一种反射膜光伏组件及其制备方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202311645103.9 | 申请日 | 2023-12-04 |
| 公开(公告)号 | CN117644021A | 公开(公告)日 | 2024-03-05 |
| 申请人 | 江苏新源太阳能科技有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 缪清; 陈守辉; 杨洋; | 第一发明人 | 缪清 |
| 权利人 | 江苏新源太阳能科技有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 江苏新源太阳能科技有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：江苏省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：江苏省淮安市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：江苏省淮安市洪泽区经济开发区精益路26号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：223100 |
| 主IPC国际分类 | B05D7/24 | 所有IPC国际分类 | B05D7/24 ; C09D133/04 ; C09D7/62 ; C09D7/40 ; B05D7/00 ; B05D1/18 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 南京明杰知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 胡晓燕; |
| 摘要 | 本 发明 涉及反射膜技术领域，具体为一种反射膜光伏组件及其制备方法。本发明先通过对空心 二 氧 化 硅 进行包覆改性，制得改性空心 二氧化硅 ；再将2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、4‑十八烷氧基苯胺、改性空心二氧化硅、聚乙二醇、十二 碳 醇酯和 水 性硅丙乳液混合均匀，通过这些组分的共同作用，制得涂料；通过水热 刻蚀 法与浸渍提拉法的结合，在玻璃表面制得反射膜，在高温条件下，形成稳定的结构，制得反射膜光伏组件。本发明制备的反射膜光伏组件具有优异的反射效果、光吸收率和 稳定性 ，从而提高光伏组件的 能量 转换效率和使用寿命。 | ||
| 权利要求 | 1.一种反射膜光伏组件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤： |
||
| 说明书全文 | 一种反射膜光伏组件及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及反射膜技术领域，具体为一种反射膜光伏组件及其制备方法。 背景技术[0002] 随着可再生能源的重要性日益增加，太阳能光伏技术作为一种清洁、可持续的能源解决方案受到了广泛关注。然而，传统的太阳能光伏组件在光吸收过程中会产生大量热量，导致能量损失，并且其效率受到温度的影响。此外，由于反射和折射，传统光伏组件中很大一部分光能无法被有效利用。为了提高光伏组件的光吸收率和能量转换效率，研究人员开发了反射膜技术。 [0003] 近年来，反射膜光伏组件作为一种新型的太阳能光伏技术逐渐崭露头角。反射膜光伏组件通过在光伏电池表面覆盖一层高反射率的薄膜，能够将未被吸收的太阳光反射回光伏电池，从而提高光伏电池的光吸收效率。它通过在光伏电池表面覆盖一层高反射率的薄膜，能够将未被吸收的太阳光反射回光伏电池，从而提高光伏电池的光吸收效率。然而，传统反射膜技术存在一些问题。一方面，传统反射膜只能反射特定波长的光线，而太阳光谱中的光线是连续的，包含多个波长。另一方面，传统反射膜的反射效果受到入射角度和材料吸收损耗等因素的影响，导致光能的损失。 [0004] 因此，我们提出一种反射膜光伏组件及其制备方法。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种反射膜光伏组件及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。 [0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案： [0007] 一种反射膜光伏组件的制备方法，包括如下步骤： [0008] 步骤S1：将2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷和去离子水、无水乙醇混合均匀，在30‑35℃下水解反应1‑2h，加入4‑十八烷氧基苯胺混合均匀，反应0.5‑1h，再加入空心二氧化硅、聚乙二醇、水性硅丙乳液和十二碳醇酯混合均匀，制得涂料； [0010] 在上述技术方案中，通过2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷发生水解反应，产生Si‑OH基团，在高温加热条件下，能够与玻璃表面的‑OH基团反应形成共价键，并产生挥发性气体，这有利于涂料黏附在玻璃表面，增加其耐候性能，再通过4‑十八烷氧基苯胺的胺基与2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷的环氧键发生开环反应，增加了涂料的稳定性和耐久性，接着以空心二氧化硅为填料、聚乙二醇为致孔剂、十二碳醇酯为成膜助剂、以水性硅丙乳液为基体，通过这些组分的共同作用，制得涂料；再通过浸渍提拉法在光伏组件玻璃表面制备反射膜，在高温条件下，涂料中的化学反应会发生，形成稳定的结构，制得反射膜光伏组件。 [0011] 进一步的，所述步骤S1中2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷和去离子水、无水乙醇的质量比为1：(8‑10)：(3‑5)。 [0012] 进一步的，所述步骤S1中4‑十八烷氧基苯胺的质量为2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷质量的1.2‑1.4倍。 [0013] 进一步的，所述步骤S1中空心二氧化硅经过改性处理，具体改性工艺为： [0014] 将空心二氧化硅分散在乙醇中，超声处理10‑20min，再置于氢氧化钠溶液中搅拌15‑30min，经洗涤、干燥后，制得表面活化的空心二氧化硅；将表面活化的空心二氧化硅和去离子水混合均匀，加入十二烷基苯磺酸钠混合均匀，滴加硫酸钛溶液，1‑2h滴完，滴加氨水调整体系pH＝6‑7，加热至60‑70℃，反应6‑7h，静置1‑2h，经抽滤、洗涤、干燥后，在550‑ 650℃下煅烧3‑4h，制得改性空心二氧化硅。 [0015] 在上述技术方案中，采用氢氧化钠表面活化空心二氧化硅，增加表面硅羟基的含量，并提高其亲水性和比表面积，接着在其表面上包覆锐钛型二氧化钛，形成硅氧钛键，实现了二氧化钛与空心二氧化硅表面的交联结构，经过煅烧处理后，制得改性空心二氧化硅。 [0016] 进一步的，所述空心二氧化硅和乙醇的质量比为1：(5‑10)。 [0017] 进一步的，所述氢氧化钠溶液的质量为空心二氧化硅的2‑3倍，氢氧化钠溶液的浓度为0.5‑1.0mol/L。 [0018] 进一步的，所述表面活化的空心二氧化硅和去离子水的质量比为1：(10‑12)。 [0019] 进一步的，所述十二烷基苯磺酸钠的质量为表面活化的空心二氧化硅质量的10‑12％。 [0020] 进一步的，所述硫酸钛溶液的质量为表面活化的空心二氧化硅质量的3‑5倍，硫酸钛溶液的浓度为0.1‑0.2mol/L。 [0021] 进一步的，所述步骤S1中空心二氧化硅的质量为2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷质量的5‑10倍。 [0022] 进一步的，所述步骤S1中聚乙二醇的质量为改性空心二氧化硅质量的0.05‑0.10倍。 [0023] 进一步的，所述步骤S1中水性硅丙乳液的质量为改性空心二氧化硅质量的6‑8倍。 [0024] 进一步的，所述步骤S1中十二碳醇酯的质量为改性空心二氧化硅质量的0.4‑0.5倍。 [0025] 进一步的，所述步骤S2中光伏组件玻璃经过预处理，具体工艺如下： [0027] 进一步的，所述刻蚀液由乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、去离子水按质量比1：(1‑2)：(50‑60)组成。 [0028] 进一步的，所述光伏组件玻璃和刻蚀液的固液比为1：(5‑10)。 [0029] 进一步的，所述步骤S2中浸渍提拉的工艺条件为：提拉速度和下降速度均为90‑100mm/min，浸渍时间为2‑5s，干燥时间为10‑15s，浸渍提拉过程循环1‑3次。 [0030] 进一步的，所述步骤S2中反射膜的厚度为100‑150nm。 [0031] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下： [0032] 1.本发明的一种反射膜光伏组件及其制备方法，采用氢氧化钠表面活化空心二氧化硅，增加表面硅羟基的含量，并提高其亲水性和比表面积，接着在其表面上包覆锐钛型二氧化钛，形成硅氧钛键，实现了纳米二氧化钛与空心二氧化硅表面的交联结构，经过煅烧处理后，制得改性空心二氧化硅，可以增加涂层的光散射效果，使得光线在涂层内部的传播更加均匀，提高光伏组件的光电转换效率；通过2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷发生水解反应，产生Si‑OH基团，在高温加热条件下，能够与玻璃表面的‑OH基团反应形成共价键，并产生挥发性气体，这有利于涂料黏附在玻璃表面，增加其耐候性能，再通过4‑十八烷氧基苯胺的胺基与2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷的环氧键发生开环反应，增加了涂料的稳定性和耐久性，最后以改性空心二氧化硅为填料、聚乙二醇为致孔剂、十二碳醇酯为成膜助剂、以水性硅丙乳液为基体，通过这些组分的协同作用，制得涂料，可以降低反射并提高光的吸收效率，从而提高光伏组件的能量转换效率。此外，该涂料还具有较高的耐久性和稳定性，可以有效保护光伏组件免受外界环境的影响。 [0033] 2.本发明的一种反射膜光伏组件及其制备方法，以去离子水、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠的混合溶液为刻蚀液，并通过水热刻蚀在玻璃表面进行预处理，形成多孔结构，该结构可以增加玻璃表面的表面积，进而增加光的吸收能力，改善光的散射效果，减少反射损失，从而提高光伏组件的光电转换效率。 [0034] 3.本发明的一种反射膜光伏组件及其制备方法，通过水热刻蚀法和浸渍提拉法的有效结合，在玻璃表面制得反射涂层。在高温条件下，涂料中的化学反应会发生，形成稳定的结构，从而制得了具有优异性能的反射膜光伏组件。不仅能够可以提高反射效果、光吸收率和稳定性，还能提高光伏组件的能量转换效率和使用寿命。 具体实施方式[0035] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0036] 本实施例中空心二氧化硅：型号为SS‑S500JK，纯度为99.5％，孔径为2‑3nm，粒径为500nm，内径为350nm，来源于杭州吉康新材料有限公司；聚乙二醇：PEG‑2000，来源于四川鸿鹏新材料有限公司；水性硅丙乳液：型号ZA‑7301，固含量48％，来源于济南忠奥化工有限公司；光伏组件玻璃：尺寸为130mm×122mm×4mm，来源于宁波兴辉晅阳能源科技有限公司。 [0037] 实施例1：一种反射膜光伏组件的制备方法，包括以下工艺： [0038] 步骤S1：将5g空心二氧化硅分散在25g乙醇中，超声处理10min，再置于10g0.5mol/L氢氧化钠溶液中搅拌15min，经洗涤、干燥后，制得表面活化的空心二氧化硅；将5g表面活化的空心二氧化硅和50g去离子水混合均匀，加入0.5g十二烷基苯磺酸钠混合均匀，滴加15g0.1mol/L硫酸钛溶液，1h滴完，滴加氨水调整体系pH＝6，加热至60℃，反应6h，静置1h，经抽滤、洗涤、干燥后，在550℃下煅烧3h，制得改性空心二氧化硅； [0039] 步骤S2：将1g2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷和8g去离子水、3g无水乙醇混合均匀，在30℃下水解反应1h，加入1.2g4‑十八烷氧基苯胺混合均匀，反应0.5h，再加入5g改性空心二氧化硅、0.25g聚乙二醇、30g水性硅丙乳液和2g十二碳醇酯混合均匀，制得涂料； [0040] 步骤S3：将光伏组件玻璃经清洗、干燥后，放入聚四氟乙烯内衬反应釜中，加入刻蚀液(乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、去离子水的质量比为1：1：50，光伏组件玻璃和刻蚀液的固液比为1：5)，加热至150℃，反应7h，冷却至室温，经洗涤、抽滤、干燥后，制得预处理玻璃； [0041] 步骤S4：将预处理玻璃浸渍在步骤S2制得的涂料中，通过浸渍提拉工艺制得反射膜(提拉速度和下降速度均为90mm/min，浸渍时间为2s，干燥时间为10s，浸渍提拉过程循环1次)，将带有反射膜的玻璃置于马弗炉中，在550℃下煅烧5h，冷却至室温，制得反射膜光伏组件。 [0042] 实施例2：一种反射膜光伏组件的制备方法，包括以下工艺： [0043] 步骤S1：将6g空心二氧化硅分散在乙醇中，超声处理15min，再置于15g0.8gmol/L氢氧化钠溶液中搅拌20min，经洗涤、干燥后，制得表面活化的空心二氧化硅；将6g表面活化的空心二氧化硅和66g去离子水混合均匀，加入0.66g十二烷基苯磺酸钠混合均匀，滴加24g0.15mol/L硫酸钛溶液，1.5h滴完，滴加氨水调整体系pH＝6.5，加热至65℃，反应6.5h，静置1.5h，经抽滤、洗涤、干燥后，在600℃下煅烧3.5h，制得改性空心二氧化硅； [0044] 步骤S2：将1g2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷和9g去离子水、4g无水乙醇混合均匀，在32℃下水解反应1.5h，加入1.3g4‑十八烷氧基苯胺混合均匀，反应0.8h，再加入6g改性空心二氧化硅、0.48g聚乙二醇、42g水性硅丙乳液和2.7g十二碳醇酯混合均匀，制得涂料； [0045] 步骤S3：将光伏组件玻璃经清洗、干燥后，放入聚四氟乙烯内衬反应釜中，加入刻蚀液(乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、去离子水的质量比为1：1.5：55，光伏组件玻璃和刻蚀液的固液比为1：8)，加热至160℃，反应8h，冷却至室温，经洗涤、抽滤、干燥后，制得预处理玻璃； [0046] 步骤S4：将预处理玻璃浸渍在步骤S2制得的涂料中，通过浸渍提拉工艺制得反射膜(提拉速度和下降速度均为95mm/min，浸渍时间为3s，干燥时间为12s，浸渍提拉过程循环2次)，将带有反射膜的玻璃置于马弗炉中，在600℃下煅烧5.5h，冷却至室温，制得反射膜光伏组件。 [0047] 实施例3：一种反射膜光伏组件的制备方法，包括以下工艺： [0048] 步骤S1：将10g空心二氧化硅分散在100g乙醇中，超声处理20min，再置于30g1mol/L氢氧化钠溶液中搅拌30min，经洗涤、干燥后，制得表面活化的空心二氧化硅；将10g表面活化的空心二氧化硅和120g去离子水混合均匀，加入1.2g十二烷基苯磺酸钠混合均匀，滴加50g0.2mol/L硫酸钛溶液，2h滴完，滴加氨水调整体系pH＝7，加热至70℃，反应7h，静置2h，经抽滤、洗涤、干燥后，在650℃下煅烧4h，制得改性空心二氧化硅； [0049] 步骤S2：将1g2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷和10g去离子水、5g无水乙醇混合均匀，在35℃下水解反应2h，加入1.4g4‑十八烷氧基苯胺混合均匀，反应1h，再加入10g改性空心二氧化硅、1g聚乙二醇、80g水性硅丙乳液和5g十二碳醇酯混合均匀，制得涂料； [0050] 步骤S3：将光伏组件玻璃经清洗、干燥后，放入聚四氟乙烯内衬反应釜中，加入刻蚀液(乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、去离子水的质量比为1：2：60，光伏组件玻璃和刻蚀液的固液比为1：10)，加热至180℃，反应9h，冷却至室温，经洗涤、抽滤、干燥后，制得预处理玻璃； [0051] 步骤S4：将预处理玻璃浸渍在步骤S2制得的涂料中，通过浸渍提拉工艺制得反射膜(提拉速度和下降速度均为100mm/min，浸渍时间为5s，干燥时间为15s，浸渍提拉过程循环3次)，将带有反射膜的玻璃置于马弗炉中，在650℃下煅烧6h，冷却至室温，制得反射膜光伏组件。 [0052] 对比例1：一种反射膜光伏组件的制备方法，包括以下工艺： [0053] 与实施例2相比，对比例1不包括实施例2中的步骤S1，将步骤S2中的改性空心二氧化硅替换成同质量的普通空心二氧化硅，其他步骤与实施例2相同。 [0054] 对比例2：一种反射膜光伏组件的制备方法，包括以下工艺： [0055] 与实施例2相比，对比例1不包括实施例2中的步骤S3，将步骤S4中的预处理玻璃替换成同规格的光伏组件玻璃，不进行预处理，其他步骤与实施例2相同。 [0056] 对比例3：一种反射膜光伏组件的制备方法，包括以下工艺： [0057] 与实施例2相比，对比例3进行了如下的改变：在步骤S4中，使用40μm线棒将步骤S2制得的涂料均匀地涂覆在预处理玻璃表面上，在室温(25℃)下静置，自然干燥，制得反射膜光伏组件；其他步骤与实施例2相同。 [0058] 对比例4：一种反射膜光伏组件的制备方法，包括以下工艺： [0059] 步骤S1：将6g空心二氧化硅分散在乙醇中，超声处理15min，再置于15g0.8gmol/L氢氧化钠溶液中搅拌20min，经洗涤、干燥后，制得表面活化的空心二氧化硅；将6g表面活化的空心二氧化硅和66g去离子水混合均匀，加入0.66g十二烷基苯磺酸钠混合均匀，滴加24g0.15mol/L硫酸钛溶液，1.5h滴完，滴加氨水调整体系pH＝6.5，加热至65℃，反应6.5h，静置1.5h，经抽滤、洗涤、干燥后，在600℃下煅烧3.5h，制得改性空心二氧化硅； [0060] 步骤S2：将1g2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷和9g去离子水、4g无水乙醇混合均匀，在32℃下水解反应1.5h，加入0.5g4‑十八烷氧基苯胺混合均匀，反应0.8h，再加入6g改性空心二氧化硅、0.48g聚乙二醇、42g水性硅丙乳液和2.7g十二碳醇酯混合均匀，制得涂料； [0061] 步骤S3：将光伏组件玻璃经清洗、干燥后，放入聚四氟乙烯内衬反应釜中，加入刻蚀液(乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、去离子水的质量比为1：1.5：55，光伏组件玻璃和刻蚀液的固液比为1：8)，加热至160℃，反应8h，冷却至室温，经洗涤、抽滤、干燥后，制得预处理玻璃； [0062] 步骤S4：将预处理玻璃浸渍在步骤S2制得的涂料中，通过浸渍提拉工艺制得反射膜(提拉速度和下降速度均为95mm/min，浸渍时间为3s，干燥时间为12s，浸渍提拉过程循环2次)，将带有反射膜的玻璃置于马弗炉中，在600℃下煅烧5.5h，冷却至室温，制得反射膜光伏组件； [0063] 与实施例2相比，对比例4的步骤S2中4‑十八烷氧基苯胺的质量为2‑(3，4‑环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷质量的0.5倍；其他步骤与实施例2相同。 [0064] 实验：取实施例1‑3、对比例1‑4中得到的反射膜光伏组件，制得试样，分别对其性能进行检测并记录检测结果： [0065] 将反射膜光伏组件切割成大小为100mm×100mm×4mm的样品，使用紫外‑可见‑近红外分光光度计对样品在380‑1200nm范围内的反射曲线和透光曲线进行测量。根据ISO 9050标准，通过积分计算反射率和透射率。 [0066] 耐候性能的测试是在PCT加速老化实验箱中，在温度121℃，相对湿度99％下保持48h，根据实验结果，如果试验后的玻璃样品的透射率减少值在0.5％以内，则被认为耐候性能合格，记为OK；否则，被认为不合格，记为NG。 [0067] 测试结果 [0068] 反射率/％ 透射率/％ 耐候性 实施例1 0.67 98.58 OK 实施例2 0.55 98.76 OK 实施例3 0.62 98.64 OK 对比例1 3.79 93.50 NG 对比例2 4.26 93.15 NG 对比例3 5.58 92.73 NG 对比例4 2.34 95.57 NG [0069] 根据上表中的数据，可以清楚得到以下结论： [0070] 1、与实施了1‑3相比，对比例1、对比例2所得产物的反射率升高、透射率下降，说明相比于普通空心二氧化硅，本发明制备的改性空心二氧化硅具有更好的光学性能，可以改善光伏组件的光吸收效率；相比于未经预处理的玻璃，本发明的预处理玻璃表面具有更好的光反射和光透射特性。 [0071] 2、与实施例1‑3相比，对比例3所得产物的反射率升高、透射率下降，说明本发明通过水热刻蚀法与浸渍提拉法的结合，在高温条件下形成稳定的结构，从而改善了涂料的光学性能，提高了光伏组件的光吸收效率。 [0072] 3、与实施例1‑3相比，对比例4所得产物的反射率升高、透射率下降，可知本发明制备的涂料的光学性能受其制备工艺中各试剂配比的影响，选择在所述范围内的质量配比，可以制备出具有更优异光学性能的涂料，从而提高光伏组件的光吸收效率。 [0073] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程方法物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程方法物品或者设备所固有的要素。 [0074] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈