CN114436543A - 一种光伏组件用镀膜玻璃及其制备方法 - Google Patents

一种光伏组件用镀膜玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏组件用镀膜玻璃及其制备方法，制备：(1)按照尺寸对基板玻璃进行切割，磨边，清洗；备用；(2)将模板剂、铝源和有机溶剂混合均匀，得到第一镀膜液；(3)在预处理后的基板玻璃表面涂覆所述第一镀膜液，然后固化，形成高折射率介孔氧化铝层；(4)将硅源、硅烷偶联剂、催化剂和溶剂混合形成第二镀膜液；(5)将所述第二镀膜液涂覆在所述介孔氧化铝层上，然后钢化，形成低折射率多孔氧化硅层；(6)检测，包装，得到光伏组件用双层镀膜玻璃。本发明提供了一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，该制备方法工艺简单，成本低，且制备的减反射镀膜玻璃用作太阳能光伏组件的封装材料其具有较高的透光率和更佳的耐候性。

Description

一种光伏组件用镀膜玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏组件技术领域，具体涉及一种光伏组件用镀膜玻璃及其制备方法。
背景技术
为了应对能源危机和环境污染，新能源已是全球关注的焦点，太阳能因其清洁环保而备受关注，因而使得太阳能电池产业发展速度飞快，而摆在人们面前的课题是如何进一步提高太阳能的转换效率、降低太阳能设备的成本，使太阳能电池的成本降低到与常规能源发电相当的水平。而在我国，太阳能光伏产业以倍增速度快速发展，早已成为全球最大的太阳能电池生产国。目前，我国的太阳能应用市场也发展迅速，已经成为了全球最大的光伏应用市场；业内人士表示，提高太阳能电池转换效率是降低成本的有效途径之一，据了解，转换效率提高1％，成本会降低7％。
为提高太阳能光伏产品的竞争力，最有效的途径之一是提高太阳电池的转换效率；除了通过各种技术手段提高电池片本身的转换效率外，还应该在提高其封装材料——光伏玻璃的透光率和耐候性等方面提供更好的方案，目前主流的技术方案是在光伏玻璃表面镀减反射膜，即采用溶胶凝胶法，在光伏玻璃表面涂覆一层多孔二氧化硅材料，以降低在特定波段光谱的反射，从而提高光伏玻璃的透光率；在玻璃表面实施镀膜的方式包括辊涂法、喷涂法等，其中辊涂法因实施方便得到最广泛的应用，目前各大光伏玻璃厂商为了配合光伏组件厂家的发展需求，努力提高减反射镀膜技术水平，力争获得更高的透光率，有效的提高光伏组件发电功率；
然而，现有的普通AR镀膜技术发展已经遇到了瓶颈，即减反射镀膜玻璃主要存在的问题：(1)透光率提升遇到瓶颈；(2)无法实现宽波长增透，尤其是紫外波长段透光率偏低，无法更好地匹配高效太阳能电池发展需求；(3)耐候性能仍然存在不足，海边等特殊环境应用仍然存在问题。要解决以上问题，需要有更大的创新技术，来提升光伏玻璃生产技术。
发明内容
本发明的目的在于针对现有减反射镀膜玻璃存在的透光率低以及耐候性差等问题，提供了一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，该方法制备的太阳能光伏组件封装用减反射镀膜玻璃具有高透光率和高耐候性等优异的性能。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，包括如下步骤：
(1)玻璃预处理：按照尺寸对基板玻璃进行切割，磨边，用去离子水清洗，使玻璃表面干净、无脏污；备用；
(2)配制第一镀膜液：将模板剂、铝源和有机溶剂混合均匀，得到第一镀膜液；
(3)镀氧化铝层：在预处理后的基板玻璃表面涂覆所述第一镀膜液，然后固化，形成高折射率介孔氧化铝层；
(4)配制第二镀膜液：将硅源、硅烷偶联剂、催化剂和溶剂混合形成第二镀膜液；
(5)镀氧化硅层：将所述第二镀膜液涂覆在所述介孔氧化铝层上，然后钢化，形成低折射率多孔氧化硅层；
(6)检测，包装，得到光伏组件用双层镀膜玻璃。
具体的，本发明所述的光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，其中：第一镀膜液所用的材料为铝源在模板剂的作用下制备形成的介孔氧化铝，将其涂覆在基板玻璃上可以形成高折射率的介孔氧化铝层；然后在氧化铝层上再涂覆形成低折射率的多孔氧化硅层。本发明通过高折射率介孔氧化铝层和低折射率多孔氧化硅层的协同配合，使所制备的光伏组件用双层减反射镀膜玻璃兼具高透光率和高耐候性的优点。
另外，本发明制备的伏组件用双层镀膜玻璃，将高折射率的介孔氧化铝层和低折射率的多孔氧化硅层都设置在基板玻璃的同一面上，在其制备过程中不需要对基板玻璃进行翻面，也避免了在翻转过程中镀膜面可能出现划伤的问题，提升了镀膜玻璃的品质。
进一步的，所述光伏组件用镀膜玻璃的制备方法：步骤(2)配制第一镀膜液：将模板剂、铝源和有机溶剂混合均匀，得到第一镀膜液；其中：所述模板剂、所述铝源和所述有机溶剂之间的摩尔比为1： (3-5)：(8-10)。
进一步的，所述光伏组件用镀膜玻璃的制备方法：所述的模板剂选自聚乙二醇、聚乙二醇辛基苯基醚、非离子表面活性剂三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO、醚中的一种或几种；所述的铝源选自无机铝源和/ 或有机铝源；所述的有机溶剂为异丙醇。
进一步的，所述光伏组件用镀膜玻璃的制备方法：所述的无机铝源选自硝酸铝、氯化铝、偏铝酸钠中的一种或几种；所述的有机铝源为异丙醇铝。
进一步的，所述光伏组件用镀膜玻璃的制备方法：步骤(3)镀氧化铝层：采用辊涂法在预处理后的基板玻璃表面涂覆所述第一镀膜液，然后在150-200℃下固化2-5分钟，形成高折射率介孔氧化铝层。
进一步的，所述光伏组件用镀膜玻璃的制备方法：所述介孔氧化铝层的折射率为1.44-1.48，厚度为60-100nm。
进一步的，所述光伏组件用镀膜玻璃的制备方法：步骤(4)中所述的硅源为正硅酸乙酯；所述的硅烷偶联剂选自甲基三甲氧基硅烷、 3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-巯丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述的催化剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苄基二甲基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵中的至少一种；所述溶剂为乙醇；所述第二镀膜液中硅烷偶联剂占10-30wt％、催化剂占1-5wt％。具体的，所述的催化剂为表面活性剂。
进一步的，所述光伏组件用镀膜玻璃的制备方法：步骤(5)镀氧化硅层：采用辊涂法将所述第二镀膜液涂覆在所述介孔氧化铝层上，然后在650-700℃下钢化1-5分钟，即形成低折射率多孔氧化硅层。
进一步的，所述光伏组件用镀膜玻璃的制备方法：所述多孔氧化硅层的折射率为1.22-1.30，厚度为100-140nm。
一种光伏组件用镀膜玻璃，其特征在于，采用上述的制备方法制得；制备的光伏组件用镀膜玻璃包括基板玻璃和依次设置于所述基板玻璃同一面上的高折射率介孔氧化铝层与低折射率多孔氧化硅层。
本发明制备的光伏组件用镀膜玻璃为双层减反射镀膜玻璃，其中与基板玻璃直接接触的第一层镀膜为高折射率的介孔氧化铝层，在介孔氧化铝层上继续镀第二层膜，为低折射率的多孔氧化硅层。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供了一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，该制备方法工艺简单，成本低，且制备的减反射镀膜玻璃用作太阳能光伏组件的封装材料其具有较高的透光率和更佳的耐候性。
(2)本发明将高折射率的介孔氧化铝层和低折射率的多孔氧化硅层设置在基板玻璃的同一面上，因此在其制备过程中不需要进行翻转镀膜，可以避免翻转过程中镀膜面出现划伤的问题，既提升了生产效率，又可以提升镀膜玻璃的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例1制备的光伏组件用双层减反射镀膜玻璃的结构示意图；
图2为对比例2制备的光伏组件用减反射镀膜玻璃的结构示意图。
图中标记：1基板玻璃、2介孔氧化铝层、3多孔氧化硅层、4减反射膜层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例1
一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，包括如下具体步骤：
(1)玻璃预处理：按照设计的尺寸对基板玻璃进行切割，磨边，用去离子水清洗，使玻璃表面干净、无脏污；备用；
(2)配制第一镀膜液：以非离子表面活性剂三嵌段共聚物 (PEO-PPO-PEO)作为模板剂、异丙醇铝作为铝源、以异丙醇作为溶剂，将三者按摩尔比1：3：8混合均匀，即得到第一镀膜液；
(3)镀氧化铝层：采用辊涂法在经过预处理后的基板玻璃表面涂覆上述配制的第一镀膜液(控制第一镀膜液的辊涂厚度)，然后在 150℃下固化2分钟，形成高折射率介孔氧化铝层，然后冷却至45℃；利用椭偏仪测试所述高折射率介孔氧化铝层的折射率为1.45、厚度为80nm；
(4)配制第二镀膜液：以正硅酸乙酯为硅源，添加硅烷偶联剂 (3-氨丙基三乙氧基硅烷)和催化剂(十六烷基三甲基溴化铵)，以乙醇为溶剂配置第二镀膜液；其中：第二镀膜液中硅烷偶联剂占20wt％、催化剂占3wt％；
(5)镀氧化硅层：采用辊涂法将所得第二镀膜液涂覆在所述高折射率介孔氧化铝层上(控制第二镀膜液的辊涂厚度)，然后进钢化炉在690℃下钢化2分钟，形成低折射率多孔氧化硅层；利用椭偏仪测试所述低折射率多孔氧化硅层的折射率为1.28、厚度为110nm；
(6)检测，包装，得到光伏组件用双层镀膜玻璃。
如图1所示，上述实施例1制备的光伏组件用双层镀膜玻璃包括基板玻璃1和依次设置于所述基板玻璃1同一面上的高折射率介孔氧化铝层2与低折射率多孔氧化硅层3。
实施例2
一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，包括如下具体步骤：
(1)玻璃预处理：按照设计的尺寸对基板玻璃进行切割，磨边，用去离子水清洗，使玻璃表面干净、无脏污；备用；
(2)配制第一镀膜液：以聚乙二醇辛基苯基醚作为模板剂、偏铝酸钠作为铝源、以异丙醇作为溶剂，将三者按摩尔比1：4：9混合均匀，即得到第一镀膜液；
(3)镀氧化铝层：采用辊涂法在经过预处理后的基板玻璃表面涂覆上述配制的第一镀膜液(控制辊涂厚度)，然后在175℃下固化5 分钟，形成高折射率介孔氧化铝层，然后冷却至45℃；利用椭偏仪测试所述高折射率介孔氧化铝层的折射率为1.46、厚度为90nm；
(4)配制第二镀膜液：以正硅酸乙酯为硅源，添加硅烷偶联剂 (甲基三甲氧基硅烷)和催化剂(十二烷基苄基二甲基氯化铵)，以乙醇为溶剂配置第二镀膜液；其中：第二镀膜液中硅烷偶联剂占10wt％、催化剂占5wt％；
(5)镀氧化硅层：采用辊涂法将所得第二镀膜液涂覆在所述高折射率介孔氧化铝层上(控制第二镀膜液的辊涂厚度)，然后进钢化炉在670℃下钢化5分钟，形成低折射率多孔氧化硅层；利用椭偏仪测试所述低折射率多孔氧化硅层的折射率为1.28、厚度为130nm；
(6)检测，包装，得到光伏组件用双层镀膜玻璃。
实施例3
一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，包括如下具体步骤：
(1)玻璃预处理：按照设计的尺寸对基板玻璃进行切割，磨边，用去离子水清洗，使玻璃表面干净、无脏污；备用；
(2)配制第一镀膜液：以聚乙二醇作为模板剂、以硝酸铝作为铝源、以异丙醇作为溶剂，将三者按摩尔比1：5：10混合均匀，即得到第一镀膜液；
(3)镀氧化铝层：采用辊涂法在经过预处理后的基板玻璃表面涂覆上述配制的第一镀膜液(控制第一镀膜液的辊涂厚度)，然后在 190℃下固化3分钟，形成高折射率介孔氧化铝层，然后冷却至45℃；利用椭偏仪测试所述高折射率介孔氧化铝层的折射率为1.48、厚度为65nm；
(4)配制第二镀膜液：以正硅酸乙酯为硅源，添加硅烷偶联剂 (3-巯丙基三乙氧基硅烷)和催化剂(双十二烷基二甲基氯化铵)，以乙醇为溶剂配置第二镀膜液；其中：第二镀膜液中硅烷偶联剂占 30wt％、催化剂占2wt％；
(5)镀氧化硅层：采用辊涂法将所得第二镀膜液涂覆在所述高折射率介孔氧化铝层上(控制第二镀膜液的辊涂厚度)，然后进钢化炉在650℃下钢化4分钟，形成低折射率多孔氧化硅层；利用椭偏仪测试所述低折射率多孔氧化硅层的折射率为1.25、厚度为120nm；
(6)检测，包装，得到光伏组件用双层镀膜玻璃。
对比例1
一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，包括如下具体步骤：
(1)玻璃预处理：按照设计的尺寸对基板玻璃进行切割，磨边，用去离子水清洗，使玻璃表面干净、无脏污；备用；
(2)配制镀膜液：以正硅酸乙酯为硅源，添加硅烷偶联剂和催化剂，以乙醇为溶剂配置镀膜液；
(3)镀氧化硅层：采用辊涂法将镀膜液涂覆在基板玻璃1上(控制镀膜液的辊涂厚度)，然后进钢化炉在690℃下钢化2分钟，形成低折射率多孔氧化硅层；利用椭偏仪测试所述低折射率多孔氧化硅层的折射率为1.28、厚度为110nm；
(4)检测，包装，得到光伏组件用单层镀膜玻璃。
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1仅在基板玻璃上镀有低折射率的多孔氧化硅层，未镀高折射率的氧化铝层；对比例1的其余制备条件皆与实施例1相同。
对比例2
如图2所示，对比例2制备了一种光伏组件用镀膜玻璃，且该镀膜玻璃包括基板玻璃1和依次设置于所述基板玻璃1同一面上的高折射率介孔氧化铝层2与低折射率多孔氧化硅层3；该镀膜玻璃还包括设置于玻璃基板1另一面上的减反射膜层4。
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2提供的光伏组件用镀膜玻璃相对于实施例1制备的光伏组件用双层镀膜玻璃多设置了一层减反射膜层4(可以理解为对比例2在基板玻璃上共设置了三层膜层)；对比例2中设置的介孔氧化铝层2与多孔氧化硅层3的折射率和厚度均与实施例1相同。
测试：
(1)测试上述实施例1和对比例1所制备的光伏组件用镀膜玻璃的透光率，其测试结果参见下表。
(2)将上述实施例1和对比例1所得光伏组件用镀膜玻璃作为封装材料，经层压工艺制备光伏组件，然后测试对应光伏组件的电流密度，其测试结果参见下表。
透光率(％) 电流密度(mA/cm<sup>2</sup>)
对比例1 94.27 41.0378
实施例1 94.48 41.1410
增益 +0.21％ +0.25％
由上述的测试结果可以看出，本发明实施例1制备的光伏组件用双层镀膜玻璃相对于对比例1制备的单层镀膜玻璃，其透光率提升了 0.21％；然后将两者以相同的工艺层压为光伏组件后，测得以实施例1制备的双层镀膜玻璃作为封装材料的光伏组件，相对于以对比例1 单层镀膜玻璃作为封装材料的光伏组件，其电流密度更高，增益达到了0.25％，可见本发明制备的镀膜玻璃其透光率高。
对上述实施例1和对比例2制备的光伏组件用镀膜玻璃进行分析：光伏组件封装用镀膜玻璃的透光率增益需要结合组件整体来评估，玻璃两面出射介质为空气，两面均镀减反射膜层(即对比例2)，虽然镀膜玻璃的透光率会略有提升，但将其作为封装材料(即作为光伏组件当中的背面玻璃和正面玻璃)层压为光伏组件后，玻璃朝里面接触封装胶膜，封装胶膜的折射率一般1.49，玻璃朝里面的减反射镀膜(即对比例2中设置的减反射膜层4)不会有增透效果，反而会对组件的光利用有反作用。
由此可见，对比例2制备的镀膜玻璃(如图2所示的结构)虽然在透光率上相对于实施例1制备的双层镀膜玻璃略有提升，但是当将对比例2制备的镀膜玻璃作为封装材料(光伏组件中的正面玻璃和背面玻璃)经层压工艺层压为光伏组件后，反倒会导致光伏组件整体功率的降低。同时，对比文件2由于多镀设了一层减反射膜层，使其制备成本和生产时间都会增加。
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)玻璃预处理：按照尺寸对基板玻璃进行切割，磨边，清洗；
(2)配制第一镀膜液：将模板剂、铝源和有机溶剂混合均匀，得到第一镀膜液；
(3)镀氧化铝层：在预处理后的基板玻璃表面涂覆所述第一镀膜液，然后固化，形成高折射率介孔氧化铝层；
(4)配制第二镀膜液：将硅源、硅烷偶联剂、催化剂和溶剂混合形成第二镀膜液；
(5)镀氧化硅层：将所述第二镀膜液涂覆在所述介孔氧化铝层上，然后钢化，形成低折射率多孔氧化硅层；
(6)检测，包装，得到光伏组件用双层镀膜玻璃。
2.根据权利要求1所述的一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，步骤(2)配制第一镀膜液：将模板剂、铝源和有机溶剂混合均匀，得到第一镀膜液；其中：所述模板剂、所述铝源和所述有机溶剂之间的摩尔比为1：(3-5)：(8-10)。
3.根据权利要求1或2所述的一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，所述的模板剂选自聚乙二醇、聚乙二醇辛基苯基醚、三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO、醚中的一种或几种；所述的铝源选自无机铝源和/或有机铝源；所述的有机溶剂为异丙醇。
4.根据权利要求3所述的一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，所述的无机铝源选自硝酸铝、氯化铝、偏铝酸钠中的一种或几种；所述的有机铝源为异丙醇铝。
5.根据权利要求1所述的一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，步骤(3)镀氧化铝层：采用辊涂法在预处理后的基板玻璃表面涂覆所述第一镀膜液，然后在150-200℃下固化2-5分钟，形成高折射率介孔氧化铝层。
6.根据权利要求1或5所述的一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，所述介孔氧化铝层的折射率为1.44-1.48，厚度为60-100nm。
7.根据权利要求1所述的一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的硅源为正硅酸乙酯；所述的硅烷偶联剂选自甲基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-巯丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述的催化剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苄基二甲基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵中的至少一种；所述溶剂为乙醇；所述第二镀膜液中硅烷偶联剂占10-30wt％、催化剂占1-5wt％。
8.根据权利要求1所述的一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，步骤(5)镀氧化硅层：采用辊涂法将所述第二镀膜液涂覆在所述介孔氧化铝层上，然后在650-700℃下钢化1-5分钟，即形成低折射率多孔氧化硅层。
9.根据权利要求1或8所述的一种光伏组件用镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，所述多孔氧化硅层的折射率为1.22-1.30，厚度为100-140nm。
10.一种光伏组件用镀膜玻璃，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制得；所述的光伏组件用镀膜玻璃包括基板玻璃(1)和依次设置于所述基板玻璃(1)同一面上的高折射率介孔氧化铝层(2)与低折射率多孔氧化硅层(3)。
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