[发明专利]自洁增效太阳能涂料的制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及一种自洁增效太阳能涂料的制备方法，同时还涉及该涂料的应用。

背景技术

太阳能资源丰富、分布广泛，是最具发展潜力的可再生能源。2009年全球太阳能电池产量为10.66吉瓦（GW），多晶硅产量为11万吨，截止2010年，我国累计光伏装机量达到800MW，当年新增装机容量达到500MW，同比增长166%。“十一五”末期，我国晶硅电池占太阳能电池总产量的95%以上。太阳能电池产品质量逐年提升，尤其是在转换效率方面，骨干企业产品性能增长较快，单晶硅太阳能电池转换效率达到17～19%，多晶硅太阳能电池转换效率为15～17%，薄膜等新型电池转换效率约为6～8%。虽然发电效率增加较快，但转换效率还是比较低，并且随着光伏产业的发展，同时出现了太阳能电池板表面积尘和其他污染物影响透光率，需要频繁清洗或难以清洗，导致管理成本上升、工作难度加大、设计性能难以充分发挥、发电效率下降等实际问题。

目前提高涂层的耐沾污性主要有三类方法：1、降低漆膜表面能，提高漆膜与水、油的接触角，使得污染物难以附着；2、通过添加亲水化助剂，使得漆膜表面产生亲水性基团，降低漆膜与水接触角，使得油性污物附着不牢，容易被雨水冲刷掉；3、通过添加光催化剂的方法，分解漆膜表面污染物。

目前市场上自洁涂料多不胜数，总体上可以分为三类：疏水自洁涂料、纳米TiO₂自洁涂料、亲水自洁涂料。疏水自洁涂料的设计思路是，使用该涂料后在玻璃或陶瓷表面会出现一种荷叶效应，也叫做疏水效应，表现为水在物体表面呈水珠状，并向低处滑动，水珠会把灰尘等细小杂物裹走，从而达到清洁的效果。由于疏水产品一般亲油的有机高分子材料，由于静电吸附作用易粘灰，污染物沉积后难以用水冲洗干净，尤其不适于在北方雨水较少的地区使用。

纳米TiO₂自洁涂料的禁带宽度为3.2eV，激发光的波长要在385nm以下，仅采用紫外线才能起光催化作用，而太阳辐射能量中紫外线只占4%～6%，因此，只有在太阳光直射条件下下，光触媒自洁的功效才能发挥，在室外背光及室内需要自洁功能的地方无法使用。

亲水自洁涂料主要有两种：一是无机亲水自洁涂料，二是有机亲水自洁涂料。无机亲水自洁涂料是以纳米氧化物为主要原料，通过一种喷涂在玻璃表面的亲水涂层，在涂布面和脏污之间迅速形成一层亲水水膜，使脏污剥离涂布面，利用自然雨水的冲刷，使脏污随水膜在重力的作用下被冲洗下来，达到自洁的目的。这种涂料也容易吸附油性污染物，难以清洗，并且本身在玻璃上的附着力不好。有机亲水自洁涂料通过添加合适的亲水化剂可以使涂膜形成亲水化表面，赋予涂层自洁性，但形成的涂层接触角较大，自洁效果不是很明显。

因此，将疏水性与光催化活性或亲水性与光催化活性相结合是非常必要的。由于纳米TiO₂具有活性高、稳定性好、无毒、价格低廉等优点，是目前使用最广泛的光催化材料；以钛酸丁酯和正硅酸乙酯为前躯体，水解形成纳米TiO₂/SiO₂复合薄膜，使得涂层具有较好的抗沾污性能。但目前常温下以钛酸丁酯和正硅酸乙酯为前躯体，水解形成的纳米二氧化钛为无定型，只有经过500^oC以上的高温处理才能形成锐钛型的二氧化钛，具有光催化活性，并且涂层亲水性保持期较短，这成为实际应用的瓶颈因素，很难实现工业化的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种自洁增效太阳能涂料的制备方法。

本发明的另一个目的是提供该自洁增效太阳能涂料涂覆在太阳能光伏电板表面的具体应用。

本发明自洁增效太阳能涂料的制备方法，包括以下工艺步骤：

自洁增效太阳能涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

①钛溶胶的制备：在5～40℃下，将无水乙醇用盐酸或冰醋酸调节至pH=2.0～4.5，搅拌10～30min，加入无水乙醇体积0.02～1%的乙酰丙酮，继续搅拌10～30min，再加入无水乙醇体积2～10%的钛酸丁酯，搅拌10～20min；然后再加入无水乙醇体积2～10%的水，搅拌20～40min，得到无色透明的钛溶胶；

②硅钛复合溶胶的制备：将中性硅溶胶与所述钛溶胶混合，使体系中TiO₂和SiO₂质量比为0.25～1.5:1，搅拌1.5～2.5 h，得到无色透明的硅钛复合溶胶，再加入无水乙醇体积1～5%的成膜助剂，搅拌混合均匀后，即为自洁增效太阳能涂料。