CN116730629A - 一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉及其制备方法与应用 - Google Patents

一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉及其制备方法与应用。所述低熔点玻璃粉由SiO2、B2O3、Al2O3、Na2O、ZrO2、ZnO、NaF制备得到。本发明所述低熔点玻璃粉用于制备光伏玻璃浆料具有很强的耐高温高湿性能，可解决光伏玻璃浆料在室外高温、高湿环境下易脱落、裂解的问题。

Description

一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉及其制备方法 与应用
技术领域
本发明属于低熔点玻璃粉技术领域，具体涉及一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉及其制备方法与应用。
背景技术
近些年，研发人员开发了光伏双玻组件，以通过降低光伏组件的漏光率进而提高光伏组件的太阳能利用率。光伏双玻组件是电池正反两面都可以进行光电转化的组件，双玻组件的正面为主要发电面，背面主要依靠环境光补充发电，从而增加光伏组件的发电效率。
耐高温高湿玻璃浆料主要涂在光伏组件的背板玻璃上并进行钢化。由于太阳能电池需要暴露在外界空气中，空气中的水汽极易进入组件内部，若长时间处在高温高湿的环境中，水中的羟基进入玻璃内部并将玻璃结构中的键破坏，破坏了钛白与玻璃背板的结合，使得背板玻璃上的反射涂料被腐蚀脱落。要保证太阳能电池能长时间稳定的工作，需要涂覆在玻璃背板上的玻璃浆料具有能够抵抗水和水蒸气腐蚀的能力。而低熔点玻璃粉由于其玻璃网络结构较松散，导致化学稳定性较差，易被水、酸等溶液腐蚀。
虽然，目前已有专利从有机溶剂的方法出发来提高光伏玻璃浆料的耐候性，例如中国专利“202110712783.6，一种高附着力高耐候性光伏背板玻璃用水性环保白色釉料及其制备方法”。原理是通过调整有机溶剂的配方以改变太阳能涂层表面特性从而间接提高耐候性。此外，关于低熔点玻璃粉的文献也较多，例如中国专利申请“202011324251.7，一种低熔点玻璃粉及其制备方法”和中国专利申请“201911196553.8，一种低熔点玻璃粉及其制备方法与应用”。但是，却没有能同时提高光伏玻璃浆料耐高温高湿能力且具备低熔点的玻璃粉。低熔点玻璃粉作为将钛白和玻璃背板结合的粘结剂，对提高玻璃浆料的耐候性有着更为显著的作用。因此，研究并制备出一种能提高玻璃浆料耐候性的低熔点玻璃粉具有重大意义。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉。
本发明通过加入NaF，使玻璃粉在一定温度湿度下，能在涂层表面形成一层金属氟化物薄膜，阻止水分的侵蚀；同时通过调控特定组分，获得同时具备耐高温高湿性和低熔点的玻璃粉。
本发明的另一目的在于提供上述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉，按摩尔份数计，包括以下组分：0.66～0.78份SiO2、0.17～0.28份B2O3、0.029～0.05份Al2O3、0.16～0.32份Na2O、0.016～0.04份ZrO2、0.098～0.24份ZnO和0.071～0.12份NaF，其中，SiO2与B2O3的摩尔比为2.55～3.17：1。
优选地，所述耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉，按摩尔份数计，包括以下组分：0.66～0.78份SiO2、0.17～0.28份B2O3、0.029～0.05份Al2O3、0.16～0.32份Na2O、0.016～0.04份ZrO2、0.098～0.24份ZnO和0.1～0.12份NaF，其中，SiO2与B2O3的摩尔比为2.55～3.17：1。
进一步优选地，所述SiO2与B2O3的摩尔比为2.69～3.17：1；更优选为2.69：1或3.17：1。
再进一步优选地，所述耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉，按摩尔份数计，包括以下组分：0.7～0.76份SiO2、0.24～0.26份B2O3、0.02～0.03份Al2O3、0.16～0.24份Na2O、0.032～0.04份ZrO2、0.17～0.2份ZnO和0.1～0.12份NaF，其中，SiO2与B2O3的摩尔比为2.69～3.17：1。
最优选地，所述耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉，按摩尔份数计，包括以下组分：0.76份SiO2、0.24份B2O3、0.03份Al2O3、0.16份Na2O、0.04份ZrO2、0.2份ZnO和0.12份NaF。
最优选地，所述耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉，按摩尔份数计，包括以下组分：0.7份SiO2、0.26份B2O3、0.02份Al2O3、0.24份Na2O、0.032份ZrO2、0.17份ZnO和0.1份NaF。
所述低熔点玻璃粉的软化温度为480～530℃，在30～400℃下的线膨胀系数为8.1～9*10-6/K。
上述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：按照配方将原料混合均匀，得到基础料；
(2)烧成：将基础料高温加热得到玻璃液；
(3)淬水：将玻璃液倒入水中水淬得到玻璃熔块；
(4)研磨：将玻璃块研磨得到玻璃粉。
优选地，步骤(2)所述烧成具体为：将基础料在400～600℃保温1～1.5h，再升温到1100～1300℃并保温烧制1～2h后，待熔体均匀澄清后形成均匀的玻璃液。
优选地，步骤(4)所述研磨在砂磨机、行星磨中进行。
上述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉在光伏双玻组件中的应用。
优选地，所述应用为：按重量百分数计，31～39％钛白粉、39～47％低熔点玻璃粉、15～20％有机溶剂和其他助剂2～5％组成复配得到光伏玻璃浆料。
优选地，所述有机溶剂为二乙二醇丁醚；所述其他助剂为流平剂byk333、消泡剂byk1709和分散剂DP-488。
更优选地，所述应用为：按重量百分数计，31～39％钛白粉、39～47％低熔点玻璃粉、15～20％二乙二醇丁醚和其他助剂2～5％组成复配得到光伏玻璃浆料；所述其他助剂为质量比2：2：1的流平剂byk333、消泡剂byk1709和分散剂DP-488。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明所述低熔点玻璃粉作为太阳能反射涂层具有优良的耐高温高性能，主要得益于：(1)在一定温度湿度下，玻璃网络中发生Si-F+H2O→Si-OH+HF，Si-O-Na+H2O→Si-O-H+NaOH，NaOH+HF→NaF+H2O等反应，在涂层表面形成一层金属氟化物薄膜，阻止水的侵蚀；(2)配方中控制SiO2/B2O3的比例，能够在保证低熔点玻璃粉具有合适的熔融温度和一定的耐水性时，为氟化钠的掺入并增强涂层耐高温高湿能力提供了保障。本发明所述耐高温高湿的玻璃浆料能在特定要求的环境中保持48h以上而不出现脱落、裂解等问题，可解决光伏玻璃浆料在室外高温、高湿环境下易脱落、裂解的问题。
附图说明
图1为实施例1所得玻璃粉的热膨胀系数图。
图2为实施例2所得玻璃粉的热膨胀系数图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
按摩尔份数计，一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉的组成为：0.76份SiO2、0.24份B2O3、0.03份Al2O3、0.16份Na2O、0.04份ZrO2、0.2份ZnO和0.12份NaF。
上述低熔点玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比称量各组分；(2)将各组分放入玛瑙研钵中混合均匀；(3)将混合好的原料装入氧化铝坩埚，放入高温炉中升温至500℃，并保温1h。(4)继续升温至1200℃，并保温1h熔制成玻璃液。(5)将玻璃液倒入水中水淬得到玻璃块。(6)将玻璃块在行星球磨机中湿法研磨得到玻璃粉。
用上述玻璃粉制备得到的光伏玻璃浆料组成及其质量百分比为：钛白粉32％，低熔点玻璃粉43％，有机溶剂20％，其他助剂5％。其中有机溶剂为二乙二醇丁醚，其他助剂为2％的流平剂byk333、2％的消泡剂byk1709和1％的分散剂DP-488。
上述光伏玻璃浆料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比，将各组分混合，得到混合物料；(2)将混合物料放入三辊研磨机研磨，得到玻璃浆料。
使用丝网印刷技术将上述光伏玻璃浆料涂覆在100mm×100mm×3mm的钠钙硅玻璃板上，在150℃鼓风干燥箱内烘干15min后转移至700℃马弗炉内烧结2min。其中膜厚控制在20-23μm之间。
实施例2
按摩尔份数计，一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉的组成为：0.7份SiO2、0.26份B2O3、0.02份Al2O3、0.24份Na2O、0.032份ZrO2、0.17份ZnO和0.1份NaF。
上述低熔点玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比称量各组分；(2)将各组分放入玛瑙研钵中混合均匀；(3)将混合好的原料装入氧化铝坩埚，放入高温炉中升温至500℃，并保温1h。(4)继续升温至1200℃，并保温1h熔制成玻璃液。(5)将玻璃液倒入水中水淬得到玻璃块。(6)将玻璃块在行星球磨机中湿法研磨得到玻璃粉。
用上述玻璃粉制备得到的光伏玻璃浆料组成及其质量百分比为：钛白粉32％，低熔点玻璃粉43％，有机溶剂20％，其他助剂5％。其中有机溶剂为二乙二醇丁醚，其他助剂为2％的流平剂byk333、2％的消泡剂byk1709和1％的分散剂DP-488。
上述光伏玻璃浆料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比，将各组分混合，得到混合物料；(2)将混合物料放入三辊研磨机研磨，得到玻璃浆料。
使用丝网印刷技术将上述光伏玻璃浆料涂覆在100mm×100mm×3mm的钠钙硅玻璃板上，在150℃鼓风干燥箱内烘干15min后转移至700℃马弗炉内烧结2min。其中膜厚控制在20-23μm之间。
对比例1
按摩尔份数计，一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉的组成及其质量百分比为：0.76份SiO2、0.24份B2O3、0.03份Al2O3、0.16份Na2O、0.04份ZrO2、0.2份ZnO和0.17份NaF。
上述低熔点玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比称量各组分；(2)将各组分放入玛瑙研钵中混合均匀；(3)将混合好的原料装入氧化铝坩埚，放入高温炉中升温至500℃，并保温1h。(4)继续升温至1200℃，并保温1h熔制成玻璃液。(5)将玻璃液倒入水中水淬得到玻璃块。(6)将玻璃块在行星球磨机中湿法研磨得到玻璃粉。
用上述玻璃粉制备得到的光伏玻璃浆料组成及其质量百分比为：钛白粉32％，低熔点玻璃粉43％，有机溶剂20％，其他助剂5％。其中有机溶剂为二乙二醇丁醚，其他助剂为2％的流平剂byk333、2％的消泡剂byk1709和1％的分散剂DP-488。
上述光伏玻璃浆料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比，将各组分混合，得到混合物料；(2)将混合物料放入三辊研磨机研磨，得到玻璃浆料。
使用丝网印刷技术将上述光伏玻璃浆料涂覆在100mm×100mm×3mm的钠钙硅玻璃板上，在150℃鼓风干燥箱内烘干15min后转移至700℃马弗炉内烧结2min。其中膜厚控制在20-23μm之间。
对比例2
按摩尔份数计，一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉的组成为：0.76份SiO2、0.24份B2O3、0.03份Al2O3、0.16份Na2O、0.04份ZrO2、0.2份ZnO和0.05份NaF。
上述低熔点玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比称量各组分；(2)将各组分放入玛瑙研钵中混合均匀；(3)将混合好的原料装入氧化铝坩埚，放入高温炉中升温至500℃，并保温1h。(4)继续升温至1200℃，并保温1h熔制成玻璃液。(5)将玻璃液倒入水中水淬得到玻璃块。(6)将玻璃块在行星球磨机中湿法研磨得到玻璃粉。
用上述玻璃粉制备得到的光伏玻璃浆料组成及其质量百分比为：钛白粉32％，低熔点玻璃粉43％，有机溶剂20％，其他助剂5％。其中有机溶剂为二乙二醇丁醚，其他助剂为2％的流平剂byk333、2％的消泡剂byk1709和1％的分散剂DP-488。
上述光伏玻璃浆料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比，将各组分混合，得到混合物料；(2)将混合物料放入三辊研磨机研磨，得到玻璃浆料。
使用丝网印刷技术将上述光伏玻璃浆料涂覆在100mm×100mm×3mm的钠钙硅玻璃板上，在150℃鼓风干燥箱内烘干15min后转移至700℃马弗炉内烧结2min。其中膜厚控制在20-23μm之间。
对比例3
按摩尔份数计，一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉的组成为：0.57份SiO2、0.37份B2O3、0.03份Al2O3、0.16份Na2O、0.04份ZrO2、0.2份ZnO和0.12份NaF。
上述低熔点玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比称量各组分；(2)将各组分放入玛瑙研钵中混合均匀；(3)将混合好的原料装入氧化铝坩埚，放入高温炉中升温至500℃，并保温1h。(4)继续升温至1200℃，并保温1h熔制成玻璃液。(5)将玻璃液倒入水中水淬得到玻璃块。(6)将玻璃块在行星球磨机中湿法研磨得到玻璃粉。
用上述玻璃粉制备得到的光伏玻璃浆料组成及其质量百分比为：钛白粉32％，低熔点玻璃粉43％，有机溶剂20％，其他助剂5％。其中有机溶剂为二乙二醇丁醚，其他助剂为2％的流平剂byk333、2％的消泡剂byk1709和1％的分散剂DP-488。
上述光伏玻璃浆料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比，将各组分混合，得到混合物料；(2)将混合物料放入三辊研磨机研磨，得到玻璃浆料。
使用丝网印刷技术将上述光伏玻璃浆料涂覆在100mm×100mm×3mm的钠钙硅玻璃板上，在150℃鼓风干燥箱内烘干15min后转移至700℃马弗炉内烧结2min。其中膜厚控制在20-23μm之间。
对比例4
按摩尔份数计，一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉的组成为：0.83份SiO2、0.14份B2O3、0.02份Al2O3、0.24份Na2O、0.032份ZrO2、0.17份ZnO和0.1份NaF。
上述低熔点玻璃粉的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比称量各组分；(2)将各组分放入玛瑙研钵中混合均匀；(3)将混合好的原料装入氧化铝坩埚，放入高温炉中升温至500℃，并保温1h。(4)继续升温至1200℃，并保温1h熔制成玻璃液。(5)将玻璃液倒入水中水淬得到玻璃块。(6)将玻璃块在行星球磨机中湿法研磨得到玻璃粉。
用上述玻璃粉制备得到的光伏玻璃浆料组成及其质量百分比为：钛白粉32％，低熔点玻璃粉43％，有机溶剂20％，其他助剂5％。其中有机溶剂为二乙二醇丁醚，其他助剂为2％的流平剂byk333、2％的消泡剂byk1709和1％的分散剂DP-488。
上述光伏玻璃浆料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比，将各组分混合，得到混合物料；(2)将混合物料放入三辊研磨机研磨，得到玻璃浆料。
使用丝网印刷技术将上述光伏玻璃浆料涂覆在100mm×100mm×3mm的钠钙硅玻璃板上，在150℃鼓风干燥箱内烘干15min后转移至700℃马弗炉内烧结2min。其中膜厚控制在20-23μm之间。
将实施例1-2和对比例1-4中的光伏玻璃浆料涂覆在光伏玻璃板上钢化后进行测试，其结果如表1所示。
表1测试结果
表1的测试结果表明，实施例1-2中的PCT加速老化试验性能优于对比例1-4。实施例中的低熔点玻璃粉含有大量的氧化硅并具有合适比例的硅硼比，使得低熔点玻璃粉的耐水性得到较大的提高。氟化钠进入玻璃结构中形成Si-F键并在高温高湿的环境中形成一层金属氟化物晶体结构，对涂层起到一定的保护作用。
本发明的耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉，主要用于提高玻璃浆料抵抗高温高湿环境的能力，在PCT加速老化试验测试中反射率衰减值小于1％。
表2实施例1和2的热膨胀系数和软化温度表
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉，其特征在于，按摩尔份数计，包括以下组分：0.66～0.78份SiO2、0.17～0.28份B2O3、0.029～0.05份Al2O3、0.16～0.32份Na2O、0.016～0.04份ZrO2、0.098～0.24份ZnO和0.071～0.12份NaF，其中，SiO2与B2O3的摩尔比为2.55～3.17：1。
2.根据权利要求1所述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉，其特征在于，按摩尔份数计，包括以下组分：0.66～0.78份SiO2、0.17～0.28份B2O3、0.029～0.05份Al2O3、0.16～0.32份Na2O、0.016～0.04份ZrO2、0.098～0.24份ZnO和0.1～0.12份NaF，其中，SiO2与B2O3的摩尔比为2.55～3.17：1。
3.根据权利要求1所述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉，其特征在于，所述SiO2与B2O3的摩尔比为2.69～3.17：1。
4.根据权利要求1所述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉，其特征在于，按摩尔份数计，包括以下组分：0.7～0.76份SiO2、0.24～0.26份B2O3、0.02～0.03份Al2O3、0.16～0.24份Na2O、0.032～0.04份ZrO2、0.17～0.2份ZnO和0.1～0.12份NaF，其中，SiO2与B2O3的摩尔比为2.69～3.17：1。
5.根据权利要求1所述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉，其特征在于，按摩尔份数计，包括以下组分：0.76份SiO2、0.24份B2O3、0.03份Al2O3、0.16份Na2O、0.04份ZrO2、0.2份ZnO和0.12份NaF。
6.根据权利要求1所述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉，其特征在于，按摩尔份数计，包括以下组分：0.7份SiO2、0.26份B2O3、0.02份Al2O3、0.24份Na2O、0.032份ZrO2、0.17份ZnO和0.1份NaF。
7.权利要求1～6任一项所述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混料：按照配方将原料混合均匀，得到基础料；
(2)烧成：将基础料高温加热得到玻璃液；
(3)淬水：将玻璃液倒入水中水淬得到玻璃熔块；
(4)研磨：将玻璃块研磨得到玻璃粉。
8.根据权利要求7所述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述烧成具体为：将基础料在400～600℃保温1～1.5h，再升温到1100～1300℃并保温烧制1～2h后，待熔体均匀澄清后形成均匀的玻璃液。
9.权利要求1～6任一项所述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉在光伏双玻组件中的应用。
10.根据权利要求9所述一种耐高温高湿光伏玻璃浆料用低熔点玻璃粉在光伏双玻组件中的应用，其特征在于，按重量百分数计，31～39％钛白粉、39～47％低熔点玻璃粉、15～20％有机溶剂和其他助剂2～5％组成复配得到光伏玻璃浆料。
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