CN114956570B - 一种晶硅组件用白色增反射玻璃浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶硅组件用白色增反射玻璃浆料及其制备方法,属于玻璃浆料技术领域,以质量计,本发明包括经预处理的钛白粉15~38份,低熔点玻璃粉33~51份,空心玻璃微珠4~19份,水性粘结剂15~21份,所述预处理包括:S1、所述钛白粉经含硼材料的溶液在室温条件下浸泡;S2、经S1处理的钛白粉加热烘干,过筛,本发明通过简单的预处理方法,有效提高了玻璃浆料的耐高温耐湿性能,提高了釉面的质量,本发明的玻璃浆料反射率高,附着力强。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃浆料技术领域,具体涉及一种晶硅组件用白色增反射玻璃浆料及其制备方法。
背景技术
晶硅组件用增反射玻璃浆料是现阶段使用较为广泛的光伏用玻璃浆料,是用丝网印刷方式印刷至晶硅组件的背板玻璃上后进行钢化,将晶硅连接处的太阳光通过增反射玻璃浆料的高反射作用再次反射至硅片上,提高太阳能光伏组件的输出功率。
晶硅组件用增反射玻璃浆料需要通过钢化工艺牢固粘接到玻璃上,在几十年的使用过程中才不会因为可能产生的脱落现象而破坏组件的相关性能,因此需要优异的附着力。且只有其反射率高,才能有效反射太阳光,提高组件的发电效率。晶硅太阳能电池组件需长期暴露在外界环境中,需要抵御长时间的风沙、积雪、暴雨和冰雹等恶劣天气,需要有较好的抗机械载荷能力。在一些高温高湿的环境下,空气中的水汽极易进入组件内部对电池或者整个组件造成毁灭性的破坏,因此釉层还需要具有一定的耐高温性能,才能使组件不被破坏,从而延长太阳能电池组件的使用寿命。
现阶段市场上有较多的晶硅组件用增反射玻璃浆料,由于各方面性能都优异的玻璃浆料制备难度大,导致使用企业在一定程度上降低了使用要求,这也为后续组件的大规模、长时间的应用增加了风险。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题:玻璃浆料耐高温耐湿性能不强;反射率高、附着能力强的玻璃浆料制备困难;反射率和附着能力无法兼顾;本发明采用如下技术方案:本发明提供一种晶硅组件用白色增反射玻璃浆料:其特征在于,以质量计,包括经预处理的钛白粉15~38份,低熔点玻璃粉33~51份,空心玻璃微珠4~19份,水性粘结剂15~21份,所述预处理包括:
S1、所述钛白粉经含硼材料的溶液在室温条件下浸泡;
S2、经S1处理的钛白粉加热烘干,过筛。
优选地,所述S1中含硼材料的溶液中含硼材料的质量分数为0.3~3%,所述S1中浸泡时间为5~20h;所述S2中烘干温度为90~120℃。
优选地,所述钛白粉为金红石型钛白粉,所述经预处理的钛白粉的粒度为1~5μm,未经预处理前,粒径约为0.5~2μm。
优选地,按重量份数计,所述低熔点玻璃粉的包括以下混料:SiO2 20~40份、B2O310~25份、ZnO 5~12份、ZrO2 10~16份、MgO 0~5份、CaO 3~8份、BaO 2~6份、Na2O3~12份、K2O 2~7份、Al2O3 3~9份和TiO2 0~5份。
优选地,所述空心玻璃微珠粒径为5~10μm。
优选地,所述含硼材料为五水硼砂、十水硼砂、硼酸中的一种或者几种。
优选地,所述低熔点玻璃粉的软化点为450~550℃,膨胀系数为7.8~8.5×10-6/℃。
优选地,所述过筛目数为300。
优选地,所述低熔点玻璃粉的制备方法包括如下步骤:
按重量份数称取所需混料投入混料机中充分混合,形成玻璃混合料;
将所述玻璃混合料投入马弗炉中进行熔融,熔融温度为1000~1300℃,保温时间为0.5~3h;
待熔体均化、澄清后形成均匀的玻璃液,将熔液倒入去离子水中水淬得到碎玻璃块;
将碎玻璃块在行星球磨机中湿磨3h,烘干,过250目网筛后即得到低温玻璃粉。
本发明的另一目的是提供一种晶硅组件用白色增反射玻璃浆料的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
按照重量比例称钛白粉,低熔点玻璃粉,空心玻璃微珠,水性粘结剂,置于搅拌桶中以100r/min的速度搅拌60min,得到混合物料;
将所得混合物料置于砂磨机粗研磨,得粗研磨物料;
将所得粗研磨物料使用三辊研磨机混合3~5遍,即得到成品晶硅组件用白色增反射玻璃浆料。
本发明的有益效果在于:1、本发明将钛白粉预处理后,增加了其与低熔点玻璃粉的润湿性,互相优异的润湿性提高了釉层的致密程度,提高了玻璃浆料的耐高温高湿性能,在经过96h的PCT测试后附着力仍为0级,且反射率变化率小于0.5%;2、将钛白粉经过预处理后提高了钛白粉的分散均匀性,增加了光在釉层上的反射位点;3、加入空心玻璃微珠来进一步提高了制品的反射率,使得玻璃浆料钢化至光伏背板玻璃上具有85%以上的反射率和0级的附着力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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,对于本领域普通技术人员来讲,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的附图。
图1为本发明实施例1的玻璃浆料形成的玻璃釉面表面结构的SEM图。
图2为本发明对比例4的玻璃浆料形成的玻璃釉面表面结构的SEM图。
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一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
【实施例1】:
预处理:
1)将五水硼砂与水混合配置成溶液,其中,五水硼砂的重量百分比为0.3%;
2)钛白粉经重量百分比为0.3%的五水硼砂溶液在室温条件下浸泡20小时;
3)将步骤2)中处理的钛白粉加热烘干,烘干温度为90℃,过300目筛;
本实施例中预处理方式记为B1;
4)按重量份数称取SiO2 20~40份、B2O3 10~25份、ZnO 5~12份、ZrO2 10~16份、MgO 0~5份、CaO 3~8份、BaO 2~6份、Na2O 3~12份、K2O 2~7份、Al2O3 3~9份和TiO2 0~5份投入混料机中充分混合,形成玻璃混合料;将上述玻璃混合料放入马弗炉中进行熔融,熔融温度为1000~1300℃,保温时间为0.5~3h,待熔体均化、澄清后形成均匀的玻璃液;将熔液倒入去离子水中水淬得到碎玻璃块;将碎玻璃块在行星球磨机中湿磨3h,烘干,过250目网筛后即得到低熔点玻璃粉,所得低熔点玻璃粉软化点为450~550℃,膨胀系数为7.8~8.5×10-6/℃。
5)按比例称取经步骤3)处理后的钛白粉15份,步骤4)中的低熔点玻璃粉51份,粒径为5~10μm的空心玻璃微珠13份,水性粘结剂21份,在搅拌桶中以100r/min的速度搅拌60min后,得到混合物料;将所得混合物料过砂磨机粗研磨一遍,得粗研磨物料;将所得粗研磨物料使用三辊研磨机混合3~5遍后,即得到成品晶硅组件用白色增反射玻璃浆料。
【实施例2】:与实施例1中不同的是,本实施例中经步骤3)处理后的钛白粉为38份,步骤4)中的低熔点玻璃粉为40份,粒径为5~10μm的空心玻璃微珠为4份,水性粘结剂为18份。
【实施例3】:与实施例1中不同的是,本实施例中经步骤3)处理后的钛白粉为33份,步骤4)中的低熔点玻璃粉为33份,粒径为5~10μm的空心玻璃微珠为19份,水性粘结剂为15份。
【实施例4】:与实施例1中不同的是,本实施例中预处理步骤为:
1)将硼酸与水混合配置成溶液,其中,硼酸的重量百分比为3%;
2)钛白粉经重量百分比为3%的硼酸溶液在室温条件下浸泡13小时;
3)将步骤2)中处理的钛白粉加热烘干,烘干温度为120℃,过300目筛;本实施例中预处理方法记为B2。
【实施例5】:与实施例1中不同的是,本实施例中预处理步骤为:
1)将十水硼砂、硼酸与水混合配置成溶液,其中,十水硼砂、硼酸的比例为1:1,十水硼砂和硼酸的总重量百分比为1.1%;
2)钛白粉经十水硼砂和硼酸的总重量百分比为1.1%的溶液在室温条件下浸泡5小时;
3)将步骤2)中处理的钛白粉加热烘干,烘干温度为90℃,过300目筛;本实施例中预处理方法记为B3。
【对比例1】:与实施例1中不同的是,本实施例中经步骤3)处理后的钛白粉为40份,步骤4)中的低熔点玻璃粉为42份,粒径为5~10μm的空心玻璃微珠为0份,水性粘结剂18份。
【对比例2】:与实施例1中不同的是,本实施例中经步骤3)处理后的钛白粉为15份,步骤4)中的低熔点玻璃粉为40份,粒径为5~10μm的空心玻璃微珠为25份,水性粘结剂为20份。
【对比例3】:与实施例1中不同的是,本实施例中经步骤3)处理后的钛白粉为38份,步骤4)中的低熔点玻璃粉为17份,粒径为5~10μm的空心玻璃微珠为25份,水性粘结剂为20份。
【对比例4】:与实施例1中不同的是,本实施例中的钛白粉直接使用,未经历预处理步骤。
【对比例5】:与实施例1中不同的是,本实施例中预处理步骤为:
1)将十水硼砂、硼酸与水混合配置成溶液,其中,十水硼砂、硼酸的比例为1:1,十水硼砂和硼酸的总重量百分比为1.5%;
2)钛白粉经十水硼砂和硼酸的总重量百分比为1.5%的溶液在室温条件下浸泡5小时;
3)将步骤2)中处理的钛白粉加热烘干,烘干温度为90℃,过300目筛;本实施例中预处理方法记为C1。
【对比例6】:与实施例1中不同的是,本实施例中预处理步骤为:
1)将十水硼砂、硼酸与水混合配置成溶液,其中,十水硼砂、硼酸的比例为1:1,十水硼砂和硼酸的总重量百分比为1.1%;
2)钛白粉经十水硼砂和硼酸的总重量百分比为1.1%的溶液在室温条件下浸泡2小时;
3)将步骤2)中处理的钛白粉加热烘干,烘干温度为90℃,过300目筛;本实施例中预处理方法记为C2。
钛白粉的预处理方式总结如下表:
表1钛白粉的预处理方式
处理方式 | 含硼原料及比例 | 溶液质量分数 | 浸泡时间 | 烘干温度 |
B1 | 五水硼砂 | 0.3% | 20h | 90℃ |
B2 | 硼酸 | 3% | 13h | 120℃ |
B3 | 十水硼砂:硼酸=1:1 | 1.1% | 5h | 90℃ |
C1 | 十水硼砂:硼酸=1:1 | 1.5% | 5h | 90℃ |
C2 | 十水硼砂:硼酸=1:1 | 1.1% | 2h | 90℃ |
表2晶硅组件用白色增反射玻璃浆料混料种类及重量百分比
将上述实施例1~4和对比例1~6分别通过丝印的方式将白色增反射玻璃浆料通过140目网版印刷至2mm光伏背板压花玻璃上,并在700℃下钢化105s后对各项性能进行检测,性能参数及结果如下表3所示:
表3实施例1~4及对比例1~6性能检测
实验结果表明,对比例4相对于实施例1,未使用浸泡预处理,对比例4中形成的玻璃釉面在酸性条件下易脱落,并且反射率降低;对比例2相对比实施例2,减少了浸泡预处理过的钛白粉的量,对比例2形成的玻璃釉面在酸性条件下易脱落,附着力明显降低,对比例4~6分别调整了钛白粉的处理工艺后,其相应的浆料的附着力、反射率和耐高温高湿性能均有不同程度的降低。
综合以上实验数据,结合对比例4和实施例1形成的玻璃釉面表面的电镜照片(图1),可以得到,对钛白粉进行预处理,增加了其与低温玻璃粉的润湿性,润湿性提升使釉层中孔洞数量、直径明显降低,由此提高了釉面的紧密度,也增加了光在釉层上的反射位点,并且,较好润湿性的钛白粉更易被低温玻璃粉包裹均匀,提高了钛白粉的分散均匀性,综合结果表现为进一步提高了釉面的耐高温高湿性能、反射率、附着力。
对比例1~2改变了浆料中空心玻璃微球的加入比例,使得整个浆料的附着力、反射率和耐高温高湿性能均有不同程度的改变。
本发明中,采用对钛白粉进行预处理,以及加入空心玻璃微珠的方法,使得玻璃浆料钢化至光伏背板玻璃上具有85%以上的反射率和0级的附着力,在经过96h的PCT测试后附着力仍为0级,且反射率变化值小于0.5%。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种晶硅组件用白色增反射玻璃浆料,其特征在于,以质量计,包括经预处理的钛白粉15~38份,低熔点玻璃粉33~51份,空心玻璃微珠4~19份,水性粘结剂15~21份,所述预处理包括:
S1、所述钛白粉经含硼材料的溶液在室温条件下浸泡;
S2、经S1处理的钛白粉加热烘干,过筛;
所述S1中含硼材料的溶液中含硼材料的质量分数为0.3~3%,所述S1中浸泡时间为5~20h;所述S2中烘干温度为90~120℃;
按重量份数计,所述低熔点玻璃粉包括以下混料:SiO2 20~40份、B2O3 10~25份、ZnO 5~12份、ZrO2 10~16份、MgO 0~5份、CaO 3~8份、BaO 2~6份、Na2O 3~12份、K2O 2~7份、Al2O3 3~9份和TiO2 0~5份;
所述含硼材料为五水硼砂、十水硼砂、硼酸中的一种或者几种。
2.如权利要求1所述的一种晶硅组件用白色增反射玻璃浆料,其特征在于,所述钛白粉为金红石型钛白粉,所述经预处理的钛白粉的粒度为1~5μm。
3.如权利要求1所述的一种晶硅组件用白色增反射玻璃浆料,其特征在于,所述空心玻璃微珠粒径为5~10μm。
4.如权利要求1所述的一种晶硅组件用白色增反射玻璃浆料,其特征在于,所述低熔点玻璃粉的软化点为450~550℃,膨胀系数为7.8~8.5×10 -6/℃。
5.如权利要求1所述的一种晶硅组件用白色增反射玻璃浆料,其特征在于,所述过筛目数为300。
6.如权利要求1所述的一种晶硅组件用白色增反射玻璃浆料,其特征在于,所述低熔点玻璃粉的制备方法包括如下步骤:
按重量份数称取所需混料投入混料机中充分混合,形成玻璃混合料;
将所述玻璃混合料投入马弗炉中进行熔融,熔融温度为1000~1300℃,保温时间为0.5~3h;
待熔体均化、澄清后形成均匀的玻璃液,将熔液倒入去离子水中水淬得到碎玻璃块;
将碎玻璃块在行星球磨机中湿磨3h,烘干,过250目网筛后即得到低温玻璃粉。
7.如权利要求1-6任一所述的一种晶硅组件用白色增反射玻璃浆料的制备方法,其特征在于:
按照重量比例称经预处理的钛白粉,低熔点玻璃粉,空心玻璃微珠,水性粘结剂,置于搅拌桶中以100r/min的速度搅拌60min,得到混合物料;
将所得混合物料置于砂磨机粗研磨,得粗研磨物料;
将所得粗研磨物料使用三辊研磨机混合3~5遍,即得到成品晶硅组件用白色增反射玻璃浆料。
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