一种饰面层材料、光伏建材及其制备方法与流程

本发明涉及光伏建筑一体化技术领域，具体地涉及一种饰面层材料、光伏建材及其制备方法。

背景技术：

目前人们利用新能源包括风能、太阳能、海洋能等的场所均设在距离人们活动范围较远的郊区、荒漠或海洋上，在人口密度较大、能源消耗较多的城市中则鲜少看到新能源。基于太阳能具有分布广泛的特点，如果进行合理布局，完全可以在城市中大规模利用太阳能。可以采取的一种重要手段即光伏建筑一体化(bipv)，但常规的bipv所采用的光伏组件一般呈现深蓝色、灰色、黑色，其色彩不美观，难以与建筑高度融合，达不到建筑对美学的要求；此外，bipv的光伏组件一般放置在屋顶上，或置于幕墙，这种光伏组件与建筑的集成度不够，这些缺点限制了光伏组件在建筑中的广泛使用。为了将光伏组件与建筑更好相融，需要光伏组件呈现更加丰富多彩的外观，可在光伏组件表面制备彩色的饰面层。只要厚度控制合理，即可在呈现多彩外观的情况下，还具备较高的透光度。

常规的质地较好的饰面层包括釉面层、油漆等，釉面层呈现美观、大方的效果，是一种高档装饰面层，但常规釉须经高温烧结(>800℃)，考虑到光伏组件难以承受这样的高温，因此，常规的釉难以应用到光伏组件中。专利申请cn201210132874公开了一种釉料，在室温下即可固化，但是这种釉料的配方中包含有大量有机物质，这些有机物化学稳定性不佳，在潮湿或光照环境下，有机结构被破坏，釉层可能会产生褪色、粉化现象，降低使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种饰面层材料、光伏建材及其制备方法，本发明将饰面层与当前的新能源太阳电池相结合，既可以获得较高的电池转换效率，还可以获得较好的建筑质感。通过在太阳电池组件表面制备饰面层，可使得光伏组件表面接近通用建材，即“光伏建材”，以拓宽光伏组件在建筑领域的应用。这种饰面层材料中不含有有机物，均是性质稳定耐久的无机物，可以在外界环境中服役数十年乃至数百年，表现出良好的耐候性。

本发明的具体技术方案如下：

本发明提供一种饰面层材料，按重量比计，所述饰面层材料的原料包括无机颜料1～6份、硅溶胶20～40份、尖晶石粉10～25份，高岭土粉12～20份，红榴石粉20～30份、滑石粉3～8份、石灰粉2～8份和水15～40份。

作为优选地，所述无机颜料包括天然无机颜料和/或人造颜料，天然矿物颜料包括石绿、炭黑、云母、珊瑚和雄黄中的一种或几种，人造颜料包括氧化铁红、氧化铁黄、钛白、铬黄、铁蓝中的一种或几种。

作为优选地，所述硅溶胶中二氧化硅含量为20％～40％，所述尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉和滑石粉均为1500目以上粉料。

作为优选地，所述的饰面层材料的厚度为0.01～5mm。

本发明提供一种光伏建材，包括所述的饰面层材料。

作为优选地，所述光伏建材由上到下依次包括饰面层1、太阳电池层2和基底层3。

本发明提供一种光伏建材的制备方法，包括以下步骤：

1)将太阳电池层附着到基底层之上，并引出正负极，或者直接在基底层上制备太阳电池层，并引出正负极；

2)将无机颜料、硅溶胶、尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、滑石粉、石灰粉按比例加入到水中，搅拌，得到饰面层材料的浆料；

3)将步骤2)得到的饰面层材料的浆料涂覆于太阳电池层，固化，得到饰面层，制得光伏建材。

作为优选地，步骤3)中所述固化温度为-20℃～50℃，固化时间为2.5h～100h。

作为优选地，所述的饰面层的厚度为0.01～5mm。

作为优选地，所述的尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、滑石粉和石灰粉均为市售产品。

作为优选地，所述太阳电池层和基底层是本领域公知的。

作为优选地，步骤3)中用喷枪将得到的浆料喷涂到到太阳电池层的表面。

本发明所制备的浆料通过物料配比的不同，可表现出不同的效果，可满足客户多样化的需求。

本发明采用的改进配方的饰面层原料，浆料中不含有机物，因此这种光伏建材对环境及人体友好，具有优良的耐候性和装饰性，可在室外使用多年色彩及性能不变。

本发明光伏组件表面所制备的饰面层既可以常温固化，还能确保浆料中不含有机物，则可以有效克服稳定性不佳的问题，这样的饰面层因为内容物均为无机物，可以在外界环境中服役数十年乃至上百年，具有较好的耐候性。

本发明制备的饰面层，具有较强的致密性和抗腐蚀性，因此，其能将被保护的材料与外界的腐蚀性物质很好的隔离开。这种饰面层硬度超过5h，达到了常规建材所需的硬度。

本发明通过调整饰面层的厚度与配方，可以有效控制饰面层的透光率。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1)本发明将太阳电池与彩色浆料进行有机结合，制备得到“光伏建材”，其既具有较好的发电效果，又具有很强的装饰性。

2)本发明的浆料很薄，外表看上去呈现彩色，但是有较高的透光度，太阳电池组件的转换效率下降很少。

3)本发明的浆料稳定性好，花色选择可根据要求随意搅拌混配。

4)本发明制备好的浆料无流挂现象，与太阳电池层附着力强，具有不脱落、不开裂等优点。

5)本发明的浆料均为无机物，耐候性好，可在室外使用多年。

附图说明

图1为本发明的耐候性好的光伏建材剖面图。

附图标记

1、饰面层，2、太阳电池层，3、基底层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

在制备好的太阳电池层上制备饰面层，具体步骤包括：

浆料的制备，其组分及重量配比包括：无机颜料2.5份，硅溶胶20份，尖晶石粉12份，高岭土粉20份，红榴石粉20份，滑石粉8份、石灰粉3份和水35份。

所选颜料为无机颜料，所选为氧化铁红和氧化铁黄的混合。

硅溶胶中二氧化硅含量为30％。

尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为1800目以上粉料。

尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为市售产品。

将上述各原料按各自的重量份经过混合、高速分散搅匀，采用喷涂方法即制得成品。

所述饰面层固化温度为-20℃，固化时间为80小时，所制得饰面层厚度为1mm，太阳电池组件在无饰面层时候转换效率为16％，在电池表面制备饰面层后电池效率为13.2％。

在模拟酸雨加速老化实验中和大气暴露实验中，判断饰面层的附着强度、色差和外观等级的变化。将耐酸性、耐水性和耐人工老化性三种实验方法集中在一种方法中进行，发现饰面层在加速老化30小时仍不变色，附着强度下降率不明显。

实施例2

在制备好的太阳电池层上制备饰面层，具体步骤包括：

浆料的制备，其组分及重量配比包括：无机颜料3.6份，硅溶胶40份，尖晶石粉15份，高岭土粉20份，红榴石粉20份，滑石粉3份、石灰粉8份和水15份。

所选颜料为天然无机颜料，所选为石绿、雄黄的混合。

硅溶胶二氧化硅含量为36％。

尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为2000目以上粉料。

尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为市售产品。

将上述各原料按各自的重量份经过混合、高速分散搅匀，采用喷涂方法即制得成品。

所述饰面层固化温度为30℃，固化时间为36小时，所制得饰面层厚度为0.5mm，太阳电池组件在无涂层时候转换效率为18.5％，在电池表面制备饰面层后电池效率为14.0％。

将耐酸性、耐水性和耐人工老化性三种实验方法集中在一种方法中进行，发现饰面层在老化35小时仍不变色，无粉化、脱落、锈蚀、气泡现象，附着强度下降率不明显。

实施例3

在制备好的太阳电池层上制备饰面层，具体步骤包括：

浆料的制备，其组分及重量配比包括：无机颜料6份，硅溶胶25份，尖晶石粉20份，高岭土粉18份，红榴石粉28份，滑石粉5份、石灰粉3份和水30份。

所选颜料为无机颜料，所选为炭黑和雄黄的混合。

硅溶胶中二氧化硅含量为25％。

尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为1700目以上粉料。

尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为市售产品。

将上述各原料按各自的重量份经过混合、高速分散搅匀，采用喷涂方法即制得成品。

所述饰面层固化温度为10℃，固化时间为56小时，所制得饰面层厚度为0.1mm，太阳电池组件在无饰面层时候转换效率为18％，在电池表面制备饰面层后电池效率为15.3％。

在模拟酸雨加速老化实验中和大气暴露实验中，判断饰面层的附着强度、色差和外观等级的变化。将耐酸性、耐水性和耐人工老化性三种实验方法集中在一种方法中进行，发现饰面层在加速老化40小时仍不变色，附着强度下降率不明显。

实施例4

在制备好的太阳电池层上制备饰面层，具体步骤包括：

浆料的制备，其组分及重量配比包括：无机颜料2份，硅溶胶30份，尖晶石粉20份，高岭土粉20份，红榴石粉25份，滑石粉5份、石灰粉6份和水30份。

所选颜料为天然无机颜料，所选为石绿、雄黄的混合。

硅溶胶二氧化硅含量为36％。

尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为2000目以上粉料。

尖晶石粉、高岭土粉、红榴石粉、石灰粉为市售产品。

将上述各原料按各自的重量份经过混合、高速分散搅匀，采用喷涂方法即制得成品。

所述饰面层固化温度为50℃，固化时间为3小时，所制得饰面层厚度为2mm，太阳电池组件在无涂层时候转换效率为18.5％，在电池表面制备饰面层后电池效率为12.6％。

将耐酸性、耐水性和耐人工老化性三种实验方法集中在一种方法中进行，发现饰面层在老化38小时仍不变色，无粉化、脱落、锈蚀、气泡现象，附着强度下降率不明显。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。