一種超親水增透鍍膜玻璃及其制備方法技術

本發明專利技術公開一種超親水增透鍍膜玻璃及其制備方法，將二氧化硅溶膠與聚苯乙烯微球溶液按照一定的比例混合，控制二氧化硅膠體粒徑與聚苯乙烯微球的直徑比在1：1～1：4之間，將上述混合溶液涂覆于玻璃基底表面，制備出全波段增透的鍍膜玻璃，因涂覆的增透鍍膜層具有優異的親水性，從而使該鍍膜玻璃具有自潔功能。本發明專利技術制備工藝簡單、成本低、適合工業化規模生產。可以用于硅基太陽能電池的光伏玻璃。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開，將二氧化硅溶膠與聚苯乙烯微球溶液按照一定的比例混合，控制二氧化硅膠體粒徑與聚苯乙烯微球的直徑比在1：1～1：4之間，將上述混合溶液涂覆于玻璃基底表面，制備出全波段增透的鍍膜玻璃，因涂覆的增透鍍膜層具有優異的親水性，從而使該鍍膜玻璃具有自潔功能。本專利技術制備工藝簡單、成本低、適合工業化規模生產。可以用于硅基太陽能電池的光伏玻璃。【專利說明】
本專利技術屬于太陽能電池用光伏玻璃領域，特別涉及一種超親水、可見光全波段增透鍍膜玻璃及其制備方法。
技術介紹
光伏產業，是一種利用太陽能電池直接把光能轉換為電能的環保型新能源產業。隨著人們對太陽能電池組件的不斷改進，太陽能電池組件中的硅電池片的光電轉換效率在目前的工藝制作水平上快達到極限，要想再使太陽能電池轉換效率提高0.1%都是相當困難的。在太陽能電池板表面，通常需要裝玻璃擋板作為保護，其光線透過率目前最高只能達到91.5%，這就意味著還有8.5%的太陽光尚未被利用，硅電池片的潛能未充分發揮。其中大部分被反射，少量被玻璃本體吸收。如果采光玻璃透過率提高5%，太陽能電池的光電轉換效率將提高3-6%。因此減少表面陽光反射，是提高太陽能電池轉換效率的有效途徑之一。增加封蓋玻璃光線透過率主要有兩種方法:其一是改變玻璃的制造配方，降低玻璃中三價鐵的含量，如目前采用的低鐵超白玻璃；其二是在玻璃表面制作漫反射面，使玻璃表面反射出去的光線一部分又反射回來，如采用壓花玻璃，但這兩種方法對玻璃透過率的提升均十分有限。因此人們希望通過鍍膜的方法來提高玻璃的透過率。高性能的減反增透膜的關鍵在于設計出具有較低折射率的納米復合結構或多尺度微觀結構，通過各種先進納米制備技術，實現采光玻璃的高透過率。目前，制備減反射膜的方法主要有兩種:濺射法和溶膠凝膠法。采用濺射方法鍍膜玻璃，生產過程中不使用漿料，使用的是固體靶材，生產成本高。溶膠凝膠法目前只限于實驗室小面積實驗，還沒有能達到太陽能電池組件玻璃的要求，無法產出均勻大面積鍍膜玻璃，鍍膜質量無法保證。因此，開發低成本生產大面積均勻增透膜太陽能電池封裝玻璃，不僅研究意義重大，其經濟價值也相當可觀。另外，由于采光玻璃長期在戶外日照雨淋及外界環境的污染，如同建筑物的玻璃一樣，一段時間后玻璃表面會形成一層臟污層，而此臟污層會降低光線的穿透率，甚至低到只有60%，從而會大大降低太陽能光伏電池的轉換效率。即使是非常透明、光學性能優異的玻璃，雖然在初期的效能很好，卻無法保證能在戶外長期使用下表面仍能保持干凈，即使使用高效率且昂貴的硅片，還是無法承受外界對玻璃的污染。因此，如何有效地保持采光玻璃表面的干凈度才是重大的突破重點。中國專利技術專利(CN201210016836.1)提出使用聚苯乙烯微球作為造孔劑，制備了增透膜。但是該專利僅使用較小尺寸的聚苯乙烯微球，并且沒有對造孔劑尺寸與膠體粒子大小的比例進行優化，只取得了有限的增透效果。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，通過該方法制備的鍍膜玻璃既提高了在可見光全波段的透光率，又具有良好的超親水自潔性能。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現:一種超親水增透鍍膜玻璃，包括:玻璃基底；涂覆于玻璃基底表面的增透鍍膜層；其中，該增透鍍膜層是由二氧化硅溶膠與聚苯乙烯微球溶液按照體積比2000:1?1.5混合，然后在混合溶液中添加正丁醇制得的。進一步地，上述混合溶液中添加的正丁醇的體積比為0.5?1%。進一步地，上述混合溶液中二氧化硅膠體粒徑與聚苯乙烯微球的直徑的比值為1:1 ?1:4。進一步地，上述二氧化硅溶膠由以下原料混合得到:正硅酸乙酯、無水乙醇、去離子水、濃氨水的體積比為1:10?25:4?8:1?3,其中濃氨水濃度為25%?28% (質量百分比)。進一步地，上述二氧化硅溶膠的固含量為4.2?4.7%，膠體粒徑為100?150nm。進一步地,上述聚苯乙烯微球溶液由以下原料混合得到:苯乙烯與過硫酸鉀和十二烷基硫酸鈉的酒精水溶液的體積比是1:15?25，其中過硫酸鉀的摩爾濃度是ImM，十二烷基硫酸鈉的摩爾濃度是0.5mM ;酒精水溶液中酒精與水的體積比為1:2?3。進一步地，上述聚苯乙烯微球的直徑為200?600nm，固含量為4?6%。一種超親水增透鍍膜玻璃的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:I)制備二氧化硅溶膠:先將去離子水、濃氨水、無水乙醇混合均勻，再快速加入正硅酸乙酯酒精溶液，室溫下攪拌反應I?3h。2)制備聚苯乙烯微球溶液:先將苯乙烯用5%Na0H和去離子水依次洗滌I?4次，然后將苯乙烯加入到過硫酸鉀和十二烷基硫酸鈉的酒精水溶液中，在氮氣或者其它惰性氣體保護和60?80°C水浴條件下回流8?12h。3)配制超親水增透鍍膜液:將步驟I)制備的二氧化硅溶膠與步驟2)制備的聚苯乙烯微球溶液混合均勻，然后在混合溶液中添加正丁醇，混合均勻；4)在玻璃基底涂膜:將步驟3)中得到的超親水增透鍍膜液涂覆于玻璃基底表面，膜層厚度為0.2?0.8微米；5)膜層固化處理:將涂膜的玻璃基底置于300?500°C溫度條件下燒結5?30min，或者在660?750°C溫度條件下進行鋼化處理，得到超親水增透鍍膜玻璃。步驟I)中正硅酸乙酯與無水乙醇、去離子水、濃氨水的體積比分別為1:10?20、1:4?8、1:1?3，其中濃氨水的濃度為25%?28%。步驟I)中攪拌速度為300?600rpm。步驟I)中所述二氧化硅溶膠的固含量為4.2?4.7%，膠體粒徑為100?150nm。步驟2)中苯乙烯與過硫酸鉀和十二烷基硫酸鈉的酒精水溶液的體積比是2:35,其中過硫酸鉀的摩爾濃度是ImM，十二烷基硫酸鈉的摩爾濃度是0.5mM ;酒精水溶液中酒精與水的體積比為1:2?1:3。步驟2)中所述聚苯乙烯微球的直徑為200?600nm。步驟3)中所述的混合溶液中二氧化硅膠體粒徑與聚苯乙烯微球的直徑的比值為1:1 ?1:4。步驟4)中涂覆方式可以為提拉、旋涂、或者噴涂，其中旋涂的轉速在2000?3000r/min,提拉的速度為10?40mm/s。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是:通過控制二氧化硅膠體粒徑與聚苯乙烯微球的直徑的比例在1:1?1:4之間，可以在可見光全波段提高透過率4.5%以上，而不是僅在部分波段具有較高的透光率，并且此方法制備的膜層具有超親水的效果，從而使鍍膜玻璃具有自潔的功能。同時本專利技術制備工藝簡單、成本低、適合工業化規模生產。【專利附圖】【附圖說明】圖1為本專利技術的鍍膜玻璃與未鍍膜玻璃的透光率對比圖。圖2為本專利技術的鍍膜玻璃的接觸角測試結果。【具體實施方式】實施例1I)制備二氧化硅溶膠:原料按體積比計，正硅酸乙酯(TEOS):無水乙醇:去離子水:濃氨水(28%)=1:15:6:2。先將去離子水、濃氨水、無水乙醇混合均勻，再快速加入正硅酸乙酯酒精溶液，室溫下反應2h，攪拌速度為300rpm。得到固含量為4.5%的二氧化硅溶膠，膠體粒徑在140nm。2)制備聚苯乙烯微球溶液:先將苯乙烯用5%Na0H和去離子水依次洗滌4次，然后將8ml苯乙烯加入到140ml的過硫酸鉀(ImMol)、十二烷基硫酸鈉(0.5mMol)的酒精水溶液中，在氮氣保護和70°C水浴條件下回流10h。其中酒精與水的體積比在1:2。最終得到固含量在4本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超親水增透鍍膜玻璃，包括：玻璃基底；涂覆于玻璃基底表面的增透鍍膜層；其中，該增透鍍膜層是由二氧化硅溶膠與聚苯乙烯微球溶液按照體積比2000：1～1.5混合，然后在混合溶液中添加正丁醇制得的。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王丹，李智文，胡柱東，陳銘波，江文俊，梁衍忠，江堅，
申請(專利權)人：廣東南亮玻璃科技有限公司，
類型：發明
國別省市：