[发明专利]玻璃防灰涂层组合物、防灰涂层分散液及包含其的制品

说明书

本发明涉及一种玻璃防灰涂层组合物，所述玻璃防灰涂层组合物包含5.0～50.0重量％的聚氨酯、40.0～95.0重量％的粒度为5～150nm的纳米二氧化硅、0.02～5.0重量％的多官能氮丙啶和0～30.0重量％的耐摩擦剂。本发明还涉及包含该玻璃防灰涂层组合物的防灰涂层分散液以及具有防灰涂层的制品。当将本发明的玻璃防灰涂层组合物或防灰涂层分散液涂布在玻璃表面上时，能够形成持久的抗污且易清洁的防灰涂层。尤其是，当涂覆在应用于多沙尘环境中的太阳能电池的玻璃表面上时，相比于不具有防灰涂层的太阳能电池，具有由本发明的玻璃防灰涂层组合物或防灰涂层分散液形成的防灰涂层的太阳能电池不仅能够保持太阳光的高初始透过率，而且能够提高发电效率。

技术领域

本发明涉及涂层组合物及太阳能发电领域，更具体地涉及一种玻璃防灰涂层组合物、包含该玻璃防灰涂层组合物的防灰涂层分散液和具有玻璃防灰涂层的制品，特别是太阳能电池。

背景技术

作为可再生能源，太阳能电池具有巨大的社会效益和经济效益。然而，表面集灰是太阳能电池行业面临的严峻问题，严重影响太阳能电池的发电效率。据测算，在多沙尘环境中，例如在卡塔尔沙漠地区，因集灰平均每个月效率损失接近15％，在不下雨和不清洗的情况下，经过234天效率衰减达到68％；而在中国市场，仅2012年由于电池表面沾污造成的发电量损失达到约30亿美元。因此，防污抗灰涂层具有广阔的市场前景，据估计，2020年中国的太阳能装机容量将达到150GW，对于抗污涂层的需求接近1亿美元。

尽管有报道利用超亲水或超疏水涂层实现了在玻璃表面耐沾污和自清洁的特性，然而成功的商业化应用很少。已知基于纳米氧化硅的自清洁涂层，具有较好的防灰和雨水冲刷自清洁的效果，然而由于高表面能容易吸附油性的污浊，给实际应用带来了局限性；而对于低表面能的疏水涂层，由于水的铺展性不好，往往很难清洗干净。光催化涂层理论上能够很好的解决这些问题，但是涂层折光指数偏高，应用在减反射涂层的表面，会明显降低可见光的投射率，限制了它的应用范围。

因此，本领域需要开发适合不同环境尤其是苛刻的沙尘环境的抗污涂层。

发明内容

鉴于此，经过深入和广泛研究，本发明的发明人发现了一种基于聚氨酯/纳米二氧化硅复合物的新型防灰涂层组合物，当应用于玻璃表面上时，能够形成持久的抗污且易清洁的防灰涂层。

因此，在一个方面，本发明提供一种玻璃防灰涂层组合物，所述玻璃防灰涂层组合物包含：

5.0～50.0重量％的聚氨酯；

40.0～95.0重量％的纳米二氧化硅，并且所述纳米二氧化硅的粒度为5～150nm；

0.02～5.0重量％的多官能氮丙啶；和

0～30.0重量％的耐摩擦剂，

其中，所有的含量均基于所述玻璃防灰涂层组合物的总重量。

在一个优选实施方案中，所述多官能氮丙啶具有下式所示的结构：

在一个优选实施方案中，所述耐摩擦剂是碱金属硅酸盐。

在一个优选实施方案中，所述碱金属硅酸盐是硅酸锂或硅酸钠。

在一个优选实施方案中，所述聚氨酯的含量为10.0～40.0重量％。

在一个优选实施方案中，所述纳米二氧化硅的含量为60.0～90.0重量％。

在一个优选实施方案中，所述多官能氮丙啶的含量为1.0～3.0重量％。

在一个优选实施方案中，所述耐摩擦剂的含量为10.0～25.0重量％。

在一个优选实施方案中，所述纳米二氧化硅的粒度为15～100nm。