CN113998901B - 一种双玻组件反射涂层及其制备方法 - Google Patents

一种双玻组件反射涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双玻组件反射涂层，包括底层的高含量二氧化钛层和外层的透明玻璃釉层。本发明还提供一种双玻组件反射涂层的制备方法，包括以下制备步骤：S1.基础玻璃釉和透明玻璃釉料制备；S2.底层浆料制备；S3.外层浆料制备；S4.复合反射涂层涂覆；S5.烧结。本发明复合反射涂层，外层将底层完全包覆，涂层与压花背板玻璃结合牢靠，复合后的涂层附着力强，耐腐蚀性能比一般单反射涂层强，化学稳定性好，可见光平均反射率高，同时亲油性低，油墨使用量较少，降低生产成本。

Description

一种双玻组件反射涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于无机反射涂层领域，尤其涉及一种光伏双玻组件背板玻璃上的反射涂层及其制备方法。
背景技术
目前，光伏发电已经成为一种重要的太阳能转化技术，提高光伏发电效率将会进一步提高太阳能利用率。近年来，光伏双玻组件具有发电效率高等优点，双玻组件在市场上开始逐渐替代传统单玻组件，据相关权威部门不完全统计，截至目前，光伏双玻组件的市场占有率超过20％。因此，对于光伏行业来说，双玻组件已经是一种发展趋势。
双玻组件比单玻组件的发电效率高，在于双玻组件具有双面电池片，同时双玻组件底层背板玻璃上面涂覆有一层反射涂层，这样能够极大地减少漏光现象，提高太阳能的利用率。背板玻璃上的反射涂层的反射率越高，提升的太阳能利用率就越高。目前关于双玻组件反射涂层研究有不少，例如申请公布号为CN103390655A的专利，就公布了一种用于光伏组件的反光涂层，所述重量份为100份的反光涂层成分为：树脂40-60份、溶剂5-10份、钛白粉10-30份、玻璃微珠20-40份、二甲苯5-15份。其中主要成分树脂为有机材料，相对无机材料来说耐老化性能差，光伏组件设计的使用年限大部分都是20年以上，因此材料的耐老化性能对光伏组件很重要。同时，该反光涂层中钛白粉含量不高且含有较多的玻璃微珠，反射率不会很高。
关于双玻组件无机反射涂层，目前也有一些公开文献。例如申请号为2018100594703的专利公布了一种用于太阳能双面发电双玻组件的反射涂层，按重量计包括以下组分:磷酸二氢铝20-30份，硅酸钾5-12份，第一纳米二氧化钛4-9份,第二纳米二氧化钛16-30份，去离子水110-140份，所述第一纳米二氧化钛的平均粒径为15-25nm，所述第二纳米二氧化钛的平均粒径为8-12nm。再例如申请号为2019100056527的专利公开了一种高附着力陶瓷及玻璃反射涂层浆料，反射涂层基料的组成为纳米改性金红石型二氧化钛50～60wt％、无铅玻璃熔剂30～40wt％、纳米沉淀硫酸钡8～15wt％、纳米氧化锆0～5wt％。根据现有公开技术(LONG J,JIANG C W,ZHU J D,et al.Controlled TiO2 coating onhollow glass microspheres and their reflective thermal insulation properties[J].Particuology,2020,49:33-39.https://doi.org/10.1016/j.partic.2019.03.002)，其他制备条件一定时，反射材料二氧化钛含量越高，其反射效果就越好。但是反射材料含量越高，其附着力就会下降，双玻组件反射涂层经过百格测试需要达到0级，同时要求化学稳定性好。以上公开技术中二氧化钛质量分数不超过60％，化学稳定性、附着力、反射率等性能还需要进一步提升。
因此，为解决上述存在的技术问题，有必要对双玻组件反射涂层进行改进，使其既具有高反射率，同时又具有良好的化学稳定性及强附着力。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种高反射率、强附着力、化学稳定性好的反射涂层，从而提升太阳能利用率并更好地应用于光伏双玻组件。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种双玻组件反射涂层，包括底层的高含量二氧化钛层和外层的透明玻璃釉层。
本发明所述双玻组件反射涂层总厚度为33-45um，其中底层厚度18-25um，外层厚度为15-20um。
进一步的，所述高含量二氧化钛层，包括混合料和油墨，所述混合料包括纳米二氧化钛65-80wt％，基础玻璃釉20-35wt％。
进一步的，所述透明玻璃釉层，包括透明玻璃釉料和油墨，所述透明玻璃釉料包括以下组分：SiO2 19-21wt％，B2O3 25-30wt％，ZnO 30-33wt％，Al2O3 1-2wt％，Na2O 4-6wt％，K2O 3-4wt％，CaO 2-3wt％，BaO 3-5wt％，SrO 3-4wt％。
进一步地，所述基础玻璃釉，包括以下组分：SiO2 26-28wt％，B2O3 18-20wt％，ZnO29-30wt％，Al2O3 3-4wt％，Na2O 10-12wt％，K2O 2-3wt％，CaO 2-3wt％，BaO 1-3wt％，MgO1-2wt％，TiO2 4-5％。
上述方案中，所述纳米二氧化钛晶型组成为10-50wt％锐钛矿晶型，50-90wt％金红石晶型。
所述纳米二氧化钛平均粒径50-500nm。
进一步地，所述的基础玻璃釉和透明玻璃釉粒径≤6um
本发明还提供一种双玻组件反射涂层的制备方法，包括以下制备步骤：
S1.基础玻璃釉和透明玻璃釉料制备；
S2.底层浆料制备：将纳米二氧化钛和基础玻璃釉研磨，然后在乙醇溶液中，加入分散剂搅拌，再经过烘干、打粉得到混合均一的混合料，再加入水性油墨或油性油墨通过搅拌均匀即得到底层浆料；
S3.外层浆料制备：将透明玻璃釉料与水性油墨或油性油墨通过搅拌均匀即得到外层浆料；
S4.复合反射涂层涂覆：先将所制备的底层浆料涂覆到光伏双玻组件压花背板玻璃上，再将所述的外层浆料涂覆到光伏双玻组件压花背板玻璃上；
S5.烧结：将步骤S3涂覆好的涂层在650-670℃环境中烧结，即得到复合反射涂层。
进一步地，所述步骤S2中的水性油墨或油性油墨加入量为20-25wt％，所述步骤S3中的水性油墨或油性油墨加入量为18-24wt％。
优选的，所述步骤S4中涂覆方式为丝网印刷或喷涂工艺或滚涂法。
采用以上技术方案，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明复合反射涂层，外层将底层完全包覆，涂层与压花背板玻璃结合牢靠，复合后的涂层附着力强，经过百格测试(标准《GB/T9286-1998色漆和清漆-漆膜的划痕实验》)能达到0级；经过耐酸性能测试后，反射涂层仍不易刮擦，再进行百格测试，附着力还能达到0级。耐腐蚀性能比一般单反射涂层强，化学稳定性好。
(2)本发明复合反射涂层，二氧化钛含量高，可见光平均反射率高，在400-700nm波长范围内平均反射率>87％。
(3)本发明玻璃釉料化学稳定性良好，与双玻组件玻璃膨胀系数匹配，同时亲油性低油墨使用量较少，降低生产成本。
(4)本发明复合反射涂层，通过合理选择二氧化钛的晶型组成比例，从而在可见光波段范围内提高平均反射率1％以上。
(5)本发明双玻组件复合反射涂层制备方法能得到分布均一的底层及外层浆料，制备过程中烧结温度较低，可以降低能耗。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并非是对本发明的限定。
实施例：一种双玻组件复合反射涂层，包括双涂层，底层为高含量二氧化钛层，外层为透明玻璃釉层。所述复合反射涂层总厚度为33-45um，其中底层厚度18-25um，外层厚度为15-20um。底层的高含量二氧化钛层组成包括混合料和油墨，所述混合料包括纳米二氧化钛65-80wt％，基础玻璃釉20-35wt％。其中纳米二氧化钛晶型组成为10-50wt％锐钛矿晶型，50-90wt％金红石晶型，纳米二氧化钛平均粒径50-500nm。
本发明提供10例组分的复合反射涂层，具体如表1：
表1
Figure BDA0003394926100000051
本发明实施例的双玻组件复合反射涂层的制备方法，其制备步骤为：
S1.基础玻璃釉和透明玻璃釉料制备:按照基础玻璃釉和透明玻璃釉料的组成称量相应的原料,具体组成如下：基础玻璃釉组成包括SiO2 27wt％，B2O3 19wt％，ZnO29wt％，Al2O3 3wt％，Na2O 10wt％，K2O 2wt％，CaO 2wt％，BaO 2wt％，MgO 2wt％，TiO24％；
透明玻璃釉组成包括SiO2 21wt％，B2O3 28wt％，ZnO 30wt％，Al2O3 2wt％，Na2O5wt％，K2O 3wt％，CaO 3wt％，BaO 4wt％，SrO 4wt％。
然后研磨均匀，放入石英坩埚内，将石英坩埚放到马弗炉中，以10℃/min的升温速率随炉升温至1450℃，1450℃下保温3h,石英坩埚中的玻璃液经过水淬得到玻璃渣，然后90℃干燥6h，再通过球磨的方式即可得到基础玻璃釉或透明玻璃釉料；所述基础玻璃釉和透明玻璃釉粒径≤6um。
S2.底层浆料制备：将纳米二氧化钛和基础玻璃釉先通过球磨或其他的机械研磨，再加入到乙醇溶液中进行分散，再加入分散剂进行搅拌12h，再经过烘干、打粉得到混合均一的混合料，加入20-25wt％(加入量以混合料为基准，各实施例制备工艺具体参数见表2，下同)水性油墨或油性油墨通过均匀搅拌即得到包覆的底层浆料；
S3.外层浆料制备：将透明玻璃釉料与18-24wt％(加入量以透明玻璃釉料为基准)水性油墨或油性油墨通过均匀搅拌即得到外层浆料；
S4.复合反射涂层涂覆：先将所制备的底层浆料通过丝网印刷工艺涂覆到光伏双玻组件压花背板玻璃上，再将外层浆料通过喷涂法涂覆到光伏双玻组件压花背板玻璃上；
S5.烧结：将步骤S4涂覆好的复合反射涂层在650-670℃马弗炉中烧结3min，即得到复合反射涂层。
表2
Figure BDA0003394926100000061
将制备好的双玻组件反射涂层进行反射率测试，反射率检测仪器为：智能分光测色仪(仪器型号：YS3010；生产厂家：上海翼轩仪器有限公司)；标准样品采用氧化镁基板，同时选取波长范围为400-700nm可见光区的平均反射率作为反射率衡量指标。具体结果如表3所示。
将制备好的双玻组件反射涂层进行附着力检测，测试方法采用百格测试：根据GB/T 9286—1998《色漆和清漆-漆膜的划痕实验》进行样品百格测试。将涂覆有太阳能反射涂层的光伏背板玻璃放置在有足够硬度的平板上，手持划格器手柄使多刃切割刀垂直于光伏背板玻璃平面，以均匀的压力、平稳不颤动的手法和20-50mm/s的切割速度切割。在所切割的切口上重复上述操作，再做相同数量的平行切割线与原先切割线成直角相交，形成网格图形。用软毛刷沿网格图形的两对角线轻轻向后5次、向前5次刷涂反射涂层。再粘贴长度至少超过网格20mm的胶带，用手指将网格区上方的胶带压平，在贴上胶带5min内，捏住胶带悬空的一端，在0.5-1.0s内平稳地撕离胶带。试验至少在涂层的3个不同位置上进行，如果3个位置的试验结果不同，应在其他位置进行重复试验。根据网格切口交叉处涂层的脱落程度，将附着力测试结果分为0至5级，级数越小表明附着力越好。具体结果见表3。
将制备好的双玻组件反射涂层进行化学稳定性检测：关于双玻组件反射涂层化学稳定性或耐酸性能的国家标准暂时还没有，发明人采取的测试方法为：先配置pH＝2(±0.2)的盐酸溶液，然后在被测试的背板玻璃的反射涂层上选取不同点分别滴加所配置的酸溶液，选取涂层表面上4个不同的点，在涂层表面滴加四滴，盖上表面皿以防止溶液挥发，室温下放置8h，8h后，用去离子水将酸溶液冲洗干净，自然晾干，最后测试双玻组件反射涂层的附着力及反射率是否发生变化。具体结果见表3。
表3
Figure BDA0003394926100000081
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种双玻组件反射涂层，其特征在于，包括底层的高含量二氧化钛层和外层的透明玻璃釉层；
所述高含量二氧化钛层，包括混合料和油墨；
所述混合料包括纳米二氧化钛65-80wt%，不含80wt%；所述混合料包括基础玻璃釉20-35wt%，不含20wt%；
所述基础玻璃釉，包括以下组分：SiO2 26-28wt%，B2O3 18-20wt%，ZnO 29-30wt%，Al2O33-4wt%，Na2O 10-12wt%，K2O 2-3wt%，CaO 2-3wt%，BaO 1-3wt%，MgO 1-2wt%，TiO2 4-5%；
所述透明玻璃釉层，包括透明玻璃釉料和油墨，所述透明玻璃釉料包括以下组分：SiO219-21wt%，B2O3 25-30wt%，ZnO 30-33wt%，Al2O3 1-2wt%，Na2O 4-6wt%，K2O 3-4wt%，CaO 2-3wt%，BaO 3-5wt%，SrO 3-4wt%。
2.根据权利要求1所述的一种双玻组件反射涂层，其特征在于，所述纳米二氧化钛晶型组成为10-50wt%锐钛矿晶型，50-90wt%金红石晶型。
3.根据权利要求2所述的一种双玻组件反射涂层，其特征在于，所述纳米二氧化钛平均粒径50-500nm。
4.根据权利要求1所述的一种双玻组件反射涂层，其特征在于，所述双玻组件反射涂层总厚度为33-45μ m ，其中底层厚度18-25μ m ，外层厚度为15-20μ m 。
5.一种双玻组件反射涂层的制备方法，用于制备如权利要求1所述的双玻组件反射涂层，其特征在于，包括以下制备步骤：
S1.制作基础玻璃釉和透明玻璃釉料；
S2.底层浆料制备：将纳米二氧化钛和基础玻璃釉研磨，然后在乙醇溶液中，加入分散剂搅拌，再经过烘干、打粉得到混合均一的混合料，再加入水性油墨或油性油墨通过搅拌均匀即得到底层浆料；
S3.外层浆料制备：将透明玻璃釉料与水性油墨或油性油墨通过搅拌均匀即得到外层浆料；
S4.复合反射涂层涂覆：先将所制备的底层浆料涂覆到光伏双玻组件压花背板玻璃上，再将所述的外层浆料涂覆到光伏双玻组件压花背板玻璃上；
S5.烧结：将步骤S4涂覆好的涂层在650-670℃环境中烧结，即得到所述双玻组件反射涂层。
6.根据权利要求5所述的一种双玻组件反射涂层的制备方法，其特征在于，步骤S2中的水性油墨或油性油墨的加入量为20-25wt%，以混合料为基准；步骤S3中的水性油墨或油性油墨加入量为18-24wt%，以透明玻璃釉料为基准。
7.根据权利要求5所述的一种双玻组件反射涂层的制备方法，其特征在于，步骤S4中涂覆方式为丝网印刷或喷涂工艺或滚涂法。
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