一种高反射的树脂组合物及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于太阳能电池技术领域，涉及一种高反射的树脂组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着能源的日趋短缺及环境的恶化，新能源的开发势在必行。目前在各种新能源的开发利用中，太阳能利用是一个最具前途的领域。
3.太阳能电池是一种具有光电转换特性的半导体器件，其作用是将太阳能转化为电能，并将送往蓄电池中存储起来或推动负载工作。传统晶体硅太阳能电池组件的背板有一定的透水率，透过背板的水汽会使eva树脂很快分解析出醋酸，从而导致组件内部发生电化学腐蚀，进而增加了出现pid衰减和蜗牛纹发生的概率。为此，近年来研究开发了双玻光伏电池组件，即由两片玻璃(前板玻璃、背板玻璃)、透明封装薄膜和太阳能电池片组成复合层，电池片之间由导线串、并联后汇集到引线端形成的光伏电池组件，其发展应用迅速，特别适用于气候环境比较苛刻的应用场合，尤其是海边、水边和较高湿度地区的光伏电站。
4.背板玻璃一般为全透明；太阳光线透过背板玻璃进入组件电池片中，从而吸收光能转变为电能。然而进入组件内的太阳光线由于反射的作用，部分光线会透过背板玻璃到外部，降低了光能的利用。在背板玻璃涂敷一层高反射涂层，可以使已进入组件内的太阳光线不会穿透背板玻璃而损失，而且利用高反射涂层，使绝大部分光线进入电池片中，可有效的提高组件发电功率。
5.目前光伏玻璃高反射油墨一般由低熔点玻璃粉、钛白粉和调墨油等调配而成。其中调墨油也叫刮板油(连接料)，它的主要成分为各种有机树脂及高沸点有机溶剂；通过该调墨油将粉状的低熔点玻璃粉及钛白粉等颜填料混合成糊状，便于网版印刷；同时借助其黏性将玻璃粉及钛白粉暂时性的黏附于平滑的玻璃制品表面，而在高温烤花(烧制)过程中它本身又必须全部挥发燃烧掉。光伏玻璃高反射油墨的烧结工艺一般是在680-750℃下烧结2-6min，而用于光伏玻璃高反射油墨的低熔点玻璃粉的软化点一般在500-600℃之间。玻璃钢化时，树脂在高温下迅速分解，同时低熔点玻璃粉熔融软化，代替树脂作为连结料形成珐琅体，起到“二次成膜”的作用，使得油墨从有机粘结转变为无机粘结，牢固地和玻璃粘结在一起。
6.为了得到良好的烧结性能(高反射和油墨层致密度)和耐酸性，需要树脂和低熔点玻璃粉具有良好的匹配性，即确保树脂分解完成时低熔点玻璃粉开始熔融流动。因此，需要树脂的最终分解温度和低熔点玻璃粉的软化点相差不大；同时低熔点玻璃粉的软化点和析晶温度需要比烧结温度低，以确保油墨在烧结时能充分地熔融流动铺展成致密的表层，并在表层析晶来达到较好的反射率和耐候性。这就要求调墨油树脂的分解温度与所选低熔点玻璃粉的熔融温度及钢化炉温度有一个匹配性问题，不能过早分解，过早分解时由于玻璃粉还未熔化，油墨层容易粉化脱落，也不能太晚分解，过晚分解时由于玻璃粉熔融的玻璃液覆盖包裹会造成有机物不能完全分解，会造成色釉焦化发黑。由于不同钢化炉的钢化炉温
度及钢化时间不同，生产的玻璃厚度不同，这就容易造成同一款光伏玻璃高反射油墨印制出的产品外观经常会出现发黑或发黄、反射率低、耐候差等问题。
7.因此，亟需提供一种高反射油墨，经涂覆形成的涂层具有不容易出现发黄发黑、附着性好、高反射以及耐候性好的特点。


技术实现要素：

8.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种高反射的树脂组合物及其制备方法和应用。将所述树脂组合物应用于光伏玻璃，具有高反射、附着性好、耐候性好且不容易出现发黄发黑的优点。
9.为了实现上述目的，本发明的第一方面提供树脂组合物，制备所述树脂组合物的原料组分包括硅溶胶、环状有机硅氧烷、硅酸酯以及硅烷偶联剂。
10.所述原料组分中硅溶胶、环状有机硅氧烷、硅酸酯以及硅烷偶联剂，使得该树脂组合物中存在大量-si-o-si-结构，且通过合理配比后经固化后的涂层的分解温度较为集中，可避免出现分解温度不一致导致涂层脱落、涂层发黄发黑的现象。
11.所述硅溶胶为纳米级二氧化硅颗粒的分散液。
12.根据本发明的一些实施例，所述硅溶胶为醇溶性硅溶胶。所述硅溶胶为纳米级二氧化硅颗粒在乙醇溶液中的分散液。
13.根据本发明的一些实施例，所述硅溶胶中二氧化硅纳米颗粒的重量百分比为8％-25％。
14.根据本发明的一些实施例，所述硅溶胶中二氧化硅纳米颗粒的重量百分比为10％-20％。
15.根据本发明的一些实施例，所述硅溶胶为浙江宇达化工有限公司提供的醇溶性硅溶胶，所述硅溶胶的型号为eoh-s-15、eoh-s-10或eoh-s-20。
16.根据本发明的一些实施例，所述环状有机硅氧烷为八甲基环四硅氧烷。
17.根据本发明的一些实施例，所述硅酸酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。
18.根据本发明的一些实施例，所述硅酸酯为正硅酸乙酯。
19.根据本发明的一些实施例，所述硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
20.根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述原料组分包括：15-25份的硅溶胶、1-10份的环状有机硅氧烷、5-15份的硅酸酯、15-25份的硅烷偶联剂。
21.根据本发明的一些实施例，所述原料组分还包括流平剂，所述流平剂可以为聚醚硅油。
22.根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述树脂组合物包括0.5-1份的聚醚硅油。
23.根据本发明的一些实施例，所述原料组分还包括催化剂；所述催化剂可以为有机酸，如乙酸或柠檬酸。
24.根据本发明的一些实施例，所述有机酸为乙酸和/或柠檬酸。
25.根据本发明的一些实施例，所述催化剂用于调节所述树脂组合物的ph值。
26.根据本发明的一些实施例，所述树脂组合物的ph值为4-6。
27.根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述树脂组合物包括1.5-2.5份的催化剂。
28.根据本发明的一些实施例，所述催化剂包括水。
29.根据本发明的一些实施例，所述催化剂为水与乙酸的混合溶液或水与柠檬酸的混合溶液。
30.根据本发明的一些实施例，所述原料组分还包括溶剂；所述溶剂为低碳脂肪醇和/或醇醚。
31.根据本发明的一些实施例，所述溶剂为异丙醇、丙二醇丁醚、丙三醇、丙二醇、二乙二醇、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚中的至少一种。
32.根据本发明的一些实施例，所述溶剂包括异丙醇、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚或三乙二醇丁醚中的至少一种。
33.根据本发明的一些实施例，所述溶剂为异丙醇和丙二醇丁醚。
34.根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述树脂组合物包括15-25份的硅溶胶、1-10份的环状有机硅氧烷、5-15份的硅酸酯、15-25份的硅烷偶联剂以及0.5-1份的聚醚硅油。
35.根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述树脂组合物包括20份的硅溶胶、5份的环状有机硅氧烷、10份的硅酸酯、20份的甲基三乙氧基硅烷、23份的异丙醇、5份的丙二醇丁醚、2份的醋酸以及0.6份的聚醚硅油。
36.根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述树脂组合物包括20份的硅溶胶、5份的环状有机硅氧烷、10份的硅酸酯、20份的甲基三乙氧基硅烷、23份的异丙醇、5份的丙二醇丁醚、2份的醋酸、0.6份的聚醚硅油以及15份的水。
37.本发明的第二方面提供一种树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
38.将所述环状有机硅氧烷、硅酸酯、硅烷偶联剂以及溶剂混合；加热至60-90℃，然后缓慢加入催化剂；再调节粘度；最后加入聚醚硅油，混合，得所述树脂组合物。
39.根据本发明的一些实施例，该催化剂为水与醋酸的水溶液。
40.本发明的第三方面提供一种调墨油，所述调墨油包括上述的树脂组合物以及分散剂、防沉剂。
41.根据本发明的一些实施例，所述分散剂为dispers 735w和/或surten 404e。
42.根据本发明的一些实施例，所述防沉剂为聚酰胺蜡。
43.根据本发明的一些实施例，所述调墨油还包括二乙二醇丁醚和三乙二醇丁醚。
44.本发明的第四方面提供一种调墨油的制备方法，所述调墨油为上述的调墨油。
45.根据本发明的一些实施例，所述制备方法包括以下步骤：将所述树脂组合物、分散剂。溶剂以及防沉剂混合，得所述调墨油。
46.本发明的第五方面提供一种高反射油墨，所述高反射油墨包括玻璃粉、钛白粉、触变剂以及上述的调墨油。
47.根据本发明的一些实施例，所述玻璃粉的熔点为450-550℃。
48.根据本发明的一些实施例，所述玻璃粉的粒径为5-10μm。
49.根据本发明的一些实施例，所述玻璃粉为无铅低熔点玻璃粉。
50.根据本发明的一些实施例，所述玻璃粉为安米微纳新材料有限公司提供的无铅低熔点玻璃粉，粒径为5-10μm，熔点为450-550℃。
51.根据本发明的一些实施例，所述钛白粉为金红石型钛白粉。所述钛白粉的型号为r706、r960、r902+或r900中的至少一种。
52.根据本发明的一些实施例，所述钛白粉为r900型、r706型、r960型中的至少一种。
53.根据本发明的一些实施例，所述触变剂为气相二氧化硅或有机膨润土。
54.根据本发明的一些实施例，所述触变剂为气相二氧化硅。
55.根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述高反射油墨包括1.2-4.2份的调墨油、4-6份的玻璃粉、4-6份的钛白粉、0.09-0.64份的触变剂。
56.根据本发明的一些实施例，按重量份数计，所述调墨油包括5-30份的树脂组合物、0.5-5份的分散剂以及1-10份的防沉剂。
57.本发明的第六方面提供一种光伏背板玻璃，所述光伏背板玻璃包括背板玻璃以及印刷在所述背板玻璃表面的涂层；所述涂层为上述树脂组合物所形成的。
58.本发明的第七方面提供上述的树脂组合物在制备太阳能电池组件中的应用。
59.因此，本发明的有益效果包括：
60.1、本发明树脂组合物，通过硅溶胶、环状有机硅氧烷、硅酸酯以及硅烷偶联剂的相互作用，使得该树脂组合物应用于光伏玻璃，具有附着性好、不容易发黑发黄、高反射率以及耐候性好的特点。
61.2、本发明树脂组合物具有稳定的高反射率，应用于太阳能电池组件中，可提高电池组件的使用效率，大大降低其pid衰减的可能性。
62.3、本发明树脂组合物的制备方法简单，易于产业化实现。
具体实施方式
63.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
64.实施例1
65.本实施例提供了一种树脂组合物，包括醇溶性硅溶胶、八甲基环四硅氧烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、异丙醇、丙二醇丁醚、醋酸、水、聚醚硅油；该醇溶性硅溶胶为eoh-s-15型硅溶胶。
66.该树脂组合物的制备方法为：将20g的醇溶性硅溶胶、5g的八甲基环四硅氧烷、20g的甲基三乙氧基硅烷、10g的正硅酸乙酯、23g的异丙醇、5g的丙二醇丁醚混合，搅拌均匀；加热至80℃，保持搅拌状态下，以滴加形式缓慢加入溶有2g的醋酸以及15g的水的醋酸水溶液(滴加时间控制在30-60min)；滴加结束后继续持续搅拌3-12h，直至液体的粘度为150mps
·
s时停止搅拌，停止加热；降温至室温时，加入0.6g的聚醚硅油，搅拌均匀后，得该树脂组合物。
67.本实施例提供一种调墨油，包括本实施例提供的树脂组合物、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚、tego surten 404e和聚酰胺蜡。
68.该调墨油的制备方法为：将40g的本实施例提供的树脂组合物、80g的二乙二醇丁
醚、66g的三乙二醇丁醚、10g的分散剂tego surten 404e、4g的聚酰胺蜡混合，搅拌均匀，得该调墨油。
69.本实施例还提供一种高反射油墨，包括本实施例提供的调墨油、低熔点玻璃粉、r900型钛白粉以及气相二氧化硅。该玻璃粉为安米微纳新材料有限公司提供的无铅低熔点玻璃粉，粒径为5-10μm，熔点为450-550℃。
70.该高反射油墨的制备方法为：将200g的本实施例提供的调墨油、500g的低熔点玻璃粉、500g的r900型钛白粉、12g的气相二氧化硅加入分散缸中，以1000rmp的速率高速分散60min；倒入三辊研磨机中扎墨，检测细度为小于10μm后出货，得该高反射油墨。
71.实施例2
72.本实施例提供了一种树脂组合物，包括醇溶性硅溶胶、八甲基环四硅氧烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、异丙醇、丙二醇丁醚、醋酸、水、聚醚硅油；该醇溶性硅溶胶为eoh-s-10型硅溶胶。
73.该树脂组合物的制备方法为：将20g的醇溶性硅溶胶、10g的八甲基环四硅氧烷、20g的甲基三乙氧基硅烷、5g的正硅酸乙酯、23g的异丙醇、5g的丙二醇丁醚混合，搅拌均匀；加热至80℃，保持搅拌状态下，缓慢加入溶有2g的醋酸以及15g的水的醋酸水溶液(滴加时间控制在30-60min)；滴加结束后继续持续搅拌3-12h，直至液体的粘度为165mps
·
s时停止搅拌，停止加热；降温至室温时，加入0.6g的聚醚硅油，搅拌均匀后，得该树脂组合物。
74.本实施例提供一种调墨油，包括本实施例提供的树脂组合物、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚、tego surten 735w、聚酰胺蜡。
75.该调墨油的制备方法为：将60g的本实施例提供的调墨油、60g的二乙二醇丁醚、66g的三乙二醇丁醚、10g的分散剂tego surten 735w、4g的聚酰胺蜡混合，搅拌均匀，得该调墨油。
76.本实施例还提供一种高反射油墨，包括本实施例提供的调墨油、低熔点玻璃粉、r706型钛白粉以及气相二氧化硅。该玻璃粉为安米微纳新材料有限公司提供的无铅低熔点玻璃粉，粒径为5-10μm，熔点为450-550℃。
77.该高反射油墨的制备方法为：将200g的本实施例提供的调墨油、550g的低熔点玻璃粉、450g的r706型钛白粉、12g的气相二氧化硅加入分散缸中，以1000rmp的速率高速分散60min；倒入三辊研磨机中扎墨，检测细度为小于10μm后出货，得该高反射油墨。
78.实施例3
79.本实施例提供了一种树脂组合物，包括醇溶性硅溶胶、八甲基环四硅氧烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、异丙醇、丙二醇丁醚、醋酸、水、聚醚硅油；该醇溶性硅溶胶为eoh-s-20型硅溶胶。
80.该树脂组合物的制备方法为：将20g的醇溶性硅溶胶、5g的八甲基环四硅氧烷、20g的甲基三乙氧基硅烷、5g的正硅酸乙酯、33g的异丙醇、5g的丙二醇丁醚混合，搅拌均匀；加热至80℃，保持搅拌状态下，缓慢加入溶有2g的醋酸以及10g的水的醋酸水溶液(滴加时间控制在30-60min)；滴加结束后继续持续搅拌3-12h，直至液体的粘度为142mps
·
s时停止搅拌，停止加热；降温至室温时，加入0.6g的聚醚硅油，搅拌均匀后，得该树脂组合物。
81.本实施例提供一种调墨油，包括本实施例提供的树脂组合物、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚、tego surten 735w、聚酰胺蜡。
82.该调墨油的制备方法为将52.5g的本实施例提供的树脂组合物、157.5g的二乙二醇丁醚、115.5g的三乙二醇丁醚、17.5g的分散剂tego surten 735w、7g的聚酰胺蜡混合，搅拌均匀，得该调墨油。
83.本实施例还提供一种高反射油墨，包括低熔点玻璃粉、r706型钛白粉、气相二氧化硅以及本实施例提供的调墨油。该玻璃粉为安米微纳新材料有限公司提供的无铅低熔点玻璃粉，粒径为5-10μm，熔点为450-550℃。
84.该高反射油墨的制备方法为：将350g的本实施例提供的调墨油、450g的低熔点玻璃粉、450g的r960型钛白粉、12g的气相二氧化硅加入分散缸中，以1000rmp的速率高速分散60min；倒入三辊研磨机中扎墨，检测细度为小于10μm后出货，得该高反射油墨。
85.对比例1
86.本实施例提供了一种调墨油，包括水溶性丙烯酸树脂、pva0388、乙醇、乙二醇、二乙二醇单丁醚以及水。该调墨油的制备方法为将30g的水溶性丙烯酸树脂、8g的pva0388/2g的聚酰胺蜡、20g的乙醇、30g的乙二醇、60g的二乙二醇单丁醚以及48g的水混合，搅拌均匀，得该调墨油。
87.本实施例还提供一种高反射油墨，包括玻璃粉、r900型钛白粉、气相二氧化硅以及本实施例提供的调墨油。该玻璃粉为安米微纳新材料有限公司提供的无铅低熔点玻璃粉，粒径为5-10μm，熔点为450-550℃。
88.该高反射油墨的制备方法为：将200g的本实施例提供的调墨油、500g的玻璃粉、500g的r900型钛白粉、12g的气相二氧化硅加入分散缸中，以1000rmp的速率高速分散60min；倒入三辊研磨机中扎墨，检测细度为小于10μm后出货，得该高反射油墨。
89.对比例2
90.本实施例还提供一种高反射油墨，包括玻璃粉、r900型钛白粉、气相二氧化硅以及东莞金釉发化工有限公司提供的80376型水性调墨油。该玻璃粉为安米微纳新材料有限公司提供的无铅低熔点玻璃粉，粒径为5-10μm，熔点为450-550℃。
91.该高反射油墨的制备方法为：将300g的80376型水性调墨油、500g的玻璃粉、500g的r900型钛白粉、12g的气相二氧化硅加入分散缸中，以1000rmp的速率高速分散60min；倒入三辊研磨机中扎墨，检测细度为小于10μm后出货，得该高反射油墨。
92.性能测试
93.(1)反射率测定：
94.分别将实施例1-3及对比例1-2高反射油墨经涂覆形成涂层，然后采用型号为cm-26dg/26d/25d的分光测色计分别对各涂层进行反射率测试。测试结果列于表1。
95.依据表1，实施例1-3以及对比例1-2所提供的高反射油墨具有77-83％的高反射率。
96.(2)黄变指数b测定：
97.分别将实施例1-3及对比例1-2高反射油墨经涂覆形成涂层，然后采用型号为cm-26dg/26d/25d的分光测色计分别对各涂层进行黄变指数b测试。
98.(2)附着力测定
99.分别将实施例1-3及对比例1-2高反射油墨经涂覆形成涂层，然后参照标准gb/t 9286，采用型号为szzw-bgd-001的百格刀对各涂层的附着力性能进行测试。
2013《太阳能光伏组件用减反射膜玻璃》对该涂层分别进行耐盐雾试验、恒温恒湿试验、紫外测试、湿冻试验；耐盐雾试验用装置型号为：so2/ywxq-750b；恒温恒湿测试用装置型号为：sewth-z-100uhs；紫外测试用设备型号为uv-3422；湿冻试验用设备型号为wk10'/60-175。将各测试结果列于表2。
111.表2耐候性能测试结果
[0112][0113][0114]
依据表2，实施例1高反射油墨在盐雾、恒温恒湿、紫外、湿冻的恶劣环境下长时间保持高反射率，表明本发明高反射油墨具有较好的耐候性。
[0115]
最后应说明的是，以上实施例方式仅用以说明本发明的技术方案并非限制，尽管参照以上较佳实施方式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，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。