CN114773978B - 一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板及其加工方法 - Google Patents

一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及太能能电池组件技术领域，尤其是一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板及其加工方法。一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板，包括柔性前板，所述柔性前板表面刮涂有防眩光纳米涂料，防眩光纳米涂料固化后使得所述柔性前板表面形成有防眩光涂层；所述防眩光涂层表面压印形成有多个用于提升光通量的凹槽；所述凹槽呈点阵式分布于防眩光涂层的表面；所述防眩光涂层通过PVDF物料气相沉积工艺形成有TiO2自清洁镀层。本申请具有较好的防眩光效果，可改善太阳能复合前板的透光性能。

Description

一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板及其加工 方法
技术领域
本申请涉及太能能电池组件技术领域，尤其是涉及一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板及其加工方法。
背景技术
太阳能作为清洁能源，受到各国学者、研究人员和企业的重点关注，其主要原因在于：太阳能的利用与开发可缓解当前世界面临的能源与环境危机。基于世界面临的能源与环境危机的前提下，各国的研发团队均在开发、寻找可替代传统化石能源的清洁能源。
太阳能的利用随着材料技术、半导体和芯片技术的进步有了普及大众的可能性。关于太阳能的利用，势必会涉及到太阳电池板组件。太阳电池板组件的作用是：将太阳能转为电能进行利用，进而实现降低对化石燃料发电的依赖，缓解社会电能供应紧张的问题和世界面临的能源与环境危机。
相关技术中的太阳电池组件，主要核心部件为太阳能电池前板、EVA密封层、太阳能电池片、EVA密封层和太阳能电池背膜。太阳电池组件的组装方式：太阳电池片上、下表面分别贴上EVA密封膜，再将太阳能电池前板贴合于太阳电池片上表面的EVA密封膜、将太阳能电池背膜贴合于太阳电池片下表面的EVA密封膜，最后进行真空热压，固化封装形成太阳电池组件。
针对上述相关技术中的太阳能电池板，申请人发现技术方案存在以下缺陷：太阳能电池前板为玻璃材质或者PMMA材质等高分子透明材质时均存在眩光的问题，限制了太阳能组件的发展与应用。
发明内容
为了解决相关技术中的太阳能电池板存在眩光，限制了太阳能组件的发展与应用的问题，本申请提供了一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板及其加工方法。
第一方面，本申请提供的一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板，是通过以下技术方案得以实现的：
一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板，包括柔性前板，所述柔性前板表面刮涂有防眩光纳米涂料，防眩光纳米涂料固化后使得所述柔性前板表面形成有防眩光涂层；所述防眩光涂层表面压印形成有多个用于提升光通量的凹槽；所述凹槽呈点阵式分布于防眩光涂层的表面；所述防眩光涂层通过PVDF物料形成有TiO2自清洁镀层。
通过采用上述技术方案，本申请中制备的太阳能复合前板具有较好的透光性同时具有较好的防眩光的功能。此外，本申请中制备的太阳能复合前板还有具有较好的自清洁效果，具有更强的市场竞争力。
优选的，所述防眩光纳米涂料主要是由以下原料制备而成：100份的TPU 粒料、100-120份的有机溶剂、20-40份的填料复配物、1-3份的偶联剂、0.5-2 份的相容剂、0.5-2份的抗氧化剂、0.5-2份的抗紫外线剂；所述填料复配物包括表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须；所述表面改性纳米级多孔二氧化硅主要是由以下原料制备而成：多孔二氧化硅、马来酸酐接枝聚合物、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯。
本申请采用马来酸酐接枝聚合物、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯对多孔二氧化硅进行表面改性，使得表面改性后的多孔二氧化硅能较好的分散于带有溶胀TPU的有机溶剂中，再配合无碱玻纤短纤、氧化锌晶须，可改善本申请涂料形成的固化物的雾度，进而赋予本申请具有较好的防眩光的效果。太阳能前板采用本申请中制备的防眩光纳米涂料，可改善太阳能电池组件整体的透光性能。
优选的，所述多孔二氧化硅的粒径控制在20-300nm；所述马来酸酐接枝聚合物与多孔二氧化硅的质量百分比为1-3％；所述N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷与多孔二氧化硅的质量百分比为8-12％；所述异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯与多孔二氧化硅的质量百分比为4-8％；。
通过优化多孔二氧化硅、马来酸酐接枝聚合物、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯，可制备得到分散效果较好的表面改性纳米级多孔二氧化硅，进而保证本申请的防眩光效果。
优选的，所述表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：步骤一，多孔二氧化硅的制备，所制备的多孔二氧化硅经过行星球磨，粒径控制在50-200nm；同时进行改性溶液的配制将计量准确的马来酸酐接枝聚合物、N- β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯溶解于丙酮溶剂中，马来酸酐接枝聚合物的浓度控制在5-10g/L，N-β-(氨乙基)-γ- 氨丙基三甲氧基硅烷的浓度控制在5-15g/L，异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯的浓度控制在5-10g/L；
步骤二，将步骤一中制备的多孔二氧化硅以1-3g/60s的添加速率加入步骤一制备的改性溶液中，多孔二氧化硅添加过程中，以300-500rpm转速进行搅拌混合均匀，搅拌同时加以超声波分散，超声频率控制在40-60kHz，多孔二氧化硅添加完成后，保持搅拌和超声处理20-40min；
步骤三，沥干，干燥，得成品表面改性纳米级多孔二氧化硅。
通过采用上述技术方案，本申请的制备方法相对简单，可实施性较强且可制备得到分散效果较好的表面改性纳米级多孔二氧化硅，进而保证本申请的防眩光效果。
优选的，所述表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须的质量比为(80-90)：(5-10)：(1-2)。
通过采用上述技术方案，不仅可保证本申请的防眩光效果而且可改善整体的力学强度、柔韧性和耐候性。
优选的，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂626、抗氧化剂2246A；所述抗氧化剂1010、抗氧化剂626、抗氧化剂2246A的质量比为4:4:2；所述抗紫外线剂为UV-9和UV-944；所述UV-9和UV-944的质量比为(0.6-0.8):1；所述相容剂为马来酸酐接枝聚合物SEBS、马来酸酐接枝聚合物ExxelorPO1020中的一种。
通过采用上述技术方案，可进一步提升本申请的相容性、耐候性，进而可作为太阳前板材料使用，保证电能组件的使用寿命和使用稳定性。
优选的，所述防眩光纳米涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备和无碱玻纤短纤、氧化锌晶须前处理，配比称量表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备和无碱玻纤短纤、氧化锌晶须，混合均匀得混合填料，备用；
步骤二，计量准确的TPU粒料溶剂于有机溶剂，于0-8℃下搅拌均匀，备用；
步骤三，向步骤二溶液中依次加入相容剂、偶联剂，以200-400rpm搅拌5-10min；
步骤四，向步骤三的溶液中依次计量准确的抗氧化剂、抗紫外线剂以200-400rpm搅拌5-10min；
步骤五，将步骤一中的混合填料以3-5g/min的添加速率加入步骤四制备的溶液中，混合填料添加过程中以200-300rpm转速进行搅拌混合，搅拌同时加以超声波分散，超声频率控制在40-60kHz，混合填料添加完成后，保持搅拌和超声处理20-40min，得成品防眩光纳米涂料。
通过采用上述技术方案，本申请的制备方法相对简单，可实施性较强且可制备得到防眩光效果较好且使用寿命较为持久的成品防眩光纳米涂料。
优选的，所述柔性前板为FEP前板、PMMA前板、PC前板、BOPET前板中的一种；当柔性前板为FEP前板时，需要对FEP前板表面进行低温等离子处理；所述柔性前板的厚度控制在0.8-2mm；所述防眩光涂层的厚度控制在 300-500微米；所述TiO2自清洁镀层的厚度为100-280nm。
通过采用上述技术方案，可保证本申请整体的粘结稳定性和使用寿命。
优选的，相邻所述凹槽之间的间隔为0.3-0.5mm；单个所述凹槽的几何形成为半梭体；所述半梭体的短轴b与长轴a之比为0.95-1.6；所述半梭体的短轴 b为凹槽的槽深度，凹槽的槽深度为防眩光涂层的厚度的0.25-0.4倍。
通过采用上述技术方案，可进步改善本申请中太阳能复合前板的防眩光效果，同时可增强太阳能复合前板的透光率，进而提升太阳能组件的光利用效率。
第二方面，本申请提供的一种利用防眩光纳米涂料生产的太阳能复合前板的加工方法，是通过以下技术方案得以实现的：
一种利用防眩光纳米涂料生产的太阳能复合前板的加工方法，包括以下步骤：
步骤一，柔性前板的表面清洁处理；
步骤二，对步骤一中完成表面清洁处理的柔性前板表面进行低温等离子处理，温度0-4℃，功率60-70W，处理气体为空气，处理时间20-30min；
步骤三，步骤二中柔性前板表面涂覆刮涂有权利要求1-6中的防眩光纳米涂料，置于60-70℃和低于20％湿度的环境下，防眩光纳米涂料固化15-30min，柔性前板表面形成防眩光涂层；
步骤四，将步骤三中的柔性前板表面置于80-100℃下，保持100-120s后采用压花模具对防眩光涂层进行压花处理，取下自然冷却至室温进行热处理，以0.8-1.2℃ /min升温至60℃，维持240-260s，以0.5-0.6℃/min升温至80-90℃，维持300-350s，以2.5-2.8℃/min升温至40-45℃，开炉冷却至室温，得半成品太阳能复合前板；步骤五，半成品太阳能复合前板通过PVDF物料气相沉积工艺形成有TiO2自清洁镀层，得成品太阳能复合前板。。
通过采用上述技术方案，本申请的制备方法可实施性较强且可保证所制备的太阳能复合前板具有较好的防眩光效果，且可增强太阳能复合前板的透光率，同时TiO2自清洁镀层可起到较好的自清洁效果，进一步保证太阳能复合前板的透光率，进而提升太阳能组件的光利用效率。
综上所述，本申请具有以下优点：
1、太阳能前板采用本申请中制备的防眩光纳米涂料制成，可赋予太阳能电池组件较好的防眩光效果的同时也可改善太阳能电池组件整体的透光性能，进而提升太阳能电池组件整体的光利用效率。
2、本申请中制备的太阳能复合前板具有较高的透光率，较好的自清洁效果，可提升太阳能组件的光利用效率。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
制备例
制备例1
TPU粒料是以下原料制备而成：3.4moL的HDI、5.4moL的MDI-50、1.2moL的 MDI、1.7moL的1，6-己二醇、5.0mol的1，4-丁二醇、2.8moL的3-甲基-1，5- 戊二醇、0.36mol的分子量1800的聚四氢呋喃醚二醇PTMEG、1.34mol的分子量2000的聚六亚甲基碳酸酯二醇、3.0g的辛癸酸铋、120g的纳米硫酸钡粉(D50 为200-250nm)、5g的四针状氧化锌晶须、10g的抗氧化剂1010。
TPU粒料的制备，包括以下步骤：
步骤一，投料：
将200.9g的1，6-己二醇、450.6g的1，4丁二醇和330.88g的3-甲基-1，5-戊二醇投入双螺杆挤出机的第一料槽；
将计量准确的648g分子量1800的聚四氢呋喃醚二醇PTMEG和2680g的聚六亚甲基碳酸酯二醇投入双螺杆挤出机的第二料槽；
将300.31g的MDI、1351.38g的MDI-50、571.85g的HDI、3.0g的辛癸酸铋、10g 的抗氧化剂1010、5g四针状氧化锌晶须、120g的纳米硫酸钡粉搅拌均匀后投入双螺杆挤出机的第三料槽；
步骤二，双螺杆挤出机中的机筒段温度为220-230℃，使用齿轮泵将材料从挤出机中排出，水冷粒化，干燥，在流化床干燥器中于85℃下干燥所得粒料，停留时间为10min，至水含量＜0.03％，随后在80℃下，进行24h的热调整，得成品 TPU粒料。
制备例2
多孔二氧化硅的制备：按照水/无水乙醇体积比为1:6配制乙醇水溶液，称取硅酸钠溶解于所配制的乙醇水溶液中，得0.4mol/L的硅酸钠溶液，向硅酸钠溶液中加入0.5g的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，得混合料A，将100ml的浓度为 1.5mol/L的氯化铵溶液置于恒温磁力搅拌器，恒温磁力搅拌器的搅拌为400rpm，温度控制为40℃，然后将混合料A以80μL/s的滴加速度滴入氯化铵溶液中，检测溶液的pH值，当溶液检测到pH＝8.5后停止滴加混合料A，保持搅拌下反应80min，溶液中出现沉淀物，将所得的沉淀用加入0.1mol/L的CTAB的乙醇水溶液中进行离心洗涤，所用乙醇水溶液中无水乙醇/水的体积比为1:8，所得白色粉末置于烘箱于100℃烘干4h，然后置于马弗炉中，温度控制在600℃煅烧4h，所得物料置于行星球磨机中进行球磨，球磨转速120rpm球磨时间控制在60min，使得球磨料的粒度控制为100-200nm，得所需的多孔二氧化硅。
制备例3
表面改性纳米级多孔二氧化硅是由以下原料制备而成：多孔二氧化硅、马来酸酐接枝聚合物(润滑偶联分散剂FR-PA181，牌号FR-PA181，上海纳周塑化科技有限公司)、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792，CAS：1760-24-3，分子量222)、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯(HY-102，CAS：65345-34-8)。马来酸酐接枝聚合物与多孔二氧化硅的质量百分比为2％，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷与多孔二氧化硅的质量百分比为8％，异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯与多孔二氧化硅的质量百分比为4％。
表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备，包括以下步骤：
步骤一，多孔二氧化硅的制备，参见制备例2中多孔二氧化硅的制备；
同时进行改性溶液的配制：将2g的马来酸酐接枝聚合物、8g的N-β-(氨乙基)- γ-氨丙基三甲氧基硅烷和4g的异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯溶解于1.0L 的丙酮溶剂中，得表面改性溶液；
步骤二，将100g的步骤一中制备的多孔二氧化硅以1.0g/60s的添加速率加入步骤一制备的表面改性溶液中，多孔二氧化硅添加过程中，以320rpm转速进行搅拌混合均匀，搅拌同时加以超声波分散，超声频率控制在44kHz，多孔二氧化硅添加完成后，保持搅拌和超声处理25min；
步骤三，沥干后的物料置于烘箱中以60℃干燥8h，得成品表面改性纳米级多孔二氧化硅。
制备例4
制备例4与制备例3的区别在于：
表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备，包括以下步骤：
步骤一，多孔二氧化硅的制备，参见制备例2中多孔二氧化硅的制备；
同时进行改性溶液的配制：将2g的马来酸酐接枝聚合物、8g的N-β-(氨乙基)- γ-氨丙基三甲氧基硅烷和4g的异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯溶解于1.0L 的丙酮溶剂中，得表面改性溶液；
步骤二，将100g的步骤一中制备的多孔二氧化硅以3.0g/60s的添加速率加入步骤一制备的表面改性溶液中，多孔二氧化硅添加过程中，以320rpm转速进行搅拌混合均匀，搅拌同时加以超声波分散，超声频率控制在44kHz，多孔二氧化硅添加完成后，保持搅拌和超声处理40min；
步骤三，沥干后的物料置于烘箱中以60℃干燥8h，得成品表面改性纳米级多孔二氧化硅。
制备例5
表面改性纳米级多孔二氧化硅是由以下原料制备而成：多孔二氧化硅、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。马来酸酐接枝聚合物与多孔二氧化硅的质量百分比为5％。
表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备，包括以下步骤：
步骤一，多孔二氧化硅的制备，参见制备例2中多孔二氧化硅的制备；
同时进行改性溶液的配制：将5g的N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷溶解于1.0L的丙酮溶剂中，得表面改性溶液；
步骤二，将100g的步骤一中制备的多孔二氧化硅以1.0g/60s的添加速率加入步骤一制备的表面改性溶液中，多孔二氧化硅添加过程中，以320rpm转速进行搅拌混合均匀，搅拌同时加以超声波分散，超声频率控制在44kHz，多孔二氧化硅添加完成后，保持搅拌和超声处理25min；
步骤三，沥干后的物料置于烘箱中以60℃干燥8h，得成品表面改性纳米级多孔二氧化硅。
制备例6
表面改性纳米级多孔二氧化硅是由以下原料制备而成：多孔二氧化硅、马来酸酐接枝聚合物、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。马来酸酐接枝聚合物与多孔二氧化硅的质量百分比为5％。马来酸酐接枝聚合物与多孔二氧化硅的质量百分比为5％。
表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备，包括以下步骤：
步骤一，多孔二氧化硅的制备，参见制备例2中多孔二氧化硅的制备；
同时进行改性溶液的配制：将5g的N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和2g的马来酸酐接枝聚合物溶解于1.0L的丙酮溶剂中，得表面改性溶液；
步骤二，将100g的步骤一中制备的多孔二氧化硅以1.0g/60s的添加速率加入步骤一制备的表面改性溶液中，多孔二氧化硅添加过程中，以320rpm转速进行搅拌混合均匀，搅拌同时加以超声波分散，超声频率控制在44kHz，多孔二氧化硅添加完成后，保持搅拌和超声处理25min；
步骤三，沥干后的物料置于烘箱中以60℃干燥8h，得成品表面改性纳米级多孔二氧化硅。
制备例7
防眩光纳米涂料主要是由以下原料制备而成：100份的TPU粒料、120份的有机溶剂DMF、20份的填料复配物、2份的偶联剂KH-550、2份的马来酸酐接枝聚合物SEBS(型号：TAIPOL 6153)、2份的抗氧化剂、2份的抗紫外线剂。
填料复配物是由制备例3中的表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须组成。制备例3中的表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须的质量比为89:10：1。抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂 626、抗氧化剂2246A。抗氧化剂1010、抗氧化剂626、抗氧化剂2246A的质量比为4:4:2。抗紫外线剂为UV-9和UV-944，UV-9和UV-944的质量比为0.8:1。
防眩光纳米涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备和无碱玻纤短纤、氧化锌晶须前处理，配比称量表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备和无碱玻纤短纤、氧化锌晶须，混合均匀得混合填料，备用；表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备参见制备例3；无碱玻纤短纤、氧化锌晶须前处理与多孔二氧化硅的表面改性相同；
步骤二，计量准确的TPU粒料溶剂于有机溶剂DMF，控制温度在0-4℃范围下，以300rpm搅拌10min，搅拌均匀，备用；
步骤三，向步骤二溶液中依次加入相容剂马来酸酐接枝聚合物SEBS、偶联剂 KH-550，以300rom搅拌5min；
步骤四，向步骤三的溶液中依次计量准确的抗氧化剂1010、抗氧化剂626、抗氧化剂2246A、UV-9和UV-944以200rom搅拌10min；
步骤五，将步骤一中的混合填料以4g/min的添加速率加入步骤四制备的溶液中，混合填料添加过程中以240rpm转速进行搅拌混合，搅拌同时加以超声波分散，超声频率控制在44kHz，混合填料添加完成后，保持搅拌和超声处理30min，得成品防眩光纳米涂料。
制备例8
制备例8与制备例7的区别在于：填料复配物是由制备例4中的表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须组成。
制备例9
制备例9与制备例7的区别在于：
防眩光纳米涂料主要是由以下原料制备而成：100份的TPU粒料、120份的有机溶剂DMF、30份的填料复配物、2份的偶联剂KH-550、2份的马来酸酐接枝聚合物SEBS、2份的抗氧化剂、2份的抗紫外线剂。
制备例10
制备例10与制备例7的区别在于：防眩光纳米涂料主要是由以下原料制备而成：100份的TPU粒料、120份的有机溶剂DMF、40份的填料复配物、2份的偶联剂KH-550、2份的马来酸酐接枝聚合物SEBS、2份的抗氧化剂、2份的抗紫外线剂。
制备例11
制备例11与制备例7的区别在于：相容剂为马来酸酐接枝聚合物Exxelor PO 1020(型号O1020)。
制备例12
制备例12与制备例7的区别在于：填料复配物是由制备例3中的表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须组成。制备例3中的表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须的质量比为90:8：2。
制备例13
制备例13与制备例7的区别在于：填料复配物是由制备例5中的表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须组成。
制备例14
制备例14与制备例7的区别在于：填料复配物是由制备例6中的表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须组成。
制备例15
制备例15与制备例7的区别在于：防眩光纳米涂料主要是由以下原料制备而成：100份的TPU粒料、120份的有机溶剂DMF、10份的填料复配物、2份的偶联剂KH-550、2份的马来酸酐接枝聚合物SEBS、2份的抗氧化剂、2份的抗紫外线剂。
制备例16
制备例16与制备例7的区别在于：防眩光纳米涂料主要是由以下原料制备而成：100份的TPU粒料、120份的有机溶剂DMF、50份的填料复配物、2份的偶联剂KH-550、2份的马来酸酐接枝聚合物SEBS、2份的抗氧化剂、2份的抗紫外线剂。
制备例17
制备例17与制备例7的区别在于：未添加相容剂。
制备例18
制备例18与制备例7的区别在于：填料复配物是由制备例3中的表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须组成。制备例3中的表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤的质量比为89:10。
制备例19
制备例19与制备例7的区别在于：
填料复配物为制备例3中的表面改性纳米级多孔二氧化硅。
制备例20
制备例20与制备例7的区别在于：
抗氧化剂为抗氧化剂1010。抗紫外线剂为UV-944。
实施例
实施例1
本申请公开的一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板，包括柔性前板，柔性前板为FEP前板、PMMA前板、PC前板、BOPET前板中的一种。本实施例中柔性前板采用的是FEP膜(江苏德爱西电气有限公司定制)，厚度为1.20mm， FEP膜原始透光率为92.6％。
柔性前板表面刮涂有制备例7中的防眩光纳米涂料，防眩光纳米涂料固化后使得柔性前板表面形成有防眩光涂层，防眩光涂层的厚度控制在300-320微米。为了提升防眩光效果，防眩光涂层表面压印形成有多个用于提升光通量的凹槽，凹槽呈点阵式分布于防眩光涂层的表面。相邻凹槽之间的间隔为0.3mm，且单个凹槽的几何形成为半梭体，半梭体的短轴b与长轴a之比为1.2，半梭体的短轴b为凹槽的槽深度。凹槽的槽深度为防眩光涂层的厚度的0.25-0.4倍，本实施例中凹槽的槽深度为100微米。
为了保证本申请的透光率，防眩光涂层通过PVDF物料气相沉积工艺形成有TiO2自清洁镀层。TiO2自清洁镀层的厚度为120nm。
一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，柔性FEP前板的表面清洁处理：柔性FEP前板上下表面采用无水酒精擦拭分别两次，然后置于去离子水中超声波清洗20min，取出烘干，备用；
步骤二，对步骤一中完成表面清洁处理的柔性前板表面进行低温等离子处理，温度0-4℃，功率65W，处理气体为空气，处理时间30min，备用；
步骤三，步骤二中柔性前板表面涂覆刮涂有制备例7中的防眩光纳米涂料，置于60℃和10-20％湿度的环境下，除去有机溶剂DMF，防眩光纳米涂料固化20min，从而实现柔性前板表面形成防眩光涂层；
步骤四，将步骤三中的柔性前板表面置于90℃下，保持120s后采用压花模具对防眩光涂层进行压花处理，取下自然冷却至室温进行热处理，以0.8℃/min升温至60℃，维持240s，以0.5℃/min升温至92℃，维持320s，以2.8℃/min升温至 40℃，开炉冷却至室温，得半成品太阳能复合前板；
步骤五，半成品太阳能复合前板通过磁控溅射工艺形成有厚120nm的TiO2自清洁镀层，得成品太阳能复合前板。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例8中的防眩光纳米涂料。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例9中的防眩光纳米涂料。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例10中的防眩光纳米涂料。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例11中的防眩光纳米涂料。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例12中的防眩光纳米涂料。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在：防眩光涂层表面压印形成有多个用于提升光通量的凹槽，凹槽呈点阵式分布于防眩光涂层的表面。相邻凹槽之间的间隔为0.4mm。
实施例8
实施例8与实施例1的区别在：防眩光涂层表面压印形成有多个用于提升光通量的凹槽，凹槽呈点阵式分布于防眩光涂层的表面。相邻凹槽之间的间隔为0.5mm。
实施例9
实施例9与实施例1的区别在：单个凹槽的几何形成为半梭体，半梭体的短轴b 与长轴a之比为0.95。
实施例10
实施例10与实施例1的区别在：单个凹槽的几何形成为半梭体，半梭体的短轴 b与长轴a之比为1.6。
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例13中的防眩光纳米涂料。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例14中的防眩光纳米涂料。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例15中的防眩光纳米涂料。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例16中的防眩光纳米涂料。
对比例5
对比例5与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例17中的防眩光纳米涂料。
对比例6
对比例6与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例18中的防眩光纳米涂料。
对比例7
对比例7与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例19中的防眩光纳米涂料。
对比例8
对比例8与实施例1的区别在：柔性前板表面刮涂有制备例20中的防眩光纳米涂料。
对比例9
对比例9与实施例1的区别在：防眩光涂层表面压印形成有多个用于提升光通量的凹槽，凹槽呈点阵式分布于防眩光涂层的表面。相邻凹槽之间的间隔为0.8mm。本申请相邻凹槽之间的间隔在0.3mm及以上的原因：当相邻凹槽之间的间隔为 0.2mm时，加工难度大，尺寸控制难度高，不利于工业化生产。
对比例10
对比例10与实施例1的区别在：单个凹槽的几何形成为半梭体，半梭体的短轴 b与长轴a之比为0.8。
对比例11
对比例11与实施例1的区别在：单个凹槽的几何形成为半梭体，半梭体的短轴 b与长轴a之比为2。
对比例12
对比例12与实施例1的区别在：制备例3中的表面改性纳米级多孔二氧化硅的添加速率为10g/60s。
性能检测试验
检测方法/试验方法
1、透光率和雾度测试：采用YH1210卧式雾度计对实施例1-10和对比例1-12 中的复合前板进行透光率和雾度测试。
2、DH2000老化测试：对实施例1-10和对比例1-12中的复合前板进行老化测试。测试温度：85℃，测试湿度：85％，测试时间2000h。完成2000h老化试验后，取出进行测试透光率和雾度。
数据分析
表1是实施例1-10和对比例1-12的检测参数
Figure BDA0003608535240000141
Figure BDA0003608535240000151
结合实施例1-10和对比例1-12并结合表1可以看出，实施例1的透光率优于实施例2的透光率，且实施例1的雾度稍低于实施例2的雾度；实施例2的透光率优于对比例12的透光率，且实施例2的雾度稍低于对比例12的雾度，因此，在表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备中，需要对多孔二氧化硅的添加速率进行控制，多孔二氧化硅以1-3g/60s的添加速率较为适宜，优选添加速率控制在1.0g/60s，可保证保证得到的表面改性纳米级多孔二氧化硅的质量。
结合实施例1-10和对比例1-12并结合表1可以看出，实施例1的透光率优于对比例1-2的透光率，且实施例1的雾度稍低于对比例1-2的雾度，因此，采用马来酸酐接枝聚合物、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯对多孔二氧化硅进行表面改性所得的表面改性纳米级多孔二氧化硅可较为均匀分散于涂层中，起到较好的防眩光功能的同时可对FEP 前板起到较好的增透作用，可改善所制备的太阳能电池组件的光利用效率。
结合实施例1-10和对比例1-12并结合表1可以看出，实施例1的透光率虽优于实施例3-4的透光率，但是三者的透光率相差较小；实施例1、3-4的透光率与对比例3的透光率相接近，但是雾度有所下降，影响防眩光效果；实施例1、3-4的透光率优于对比例4的透光率，且实施例1、3-4的雾度虽稍差于对比例4的雾度，但是雾度依旧在89％以上，因此，防眩光纳米涂料中填料复配物的添加量控制在20-40份为宜。综合考虑下，防眩光纳米涂料中填料复配物的添加量控制在20份。
结合实施例1-10和对比例1-12并结合表1可以看出，实施例1的透光率和实施例5的透光率、雾度相近，实施例1、5的透光率优于对比例5的透光率，且实施例1、5的雾度小于对比例5的雾度，但实施例1、5的雾度依旧可控制在 89％以上，因此，采用马来酸酐接枝聚合物SEBS、马来酸酐接枝聚合物Exxelor PO 1020作为相容剂可改善填料复配物的分散性能，从而改善整体的透光率同时可起到较好的防眩光效果。
结合实施例1-10和对比例1-12并结合表1可以看出，实施例1与实施例 6的初始测试的透光率、雾度相接近；从老化测试来看，实施例6稍优于实施例 1的透光率、雾度。实施例1的初始透光率、雾度与对比例6相接近，从老化测试来看，实施例1稍优于对比例6的透光率、雾度。实施例1的初始透光率与对比例7相接近，但是实施例1的雾度稍好于对比例7的初始雾度，从老化测试来看，实施例1优于对比例6的透光率、雾度，综上所述，填料复配物采用表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须复配，且表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须的质量比为90:8：2，所制备的太阳能复合前板具有较好防眩光效果、高透光率，且抗老化性能更优。
结合实施例1-10和对比例1-12并结合表1可以看出，实施例1的透光率、雾度与实施例7-8相接近，但实施例1的透光率、雾度相对较好。实施例1、7-8 的透光率、雾度优于对比例9的透光率、雾度，因此，相邻凹槽之间的间隔控制 0.3-0.5mm较为合适，优选控制在0.3mm。
结合实施例1-10和对比例1-12并结合表1可以看出，实施例1与对比例 8的初始测试的透光率、雾度相接近；从老化测试来看，实施例1优于实施例1 的老化后的透光率、雾度，因此，抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂626、抗氧化剂2246A且抗氧化剂1010、抗氧化剂626、抗氧化剂2246A的质量比为4:4:2；抗紫外线剂为UV-9和UV-944且UV-9和UV-944的质量比为0.8:1，可改善整体的使用寿命。
结合实施例1-10和对比例1-12并结合表1可以看出，实施例1的测试透光率、雾度稍微优于实施例9-10的透光率、雾度。且实施例1、9-10的透光率、雾度优于对比例10-11的透光率、雾度，因此，凹槽的几何形成为半梭体；半梭体的短轴b与长轴a之比控制在0.95-1.6可保证整体的透光率、雾度。此外，优选方案为半梭体的短轴b与长轴a之比控制在1.2。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板，其特征在于：包括柔性前板，所述柔性前板表面刮涂有防眩光纳米涂料，防眩光纳米涂料固化后使得所述柔性前板表面形成有防眩光涂层；所述防眩光涂层表面压印形成有多个用于提升光通量的凹槽；所述凹槽呈点阵式分布于防眩光涂层的表面；所述防眩光涂层表面压印形成凹槽后，通过PVD物理气相沉积工艺形成有TiO2自清洁镀层；所述防眩光纳米涂料主要是由以下原料制备而成：100份的TPU粒料、100-120份的有机溶剂、20-40份的填料复配物、1-3份的偶联剂、0.5-2份的相容剂、0.5-2份的抗氧化剂、0.5-2份的抗紫外线剂；填料复配物包括表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须；表面改性纳米级多孔二氧化硅主要是由以下原料制备而成：多孔二氧化硅、马来酸酐接枝聚合物、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯；所述马来酸酐接枝聚合物为润滑偶联分散剂 FR-PA181；
所述表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，多孔二氧化硅的制备，所制备的多孔二氧化硅经过行星球磨，粒径控制在50-200nm；同时进行改性溶液的配制将计量准确的马来酸酐接枝聚合物、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯溶解于丙酮溶剂中，马来酸酐接枝聚合物的浓度控制在5-10g/L，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的浓度控制在5-15g/L，异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯的浓度控制在5-10g/L；
步骤二，将步骤一中制备的多孔二氧化硅以1-3g/60s的添加速率加入步骤一制备的改性溶液中，多孔二氧化硅添加过程中，以300-500rpm转速进行搅拌混合均匀，搅拌同时加以超声波分散，超声频率控制在40-60kHz，多孔二氧化硅添加完成后，保持搅拌和超声处理20-40min；
步骤三，沥干，干燥，得成品表面改性纳米级多孔二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板，其特征在于：所述马来酸酐接枝聚合物的质量占多孔二氧化硅的质量百分比为1-3%；所述N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的质量占多孔二氧化硅的质量百分比为8-12%；所述异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯的质量占多孔二氧化硅的质量百分比为4-8%。
3.根据权利要求1所述的一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板，其特征在于：所述表面改性纳米级多孔二氧化硅、无碱玻纤短纤、氧化锌晶须的质量比为（80-90）：（5-10）：（1-2）。
4.根据权利要求3所述的一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂626、抗氧化剂2246A；所述抗氧化剂1010、抗氧化剂626、抗氧化剂2246A的质量比为4:4:2；所述抗紫外线剂为UV-9和UV-944；所述UV-9和UV-944的质量比为（0.6-0.8）:1；所述相容剂为马来酸酐接枝聚合物SEBS、马来酸酐接枝聚合物ExxelorPO1020中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板，其特征在于：所述防眩光纳米涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，表面改性纳米级多孔二氧化硅的制备和无碱玻纤短纤、氧化锌晶须前处理，按照配比称量表面改性纳米级多孔二氧化硅和无碱玻纤短纤、氧化锌晶须，混合均匀得混合填料，备用；
步骤二，计量准确的TPU粒料溶解于有机溶剂，于0-8℃下搅拌均匀，备用；
步骤三，向步骤二溶液中依次加入相容剂、偶联剂，以200-400rpm搅拌5-10min；
步骤四，向步骤三的溶液中依次加入计量准确的抗氧化剂、抗紫外线剂以200-400rpm搅拌5-10min；
步骤五，将步骤一中的混合填料以3-5g/min的添加速率加入步骤四制备的溶液中，混合填料添加过程中以200-300rpm转速进行搅拌混合，搅拌同时加以超声波分散，超声频率控制在40-60kHz，混合填料添加完成后，保持搅拌和超声处理20-40min，得成品防眩光纳米涂料。
6.根据权利要求1所述的一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板，其特征在于：所述柔性前板为FEP前板、PMMA前板、PC前板、BOPET前板中的一种；当柔性前板为FEP前板时，需要对FEP前板表面进行低温等离子处理；所述柔性前板的厚度控制在0.8-2mm；所述防眩光涂层的厚度控制在300-500微米；所述TiO2自清洁镀层的厚度为100-280nm。
7.根据权利要求6所述的一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板，其特征在于：相邻所述凹槽之间的间隔为0.3-0.5mm；单个所述凹槽的几何形状 为半梭体；所述半梭体的短轴b与长轴a之比为0.95-1.6；所述半梭体的短轴b为凹槽的槽深度，凹槽的槽深度为防眩光涂层的厚度的0.25-0.4倍。
8.根据权利要求1-5任一项所述的一种采用防眩光纳米涂料制备的太阳能复合前板的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，柔性前板的表面清洁处理；
步骤二，对步骤一中完成表面清洁处理的柔性前板表面进行低温等离子处理，温度0-4℃，功率60-70W，处理气体为空气，处理时间20-30min；
步骤三，步骤二中柔性前板表面涂覆刮涂有防眩光纳米涂料，置于60-70℃和低于20%湿度的环境下，防眩光纳米涂料固化15-30min，柔性前板表面形成防眩光涂层；
步骤四，将步骤三中的柔性前板表面置于80-100℃下，保持100-120s后采用压花模具对防眩光涂层进行压花处理，取下自然冷却至室温进行热处理，以0.8-1.2℃/min升温至60℃，维持240-260s，以0.5-0.6℃/min升温至80-90℃，维持300-350s，以2.5-2.8℃/min降温至40-45℃，开炉冷却至室温，得半成品太阳能复合前板；
步骤五，半成品太阳能复合前板通过PVD物理气相沉积工艺形成有TiO2自清洁镀层，得成品太阳能复合前板。
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