CN114014545B - 一种水性釉料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水性釉料及其制备方法和应用，原料：金红石型钛白粉30份、低熔点玻璃粉40份、其他掺杂物2份、水性调墨油18‑27、水性溶剂1‑10份。本发明制备出水性釉料。利用制备的水性釉料涂覆在光伏玻璃上，通过高温烘干和高温钢化，可以得到具有高反射率的光伏玻璃。与现有技术相比，本发明制备过程操作简单，绿色环保，原材料来源丰富，可大批量生产。所制得的涂覆有水性釉料的光伏背板玻璃具有较高的反射率，产品反射率为75％‑80％。
Description
技术领域
本发明属于光伏组件背板玻璃用釉料领域，具体涉及一种水性釉料及其制备方法和应用，用于制备高反射光伏背板玻璃。
背景技术
太阳能作为21世纪清洁能源之一，已被广泛应用于生产生活的多个领域。其中，将太阳能转化为电能是前景较为广阔的一个方向，太阳能电池则是将光能转化成电能的重要器件。
单体太阳能电池不能直接作为电源使用，必须将若干单体太阳能电池串、并联连接和严密封装成组件。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，不仅能起到封装的作用，同时还要保证光伏组件内部电池不受到环境的影响，确保光伏组件有较长的使用寿命。随着行业发展，传统的有机背板传统晶体硅太阳能组件的背板有一定的透水率，透过背板的水汽会使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，现已开发出双玻组件。双玻组件是由两片玻璃(前板玻璃、背板玻璃)和太阳能电池片组成复合层，电池片之间由导线串、并联汇集到引线端所形成的光伏电池组件，其耐候性，发电效率都优于传统组件。然而进入组件内的太阳光线由于反射的作用，部分光线会透过背板玻璃到外部，这会降低对光能的利用率。
近年来研究发现，在背板玻璃涂敷一层釉料，可以将进入组件内的太阳光线反射回电池内部，减少光线由于穿透背板玻璃所带来的损失，从而提高组件的发电功率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性釉料及其制备方法,制备方法简单，绿色环保，原材料来源丰富。
本发明还有一个目的在于提供一种水性釉料的应用，利用上述水性釉料涂覆在光伏玻璃上，制备的背板玻璃结构优良，同时具有高的反射率。
本发明具体技术方案如下：
一种水性釉料，包括以下质量份原料：金红石型钛白粉28-32份、低熔点玻璃粉38-40份、助剂2-4份、水性调墨油18-27份、水性溶剂1-12份。
所述助剂为粒径为5-15μm的水溶性SiO2材料。
所述水性溶剂选自乙二醇或水或乙醇；
所述水性调墨油和水性溶剂质量之和占水性釉料原料总质量的28％-30％。
本发明提供的一种水性釉料的制备方法，具体为：将配方量的金红石型钛白粉、低熔点玻璃粉、助剂、水性调墨油和水性溶剂在室温下搅拌后得到水性釉料。
所述搅拌搅拌是电动搅拌300-350r/min，搅拌30-45min。
本发明中，金红石钛白粉是改变釉料反射率的主要成分，在一定范围内，反射率会随着钛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。水性调墨油和水性溶剂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。
本发明中采用水性溶剂的作用：钛白粉、低熔点玻璃粉这几种原料都是亲水性物质，与水性调墨油和水性溶剂(乙二醇、乙醇、水)可以更好的相容。如果选取疏水性溶剂，这几种原料不能更好混合均匀，从而导致制备的釉料不能与玻璃牢固结合。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粉牢固附着在玻璃上。
本发明提供的一种水性釉料的应用，用于制备高反射光伏背板玻璃。
具体应用方法为：
将上述制备的水性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。
水性釉料涂覆在光伏玻璃上，厚度10-15μm。
所述的高温烘干条件为180℃-220℃烘干15-25min；
所述的高温钢化具体条件为：600℃-720℃反应3-5min。
本发明中，高温烘干是为了将水性调墨油和水性溶剂挥发性溶剂除去。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。
通过上述方法制备的高反射光伏背板玻璃，反射率为75％-80％。
现有技术中，调墨油作为有机溶剂由高分子树脂和溶剂组成；助剂包含润湿分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂和固化剂等。高分子树脂主要是水溶性的丙烯酸树脂或醇酸树脂，其水溶性溶剂为二丙二醇、二乙二醇、三丙二醇和丁醚等。发明人发现，由于调墨油的有机物成分含量高，在釉料烧结过程中，有机物碳化，导致釉料反射率降低。因此，本发明寻找水性溶剂比如水、乙醇等来替代调墨油，改善上述这种情况。
本发明高反射水性釉料的研究能够降低调墨油的使用，改善高含量有机物碳化问题，这对提升背板玻璃的反射率从而提高太阳能电池的光电转化率以及对其使用寿命的延长都有着重要意义。
与现有技术相比，本发明采用水、乙醇或乙二醇与水性油墨混合，可以改善由于水性油墨的用量过多导致釉料含碳量太高，釉料白度降低的缺陷。本产品具有较高较稳定的反射率，具体为75％-80％。背板玻璃反射率提高的同时，整个太阳能电池组件的效率也提高了。且本发明选用的原材料来源丰富，制备过程操作简单，绿色环保，可以大批量生产。
附图说明
图1为实施例1水性釉料涂覆在光伏玻璃上的扫描电子显微镜检测图，此图为光伏玻璃的截面图；
图2为实施例2水性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3水性釉料涂覆在光伏玻璃上的扫描电子显微镜检测图；
图4为实施例5水性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。
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
一种水性釉料的制备方法，包括以下步骤：
称取金红石钛白粉30g，低熔点玻璃粉40g，水性调墨油21g，乙二醇7g，粒径为5-15μm的水溶性SiO2材料2g，于室温下电动搅拌350r/min搅拌40min后，即可得到水性釉料。
一种水性釉料的应用，用于高反射光伏背板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
使用KTQ-II可调式涂膜器将水性釉料的均匀涂覆在光伏玻璃上，涂覆厚度为10μm。再将涂有釉料的玻璃于180℃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550nm波长下，产品反射率为79.8％。
图1是实施例1用乙二醇部分取代水性调墨油制备的釉料表面电镜图。
实施例2
一种水性釉料的制备方法，包括以下步骤：
称取金红石钛白粉30g，低熔点玻璃粉40g，水性调墨油27g，蒸馏水1g，粒径为5-15μm的水溶性SiO2材料2g，于室温下电动搅拌350r/min搅拌40min后，即可得到水性釉料。
一种水性釉料的应用，用于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10μm。再将涂有釉料的玻璃于200℃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550nm波长下，产品反射率为78.9％。
图2是实施例2用蒸馏水部分取代水性调墨油制备的釉料表面电镜图。
实施例3
一种水性釉料的制备方法，包括以下步骤：
称取金红石钛白粉30g，低熔点玻璃粉40g，水性调墨油23g，乙醇5g，粒径为5-15μm的水溶性SiO2材料2g，于室温下电动搅拌350r/min搅拌40min后，即可得到水性釉料。
一种水性釉料的应用，用于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10μm。再将涂有釉料的玻璃于190℃烘箱中烘干15min，再将玻璃置于720℃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550nm波长下，产品反射率为79.5％。
图3是实施例3用乙醇部分取代水性调墨油制备的釉料表面电镜图。
实施例4
一种水性釉料的制备方法，包括以下步骤：
称取金红石钛白粉30g，低熔点玻璃粉40g，水性调墨油26g，乙二醇2g，粒径为5-15μm的水溶性SiO2材料2g，于室温下电动搅拌350r/min搅拌40min后，即可得到水性釉料。
一种水性釉料的应用，用于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10μm。再将涂有釉料的玻璃于185℃烘箱中烘干15min，再将玻璃置于670℃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550nm波长下，产品反射率为78.7％。
实施例5(对比例)
一种釉料的制备方法，包括以下步骤：
称取金红石钛白粉30g，低熔点玻璃粉40g，水性调墨油28g，粒径为5-15μm的水溶性SiO2材料2g，于室温下搅拌40min后，即可得到水性釉料。
一种釉料的应用，用于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10μm。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550nm波长下，产品反射率为78.4％。
实施例5是没有用其他水性溶剂取代水性调墨油，只有水性调墨油作为溶剂制备的釉料。
图4是实施例5，没有用其他水性溶剂取代水性调墨油，只有水性调墨油作为溶剂制备的釉料表面电镜图。
图1、图2、图3与图4对比结果可以看出这四种方法制备的釉料表面形貌相同，说明用水性溶剂(乙二醇、蒸馏水、乙醇)部分取代水性调墨油的可行性，反射率高于对比例5。
Claims (8)
1.一种水性釉料，其特征在于，所述水性釉料包括以下质量份原料：金红石型钛白粉28-32份、低熔点玻璃粉38-40份、助剂2-4份、水性调墨油18-27份、水性溶剂1-12份；
所述助剂为粒径为5-15μm的水溶性SiO2材料；
所述水性溶剂选自乙二醇或水或乙醇；
低熔点玻璃粉为化学混合物：Si-Zn-Na-Ca；
所述水性调墨油和水性溶剂质量之和占水性釉料原料总质量的28%-30%。
2.一种权利要求1所述水性釉料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将配方量的金红石型钛白粉、低熔点玻璃粉、助剂、水性调墨油和水性溶剂在室温下搅拌后得到水性釉料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌是电动搅拌300-350r/min，搅拌30-45 min。
4.一种权利要求1所述水性釉料的应用，其特征在于，用于制备高反射光伏背板玻璃。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，应用方法为：
将水性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所述的应用，其特征在于，所述的高温烘干条件为180℃-220℃烘干15-25 min。
7.根据权利要求5或6所述的应用，其特征在于，所述的高温钢化具体条件为：600℃-720℃反应3-5 min。
8.根据权利要求5或6所述的应用，其特征在于，水性釉料涂覆在光伏玻璃上，厚度10-15 μm。
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