[发明专利]一种自清洁涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及功能涂料领域，具体涉及一种自清洁涂料及其制备方法和应用。所述自清洁涂料的原料包括碳醇封端含氟聚硅氧烷、聚酯多元醇。本发明采用的碳醇封端含氟聚硅氧烷兼具氟碳树脂和聚二甲基硅氧烷的双重优点，使得涂层具有低表面能、防尘、高耐候和自清洁功能。涂膜固化过程中由于碳醇封端含氟聚硅氧烷与聚酯多元醇的表面能差异较大，聚酯多元醇底层富集与基材相结合，提供高附着力和力学性能，碳醇封端含氟聚硅氧烷迁移到涂层表面，形成微相分离的自分层涂层。碳醇封端含氟聚硅氧烷、聚酯多元醇为非结晶性多元醇，在固化过程中尽可能地降低了涂层结晶的可能，制备的涂层具有高透光性。

技术领域

本发明涉及功能涂料领域，具体涉及一种自清洁涂料及其制备方法和应用。

背景技术

由于不可再生、环境污染和碳排放等原因，以煤炭、石油和天然气为代表的化石能源的使用受到限制，水能、核能、风能、可燃冰、氢能源等各种新能源得到迅速的发展。其中，太阳能因其具有清洁、用之不竭、低成本、开发利用方便等优点，使其成为清洁能源发展的重点。据欧洲JRC预测，到2050年，太阳能发电将占全球发电量的25％，到2100年达到64％，太阳能将成为未来能源的主导。

太阳能电池玻璃板的防尘自清洁问题也是亟待解决的问题。光伏电池的光电转换效率与太阳辐射强度有关，传统太阳能光伏组件表面会积存大量灰尘及各类污染物，使得前盖玻璃透光率下降，透光率下降会导致电池的输出性能下降。表面灰尘或污染物的沉积浓度越大，前盖玻璃的透光率越低，面板吸收的辐射量越低，输出性能下降越大。西班牙Ciudad大学的教授M.C.Alonson和J.M.Ruiz等人针对灰尘对发电的影响做了实验研究，并提出了电池板匹配系数，当电池板被灰尘遮挡50％时，最理想的情况下会损失19％的功率，全部被灰尘遮挡时，功率损失将达到79％。国内华北电力大学的张利教授对50W的多晶硅光伏电池在不同灰尘下运行情况做了研究，实验表明当面板被遮挡的面积超过一半的时候，开路电压和短路电流都降到原来数值的3％，输出功率的数值仅仅为原来的0.1％。

随着以光伏发电为代表的高比例的可再生能源的推广应用，如何尽可能提升光伏组件的发电效率逐渐受到了人们的重视。空气中的灰尘或颗粒在光伏面板表面堆积形成积尘，不仅会阻碍光伏面板接收太阳辐照进行光电转换，而且可能会形成“热斑”现象，对光伏组件造成不可逆的损害。与此同时，光伏电站设备清洁难度较大，存在的问题较多，清洁过程中存在安全隐患，操作困难。清洁维护工作效率低，周期长，所需费用较高，清洁后保持干净的时间短，还会给组件造成损坏。故而，如何降低灰尘影响、提高玻璃本身自清洁能力是目前亟需解决的问题。

光伏面板积灰主要来源于大气灰尘。大气灰尘是一种悬浮在大气中的颗粒物，来源于大气沉降，城市交通、建筑、工业、表土等所产生的地表颗粒，包括自然来源和人为来源。灰尘颗粒直径一般在百分之一毫米到几百分之一毫米之间，为人眼所不可见，其化学成分主要是氧化物，如SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、Na₂O、CaO、MgO、TiO₂、K₂O等，其中SiO₂、Al₂O₃含量最高，分别为68％～76％和10％～15％。而且大气灰尘的来源和组成会因为所处的地理位置，气候条件，季节和人类活动等的不同而差异较大，但总体来说，大部分灰尘都是亲水性的。

目前，对光伏面板的除尘方法主要有如下四种：

1、人工清洗。一些小型光伏电站会采用人工清洗的方法，一般是用拖把、橡胶刮条或柔软的抹布进行清洗，该方法缺点是在清洗过程中不可避免地会对玻璃面板产生划痕，磨伤玻璃表面，部分工作需两人配合作业，工作效率较低，优点是简单，费用低。

2、机械清洗。大中型光伏电站会用机械清洗，采用高压水枪清洗，水经过加压后形成水汽混合物，将光伏面板表面的尘土冲洗干凈，该方法清洁效果较好，缺点是对水电需求较大，会形成大量污水，污染环境。