的玻璃于160℃条件下加热7分钟,即制得布纹状金色太阳能玻璃面板。远距离观看为色彩均匀一致金色玻璃,近看表面为布纹图案,测定透光率等理化指标,见附表1。
实施例3
布纹状金色LED涂层配方(原料质量百分比):
Figure BDA0003030140100000071
将上述配方中各组分搅拌、研磨均匀,制成触变性明显的牙膏状金色油墨,采用丝径65微米的200目空白丝网版在玻璃表面印刷上述金色油墨,即得到厚度22微米布纹彩色涂层,透光面积13%;LED光固化波长395nm,照射能量400毫焦/平方厘米;光固化好的玻璃于160℃条件下加热7分钟,即制得布纹状金色太阳能玻璃面板。远距离观看为色彩均匀一致金色玻璃,近看表面呈现明显的布纹图案,测定透光率等理化指标,见附表1。
实施例4
布纹状银白色LED涂层配方(原料质量百分比):
Figure BDA0003030140100000072
Figure BDA0003030140100000081
将上述配方中各组分搅拌、研磨均匀,制成触变性明显的牙膏状银白色油墨,采用丝径65微米、200目空白丝网版在玻璃表面印刷上述银白色触变性油墨,即得到厚度22微米布纹涂层,透光孔面积13%,LED光固化波长395nm,照射能量500毫焦/平方厘米;光固化好的玻璃于170℃条件下加热6分钟,即制得布纹状银白色太阳能玻璃面板。远距离观看为色彩均匀一致银白色玻璃,近看表面为银白色布纹涂层,测定透光率等理化指标,见附表1。
图1为上述实施例中使用的丝网布的网格结构示意图,该丝网布是未经制版的空白丝网印刷版。
图2上述实施例生产的彩色太阳膜面板表面的布纹涂层的布纹图案示意图,图3为彩色太阳膜面板的截面示意图。由图2和图3可知,布纹涂层具有透明的透光孔或透光缝隙,显著提高了彩色涂层的透光率,并且彩色涂层的色彩外观未受影响。
对比例1
无布纹金色LED涂层配方
将实例1中的触变剂去掉,其余组分不变,搅拌均匀、研磨得到无触变性的金色油墨,采用丝径45微米的200目空白丝网版在玻璃表面印刷上述金色油墨,即得到厚度20微米无布纹彩色涂层,透光面积0%;LED光固化波长395nm,照射能量400毫焦/平方厘米;光固化好的玻璃于160℃条件下加热7分钟,即制得平整光亮的金色太阳能玻璃面板。远距离观看为色彩均匀一致金色玻璃,近看表面无布纹图案,测定透光率等理化指标,见附表1。
对比例2
无布纹银白色LED涂层配方(原料质量百分比):
Figure BDA0003030140100000082
Figure BDA0003030140100000091
将上述配方中各组分搅拌、研磨均匀,制成流动性良好的银白色油墨,采用丝径65微米、200目空白丝网版在玻璃表面印刷上述银白油墨,即得到厚度22微米布纹涂层,透光孔面积0%,LED光固化波长395nm,照射能量500毫焦/平方厘米;光固化好的玻璃于170℃条件下加热6分钟,即制得布纹状银白色太阳能玻璃面板。远距离观看为色彩均匀一致银白色玻璃,近看表面为银白色无布纹涂层,测定透光率等理化指标,见附表1。
对实施例1-4与对比例1-2的LED涂层性能进行测试,结果见表1。
表1彩色布纹涂层透光率
Figure BDA0003030140100000092
由表1可知,本发明不改变涂层色彩及丝网目数,采用触变性油墨印刷的布纹涂层透光率明显高于无布纹图案的涂层透光率,说明布纹的透明缝隙显著提高了涂层透光率。
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)

1.一种具有布纹涂层的彩色太阳能面板的生产方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将LED光固化彩色油墨通过丝网版漏印于透明基底上,形成类似于布纹图案的彩色涂层;
(2)用LED光照射彩色涂层,使彩色涂层初步固化,保持布纹图案不变形;
(3)对初步固化后的彩色涂层进行加热后固化,形成高透光率的具有布纹涂层的彩色太阳能面板;
以原料的质量百分比计,所述的LED光固化彩色油墨包括:光敏聚合物45-65%;光活性稀释剂12-27%;光敏剂1-5%;颜料3-15%;触变剂1-10%。
2.根据权利要求1所述的具有布纹涂层的彩色太阳能面板的生产方法,其特征在于,所述的光敏聚合物为改性环氧丙烯酸酯、氟改性聚氨酯丙烯酸酯、或低能量LED光固化改性聚酯树脂中的至少一种;官能度为2-6。
3.根据权利要求1所述的具有布纹涂层的彩色太阳能面板的生产方法,其特征在于,所述的触变剂为亲油型或亲水型气相法白炭黑;比表面积为150-380平米/克;pH值为3.9-4.5;二氧化硅含量≥99.8%。
4.根据权利要求1所述的具有布纹涂层的彩色太阳能面板的生产方法,其特征在于,所述的丝网版为未经制版的空白丝网版;所述丝网版的丝网目数为100-300目;丝径30-100微米;彩色涂层厚度为10-50微米。
5.根据权利要求1所述的具有布纹涂层的彩色太阳能面板的生产方法,其特征在于,所述的布纹涂层的透光面积为布纹涂层总面积的3-45%。
6.根据权利要求1所述的具有布纹涂层的彩色太阳能面板的生产方法,其特征在于,步骤(2)中,照射的LED光的波长为365-405nm;LED光照射的能量为150-1100毫焦/平方厘米。
7.根据权利要求1所述的具有布纹涂层的彩色太阳能面板的生产方法,其特征在于,所述的加热后固化为IR加热固化;温度为80-200℃;时间为3-20min。
8.一种具有布纹涂层的彩色太阳能面板,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,其特征在于,包括如权利要求8所述的具有布纹涂层的彩色太阳能面板。
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