[发明专利]一种太阳电池玻璃自清洁减反射光转换涂料的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳电池玻璃自清洁减反射光转换涂料及其生产方法，特别是一种含有氟锡铽掺杂纳米二氧化钛光催化剂，在太阳光谱紫外光和可见光范围内均具有光催化功能的太阳电池玻璃自清洁减反射光转换涂料及其生产方法，属于新能源和新材料领域。

背景技术

晶体硅太阳电池组件一般由玻璃盖板、电池硅片、电池背板和乙烯-醋酸乙烯 (EVA)共聚膜粘压封装，再装入固定边框构成。太阳电池组件封装玻璃的可见光透过率一般为91.6%，其单表面反射率4%。若在太阳玻璃表面涂覆一层厚度150-200nm的减反射膜，可使太阳玻璃单表面可见光反射率降低到1%以下，增加可见光透过率2.5%-3.5%，使峰值波长下可见光透过率达到95.5%。

商业化的太阳电池玻璃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。目前太阳电池玻璃减反射涂料生产和应用技术已基本成熟，一般将溶胶凝胶法制备的SiO₂水性减反射涂料工程化辊涂在清洗干净的太阳电池玻璃表面，在150-180℃下烘干固化成膜，然后在500-720 ℃下将太阳电池玻璃钢化，同时也将涂覆在玻璃表面的减反射膜烧结在太阳电池玻璃表面上。在太阳电池玻璃上涂覆减反射膜是一种提高太阳电池光电转换效率简便易行的方法，已在太阳电池产业中得到广泛应用。

晶体硅太阳电池在户外安装使用中，玻璃盖板逐渐为灰尘或工业污染物覆盖，降低了太阳电池玻璃透光率，使太阳电池光电转换效率下降10%—30% 。目前太阳电池灰尘污染主要靠人工或机械方式清理，对于工业有机污染物至今缺乏有效的清理措施。专利公开了一些具备自清洁功能的太阳电池玻璃涂料，将其涂覆在太阳电池玻璃表面上可静电排斥灰尘和分解有机污染物，但产品成本过高，实际测试效果不够满意，离商业化有较大距离。

针对太阳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。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。

针对工业有机污染物对太阳电池玻璃的污染，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，通过二氧化钛的光催化作用可将工业有机污染物分解成二氧化碳和易除去的小分子化合物；二氧化钛在紫外光照射下使膜表面产生超亲水性，膜表面的水接触角接近零度，附着的污染物在重力作用、自然风力或雨水冲刷下自然剥离实现自清洁。

用钛酸酯水解法制备的二氧化钛光催化剂的主要缺点是其反射率高，添加在减反射涂料中将导致玻璃透光率降低，甚至使膜层失去增透性能。中国专利CN102702806(2012-10-03)、CN102897833(2013-01-30)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，形成的膜层几乎没有增透效果。韩国公司专利US20100130348(2010-05-27)公开一种光催化增透膜，在TiO₂中掺杂WO₃、ZnO、SnO₂组分，存在增透率不高的问题。

中国专利CN103627227(2014-03-12)公开一种太阳能玻璃自清洁减反射涂料及其生产方法，以无机钛盐水解制备的低反射纳米TiO₂作为自清洁主组分，涂料或膜层中TiO₂光催化剂含量低时对工业有机物光催化分解效率不高，TiO₂光催化剂含量高时又影响涂料稳定性和膜层透光率。中国专利CN103804966(2014-05-21)公开一种太阳能玻璃自清洁高增透涂料及其生产方法，以稀土镧铈掺杂的纳米TiO₂作为自清洁主组分，光催化剂对可见光照射有响应，但制备工艺比较复杂和光催化剂性能不够稳定。