[发明专利]一种太阳能玻璃自清洁减反射涂料及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能玻璃自清洁减反射涂料及其生产方法，特别是一种含有包覆在纳米二氧化硅表面的低反射二氧化钛自清洁组分和纳米磷酸锡锑抗静电组分的水性太阳能玻璃自清洁减反射涂料及其生产方法，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一层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最简便易行的方法，已在光伏产业中得到广泛应用。

太阳能电池在野外安装使用中，玻璃盖板逐渐为灰尘或工业污染物覆盖降低了玻璃透光率，使太阳能电池效率下降10％-30％。目前太阳能电池灰尘污染主要靠人工或机械方式清理，对于工业污染物至今缺乏有效的清理措施，导致太阳能电池维护管理和人工清洁成本很高，太阳能行业期待一种具备自清洁功能的太阳能玻璃减反射涂料。

针对太阳能电池玻璃盖板的灰尘污染，美国3M创新公司发明专利CN101579672(2009-11-18)和CN101941001(2011-01-12)公开一种减反射防污涂料，其主要成分是不同尺寸的纳米二氧化硅水溶胶。由于二氧化硅表面带负电荷和具有良好亲水性，涂料在玻璃表面涂覆形成的减反射膜不仅具有良好增透作用，而且具有一定的防灰尘污染功能，缺点是当雨水冲刷或自来水洗涤减反射膜表面附着的灰尘后，一些细微灰尘渗入减反射膜微孔内部，水干后玻璃表面残留比较明显的污迹。日本公司专利US20090050018(2009-02-26)公开一种无机水性涂料，主要成分是二氧化硅、磷酸盐和硼酸，它具有良好亲水性和和易清洁功能，但应用于玻璃表面时增透性能一般，附着力也不好。以中国专利CN102732149(2012-10-17)和美国专利US20130071649(2013-03-21)为代表的一些发明专利，在二氧化硅减反射涂料配方中增加长链烷基三烷氧基硅氧烷、聚硅氧烷或含氟硅氧烷组分，试图通过降低减反射膜表面能提高防污性能，由于疏水组分使玻璃表面电阻提高和静电积累作用，很难达到使太阳能玻璃具有防灰尘目的。

针对工业污染物对太阳能电池玻璃盖板的污染，国内外许多专利公开在玻璃表面涂覆含二氧化钛的自清洁膜，通过光催化作用可将工业污染物分解成二氧化碳和易除去的小分子化合物；另外，二氧化钛在光照射下使表面产生超级亲水性，使玻璃表面的水接触角接近零度，污染物不易附着，通过重力作用、自然风力或雨水冲刷可实现玻璃自清洁。主要缺点是普通二氧化钛的反射率高，将其单独作为涂料或添加在二氧化硅减反射涂料中使玻璃透光率降低，抵消了太阳能减反射玻璃的增透性能，降低了太阳能电池的初始发电效率。例如，中国专利CN102702806(2012-10-03)、CN102897833(201 3-01-30)公开一种自洁增效太阳能涂料的制备及应用，采用TiO₂/SiO₂混合组分，形成的膜层没有太阳光增透效果，再加上耐候性很差，不能达到光伏行业中应用要求。韩国公司专利US20100130348(2010-05-27)公开一种光催化增透膜，采用TiO₂掺杂WO₃、ZnO、SnO₂组分，同样存在太阳光增透率不高的问题。中国专利CN10261111(2011-05-18)公开一种自清洁陶瓷化纳米玻璃减反射涂料制造方法，实施例中的涂料具备良好增透性能，但没有具体的自清洁性能数据。中国专利CN102875034(2013-01-16)公开一种多孔性结构低折射率二氧化钛薄膜制备方法，具有良好增透性能，但没有公开其自清洁性能。

太阳能电站大量建设在日照充足的沙漠边缘地带或楼顶上，空气中的主要污染物是带负电荷的沙尘，现有太阳能玻璃涂料事实上只具备太阳光增透或自清洁单一功能，还没有能适应野外工作环境，具备良好自清洁功能的太阳能玻璃减反射涂料，人工清理灰尘仍是太阳能电池清洁的主要手段。

发明内容

本发明的目的是解决现有太阳能玻璃减反射涂料不能适应野外污染的工作环境问题，发明一种同时具备自清洁和增透功能的太阳能玻璃减反射涂料，以稳定和提高太阳能电池的发电效率和降低太阳能电池维护管理成本。