CN117965044A - 一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，属于光伏电池技术领域。一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，包括纳米二氧化钛、磷酸、硅酸乙酯、偶联剂、乙醇以及去离子水，所述光伏超亲水增透自洁纳米涂层分两段制备：前段水解磷酸液各原料的具体重量份如下。本光伏超亲水增透自洁纳米涂层，以纳米级二氧化钛为主要原料，利用纳米二氧化钛的超亲水和光催化特性，釆用最新的纳米分形组合技术，能在物体表面形成细微的凹凸，涂层具有优异的耐候性和耐磨性，同时具有良好的抗静电效果，从而使灰尘不易附着基材，即使附着的灰尘遇水也能自我清洁，始终保持光伏玻璃表面的透光性和清洁性。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域，更具体地说，涉及一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层。
背景技术
光伏电池，是一种能够将太阳光直接转换成电能的半导体器件。光伏电池的工作原理基于光电效应，即当光线照射到半导体材料表面时，会激发材料中的自由载流子，从而产生电流，光伏电池通常由多个太阳能电池片组成，这些电池片通过电连接在一起，形成光伏电池组，但是现有的光伏电池在使用的过程中，由于其需要外露以便接收太阳光，从而导致太阳能电池片的防护性能较低，使得外界灰尘或者其他杂质对太阳能电池片造成遮挡，从而使得太阳能电池片的光能吸收效率较低，进而导致降低太阳能电池片的使用效果，基于此，本发明设计了光伏超亲水增透自洁纳米涂层，以解决上述问题。
发明内容
要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，以解决上述背景技术中提出的问题：
由于其需要外露以便接收太阳光，从而导致太阳能电池片的防护性能较低，使得外界灰尘或者其他杂质对太阳能电池片造成遮挡，从而使得太阳能电池片的光能吸收效率较低，进而导致降低太阳能电池片的使用效果。
技术方案
一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，包括纳米二氧化钛、磷酸、硅酸乙酯、偶联剂、乙醇以及去离子水，其特征在于：所述光伏超亲水增透自洁纳米涂层分两段制备：
优选的，前段水解磷酸液各原料的具体重量份如下：所述去离子水：50-60份，所述乙醇：15-20份，所述硅酸乙酯：15-20份，所述磷酸1-2份；
优选的，后段成品制备各原料具体重量份是：所述纳米二氧化钛1-2份，所述偶联剂2-3份，所述乙醇20-25份，所述磷酸水解液：8-12份，所述去离子水65-75份；
上述技术方案，通过预先制备水解磷酸液，可以更好地控制磷酸液的浓度和组成，确保反应过程中的稳定性和可控性，从而更好地调节涂层的性能和特性，并且，水解磷酸液作为预处理液，可以提高反应液中的磷酸含量和反应活性，有助于快速形成所需的涂层结构，提高反应效率和产率，同时，水解磷酸液可以在一定程度上提高反应的稳定性和可控性，避免反应过程中出现不良现象，保证涂层的质量和稳定性。
优选的，所述纳米二氧化钛为平均直径为5纳米的二氧化钛粉末；
上述技术方案，平均直径为5纳米的二氧化钛粉末具有极小的颗粒尺寸，具有更大的比表面积和较高的活性表面位点密度，使得其光催化和抗污染性能更加优异，并且，纳米二氧化钛表面具有超亲水性，能够使涂层表面形成均匀的水膜，降低液滴在表面的接触角，从而有利于水滴迅速滚动，带走污物，实现自洁效果。
优选的，所述磷酸为浓度是98%的磷酸液体；
上述技术方案，高浓度的磷酸液体具有更高的反应活性，能够更快速地与其他成分反应，促进涂层形成的反应速率，并且，高浓度的磷酸液体对涂层表面产生更强的酸性，有利于形成更加亲水的表面，实现自洁效果，综上所述，选择使用浓度为98%的磷酸液体制备光伏超亲水增透自洁纳米涂层是为了充分利用其反应活性和调节性能，以及实现更好的增透和自洁效果。
优选的，所述硅酸乙酯为40%正硅酸四乙酯；
上述技术方案，二氧化硅具有一定的亲水性和自洁性能，通过加入硅酸乙酯可以增强涂层的抗污染性能，使其更容易清洁并减少污染物的附着，使用40%的硅酸乙酯溶液是为了在制备过程中实现更好的操作性和成本效益，同时保持涂层性能的平衡，并且，使用40%的硅酸乙酯溶液可以控制涂层中二氧化硅的含量，进而影响涂层的厚度和均匀性。
优选的，所述偶联剂为KH-560硅烷偶联剂；
上述技术方案，硅烷偶联剂可以与基材表面形成化学键结合，从而提高涂层与基材的结合力和附着性，增强涂层的耐久性和稳定性，并且，硅烷偶联剂中的功能基团可以增加涂层的亲水性，使其表面具有更好的湿润性，有利于形成水膜，从而实现自洁效果，通过选择KH-560硅烷偶联剂，可以调节涂层的表面能，从而影响涂层的表面张力和润湿性，提高其自洁性能和抗污性能。
优选的，所述乙醇为纯度在99.5%以上的无水乙醇；
上述技术方案，高纯度的无水乙醇可以减少杂质的引入，有助于保证涂层的纯净度和稳定性，避免杂质对涂层性能的影响，并且，使用高纯度的无水乙醇可以减少残留在涂层中的溶剂残留物，有利于提高涂层的透明度，因此，使用纯度在99.5%以上的无水乙醇制备光伏超亲水增透自洁纳米涂层可以保证涂层的质量和稳定性，同时，由于高纯度的无水乙醇相对较安全，不含水分和其他有害物质，减少了对环境和操作人员的危害。
一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1，选择封闭的玻璃反应釜作为制备装置，上述反应釜的内腔设置有搅拌装置；
S2，将50-60份的离子水和15-20份的乙醇投入反应釜中，开始搅拌，搅拌速率每分钟300-400转；
S3，搅拌过程中先将15-20份的硅酸乙酯投入，然后边搅拌边慢慢匀速滴入1-2份的磷酸液，时间控制为30-40分钟滴完；
S4，滴完后搅拌速率提升到每分钟400-500转，2小时左右液体变澄清，然后连续搅拌20-24小时，直至水解液完全融合为止，临时包装备用；
S5，将65-75份的去离子水，20-25份的乙醇以及2-3份的偶联剂一起投放至S1中准备的反应釜中，开始搅拌，搅拌速率为每分钟300-400转，使其搅拌均匀；
S6，再将1-2份的纳米二氧化钛边搅拌边投入，投料结束至少再搅拌2小时至液体晶莹清澈透明；
S7，最后加入S4中制备的磷酸水解液，以每分钟400转的搅拌速率搅拌20-30分钟，完成送检。
一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层的应用，包括以下步骤：
步骤一，基材清洗，喷涂前对被涂物进行表面清洗，先用中性清洗剂清涂表面上的油污及杂物，再用清水冲洗干净，洗净后充分干燥被涂物；
步骤二，刷涂材料，使用超细纤维布以及其它不残留纤维的海绵刷、纤维刷，吸收自清洁涂料液体，从上往下单向涂布；
步骤三，喷涂材料，一人喷涂，釆用0.5－0.8mm口径喷枪，与基材表面保持15－30厘米的距离，匀速移动，另一人立即用纤维刷从上往下匀速拉动，保证涂层均匀一致。
有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
1）、本发明中，以纳米级二氧化钛为主要原料，利用纳米二氧化钛的超亲水和光催化特性，釆用最新的纳米分形组合技术，能在物体表面形成细微的凹凸，涂层具有优异的耐候性和耐磨性，同时具有良好的抗静电效果，从而使灰尘不易附着基材，即使附着的灰尘遇水也能自我清洁，始终保持光伏玻璃表面的透光性和清洁性。
2）、本发明中，通过逐步加入原料和控制反应条件，如搅拌速率和滴加速率，可以有效控制反应速度和生成物的形态，从而得到所需的纳米二氧化钛产品，同时，通过逐步滴加磷酸液和控制搅拌速率，可以避免反应过程中产生不均匀的物理结构或化学性质，从而提高产品的质量和稳定性。
3）、本发明中，以纳米级二氧化钛为主要原料，利用纳米二氧化钛的超亲水和光催化特性，釆用最新的纳米分形组合技术，将磷酸与硅酸乙酯強行融合，与纳米二氧化钛形成Si-O键，键能高达452KJ/mol，使之在玻璃上的附着力达到0级，硬度3H以上，透光率更高。
附图说明
图1为本发明的制备流程示意图；
图2为本发明的应用流程示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，包括纳米二氧化钛、磷酸、硅酸乙酯、偶联剂、乙醇以及去离子水，其特征在于：所述光伏超亲水增透自洁纳米涂层分两段制备：
前段水解磷酸液各原料的具体重量份如下：所述去离子水：50-60份，所述乙醇：15-20份，所述硅酸乙酯：15-20份，所述磷酸1-2份；
后段成品制备各原料具体重量份是：所述纳米二氧化钛1-2份，所述偶联剂2-3份，所述乙醇20-25份，所述磷酸水解液：8-12份，所述去离子水65-75份；
通过预先制备水解磷酸液，可以更好地控制磷酸液的浓度和组成，确保反应过程中的稳定性和可控性，从而更好地调节涂层的性能和特性，并且，水解磷酸液作为预处理液，可以提高反应液中的磷酸含量和反应活性，有助于快速形成所需的涂层结构，提高反应效率和产率，同时，水解磷酸液可以在一定程度上提高反应的稳定性和可控性，避免反应过程中出现不良现象，保证涂层的质量和稳定性。
作为本发明的一种较佳实施例，所述纳米二氧化钛为平均直径为5纳米的二氧化钛粉末；
平均直径为5纳米的二氧化钛粉末具有极小的颗粒尺寸，具有更大的比表面积和较高的活性表面位点密度，使得其光催化和抗污染性能更加优异，并且，纳米二氧化钛表面具有超亲水性，能够使涂层表面形成均匀的水膜，降低液滴在表面的接触角，从而有利于水滴迅速滚动，带走污物，实现自洁效果。
作为本发明的一种较佳实施例，所述磷酸为浓度是98%的磷酸液体；
高浓度的磷酸液体具有更高的反应活性，能够更快速地与其他成分反应，促进涂层形成的反应速率，并且，高浓度的磷酸液体对涂层表面产生更强的酸性，有利于形成更加亲水的表面，实现自洁效果，综上所述，选择使用浓度为98%的磷酸液体制备光伏超亲水增透自洁纳米涂层是为了充分利用其反应活性和调节性能，以及实现更好的增透和自洁效果。
作为本发明的一种较佳实施例，所述硅酸乙酯为40%正硅酸四乙酯；
二氧化硅具有一定的亲水性和自洁性能，通过加入硅酸乙酯可以增强涂层的抗污染性能，使其更容易清洁并减少污染物的附着，使用40%的硅酸乙酯溶液是为了在制备过程中实现更好的操作性和成本效益，同时保持涂层性能的平衡，并且，使用40%的硅酸乙酯溶液可以控制涂层中二氧化硅的含量，进而影响涂层的厚度和均匀性。
作为本发明的一种较佳实施例，所述偶联剂为KH-560硅烷偶联剂；
硅烷偶联剂可以与基材表面形成化学键结合，从而提高涂层与基材的结合力和附着性，增强涂层的耐久性和稳定性，并且，硅烷偶联剂中的功能基团可以增加涂层的亲水性，使其表面具有更好的湿润性，有利于形成水膜，从而实现自洁效果，通过选择KH-560硅烷偶联剂，可以调节涂层的表面能，从而影响涂层的表面张力和润湿性，提高其自洁性能和抗污性能。
作为本发明的一种较佳实施例，所述乙醇为纯度在99.5%以上的无水乙醇；
高纯度的无水乙醇可以减少杂质的引入，有助于保证涂层的纯净度和稳定性，避免杂质对涂层性能的影响，并且，使用高纯度的无水乙醇可以减少残留在涂层中的溶剂残留物，有利于提高涂层的透明度，因此，使用纯度在99.5%以上的无水乙醇制备光伏超亲水增透自洁纳米涂层可以保证涂层的质量和稳定性，同时，由于高纯度的无水乙醇相对较安全，不含水分和其他有害物质，减少了对环境和操作人员的危害。
本发明以纳米级二氧化钛为主要原料，利用纳米二氧化钛的超亲水和光催化特性，釆用最新的纳米分形组合技术，能在物体表面形成细微的凹凸，涂层具有优异的耐候性和耐磨性，同时具有良好的抗静电效果，从而使灰尘不易附着基材，即使附着的灰尘遇水也能自我清洁，始终保持光伏玻璃表面的透光性和清洁性。
实施例2：请参阅图1，一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1，选择封闭的玻璃反应釜作为制备装置，上述反应釜的内腔设置有搅拌装置；
S2，将50-60份的离子水和15-20份的乙醇投入反应釜中，开始搅拌，搅拌速率每分钟300-400转；
S3，搅拌过程中先将15-20份的硅酸乙酯投入，然后边搅拌边慢慢匀速滴入1-2份的磷酸液，时间控制为30-40分钟滴完；
S4，滴完后搅拌速率提升到每分钟400-500转，2小时左右液体变澄清，然后连续搅拌20-24小时，直至水解液完全融合为止，临时包装备用；
S5，将65-75份的去离子水，20-25份的乙醇以及2-3份的偶联剂一起投放至S1中准备的反应釜中，开始搅拌，搅拌速率为每分钟300-400转，使其搅拌均匀；
S6，再将1-2份的纳米二氧化钛边搅拌边投入，投料结束至少再搅拌2小时至液体晶莹清澈透明；
S7，最后加入S4中制备的磷酸水解液，以每分钟400转的搅拌速率搅拌20-30分钟，完成送检。
这种制备方式，通过逐步加入原料和控制反应条件，如搅拌速率和滴加速率，可以有效控制反应速度和生成物的形态，从而得到所需的纳米二氧化钛产品，同时，通过逐步滴加磷酸液和控制搅拌速率，可以避免反应过程中产生不均匀的物理结构或化学性质，从而提高产品的质量和稳定性。
实施例3：请参阅图2，一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层的应用，包括以下步骤：
步骤一，基材清洗，喷涂前对被涂物进行表面清洗，先用中性清洗剂清涂表面上的油污及杂物，再用清水冲洗干净，达到无油污、无尘埃、无水痕，直至其疏水性完全消失，可用滴水检测，以水滴不收缩为准，洗净后充分干燥被涂物；
步骤二，刷涂材料，使用超细纤维布以及其它不残留纤维的海绵刷、纤维刷，吸收自清洁涂料液体，从上往下单向涂布，尽可能一次涂布好，不能来回多次涂布，涂层不够的地方，按同样方向再补涂一次，注意涂层厚度，涂层太厚会引起发白或彩虹印；
步骤三，喷涂材料，一人喷涂，釆用0.5－0.8mm口径喷枪，与基材表面保持15－30厘米的距离，匀速移动，另一人立即用纤维刷从上往下匀速拉动，保证涂层均匀一致，厚度要求100－200nm，组件玻璃表面成蓝紫色最为适宜。
在本实施例中，施工温度为15-40℃，相对湿度30-70%，自然风干，施工结束后，24小时内防止淋雨或雾霾浸蚀。苦遇浸蚀雨淋，必须再清洗补涂。
本发明以纳米级二氧化钛为主要原料，利用纳米二氧化钛的超亲水和光催化特性，釆用最新的纳米分形组合技术，将磷酸与硅酸乙酯強行融合，与纳米二氧化钛形成Si-O键，键能高达452KJ/mol，使之在玻璃上的附着力达到0级，硬度3H以上，透光率更高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，包括纳米二氧化钛、磷酸、硅酸乙酯、偶联剂、乙醇以及去离子水，其特征在于：所述光伏超亲水增透自洁纳米涂层分两段制备：
前段水解磷酸液各原料的具体重量份如下：所述去离子水：50-60份，所述乙醇：15-20份，所述硅酸乙酯：15-20份，所述磷酸1-2份；
后段成品制备各原料具体重量份是：所述纳米二氧化钛1-2份，所述偶联剂2-3份，所述乙醇20-25份，所述磷酸水解液：8-12份，所述去离子水65-75份。
2.根据权利要求1所述的一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，其特征在于：所述纳米二氧化钛为平均直径为5纳米的二氧化钛粉末。
3.根据权利要求1所述的一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，其特征在于：所述磷酸为浓度是98%的磷酸液体。
4.根据权利要求1所述的一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，其特征在于：所述硅酸乙酯为40%正硅酸四乙酯。
5.根据权利要求1所述的一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，其特征在于：所述偶联剂为KH-560硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1所述的一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，其特征在于：所述乙醇为纯度在99.5%以上的无水乙醇。
7.一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层的制备方法，应用于权利要求1-6任意一项所述的一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，其特征在于，包括以下步骤：
S1，选择封闭的玻璃反应釜作为制备装置，上述反应釜的内腔设置有搅拌装置；
S2，将50-60份的离子水和15-20份的乙醇投入反应釜中，开始搅拌，搅拌速率每分钟300-400转；
S3，搅拌过程中先将15-20份的硅酸乙酯投入，然后边搅拌边慢慢匀速滴入1-2份的磷酸液，时间控制为30-40分钟滴完；
S4，滴完后搅拌速率提升到每分钟400-500转，2小时左右液体变澄清，然后连续搅拌20-24小时，直至水解液完全融合为止，临时包装备用；
S5，将65-75份的去离子水，20-25份的乙醇以及2-3份的偶联剂一起投放至S1中准备的反应釜中，开始搅拌，搅拌速率为每分钟300-400转，使其搅拌均匀；
S6，再将1-2份的纳米二氧化钛边搅拌边投入，投料结束至少再搅拌2小时至液体晶莹清澈透明；
S7，最后加入S4中制备的磷酸水解液，以每分钟400转的搅拌速率搅拌20-30分钟，完成送检。
8.一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层的应用，应用于权利要求1-7任意一项所述的一种光伏超亲水增透自洁纳米涂层，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，基材清洗，喷涂前对被涂物进行表面清洗，先用中性清洗剂清涂表面上的油污及杂物，再用清水冲洗干净，洗净后充分干燥被涂物；
步骤二，刷涂材料，使用超细纤维布以及其它不残留纤维的海绵刷、纤维刷，吸收自清洁涂料液体，从上往下单向涂布；
步骤三，喷涂材料，一人喷涂，釆用0.5－0.8mm口径喷枪，与基材表面保持15－30厘米的距离，匀速移动，另一人立即用纤维刷从上往下匀速拉动，保证涂层均匀一致。
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