[发明专利]一种太阳能玻璃减反射防污涂料及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能玻璃减反射防污涂料及其生产方法，特别是一种含有磷酸铝和磷酸硅固化剂的高耐候性高增透太阳能玻璃减反射防污涂料及其生产方法，属于新材料和新能源领域。

背景技术

晶体硅太阳能电池组件一般由涂减反射膜的太阳能玻璃盖板、太阳能电池硅片和电池背板与EVA膜粘压封装起来，再装入固定边框构成。太阳能电池组件封装玻璃的可见光透过率一般为91.6％，太阳能玻璃单表面反射率约4％。若在太阳能玻璃表面涂覆120-150nm厚度的减反射膜，可增加可见光透过率2.5％-3.5％。采用太阳能减反射玻璃是提高太阳能电池效率简便易行的方法，已在工业中得到广泛应用。

中国太阳能减反射玻璃产量占世界总产量的60％以上，生产工艺通常采用先涂膜后钢化工艺，即将溶胶-凝胶法制备的水性减反射涂料辊涂在清洗过的太阳能玻璃表面，在150℃左右将涂料烘干固化成膜，然后在700℃左右将太阳能玻璃钢化，同时将涂覆在玻璃表面的减反射膜烧结在太阳能玻璃表面上。虽然太阳能减反射玻璃生产工艺并不复杂，但生产技术含量很高，不仅要求太阳能减反射玻璃具有高增透率，而且要求具备高耐候性，可在野外环境中服务25年以上。太阳能减反射玻璃达到高耐候性高增透要求的关键是减反射膜涂料组成，减反射涂料主要组分是纳米SiO₂、TiO₂、MgF₂、Al₂O₃、ZrO₂、稀土氧化物或其混合物的水溶胶。

由于太阳能减反射玻璃在光伏行业使用时间较短，早期的专业标准中没有设置严格的耐候性技术指标，只要求太阳能减反射玻璃具备耐酸、耐碱和耐盐雾性能，生产企业只关注太阳能减反射涂料的初始增透率，导致太阳能减反射玻璃使用一段时间后玻璃表面出现彩虹斑纹等现象，减反射膜的增透率明显下降，有些太阳能减反射玻璃使用一段时间后透光率比非镀膜玻璃还低。太阳能减反射玻璃的增透率技术指标往往与耐候性技术指标产生矛盾，当减反射膜厚度超过120nm-150nm时，太阳能减反射玻璃的耐候性显著提高，而玻璃的增透率却明显下降。《太阳能》杂志2012年，第13期，第25-29页，在“减反射镀膜光伏玻璃的可靠性及失效研究”一文指出，根据IEC61215和IEC61701标准，国内外太阳能减反射玻璃的实测耐候性与标准要求有较大差距，耐候性技术指标将成为太阳能电池生产企业今后质量检控的重点。目前国内外专利公开的许多太阳能玻璃减反射涂料在配方设计时没有考虑产品耐候性问题，已不能满足目前实际应用要求。国内外广泛应用的美国3M创新公司太阳能玻璃减反射防污涂料，可勉强达到耐候性指标，也难以满足用户对涂料耐候性提出的新要求。

为提高太阳能减反射玻璃的耐候性，中国专利CN101805135(2010-08-18)和CN102812557(2012-12-05)公开了一种涂双层膜工艺，即先在玻璃表面涂覆一层致密的含钛、铝或锆氧化物的保护膜，用于阻隔环境中水汽侵入，再涂一层二氧化硅减反射膜，以实现耐候性和减反射双重目标。中国专利CN101885586(2010-11-17)公开的方法是对二氧化硅减反射膜用三甲基氯硅烷或六甲基二硅氮烷(HMDS)等后处理改性，使减反射膜表面由亲水性变为疏水性，从而减少玻璃表面对环境中水分的吸附，以实现耐候性和减反射双重目标。这些改进措施在工业化应用时存在工艺复杂、技术难度大和生产成本高的问题。韩国公司专利CN102125540(2011-06-22)公开在玻璃减反射涂料中添加少量氢氧根离子或氟离子，以提高减反射膜与玻璃基体的结合力和耐久性，但没有给出可提高耐候性的具体数据，减反射涂料中加入氢氧根离子或氟离子反而使其稳定性变差。中国专利CN102690537(2012-09-26)和CN102936099(2013-02-20)公开一种降低玻璃表面光反射的涂层溶液，专利文件也没有提供IEC61215和IEC61701标准要求的耐候性评价定量数据。中国专利CN101898869(2010-12-01)、CN102531406(2012-07-04)和CN102850894(2013-01-02)公开一种减反射镀膜液及其制备方法，镀膜液由硅酸酯水解液和少量钛溶胶、锆溶胶、铝溶胶的一种或混合物及添加剂组成。钛溶胶、锆溶胶、铝溶胶和硅溶胶复合，从原理上能够提高减反射涂料的耐候性，但这些组分的高折射率将降低涂料的减反射性能。另外，几种不同金属氧化物纳米溶胶相互作用，贮存中容易发生溶胶粘度不断增大或产生沉淀而失效的问题。

发明内容