高機械強度自清潔太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法
2023-07-15 03:58:31
專利名稱：高機械強度自清潔太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法
技術領域：
本發明涉及膜材料的製備，特別涉及一種用於高機械強度、自清潔太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法。
背景技術：
太陽能封裝玻璃是安裝於太陽能電池封裝箱體，用於保護太陽能電池組件的特種玻璃。太陽光需透過封裝玻璃才可到達太陽能電池表面被其所利用，對於相同的太陽能電池而言，通過封裝玻璃後的光強度決定了太陽能電池的發電效率。而增透膜就是塗敷在太陽能玻璃表面用來提高太陽光透過率的薄膜。SiO2顆粒溶膠是製備的SiO2顆粒薄膜是早期的增透膜類型，這類薄膜由幾十到 100納米粒度大小的SiA納米顆粒堆積而成的高孔隙率疏鬆結構組成，具有很好的增透性能，但由於SiA納米顆粒與玻璃表面化學鍵很少，此類薄膜的機械強度很低，即很容易被擦拭掉。而太陽能封裝玻璃用於戶外，經常遭遇各種雨雪、冰雹、風沙等天氣，對薄膜的機械強度和疏水自清潔性能提出了很高的要求。對於薄膜的機械強度性能要求，在酸性條件下催化製備得到的SiO2聚合物薄膜具有很好的機械強度但薄膜孔隙率很低(增透性能較差)。 通過在薄膜中添加有機成孔劑(一種既溶於水又溶於醇的高分子如曲拉通100、F127)，常用的成孔劑需要在高溫(500°c以上)熱處理過程中除去成孔劑，可提高薄膜的孔隙率從而大幅提高薄膜的透過率。對於薄膜的疏水自清潔性能，通常通過引入帶有機基團(如甲基或乙基)的烷氧基矽烷得以實現。但是，對於通過有機基團達到疏水自清潔性能的增透膜，其疏水性能也會在高溫熱處理後由於有機基團的分解(Si-C鍵在350°C下斷裂)而失去自清潔性能，因此， 通過高溫熱處理後的二次鍍膜才能實現薄膜的自清潔性。這不僅增加了工藝程序，且對於工業化生產而言，高的熱處理溫度對設備和工藝路線提出了很高要求，一般的輻射熱處理設備溫度最高為350°C，要達到500°C的熱處理溫度需要價格昂貴的電阻絲加熱設備。所以，對於工業化生產而言，降低太陽能玻璃增透膜的熱處理溫度十分必要。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，克服現有高機械強度太陽能玻璃增透膜薄膜製備工藝中熱處理溫度高的問題，從成孔劑入手，通過添加在低溫下分解的成孔劑，提供一種在較低熱處理溫度下(低於350°C )製備高機械強度、自清潔太陽能玻璃增透膜的製備方法。為解決技術問題，本發明的解決方案是；提供一種高機械強度自清潔太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法，包括如下步驟(1)在300r/min的攪拌條件下，將正矽酸酯加入到低級酯族醇溶劑中，混合均勻； 然後加入水，再加入成孔劑檸檬酸，混合後加入無機酸或有機酸調節溶液PH值在2 3之間，在60°C下反應4h ；然後加入烷基矽氧烷，混合均勻後繼續在60°C反應他，得到增透膜用 SiO2聚合物溶膠；其中，正矽酸酯低級酯族醇溶劑水檸檬酸烷基矽氧烷的重量百分比為1 20 50 85 2 10 1 5 2 10 ；(2)在經清洗的潔淨的普通玻璃或超白玻璃表面以塗敷方式進行鍍膜，在室溫 25°C、50%相對溼度下表幹lOmin，然後在250°C下熱處理15min，即得到產品。本發明中，步驟(1)中的正矽酸酯是正矽酸甲酯或正矽酸乙酯中的至少一種。本發明中，步驟(1)中的低級酯族醇是乙醇、異丙醇或正丙醇中的至少一種。本發明中，步驟(1)中的無機酸或有機酸是甲酸、乙酸、鹽酸或硝酸中的一種。本發明中，步驟(1)中的烷基矽氧烷是甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷或乙基三乙氧基矽烷中的至少一種。本發明中，步驟O)中的塗敷方式是輥塗法或浸漬提拉法。本發明中，步驟O)中鍍膜時，使玻璃表面增透膜的厚度控制在130士20nm。與現有技術相比，本發明的有益效果在於本發明通過使用低分解溫度的成孔劑替代通常常用的成孔劑來降低薄膜的熱處理溫度，在較低的熱處理溫度下，實現成孔劑的去除和薄膜的固化，使鍍膜玻璃透過率提高的同時使塗層保留了疏水自清潔性能。本發明採用檸檬酸作為成孔劑替代現有常用的、需要高溫分解的成孔劑如辛基苯基聚氧乙烯醚(曲拉通X-100)、聚乙二醇600、聚醚嵌段共聚物如普魯朗尼克F-127等，這些成孔劑的分解溫度均高於450°C，需要薄膜在450°C以上的溫度熱處理才可去除形成孔結構，高的熱處理溫度不僅會分解可提供薄膜疏水自清潔功能的有機基團(甲基、乙基) 且大幅提高了工業化生產的設備成本。檸檬酸是一種有機酸，其分解溫度在175°C，因而在 200 250°C的溫度下即可分解，故以檸檬酸為成孔劑時，薄膜熱處理溫度降低為250°C。不僅形成孔結構保證薄膜的增透性能，同時避免了起疏水效果的有機基團的分解。使增透與疏水自清潔性能在一次鍍膜中實現。
具體實施例方式以下通過實例進一步對本發明進行描述。本發明中高機械強度、自清潔太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法包括如下幾個步驟(1)在300r/min的攪拌條件下，將正矽酸酯加入到低級酯族醇溶劑中，混合均勻； 然後加入水，再加入成孔劑檸檬酸，混合後加入無機酸或有機酸調節溶液PH值在2 3之間，在60°C下反應4h ；然後加入烷基矽氧烷，混合均勻後繼續在60°C反應他，得到增透膜用 SiO2聚合物溶膠；其中，正矽酸酯低級酯族醇溶劑水檸檬酸烷基矽氧烷的重量百分比為1 20 50 85 2 10 1 5 2 10 ；(2)在經清洗的潔淨的普通玻璃或超白玻璃表面以塗敷方式進行鍍膜，在室溫 25°C、50%相對溼度下表幹lOmin，然後在250°C下熱處理15min，即得到產品。各實施例中的試驗數據見下表
權利要求
1.高機械強度自清潔太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法，包括如下步驟(1)在300r/min的攪拌條件下，將正矽酸酯加入到低級酯族醇溶劑中，混合均勻；然後加入水，再加入成孔劑檸檬酸，混合後加入無機酸或有機酸調節溶液pH值在2 3之間，在 60°C下反應4h ；然後加入烷基矽氧烷，混合均勻後繼續在60°C反應他，得到增透膜用Si02 聚合物溶膠；其中，正矽酸酯低級酯族醇溶劑水檸檬酸烷基矽氧烷的重量百分比為1 20 50 85 2 10 1 5 2 10 ；(2)在經清洗的潔淨的普通玻璃或超白玻璃表面以塗敷方式進行鍍膜，在室溫25°C、 50%相對溼度下表幹lOmin，然後在250°C下熱處理15min，即得到產品。
2.根據權利要求1所述太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法，其特徵在於，步驟(1)中的正矽酸酯是正矽酸甲酯或正矽酸乙酯中的至少一種。
3.根據權利要求1所述太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法，其特徵在於，步驟(1)中的低級酯族醇是乙醇、異丙醇或正丙醇中的至少一種。
4.根據權利要求1所述太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法，其特徵在於，步驟(1)中的無機酸或有機酸是甲酸、乙酸、鹽酸或硝酸中的一種。
5.根據權利要求1所述太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法，其特徵在於，步驟(1)中的烷基矽氧烷是甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷或乙基三乙氧基矽烷中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的用於高機械強度、自清潔太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法，其特徵在於，步驟O)中的塗敷方式是輥塗法或浸漬提拉法。
7.根據權利要求1所述太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法，其特徵在於，步驟( 中鍍膜時，使玻璃表面增透膜的厚度控制在130+20nm。
全文摘要
本發明涉及膜材料的製備，旨在提供一種高機械強度自清潔太陽能封裝玻璃增透膜的製備方法。該方法包括攪拌下將正矽酸酯加入到低級酯族醇溶劑中混合均勻；然後加入水再加入成孔劑檸檬酸，混合後加入無機酸或有機酸調節溶液pH值在2～3之間，在60℃下反應4h；然後加入烷基矽氧烷，混合均勻後繼續在60℃反應6h，得到增透膜用SiO2聚合物溶膠；在經清洗的潔淨的普通玻璃或超白玻璃表面以塗敷方式進行鍍膜，表幹後經熱處理即得到產品。本發明通過使用低分解溫度的成孔劑替代通常使用的成孔劑來降低薄膜的熱處理溫度，在較低的熱處理溫度下，實現成孔劑的去除和薄膜的固化，使鍍膜玻璃透過率提高的同時使塗層保留了疏水自清潔性能。
文檔編號C03C17/23GK102351433SQ20111018718
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月5日 優先權日2011年7月5日
發明者吳春春, 沈尚勇, 申乾宏, 闕永生, 陳德柱, 陳明形 申請人:溫州市康爾微晶器皿有限公司