用于太阳能背板的陶瓷涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于太阳能背板的陶瓷涂料及其制备方法；所述陶瓷涂料包括如下重量含量的各组分：硅烷水解液35?40％,钛白粉?填料浆料55?60％,助剂溶液5?6％。与现有技术相比，本发明的优势在于：(1)本发明的太阳能背板基材为普通玻璃。(2)陶瓷涂层不会对人员造成伤害，不会对环境造成污染，是一种环保、安全、健康的新型涂料。(3)采用分步的工艺来制备玻璃太阳能背板，第一步将普通玻璃制成钢化玻璃，第二步在钢化玻璃表面涂覆陶瓷涂层。
【专利说明】
用于太阳能背板的陶瓷涂料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明提供一种用于太阳能背板的陶瓷涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 太阳能是一种新型绿色无污染能源，而且取之不尽用之不竭。目前，太阳能的应用 主要是利用太阳发电组件将太阳能转化为电能加 W利用，太阳能发电组件主要由前板、封 装材料、晶娃电池片、背板组成。太阳能背板位于太阳能电池板的背面，对电池片起保护和 支撑的作用，因此必须具有可靠地电气绝缘性、良好的力学性能、水汽阻隔性能W及耐候性 能。
[0003] 目前通用的太阳能背板一般具有Ξ层结构，即TPT结构或者?ΤΕ结构，外层保护层 为含氣聚合物层，具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为双向拉伸聚醋薄膜层，具有良好的 绝缘性能W及力学性能，内层为含氣聚合物层或聚乙締和醋酸乙締醋共聚物与封装材料 EVA，具有良好的粘结性，各层之间均是通过溶剂型双组份聚氨醋粘合剂粘结而成，运种干 式复合结构的最大缺点是生产过程中需要使用大量的有机溶剂，运些有机溶剂或多或少都 会对操作工人W及环境造成一定的污染，另外运种复合结构在长期使用过程中聚氨醋胶层 会出现降解导致层间分离和脱落，进而使太阳能电池组件失去保护而逐渐报废。
[0004] 陶瓷涂料是近年来兴起的一种新型水性无机涂料，成膜后形成类似于玻璃和搪瓷 的Si-0-Si结构，由于Si-0键的键能较高，所W耐候性非常好，长期光照不会发生降解而与 基材分离或脱落的现象，而且陶瓷涂料成膜物质来源于天然石粉，生产过程中使用的溶剂 绝大多数为去离子水，对操作工人和环境没有任何伤害和污染，取代现有太阳能背板涂料 势在必行。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于太阳能背板的陶瓷涂料及其 制备方法。本发明的技术方案具体为：（1)本发明的基材为普通玻璃，而不是现有的PET塑料 板;（2)背板涂层为陶瓷涂料，而不是现有的含氣涂层。
[0006] 第一方面，本发明提供一种用于太阳能背板的陶瓷涂料，包括如下重量含量的各 组分：
[0007] 硅烷水解液 35-40%,
[000引铁白粉-填料浆料 55-60%,
[0009] 助剂溶液 5-6%。
[0010] 优选地，所述陶瓷涂料包括如下重量含量的各组分:硅烷水解液37.7%，铁白粉- 填料浆料56.6 %，助剂溶液5.7 %。
[0011] 其中，铁白粉:保证遮盖力的情况下，用量最少，W降低涂料成本;填料:防止涂料 沉降，即使沉降也可轻松混合均匀；助剂中的P的周节剂:保证硅烷水解聚合的抑值环境，使 硅烷在3.8-5.化Η值范围内发生水解和聚合，运样既能保证反应速度，又能保证涂料的保质 期。运是因为陶瓷涂料对pH值很敏感，如果pH值低于3.8，反应速度快，但是会造成陶瓷涂料 保质期太短，pH值高于5.0，反应速度又太慢。助剂中的流平剂和触变剂:既要保证一定的流 平性，又要保证涂覆过程中不发生流挂。
[0012] 优选地，所述硅烷水解液包括如下重量含量的各组分:硅烷19.88%，酸0.6%，水 19.88%，溶剂59.64%。
[0013] 优选地，所述硅烷为甲基Ξ甲氧基硅烷、甲基Ξ乙氧基硅烷、正娃酸乙醋、丫-(2， 3-环氧丙氧基)丙基Ξ甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物;所述酸为甲酸、乙酸、盐酸、巧 樣酸中的一种或者几种;所述水为去离子水;所述溶剂为乙醇、异丙醇、丙二醇甲酸中的一 种或几种。
[0014] 优选地，所述硅烷水解液的制备具体包括:将硅烷、酸、水混合后，在25 °C下，滚动 速度为100-160转/分钟，滚动12-16小时后加入溶剂，pH控制在3.8-5.0即可。
[0015] 优选地，所述铁白粉-填料浆料包括如下重量含量的各组分：铁白粉60%，填料 5%，溶剂34%，分散剂1 %。
[0016] 优选地，所述填料为沉淀硫酸领、云母粉、高岭±中的一种或几种;所述溶剂为乙 醇、异丙醇、丙二醇甲酸中的一种或几种;所述分散剂为用于水性体系的无机颜料分散剂， 例如:烧醇基锭盐等。
[0017] 优选地，所述铁白粉-填料浆料的制备具体包括:将溶剂、铁白粉、分散剂、填料混 合，球磨，得浆料;其中，球磨的时间为0.5-2小时，球磨采用错珠，错珠的粒径为1.5-3mm;球 磨的设备采用研磨机。
[001引优选地，所述助剂溶液包括如下重量含量的各组分:流平剂8.3%，触变剂50%，pH 值调节剂41.7%。
[0019] 优选地，所述流平剂为为聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷 中的一种或几种;所述触变剂为用于水性体系的触变剂，例如:气相二氧化娃、有机膨润± 中的一种或两种;所述pH值调节剂为甲酸、乙酸、盐酸、巧樣酸中的一种或者几种。
[0020] 第二方面，本发明提供一种所述陶瓷涂料的制备方法，包括将所述重量百分比的 硅烷水解液、铁白粉-填料浆料、助剂溶液混合的步骤。
[0021 ]本发明方法制备出的是白色陶瓷涂料，pH控制为3.8-5.0。
[0022] 第Ξ方面，本发明提供一种基于所述陶瓷涂料的太阳能背板的制备方法，包括如 下步骤:采用滚涂、空气喷涂或者静电喷涂的方式涂覆陶瓷涂料至钢化玻璃表面，固化后冷 却，即得。
[0023] 优选地，所述钢化玻璃的制备如下:将玻璃在650-750°C下加热2-3分钟，然后用冷 风急速冷却，即制成钢化玻璃。
[0024] 优选地，所述涂覆时，钢化玻璃的表面溫度为45-60°C ;所述涂覆陶瓷涂料的厚度 为8-20μπι，涂层厚度低，遮盖力不够，影响反射率，涂层厚度太大，涂层附着力不好。
[0025] 优选地，所述固化的条件为:200-250°C、15-20分钟;所述冷却包括自然冷却。低于 200°C，涂层的附着力不好，高于250°C，造成能源浪费。
[0026] 第四方面，本发明提供一种太阳能背板，是通过上述制备方法获得的。
[0027] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
[00%] (1)现有太阳能电池背板基材主要为PET，一方面由于生产PET的原材料为有机物， 主要来源于石油和天然气，属于不可再生资源，近几十年由于过度开采面临枯竭。另一方面 由于PET的降解需要几十年的时间，材料废弃后已成为全球性的环境污染有机物。为了给子 孙后代节省更多的石油和天然气等资源，也为了保护我们赖W生存的环境，本发明的太阳 能背板基材为普通玻璃。
[0029] (2)太阳能背板涂层主要为含氣有机聚合物，有机涂料在生产过程中释放大量的 V0C，对生产工人和环境都会造成严重的伤害。陶瓷涂层具有取之于天然还原于自然的特 性，原材料为石头和砂子，最终形成的涂层为类似于玻璃或者搪瓷的Si-0-Si结构，陶瓷涂 层使用的溶剂大部分为去离子水。所W不论是生产过程中还是废弃后都不会对环境造成污 染，是一种环保、安全、健康的新型涂料。
[0030] (3)采用分步的工艺来制备玻璃太阳能背板，第一步将普通玻璃制成钢化玻璃，第 二步在钢化玻璃表面涂覆陶瓷涂层。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。W下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不W任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变形和改进。运些都属于本发明 的保护范围。
[0032] 需要说明的是，实施例在下述条件下均可实现：
[0033] (1)硅烷水解液的制备中：所述硅烷为甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、正 娃酸乙醋、丫-(2,3-环氧丙氧基)丙基Ξ甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物;所述酸为甲 酸、乙酸、盐酸、巧樣酸中的一种或者几种;所述水为去离子水;所述溶剂为乙醇、异丙醇、丙 二醇甲酸中的一种或几种。
[0034] (2)铁白粉-填料浆料的制备中：所述填料为沉淀硫酸领、云母粉、高岭±中的一种 或几种;所述溶剂为乙醇、异丙醇、丙二醇甲酸中的一种或几种;所述分散剂为用于水性体 系的无机颜料分散剂。
[0035] (3)助剂的配置中：所述流平剂为为聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改 性聚硅氧烷中的一种或几种;所述触变剂为用于水性体系的触变剂，例如:气相二氧化娃、 有机膨润±中的一种或两种;所述pH值调节剂为甲酸、乙酸、盐酸、巧樣酸中的一种或者几 种。
[0036] 实施例1-3
[0037] 实施例1-3提供了用于太阳能背板的陶瓷涂料，包括的组分及相应含量如下表1所 示：
[00；3引 表1 Γ00391
[0040]将所述重量百分比的硅烷溶液、铁白粉-填料浆料、助剂溶液混合即可；
[0041 ] (1)所述硅烷水解液的制备具体包括:将19.88 %硅烷（甲基Ξ甲氧基硅烷）、0.6 % 酸（甲酸）、水(去离子水)混合后，在25°C下，滚动12-16小时后加入溶剂（乙醇），控制pH值为 3.8-5.0 即可；
[0042] (2)所述铁白粉-填料浆料的制备具体包括:将34%溶剂（乙醇）、60%铁白粉、1 % 分散剂(烧醇基锭盐）、5%填料（云母粉)混合，球磨，得浆料;其中，球磨的时间为0.5-2小 时，球磨采用错珠，错珠的粒径为1.5-3mm;球磨的设备采用研磨机。
[0043] (3)助剂溶液:流平剂(聚二甲基硅氧烷)8.3%，触变剂(气相二氧化娃)50%，pH值 调节剂（甲酸)41.7%。
[0044] 实施例4-5
[0045] 基于实施例1制备的涂料，实施例4-5分别提供了一种太阳能背板的制备方法，包 括如下步骤:采用滚涂、空气喷涂或者静电喷涂的方式涂覆陶瓷涂料至钢化玻璃表面，固化 后冷却，即得;其中所设参数具体如下：
[0046] 表 2
[0047]
[004引 对比例1-7
[0049] 对比例1-7分别是实施例1的对比例，对比指出仅在于：
[0050] 对比例1:硅烷水解液30%、铁白粉-填料浆料65% ;
[0化1] 对比例2:硅烷水解液的组分为硅烷20%，酸0.5%，水20%，溶剂余量。
[0052] 对比例3:铁白粉55%，填料10%，溶剂34%，分散剂1%。
[0053] 对比例4:所述硅烷水解液的制备中，滚动速度为200转/分钟，pH控制在5.0-6.0;
[0054] 对比例5:铁白粉-填料浆料的制备中，球磨时间为2.5小时，粒径为1mm;
[0055] 对比例6:硅烷水解液30 %、铁白粉-填料浆料65% ;铁白粉-填料浆料的制备中，球 磨时间为2.5小时，粒径为1mm;
[0化6] 对比例7:硅烷水解液的组分为硅烷20%，酸0.5%，水20%，溶剂余量;铁白粉-填 料浆料的制备中，球磨时间为2.5小时，粒径为1mm。
[0057]对比例8-10
[0化引对比例8-10分别是实施例4的对比例，对比指出仅在于：
[0化9] 表3
[0060]
[ο化1 ] 性能测试:
[0062] 表 4
[0063]
[0066] W上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可W在权利要求的范围内做出各种变形或修改，运并不影 响本发明的实质内容。
【主权项】
1. 一种用于太阳能背板的陶瓷涂料，其特征在于，包括如下重量含量的各组分： 硅烷水解液 35-40%， 钛白粉-填料浆料 55-60 %， 助剂溶液 5-6%。2. 根据权利要求1所述的用于太阳能背板的陶瓷涂料，其特征在于，所述陶瓷涂料包括 如下重量含量的各组分:硅烷水解液37.7%，钛白粉-填料浆料56.6%，助剂溶液5.7%。3. 根据权利要求1或2所述的用于太阳能背板的陶瓷涂料，其特征在于，所述硅烷水解 液包括如下重量含量的各组分:硅烷19.88%，酸0.6%，水19.88%，溶剂59.64%。4. 根据权利要求1或2所述的用于太阳能背板的陶瓷涂料，其特征在于，所述钛白粉-填 料浆料包括如下重量含量的各组分:钛白粉60%，填料5%，溶剂34%，分散剂1%。5. 根据权利要求1或2所述的用于太阳能背板的陶瓷涂料，其特征在于，所述助剂溶液 包括如下重量含量的各组分:流平剂8.3%，触变剂50%，pH值调节剂41.7%。6. -种根据权利要求1至5任一项所述的陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，包括将所 述重量百分比的硅烷水解液、钛白粉-填料浆料、助剂溶液混合的步骤。7. -种基于权利要求1至5任一项所述陶瓷涂料的太阳能背板的制备方法，其特征在 于，包括如下步骤:采用滚涂、空气喷涂或者静电喷涂的方式涂覆陶瓷涂料至钢化玻璃表 面，固化后冷却，即得。8. 根据权利要求7所述的太阳能背板的制备方法，其特征在于，所述涂覆时，钢化玻璃 的表面温度为45-60°C;所述涂覆陶瓷涂料的厚度为8-20μπι。9. 根据权利要求7所述的太阳能背板的制备方法，其特征在于，所述固化的条件为:200 °C、15-20分钟;所述冷却包括自然冷却。10. -种太阳能背板，其特征在于，是通过权利要求7至9任一项所述的制备方法获得 的。
【文档编号】C09D183/04GK106010223SQ201610411487
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】李力锋, 赵文祥
【申请人】上海宜瓷龙新材料股份有限公司