【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳电池领域，具体涉及一种光伏组件表面自清洁减反射涂层及制备方法。
技术介绍
1、太阳能是一种极具潜力的清洁新能源，与煤和石油相比，具有独特的优势。目前，硅太阳电池仍然是主流的光伏电池，因其具有成本低、性能稳定和工艺成熟等优势。然而，在光伏组件中，太阳光在照射到太阳电池表面的玻璃封装盖板、封装聚合物薄膜等材料时，会发生一定的反射和吸收，从而减少光线进入半导体材料，影响太阳电池的光吸收效率。常用的光伏超白玻璃可见光透过率约为92％，其余大部分被反射损失。众多学者研究发现，制备减反射涂层可以有效降低光伏玻璃表面的光反射，捕获更多的光线进入光伏组件，从而提高太阳电池的光电转换效率。
2、碱催化实心二氧化硅纳米颗粒是一种通过碱化法合成的具有实心结构的氧化硅纳米颗粒。这种纳米颗粒的主要特点是具有高纯度、均一的形状和尺寸，且表面可调控，可以应用于多个领域。虽然该纳米颗粒技术成熟，但最大问题是难以降低折射率。同时，纳米颗粒间的孔隙也容易吸收水分和沉积污染物，影响涂层性能。通过造孔剂引入更多孔隙可以有效降低折射率，但是造孔剂会引入开孔体系，易吸入外界污染物，而且环境中的水分和酸雨等在毛细力作用下极易渗入薄膜，影响涂层的稳定性和耐久性。与实心纳米颗粒堆叠和造孔剂制造孔隙相比，空心纳米颗粒体系在减反射薄膜领域表现出了较大潜力。空心纳米颗粒将孔洞包覆在内部，既可以保证减反射效果，又能有效隔绝与外界的连通。此外，还可以加入其他物质进行改性，使涂层具备自清洁、防雾、耐湿热等性能。
3、地面上使用的太阳电池组件通常暴露
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中的不足，并提供一种光伏组件表面自清洁减反射涂层及制备方法。本专利技术通过应用低折射率的二氧化硅空心纳米颗粒结合二氧化钛纳米颗粒，在保证涂层低折射率和高透光率的同时赋予减反射涂层超亲水性，在光伏玻璃表面形成一层极薄的水膜来消除表面电荷，从而减少对小颗粒灰尘的吸引作用，还可以在雨水冲刷下带走污染物，因此实现自清洁的效果。
2、本专利技术所采用的具体技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种光伏组件表面自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层涂覆于光伏组件表面，所述自清洁减反射涂层从光伏组件侧到空气侧依次为二氧化硅空心颗粒层、二氧化钛纳米颗粒层和粘结剂层，其中二氧化硅空心颗粒层厚度为自清洁减反射涂层整体厚度的90％以上。
4、作为优选，上述二氧化钛纳米颗粒层采用实心或空心二氧化钛纳米颗粒中的一种或者两者混合。
5、作为优选，上述二氧化硅空心纳米颗粒粒径范围为10～200nm；所述二氧化钛纳米颗粒粒径范围为1～50nm；所述自清洁减反射涂层的整体厚度范围为50～500nm。
6、第二方面，本专利技术提供一种第一方面所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层的制备方法，具体如下：以一定成膜方式依次将二氧化硅空心纳米颗粒溶胶、二氧化钛纳米颗粒溶胶和粘结剂涂覆在光伏组件玻璃表面，随后煅烧得到涂覆于光伏组件玻璃表面自清洁减反射涂层。
7、作为优选，上述成膜方式为浸渍提拉、辊涂、喷涂和旋涂中的一种或几种。
8、作为优选，上述煅烧温度为350～550℃，煅烧时间为1～4h。
9、作为优选，上述二氧化硅空心纳米颗粒溶胶采用纳米颗粒牺牲模板法或乳液法制备；所述二氧化钛纳米颗粒溶胶采用溶胶-凝胶法制备；所述粘结剂为硅溶胶、钛溶胶或有机溶胶中的一种或几种混合。
10、作为优选，上述纳米颗粒牺牲模板法是以聚苯乙烯纳米球或聚丙烯酸中的一种为模板制备二氧化硅空心纳米颗粒溶胶。
11、进一步的，纳米颗粒牺牲模板法具体方法如下：将聚丙烯酸分散氨水中，搅拌使两者充分反应后缓慢加入至无水乙醇中，搅拌后再缓慢滴加硅酸四乙酯，最后水浴搅拌除氨，使得ph在7～8之间，制备得到二氧化硅空心纳米颗粒溶胶；所述二氧化硅空心纳米颗粒溶胶质量百分数为0.5～2.5wt％。
12、作为优选，上述溶胶-凝胶法中钛源采用钛酸四丁酯、钛酸乙酯或四氯化钛中的一种。
13、本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
14、(1)本专利技术提供一种光伏玻璃表面自清洁减反射涂层结构，底层的二氧化硅空心纳米颗粒层可以有效降低涂层的折射率，实现良好的减反射性能，中间的二氧化钛纳米颗粒层为涂层赋予了自清洁的效果，上层的粘结剂层可以有效提高涂层的机械性能。
15、(2)根据实施例数据可知，本专利技术制备得到的涂层具有优异的减反射效果，透过率最高可以达到99.0％，可见光范围内的平均透过率高于97％；具有良好的光致超亲水性，在紫外线照射下显示了低于5°的水接触角；具有良好的光催化活性，在紫外光下可以较快地分解有机物；具有良好的耐湿热性能，在80℃去离子水中浸泡150min后透过率没有明显变化。
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1.一种光伏组件表面自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层涂覆于光伏组件表面，其特征在于，所述自清洁减反射涂层从光伏组件侧到空气侧依次为二氧化硅空心颗粒层、二氧化钛纳米颗粒层和粘结剂层，其中二氧化硅空心颗粒层厚度为自清洁减反射涂层整体厚度的90％以上。
2.根据权利要求1所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层，其特征在于，所述二氧化钛纳米颗粒层采用实心或空心二氧化钛纳米颗粒中的一种或者两者混合。
3.根据权利要求1所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层，其特征在于，所述二氧化硅空心纳米颗粒粒径范围为10～200nm；所述二氧化钛纳米颗粒粒径范围为1～50nm；所述自清洁减反射涂层的整体厚度范围为50～500nm。
4.一种权利要求1所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层的制备方法，其特征在于，以一定成膜方式依次将二氧化硅空心纳米颗粒溶胶、二氧化钛纳米颗粒溶胶和粘结剂涂覆在光伏组件玻璃表面，随后煅烧得到涂覆于光伏组件玻璃表面自清洁减反射涂层。
5.根据权利要求4所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层的制备方法，其特征在于，所述成膜方式为浸渍提拉、辊涂
6.根据权利要求4所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层的制备方法，其特征在于，所述煅烧温度为350～550℃，煅烧时间为1～4h。
7.根据权利要求4所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅空心纳米颗粒溶胶采用纳米颗粒牺牲模板法或乳液法制备；所述二氧化钛纳米颗粒溶胶采用溶胶-凝胶法制备；所述粘结剂为硅溶胶、钛溶胶或有机溶胶中的一种或几种混合。
8.根据权利要求7所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒牺牲模板法是以聚苯乙烯纳米球或聚丙烯酸中的一种为模板制备二氧化硅空心纳米颗粒溶胶。
9.根据权利要求8所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒牺牲模板法具体方法如下：将聚丙烯酸分散氨水中，搅拌使两者充分反应后缓慢加入至无水乙醇中，搅拌后再缓慢滴加硅酸四乙酯，最后水浴搅拌除氨，使得pH在7～8之间，制备得到二氧化硅空心纳米颗粒溶胶；所述二氧化硅空心纳米颗粒溶胶质量百分数为0.5～2.5wt％。
10.根据权利要求7所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层的制备方法，其特征在于，所述溶胶-凝胶法中钛源采用钛酸四丁酯、钛酸乙酯或四氯化钛中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种光伏组件表面自清洁减反射涂层，所述自清洁减反射涂层涂覆于光伏组件表面，其特征在于，所述自清洁减反射涂层从光伏组件侧到空气侧依次为二氧化硅空心颗粒层、二氧化钛纳米颗粒层和粘结剂层，其中二氧化硅空心颗粒层厚度为自清洁减反射涂层整体厚度的90％以上。
2.根据权利要求1所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层，其特征在于，所述二氧化钛纳米颗粒层采用实心或空心二氧化钛纳米颗粒中的一种或者两者混合。
3.根据权利要求1所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层，其特征在于，所述二氧化硅空心纳米颗粒粒径范围为10～200nm；所述二氧化钛纳米颗粒粒径范围为1～50nm；所述自清洁减反射涂层的整体厚度范围为50～500nm。
4.一种权利要求1所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层的制备方法，其特征在于，以一定成膜方式依次将二氧化硅空心纳米颗粒溶胶、二氧化钛纳米颗粒溶胶和粘结剂涂覆在光伏组件玻璃表面，随后煅烧得到涂覆于光伏组件玻璃表面自清洁减反射涂层。
5.根据权利要求4所述的光伏组件表面自清洁减反射涂层的制备方法，其特征在于，所述成膜方式为浸渍提拉、辊涂、喷涂和旋涂中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪雷，冯海龙，王胜旋，金思佳，杨德仁，贺海晏，黄绵吉，金胜利，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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