CN114605071B - 一种防止双玻组件背板pid发黑的高漫反射玻璃釉料及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料及工艺，其制备原料及重量份包括：水性溶剂10‑30份，无机色浆30‑40份，无机链接料30‑40份，添加剂5‑25份，气相二氧化硅0‑0.5份，本发明所述的防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，通过加入低熔点玻璃粉和气相二氧化硅，增加了玻璃釉料与玻璃之间的附着力；水性分散剂，气相二氧化硅和增稠剂的加入，提高了玻璃釉料的稳定性；并且钛白粉与低熔点玻璃粉、氧化锌、高熔点玻璃粉和添加剂的相互协同作用降低了Na+的迁移，抗PID性能得到提高，反射衰减率降低，并且外观在光伏组件PID96+96小时测试后未出现发黑现象。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料及工艺，主要应用于光伏组件的玻璃产品领域。
背景技术
随着社会的发展，能源问题对人类生活的影响日益严峻，越来越多的国家将目光转向光伏产业，光能转化成为未来能源发展的一个重要途径。但是在实际应用中，光伏组件随着使用年限的增加，光能转化效率出现衰减，如何降低光伏组件的衰减率，延长使用年限是目前亟待解决的问题。PID效应(potential Induced Degradation)又称电势诱导衰减，是光学组件效率衰减的重要方面，影响因素错综复杂，还没有PID产生原因的真正定论，目前PID的产生原因主要由三个方面组成，包括极化现象，Na离子迁移及电化学腐蚀。
当PID现象发生时，从EL成像可以看到部分电池片发黑。目前现有技术一般采用硼硅玻璃以减少现有的玻璃盖板中钠，钙离子的迁移，或者改善玻璃背板膜的性能，提高光伏组件的耐化学腐蚀性，耐候性，隔绝水汽性能以减少PID现象的发生。但是这些技术存在一定的缺陷，不能更好地提升发电效率，为此我们提出了一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料。
发明内容
为了防止光伏双玻组件背板PID的发黑，同时还能提高光伏发电效率，本发明第一个方面提供了一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，其制备原料包括：水性溶剂，无机色浆，无机链接料，气相二氧化硅，添加剂。
作为一种优选的实施方式，水性溶剂选自二乙二醇丁醚、二乙二醇叔丁醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，无机色浆选自钛白粉、氧化铝、氧化锌、高熔点玻璃粉、亚钛粉、硫酸钡中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，无机链接料为低熔点玻璃粉。
作为一种优选的实施方式，制备原料以重量份计包括：水性溶剂为10-30份，无机色浆为30-40份，无机链接料30-40份，添加剂为5-25份，气相二氧化硅为0-0.5份。
作为一种优选的实施方式，添加剂包括水性增稠剂和水性分散剂。
作为一种优选的实施方式，水性增稠剂选自聚丙烯类增稠剂，聚氨酯类增稠剂，聚氧乙烯类增稠剂中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，水性分散剂选自聚氨酯类、聚丙烯酸酯类水性高粘度分散剂中的一种。
作为一种优选的实施方式，添加剂以重量份计包括：水性分散剂为1-5份，水性增稠剂为5-20份。
本发明的第二个方面提供了一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料的工艺，包括以下步骤：
(1)在搅拌罐中按重量份加入水性溶剂，无机色浆，无机链接料，添加剂，气相二氧化硅，混合搅拌1-1.5h；
(2)使用陶瓷辊三辊机研磨1-2遍，出料辊间距设定为15-20微米；
(3)将步骤2得到的混合物使用200-300目的网板进行过滤，得到最终的玻璃釉料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料及工艺，由于仅采用少量的低毒性有机醚类作溶剂，改善了作业环境条件，降低了大气污染，是一种绿色环保类玻璃釉料。
(2)本发明提供的防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料及工艺，制备方法简单，可重复操作性强，有利于大规模生产。
(3)本发明所述的防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，通过加入低熔点玻璃粉和气相二氧化硅，增加了玻璃釉料与玻璃之间的附着力；水性分散剂，气相二氧化硅和增稠剂的加入，提高了玻璃釉料的稳定性；使得玻璃釉料在涂布于玻璃表面烧结后，在380-700nm的太阳光线的照射下，漫反射率达到了75-81％，并且钛白粉与低熔点玻璃粉、氧化锌、高熔点玻璃粉和添加剂的相互协同作用降低了Na+的迁移，抗PID性能得到提高，反射衰减率降低，并且外观在光伏组件PID96+96小时测试后未出现发黑现象，
(4)本发明提供的防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料能够很好的应用于浮法玻璃、压花玻璃、钠钙玻璃、高铝玻璃等，使用寿命长，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
为了防止光伏双玻组件背板PID的发黑，同时还能提高光伏发电效率，本发明第一个方面提供了一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，其制备原料包括：水性溶剂，无机色浆，无机链接料，气相二氧化硅，添加剂。
作为一种优选的实施方式，水性溶剂选自二乙二醇丁醚、二乙二醇叔丁醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，无机色浆选自钛白粉、氧化铝、氧化锌、高熔点玻璃粉、亚钛粉、硫酸钡中的一种或几种的组合。
进一步优选为钛白粉，高熔点玻璃粉和氧化锌的组合，进一步优选钛白粉中杂质的含量为0.1-5％，进一步优选钛白粉为金红石型或锐钛型，进一步优选为金红石型，进一步优选为无机金属氧化物包覆型，进一步优选为氧化铝包覆型。
作为一种优选的实施方式，无机链接料为低熔点玻璃粉。
进一步优选，低熔点玻璃粉始熔温度区间为400-550℃。
作为一种优选的实施方式，制备原料以重量份计包括：水性溶剂为10-30份，无机色浆为30-40份，无机链接料30-40份，添加剂为5-25份，气相二氧化硅为0-0.5份。
作为一种优选的实施方式，添加剂包括水性增稠剂和水性分散剂。
作为一种优选的实施方式，水性增稠剂选自聚丙烯类增稠剂，聚氨酯类增稠剂，聚氧乙烯类增稠剂中的一种或几种的组合。
进一步优选为聚氨酯类增稠剂，进一步优选为聚醚型聚氨酯类增稠剂。
作为一种优选的实施方式，水性分散剂选自聚氨酯类、聚丙烯酸酯类水性高粘度分散剂中的一种。
进一步优选，水性分散剂分解温度低于400℃。
作为一种优选的实施方式，添加剂以重量份计包括：水性分散剂为1-5份，水性增稠剂为5-20份。
作为一种优选的实施方式，气相二氧化硅的比表面积为200-300m2/g。
本发明的第二个方面提供了一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料的工艺，包括以下步骤：
(1)在搅拌罐中按重量份加入水性溶剂，无机色浆，无机链接料，添加剂，气相二氧化硅，混合搅拌1-1.5h；
(2)使用陶瓷辊三辊机研磨1-2遍，出料辊间距设定为15-20微米；
(3)将步骤2得到的混合物使用200-300目的网板进行过滤，得到最终的玻璃釉料。
本发明在玻璃釉料中加入无机色浆，可以提高玻璃釉料的抗PID性能，优选的钛白粉具有很高的热稳定性，金红石型和锐钛型的钛白粉均具有很好的热稳定性，因此即使在较高的温度下也不会发生晶型的改变。在光的作用下，钛白粉可以发生连续的氧化还原作用，具有光化学活性，而无机金属氧化物包覆型钛白粉的化学活性显著降低，并且当钛白粉与高熔点玻璃粉、氧化锌、添加剂组合使用时可以吸收并抑制Na+迁移到电池的表面，减少电池片PID现象的发生，同时防止光伏双玻组件背板PID发黑现象的发生。
本发明人进一步发现，杂质含量低于1％的金红石型钛白粉在水性溶剂中有良好的分散性能，在聚醚型聚氨酯增稠剂、气相二氧化硅的作用下，不仅可以减少PID现象的发生，还能够获得30000-80000mPa·s的粘度，在高温烧结后，有利于增加玻璃釉料与玻璃的附着力，减少脱落，延长使用年限。
本发明人进一步发现，无机色浆在溶剂中具有良好的分散效果，并且可以与水性分散剂一起使用，可以有效提高无机色浆在溶剂中的分散性，防止组分聚沉，提高釉料的储存时长。当加入增稠剂后，溶于溶剂中会产生很大的黏度，使体系具有粘弹性和触变性，粘度增加后体系中的分散相不容易聚集和凝聚，因而可以使分散体系稳定。只有分散剂与增稠剂的混合使用比例在(1-5)：(5-20)范围内时，体系才具有较好的稳定性，涂布于玻璃表面，固化后才会使釉料表面呈现微观粗糙性，从而在太阳光线入射后具有较高的漫反射发生，使电池片接收到更多的太阳光，进而可以提高光电转化效率。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例1
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，制备原料以重量份计包括：20份二乙二醇叔丁醚，25份钛白粉，5份高熔点玻璃粉，5份氧化锌，35份低熔点玻璃粉，0.25份气相二氧化硅，2.5份聚氨酯类水性分散剂，15份聚醚聚氨酯增稠剂。
钛白粉为杂质含量为1％的氧化铝包覆型金红石型钛白粉，型号为VK-T25H。玻璃粉的型号为PE450。
水性分散剂购自扬州天达化工有限公司。
水性增稠剂购自广安化工有限公司。
气相二氧化硅的比表面积为230m2/g，型号为德国瓦克N20。
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料的制备工艺，主要包括以下步骤：
(1)在搅拌罐中加入10份二乙二醇叔丁醚，35份低熔点玻璃粉，25份钛白粉，5份高熔点玻璃粉，5份氧化锌，15份聚醚聚氨酯增稠剂，2.5份聚氨酯类水性分散剂，0.25份气相二氧化硅，混合搅拌1h；
(2)使用陶瓷辊三辊机研磨2遍，出料辊间距设定为20微米；
(3)将步骤2得到的混合物使用250目的网板进行过滤，得到最终的玻璃釉料。
实施例2
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，制备原料以重量份计，包括10份三丙二醇甲醚，20份钛白粉，10份氧化锌，30份低熔点玻璃粉，5份聚氨酯类水性分散剂，8份聚醚聚氨酯增稠剂。
钛白粉为杂质含量为1％的氧化铝包覆型金红石型钛白粉，型号为VK-T25H。玻璃粉的型号为PE450。
水性分散剂购自扬州天达化工有限公司。
水性增稠剂购自广安化工有限公司。
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料的制备工艺，主要包括以下步骤：
(1)在搅拌罐中加入10份三丙二醇甲醚，20份钛白粉，10份氧化锌，30份低熔点玻璃粉，5份聚氨酯类水性分散剂，8份聚醚聚氨酯增稠剂；
(2)使用陶瓷辊三辊机研磨2遍，出料辊间距设定为20微米；
(3)将步骤2得到的混合物使用250目的网板进行过滤，得到最终的玻璃釉料。
实施例3
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，制备原料以重量份计，包括30份二丙二醇丁醚，15份钛白粉，15份高熔点玻璃粉，35份低熔点玻璃粉，0.5份气相二氧化硅，2.5份聚氨酯类水性分散剂，20份聚醚聚氨酯增稠剂。
钛白粉为杂质含量为1％的氧化铝包覆型金红石型钛白粉，型号为VK-T25H。玻璃粉的型号为PE450。
水性分散剂购自扬州天达化工有限公司。
水性增稠剂购自广安化工有限公司。
气相二氧化硅的比表面积为230m2/g，型号为德国瓦克N20。
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料的制备工艺，主要包括以下步骤：
(1)在搅拌罐中加入30份二丙二醇丁醚，15份钛白粉，15份高熔点玻璃粉，35份低熔点玻璃粉，0.5份气相二氧化硅，2.5份聚氨酯类水性分散剂，20份聚醚聚氨酯增稠剂，混合搅拌1h；
(2)使用陶瓷辊三辊机研磨2遍，出料辊间距设定为20微米；
(3)将步骤2得到的混合物使用250目的网板进行过滤，得到最终的玻璃釉料。
实施例4
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，制备原料以重量份计包括：20份二乙二醇叔丁醚，25份钛白粉，5份高熔点玻璃粉，5份氧化锌，35份低熔点玻璃粉，0.25份气相二氧化硅，2.5份聚氨酯类水性分散剂，1.5份
聚醚聚氨酯增稠剂。
钛白粉为杂质含量为1％的氧化铝包覆型金红石型钛白粉，型号为VK-T25H。玻璃粉的型号为PE450。
水性分散剂购自扬州天达化工有限公司。
水性增稠剂购自广安化工有限公司。
气相二氧化硅的比表面积为230m2/g，型号为德国瓦克N20。
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料的制备工艺，主要包括以下步骤：
(1)在搅拌罐中加入10份二乙二醇叔丁醚，35份低熔点玻璃粉，25份钛白粉，5份高熔点玻璃粉，5份氧化锌，1.5份聚醚聚氨酯增稠剂，2.5份聚氨酯类水性分散剂，0.25份气相二氧化硅，混合搅拌1h；
(2)使用陶瓷辊三辊机研磨2遍，出料辊间距设定为20微米；
(3)将步骤2得到的混合物使用250目的网板进行过滤，得到最终的玻璃釉料。
实施例5
一种防止双玻组件PID发黑的水性高漫反射玻璃釉料及工艺，制备原料以重量份计包括：20份二乙二醇叔丁醚，35份钛白粉，35份低熔点玻璃粉，0.25份气相二氧化硅，2.5份聚氨酯类水性分散剂，15份聚醚聚氨酯增稠剂。
钛白粉为杂质含量为1％的氧化铝包覆型金红石型钛白粉，型号为VK-T25H。玻璃粉的型号为PE450。
水性分散剂购自扬州天达化工有限公司。
水性增稠剂购自广安化工有限公司。
气相二氧化硅的比表面积为230m2/g，型号为德国瓦克N20。
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料的制备工艺，主要包括以下步骤：
(1)在搅拌罐中加入10份二乙二醇叔丁醚，35份低熔点玻璃粉，35份钛白粉，15份聚醚聚氨酯增稠剂，2.5份聚氨酯类水性分散剂，0.25份气相二氧化硅，混合搅拌1h；
(2)使用陶瓷辊三辊机研磨2遍，出料辊间距设定为20微米；
(3)将步骤2得到的混合物使用250目的网板进行过滤，得到最终的玻璃釉料。
实施例6
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，制备原料以重量份计包括：20份二乙二醇叔丁醚，18份钛白粉，35份低熔点玻璃粉，0.25份气相二氧化硅，2.5份聚氨酯类水性分散剂，15份聚醚聚氨酯增稠剂。
钛白粉为杂质含量为1％的氧化铝包覆型金红石型钛白粉，型号为VK-T25H。玻璃粉的型号为PE450。
水性分散剂购自扬州天达化工有限公司。
水性增稠剂购自广安化工有限公司。
气相二氧化硅的比表面积为230m2/g，型号为德国瓦克N20。
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料的制备工艺，主要包括以下步骤：
(1)在搅拌罐中加入10份二乙二醇叔丁醚，35份低熔点玻璃粉，18份钛白粉，15份聚醚聚氨酯增稠剂，2.5份聚氨酯类水性分散剂，0.25份气相二氧化硅，混合搅拌1h；
(2)使用陶瓷辊三辊机研磨2遍，出料辊间距设定为20微米；
(3)将步骤2得到的混合物使用250目的网板进行过滤，得到最终的玻璃釉料。
实施例7
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，制备原料以重量份计包括：20份二乙二醇叔丁醚，25份钛白粉，5份高熔点玻璃粉，5份氧化锌，35份低熔点玻璃粉，0.25份气相二氧化硅，2.5份聚氨酯类水性分散剂，15份聚醚聚氨酯增稠剂。
钛白粉为杂质含量为1％的金红石型钛白粉，型号为济南裕兴R868。
玻璃粉的型号为PE450。
水性分散剂购自扬州天达化工有限公司。
水性增稠剂购自广安化工有限公司。
气相二氧化硅的比表面积为230m2/g，型号为德国瓦克N20。
一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料的制备工艺，主要包括以下步骤：
(1)在搅拌罐中加入10份二乙二醇叔丁醚，35份低熔点玻璃粉，25份钛白粉，5份高熔点玻璃粉，5份氧化锌，15份聚醚聚氨酯增稠剂，2.5份聚氨酯类水性分散剂，0.25份气相二氧化硅，混合搅拌1h；
(2)使用陶瓷辊三辊机研磨2遍，出料辊间距设定为20微米；
(3)将步骤2得到的混合物使用250目的网板进行过滤，得到最终的玻璃釉料。性能测试：
1.抗PID测试：在高湿热的条件下96h+96h后的反射衰减率测试。
2.反射率：依据GB/T13452.3-92标准，在380-700nm波长的光线下进行测试,选择550nm处波长处的反射率(包含镜面正反射光)作为参考。
3.紫外测试：在紫外老化箱中紫外老化1000h后进行测试。
4.附着力测试：依据GB/T 9286标准，进行测试。
将实施例依据上述标准进行测试，结果见于表1。
表1
Claims (5)
1.一种防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，其特征在于，制备原料以重量份计包括：水性溶剂为10-30份，无机色浆为30-40份，无机连结料30-40份，添加剂为5-25份，气相二氧化硅为0-0.5份；
无机色浆为钛白粉，高熔点玻璃粉和氧化锌的组合，钛白粉为氧化铝包覆型；
无机连结料为低熔点玻璃粉；
添加剂以重量份计包括：水性分散剂为1-5份，水性增稠剂为5-20份。
2.根据权利要求1所述的防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，其特征在于，水性溶剂选自二乙二醇丁醚、二乙二醇叔丁醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，其特征在于，水性增稠剂选自聚丙烯类增稠剂，聚氨酯类增稠剂，聚氧乙烯类增稠剂中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料，其特征在于，水性分散剂选自聚氨酯类、聚丙烯酸酯类水性高粘度分散剂中的一种。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的防止双玻组件背板PID发黑的高漫反射玻璃釉料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）在搅拌罐中按重量份加入水性溶剂，无机色浆，无机连结料，添加剂，气相二氧化硅，混合搅拌1-1.5h；
（2）使用陶瓷辊三辊机研磨1-2遍，出料辊间距设定为15-20微米；
（3）将步骤2得到的混合物使用200-300目的网板进行过滤，得到最终的玻璃釉料。
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