CN113998891B - 一种低钛高反射釉料及其制备方法、一种高反射光伏背板玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低钛高反射釉料及其制备方法、一种高反射光伏背板玻璃及其制备方法，原料：金红石钛白粉15‑32份、亚钛粉1‑18份、低熔点玻璃粉35‑37份、助剂2‑4份、水性调墨油28份。将低钛高反射釉料涂覆在光伏玻璃上，先高温烘干，再高温钢化后，冷却至室温，即可得到高反射光伏背板玻璃。与现有技术相比，本发明通过亚钛粉部分替代钛白粉混合使用，钛白粉用量相对减少。具有较高较稳定的反射率，所制得的涂覆有低钛高反射釉料的光伏玻璃反射率在76％‑82％。

Description

一种低钛高反射釉料及其制备方法、一种高反射光伏背板玻 璃及其制备方法

技术领域

本发明属于光伏用釉料领域，具体涉及一种低钛高反射釉料及其制备方法、一种高反射光伏背板玻璃及其制备方法。

背景技术

太阳能电池组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分，其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。作为光伏组件背面的“防护墙”，背板是光伏组件的重要组成部分，除了起到封装的作用，还要保护内部电池不被环境损害。

市场上大部分太阳能组件的背板材料为有机树脂。光进入电池内部，由于温度变化产生水汽，背板的水汽会使EVA树脂很快分解析出醋酸，从而导致组件内部发生电化学腐蚀，进而增加了出现PID衰减和蜗牛纹发生的概率。

为解决这一问题，科研人员提出双玻组件，背板用涂覆有高反射釉料的光伏玻璃替代，这样电池组件的效率可以提高3％-6％，进而可大大降低发生PID衰减的可能性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低钛高反射釉料及其制备方法，制备方法简单易操作。原材料钛白粉的用量减少，使制备成本降低，可大批量生产。

本发明还有一个目的在于提供一种高反射光伏背板玻璃及其制备方法，利用上述低钛高反射釉料涂覆在光伏玻璃上制备得到。制备的背板玻璃机械性能良好，同时具有高的反射率。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供的一种低钛高反射釉料，包括以下质量份的原料：

金红石钛白粉15-32份、亚钛粉1-18份、低熔点玻璃粉35-37份、助剂2-4份、水性调墨油28份。

所述助剂为粒径为5-15μm的水溶性SiO₂材料。

所述金红石钛白粉和亚钛粉的质量之和为低钛高反射釉料所有原料质量的33％。

本发明提供的一种低钛高反射釉料的制备方法，具体为：

将配方量金红石型钛白粉、亚钛粉、低熔点玻璃粉、水性调墨油和其它掺杂物在室温下搅拌混合，即得低钛高反射釉料。

所述的搅拌混是电动搅拌250-350r/min，30-45min。

其中金红石钛白粉、亚钛粉作为功能增白粉是改变釉料反射率的主要成分，在一定范围内，反射率会随着增白粉量的增加而升高。低熔点玻璃粉的主要作用是有釉料经过钢化后形成的一层膜层，将钛白粉牢固地粘附在光伏玻璃表面，具有一定的附着力。水性调墨油作为这几种物料的溶剂，它的用量决定釉料的粘稠度。其它掺杂物是助剂，防止产品烧结过度。

本发明加入亚钛粉，亚钛粉白度高、色相好、粒径分布均匀，具有高遮盖的功能性，且亚钛粉分散性好，与钛白粉相容性好。且亚钛粉的消费成本较钛白粉有较大幅度降低，钛白粉的市场价格约为亚钛粉的15倍。因此，在不影响产品反射率的前提下，亚钛粉可以部分取代钛白粉，并且起到降低生产成本的目的。另外，本发明亚钛粉、钛白粉为增白剂，水性调墨油和水性溶剂作为溶剂，将钛白粉与低熔点玻璃粉混合，低熔点玻璃粉高温熔化后才能使增白剂牢固附着在玻璃上。

本发明提供的一种高反射光伏背板玻璃，包括上述低钛高反射釉料。

本发明提供的一种高反射光伏背板玻璃的制备方法，包括以下步骤：

将上述制备的低钛高反射釉料涂覆在光伏玻璃上，先高温烘干，再高温钢化后，冷却至室温，即可得到高反射光伏背板玻璃。

所述低钛高反射釉料涂覆在光伏玻璃上，涂覆厚度为10-20μm

所述的高温烘干条件为170℃-230℃烘干15-25min；

所述的高温钢化具体条件为：630℃-715℃反应3-5min。

所述高反射光伏背板玻璃的反射率在76％-82％。

高温烘干是为了将水性调墨油挥发性溶剂除去。钢化条件是为了将低熔点玻璃粉通过高温熔化，从而使釉料能够牢固附着在玻璃表面。

随着建筑行业以及水性涂料市场的迅速发展，市场对钛白粉的需求不断增加。但由于作为原料的钛矿资源紧缺，钛白粉供应不足，价格昂贵，涂料的制造成本不断上涨。生产钛白粉需要大量的能源消耗。一些副产物也与目前提倡的绿色理念背道而驰。因此减少钛白粉用量，寻找钛白粉的有效替代品，是目前可持续发展的新方式。亚钛粉是一种无机非金属新材料，主要成分为SiO₂、Al₂O₃、TiO₂等的化学混合物，具有稳定的晶型结构，且白度高。在水和酸中溶解度很低，相对密度较小。亚钛粉具备填充、载体、助分散、高遮盖等多种功能，可用于涂料、橡胶、复合钛白粉等多种材料当中。添加了亚钛粉的白色颜填料白度高、硬度好，相容性好，可提高终端材料的硬度、耐黄变、耐刮、耐酸碱腐蚀等一系列性能。同时亚钛粉的市场价格也远远低于钛白粉，并且来源更加丰富，在一定程度上，有效降低生产成本。本发明低钛高反射涂料的研究可有效减少涂料对钛白粉的依赖，降低钛白粉的使用，这不仅对太阳能电池行业的发展有着重要意义，对建筑行业以及涂料行业的发展都发挥着极其重要的作用。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

一)原料使用上，通过亚钛粉部分替代钛白粉混合使用，钛白粉用量相对减少。

二)与传统的釉料制备相比，节约了制备成本，可大批量生产。

三)本产品具有较高较稳定的反射率，所制得的涂覆有低钛高反射釉料的光伏玻璃反射率在76％-82％。

附图说明

图1为实施例1低钛高反射釉料涂覆在光伏玻璃上的扫描电子显微镜检测图，此图为釉料的截面图；

图2为实施例1低钛高反射釉料涂覆在光伏玻璃上的扫描电子显微镜检测图；

图3为实施例5高反射釉料涂覆在光伏玻璃上的扫描电子显微镜检测图。

具体实施方式

本发明各原料技术指标如下：

金红石钛白粉：化学名称：TiO₂；金红石型，包裹硅、锆、铝材料；细度：5-30μm；颜色CIEL*：99.6；纯度：99％；中位数粒子大小，μm：0.405；油吸收：16.2；pH＝7.9；在30℃(86°F)(1000欧姆)时的电阻：9.1；反射率75％以上。

亚钛粉：化学混合物：Ti-Al-Si-O，晶型结构，白度>95％，耐化学性、耐磨性、耐候性优；中位径，μm：1.78；吸油值：22；pH：7.0,；堆积比重：0.63。

低熔点玻璃粉：化学混合物，Si-Zn-Na-Ca，细度：5-30μm；通过UV200、PCT48，PID192测试；符合ROHS和REACH欧盟环保标准。

水性调墨油：粘度：10±5Pa.s；流变粘度：8±2Pa.s；低VOC排放，达到国家标准：99％以上高纯度优级三丙醇醚溶剂，含量比例60-80％：优级水溶性改性丙烯酸树脂，含量20-40％。亲水性润湿剂烷基胺盐和羟基纤维素，含量1-4％。

助剂：水溶性SiO₂材料，细度：5-15μm。

实施例1

一种低钛高反射釉料的制备方法，包括以下步骤：

称取金红石钛白粉15g，亚钛粉18g，低熔点玻璃粉37g，水性调墨油28g，水溶性SiO₂材料2g，于室温下电动搅拌300r/min搅拌40min后，即可得到低钛高反射釉料。

一种高反射光伏背板玻璃的制备方法，包括以下步骤：

使用KTQ-II可调式涂膜器将上述低钛高反射釉料均匀涂覆在光伏玻璃上，涂覆厚度为15μm。再将涂有釉料的玻璃于170℃烘箱中烘干15min，再将玻璃置于710℃马弗炉中烧结5min，再于空气中自然冷却到室温，即可得到产品。经反射率仪检测，在600nm波长下，产品反射率为76.5％。

图1是实施例1中原料配比下釉料的截面图。可以看到釉料的内部形貌。图2是实施例1中原料配比下釉料的表面形貌图。

实施例2

一种低钛高反射釉料的制备方法，包括以下步骤：

称取金红石钛白粉17g，亚钛粉16g，低熔点玻璃粉37g，水性调墨油28g，水溶性SiO₂材料2g，于室温下电动搅拌300r/min搅拌40min后，即可得到低钛高反射釉料。

一种高反射光伏背板玻璃的制备方法，包括以下步骤：

使用KTQ-II可调式涂膜器将涂料均匀涂覆在光伏玻璃上，涂覆厚度为15μm。再将涂有釉料的玻璃于180℃烘箱中烘干15min，再将玻璃置于700℃马弗炉中烧结5min，再于空气中自然冷却到室温，即可得到产品。经反射率仪检测，在600nm波长下，产品反射率为78.5％。

实施例3

一种低钛高反射釉料的制备方法，包括以下步骤：

称取金红石钛白粉23g，亚钛粉10g，低熔点玻璃粉37g，水性调墨油28g，水溶性SiO₂材料2g，于室温下电动搅拌300r/min搅拌40min后，即可得到低钛高反射釉料。

一种高反射光伏背板玻璃的制备方法，包括以下步骤：

使用KTQ-II可调式涂膜器将涂料均匀涂覆在光伏玻璃上，涂覆厚度为15μm。再将涂有釉料的玻璃于185℃烘箱中烘干15min，再将玻璃置于715℃马弗炉中烧结5min，再于空气中自然冷却到室温，即可得到产品。经反射率仪检测，在600nm波长下，产品反射率为78.8％。

实施例4

一种低钛高反射釉料的制备方法，包括以下步骤：

称取金红石钛白粉31g，亚钛粉2g，低熔点玻璃粉37g，水性调墨油28g，水溶性SiO₂材料2g，于室温下电动搅拌300r/min搅拌40min后，即可得到低钛高反射釉料。

一种高反射光伏背板玻璃的制备方法，包括以下步骤：

使用KTQ-II可调式涂膜器将涂料均匀涂覆在光伏玻璃上，涂覆厚度为15μm。再将涂有釉料的玻璃于190℃烘箱中烘干15min，再将玻璃置于708℃马弗炉中烧结5min，再于空气中自然冷却到室温，即可得到产品。经反射率仪检测，在600nm波长下，产品反射率为82.0％。

实施例5(对比例)

一种低钛高反射釉料的制备方法，包括以下步骤：

称取金红石钛白粉33g，低熔点玻璃粉37g，水性调墨油28g，其他掺杂物2g，于室温下搅拌40min后，即可得到低钛高反射釉料。

一种高反射光伏背板玻璃的制备方法，包括以下步骤：

使用KTQ-II可调式涂膜器将涂料均匀涂覆在光伏玻璃上，涂覆厚度为15μm。再将涂有釉料的玻璃于180℃烘箱中烘干15min，再将玻璃置于705℃马弗炉中烧结5min，再于空气中自然冷却到室温，即可得到产品。经反射率仪检测，在600nm波长下，产品反射率为82.0％。

图3是实施例5中原料配比下釉料的表面形貌图。

实施例1是用18％的亚钛粉取代了钛白粉后的表面形貌，实施例5是没有亚钛粉取代，只有钛白粉。用亚钛粉部分取代钛白粉制备的釉料与纯钛白粉制备的釉料反射率相同，说明亚钛粉部分取代钛白粉的可行性，反射率相当。

图2和图3的对比说明用亚钛粉取代钛白粉制备的釉料表面形貌与纯钛白粉制备的釉料表面形貌相同。说明亚钛粉可以在不改变材料性能和表面形貌的情况下取代钛白粉，而且能降低成本。

本发明通过将金红石型钛白粉、亚钛粉、低熔点玻璃粉、水性调墨油、水溶性SiO₂材料五种原料按照比例混合，制备出低钛高反射釉料。利用制备的低钛高反射釉料涂覆在光伏玻璃上，通过高温烘干和高温钢化可以得到高反射率的光伏玻璃。本发明通过利用亚钛粉和钛白粉混合使用，使钛白粉含量相对减少。在保持制备的釉料反射率较高的前提下，节约了制备成本，可大批量生产。所制得的涂覆有低钛高反射釉料的光伏玻璃反射率在76％-82％。

Claims (9)

1.一种低钛高反射釉料，其特征在于，所述低钛高反射釉料包括以下质量份的原料：

金红石钛白粉15-32份、亚钛粉1-18份、低熔点玻璃粉35-37份、助剂2-4份、水性调墨油28份；

所述助剂为粒径为5-15μm的水溶性SiO₂材料；

所述金红石钛白粉和亚钛粉的质量之和为低钛高反射釉料所有原料质量的33%。

2.一种权利要求1所述的低钛高反射釉料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：

将配方量金红石型钛白粉、亚钛粉、低熔点玻璃粉、水性调墨油和助剂在室温下搅拌混合，即得低钛高反射釉料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的搅拌混合是电动搅拌250-350r/min，30-45 min。

4.一种高反射光伏背板玻璃，其特征在于，所述高反射光伏背板玻璃包括权利要求1所述低钛高反射釉料。

5.一种权利要求4所述的高反射光伏背板玻璃的制备方法，其特征在于，所述高反射光伏背板玻璃的制备方法为：

将低钛高反射釉料涂覆在光伏玻璃上，先高温烘干，再高温钢化后，冷却至室温，即可得到高反射光伏背板玻璃。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，低钛高反射釉料涂覆在光伏玻璃上，涂覆厚度为10-20 μm。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述的高温烘干条件为170℃-230℃烘干15-25 min。

8.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述的高温钢化具体条件为：630℃-715℃反应3-5 min。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，高反射光伏背板玻璃的反射率在76%-82%。