CN113583488A - 一种光伏防尘亲水自清洁材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光伏防尘亲水自清洁材料及其制备方法，所述光伏防尘亲水自清洁材料按照质量份数包括：去离子水：50‑100份、溶液A：20‑35份、g‑C3N4：0.1‑0.5份、纳米TiO2：1‑5份、粘结剂B：1‑20份及耐磨剂C：0.1‑3份；本发明以g‑C3N4和纳米TiO2作为主要成分，通过协同作用，形成一层强氧化的羟基，具有防尘，防污自清洁的效果。

Description

一种光伏防尘亲水自清洁材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防尘材料技术领域，更具体地说，它涉及一种光伏防尘亲水自清洁材料及其制备方法。
背景技术
作为未来清洁、高效、永不衰竭的绿色能源技术之一，太阳能技术近年应用越来越广泛，而太阳能利用与传统玻璃产业相结合的产品——太阳能光伏玻璃产业正成为目前世界上增长最快的高新技术产业之一，被誉为新兴的朝阳产业。近年来，光伏发电行业发展迅猛，装机容量经历了爆发式的增长。由于国家政策的影响鼓励发展分布式光伏发电，分布式光伏发电也得到了快速发展。特别是鼓励与提倡利用居民楼顶和厂区楼顶来安装分布式并网光伏发电模式。中国光伏行业协会发布的《2015～2016中国光伏产业年度报告》中指出，具有防灰、防尘、防污染、易清洁特点的光伏玻璃成为近来业内关注的重点之一。相关数据显示，污染或风沙较大的地区，光伏组件的表面灰尘和污垢使光伏平均发电效率大幅度下降，频繁的电站后期维护和清洁不仅导致我国光伏发电项目后期损失增加，而且影响组件的使用寿命。
频繁的清洁，不仅会在太阳能板上留下划痕，还可能会破坏太阳能电池板，造成其表面变质，降低太阳能光伏电池的效率。据统计，如若长期不进行清理，光伏组件表面形成区域污垢后发电量会降低10％以上。于是进一步提高光电转换率以及保持长期、高效率的光传输不仅仅对于光伏电池的使用效率，乃至于光伏发电的投资回收期以及光伏发电的推广应用都具有关键的现实意义。
因此，研发出一种具备光伏防尘自清洁功能、成本较低、不破坏太阳能板的自洁净材料迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种光伏防尘亲水自清洁材料及其制备方法，具有防尘、抗静电、耐脏污及自清洁的优点；本发明还提供其制备方法，成本低，科学合理，简单易行。
为实现上述目的，本发明提供了一种光伏防尘亲水自清洁材料。具体地，所述光伏防尘亲水自清洁材料包括以下质量份数：
Figure BDA0003214173760000021
可选的，还包括润湿分散剂及附着力助进剂；所述润湿分散剂质量份数为1-5份；所述附着力助进剂的质量份数为0.1-0.5份。
可选的，按照质量份数包括：
Figure BDA0003214173760000022
Figure BDA0003214173760000031
可选的，所述溶液A为乙醇，甲醇或异丙醇中的一种或者几种。
可选的，所述粘结剂B为硅凝胶，水性聚氨酯，水性丙烯酸树脂和环氧树脂中一种或者多种。
可选的，所述耐磨剂C为石蜡，纳米二氧化铝和纳米氧化锌中一种或者几种。
可选的，所述纳米TiO2的粒径为1-5nm。
一种光伏防尘亲水自清洁材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1：将g-C3N4加入去离子水中超声分散30min后，添加纳米TiO2，调节PH值5-6，加入溶液A，搅拌分散下加入耐磨剂C，继续搅拌，得到均匀的超亲水分散溶液；
S2：将粘结剂B加入到S1中均匀的超亲水分散液中，继续搅拌30min后依次加入润湿剂和附着力促进剂，继续搅拌45-60分钟，即可得到防尘自清洁浆料；
S3：将S2中所得的防尘自清洁浆料均匀地喷涂在光伏玻璃上，常温固化或者高温烧结后，即可得到光伏玻璃防尘亲水自清洁材料。
可选的，所述S1中搅拌分散转速为800-1200r/min、搅拌时间为30-45min；所述S2中搅拌分散转速为500-800r/min。
可选的，所述S3中常温固化时间为24-48h，高温烧结温度为300-500℃，烧结时间为2-3h。
本发明中的纳米TiO2在紫外光的照射下，激发本身表面活性，形成一层强氧化的羟基，强氧化对表面污染具有分解作用，羟基具有亲水性能，从而实现通过雨水的冲洗带走光伏玻璃表面的灰尘；羟基同时有很强的氧化能力，与细菌内的有机物反应，攻击有机物的不饱和键或抽取氢原子产生新自由基，激发链式反应，最终致使细菌分解，达到抗菌的作用。
本发明中的g-C3N4，是一种典型的聚合物半导体，其结构中的C和N原子以sp2杂化形成高度离域的π共轭体系。可以吸收太阳光谱中波长小于475nm的蓝紫光。光响效应更加敏锐，有效活化分子氧，产生超氧自由基，用于有机官能团的光催化转化和有机污染物的光催化降解，在纳米TiO2的协同作用下，防尘抗污效果更佳。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1.本发明通过原料简单的混合就能制备出防尘自清洁材料，通过简单的滚涂或者喷涂工艺就能实现大面积的施工，合成条件简单，操作工艺简便，有利于实现大规模的工业化生产和大面积的施工。
2.本发明户外实验防尘效果甚佳，起到防尘防污自清洁的效果。
3.本发明已在光伏发电站应用实验，防尘自洁效果不错，减少光伏发电站的清洁次数，而且还提升了发电效率。
4.本发明结合各种材料的性能特点，针对光伏玻璃，特研发了一种光伏防尘亲水自清洁的涂层材料。
附图说明
图1是本发明的亲水性能测试图；
图2是本发明的防尘性能测试图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
一种光伏防尘亲水自清洁材料，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003214173760000051
以上光伏防尘亲水自清洁材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：室温下，将0.2份的g-C3N4加入到50份去离子水中，超声波分散30min后，添加1份的纳米TiO2，调节PH值到5-6，加入30份乙醇溶液，搅拌15分钟后，再加入0.1份纳米氧化锌，再搅拌30分钟，搅拌转速为1000r/min，即可得到超亲水分散液；
S2：室温下，在S1得到的超亲水分散液中加入6份硅溶胶，搅拌分散30min后，依次加入1份润湿分散剂，0.1份附着力促进剂，继续搅拌45-60min，得到防尘自清洁纳米浆料；
S3:采用滚涂工艺,在光伏玻璃上滚涂S2中所制得的防尘自清洁纳米浆料，常温放置24h后，即可得到光伏玻璃防尘亲水自清洁材料。
实施例2
一种光伏防尘亲水自清洁材料，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003214173760000052
Figure BDA0003214173760000061
以上光伏防尘亲水自清洁材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：室温下，将0.3份的g-C3N4加入到50份去离子水中，超声波分散30min后，添加1份的纳米TiO2，调节PH值到5-6，加入30份乙醇溶液，搅拌15分钟后，再加入0.2份纳米氧化锌，再搅拌30分钟，搅拌转速为1000r/min，即可得到超亲水分散液；
S2：室温下，在S1得到的超亲水分散液中加入10份硅溶胶，搅拌分散30min后，依次加入1份润湿分散剂，0.1份附着力促进剂，继续搅拌45-60min，得到防尘自清洁纳米浆料；
S3:采用滚涂工艺,在光伏玻璃上滚涂S2中所制得的防尘自清洁纳米浆料，常温放置24h后，即可得到光伏玻璃防尘亲水自清洁材料。
实施例3
一种光伏防尘亲水自清洁材料，包括如下质量份数的原料：
Figure BDA0003214173760000062
Figure BDA0003214173760000071
以上光伏防尘亲水自清洁材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：室温下，将0.2份的g-C3N4加入到50份去离子水中，超声波分散30min后，添加1.5份的纳米TiO2，调节PH值到5-6，加入30份乙醇溶液，搅拌15分钟后，再加入0.2份纳米氧化锌，再搅拌30分钟，搅拌转速为1000r/min，即可得到超亲水分散液；
S2：室温下，在S1得到的超亲水分散液中加入6份硅溶胶，搅拌分散30min后，依次加入1份润湿分散剂，继续搅拌45-60min，得到防尘自清洁纳米浆料；
S3:采用滚涂工艺,在光伏玻璃上滚涂S2中所制得的防尘自清洁纳米浆料，在300-500℃的高温下烧结1-2h，即可得到光伏玻璃防尘亲水自清洁材料。
以实施例2为代表，对本发明光伏玻璃防尘亲水自清洁材料进行分析，其它实施例分析结果基本与实施例2相同，不再逐一提供。
采用中国东莞市普赛特检测设备有限公司生产的整体倾斜接触角测量仪对本发明实施例2的亲水性能进行表征；从图1中可以看出，水在光伏玻璃表面的接触角小于10°，说明材料具有超亲水水性能。
采取空白对比，扬尘的方法对实施案例2防尘性能进行表征；从图2中可以看出，滚涂了光伏玻璃防尘亲水自清洁材料的一边具有优异的防尘效果，说明制备的材料具良好的防尘性，能抵抗空气中灰尘附着。
项目 测试标准或方法 结果
接触角/° GB/T26490-2011 ＜10
耐沾污性/级 GB/T9780-2013 不粘粉尘
附着力/级 GB/T1720-1979 0
耐水性(96h) GB/T1733-1993 无起泡，无脱落，防尘OK
耐碱性(48h) GB/T9265-2009 无起泡，无脱落，防尘OK
耐盐水(3％NaCl/48h) GB/T9724-1988 无起泡，无脱落，防尘OK
耐热性(150℃/24h) GB/T1735-2009 无起泡，无脱落，防尘OK
铅笔硬度 GB/T6739-2006 3H
耐温变性 GB/18244 -18～50℃(5个循环)，无异常
耐老化 GB/T18244 2000h，防尘OK
表1实施例2的其它性能测试结果
从表1中可以看出，此防尘亲水自清洁材料不仅具有优异的防尘亲水自清洁性能，还有优秀的耐老化、耐温变、耐热、耐盐水、耐碱、耐水、附着力性能及3H的高铅笔硬度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光伏防尘亲水自清洁材料，其特征在于，按照质量份数包括：
Figure FDA0003214173750000011
2.根据权利要求1所述一种光伏防尘亲水自清洁材料，其特征在于，还包括润湿分散剂及附着力助进剂；所述润湿分散剂质量份数为1-5份；所述附着力助进剂的质量份数为0.1-0.5份。
3.根据权利要求2所述一种光伏防尘亲水自清洁材料，其特征在于，按照质量份数包括：
Figure FDA0003214173750000012
4.根据权利要求1所述一种光伏防尘亲水自清洁材料，其特征在于，所述溶液A为乙醇，甲醇或异丙醇中的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述一种光伏防尘亲水自清洁材料，其特征在于，所述粘结剂B为硅凝胶，水性聚氨酯，水性丙烯酸树脂和环氧树脂中一种或者多种。
6.根据权利要求1所述一种光伏防尘亲水自清洁材料，其特征在于，所述耐磨剂C为石蜡，纳米二氧化铝和纳米氧化锌中一种或者几种。
7.根据权利要求1所述一种光伏防尘亲水自清洁材料，其特征在于，所述纳米TiO2的粒径为1-5nm。
8.根据权利要求1-7所述的任何一种光伏防尘亲水自清洁材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1：将g-C3N4加入去离子水中超声分散30min后，添加纳米TiO2，调节PH值5-6，加入溶液A，搅拌分散下加入耐磨剂C，继续搅拌，得到均匀的超亲水分散溶液；
S2：将粘结剂B加入到S1中均匀的超亲水分散液中，继续搅拌30min后依次加入润湿剂和附着力促进剂，继续搅拌45-60分钟，即可得到防尘自清洁浆料；
S3：将S2中所得的防尘自清洁浆料均匀地喷涂在光伏玻璃上，常温固化或者高温烧结后，即可得到光伏玻璃防尘亲水自清洁材料。
9.根据权利要求8所述一种光伏防尘亲水自清洁材料的制备方法，其特征在于：所述S1中搅拌分散转速为800-1200r/min、搅拌时间为30-45min；所述S2中搅拌分散转速为500-800r/min。
10.根据权利要求8所述一种光伏防尘亲水自清洁材料的制备方法，其特征在于：所述S3中常温固化时间为24-48h，高温烧结温度为300-500℃，烧结时间为2-3h。
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