专利名称：一种高效光电转换用玻璃镀膜液及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发 明涉及一种高效光电转换用玻璃镀膜液及其制备方法和应用，该镀膜液可以在超白玻璃表面形成具有附着牢固、耐老化的含氧化硅及硅钙铝纳米涂层，该涂层的固化伴随玻璃高温强化过程一起完成，可以显著提高低铁玻璃的光线透过率。
背景技术：
目前太阳能电池组件普遍采用超白钢化玻璃，当太阳光直射于低铁玻璃表面时， 会产生4%的反射光损失。这一损失降低了太阳能电池组件转换效率。因此，减少反射，提高入射光透过率，即增加低铁玻璃的太阳光透过率可以显著的提高太阳能电池组件的转换效率。目前减少低铁玻璃太阳光反射的方法有以下几种
1.利用真空镀膜或溅射方法，将两层或多层高低折射率材料按照设定的膜层厚度在玻璃表面镀膜，形成减反射膜系(如美国专利US5582859 )。该方法仅适用于可见光范围的光线减反射。在红外线光谱范围的光线反射甚至大于未涂层的低铁玻璃。而且多层膜系制备过程中影响因素多，工艺复杂，制作成本高。2.在玻璃表面用化学蚀刻制备折射率渐变的纳米多孔结构(如美国专利 US4019884)。该方法的蚀刻浓度、蚀刻时间、温度及试剂的使用都难以控制，不利于大面积生产。3.利用溶胶凝胶法制备单层含氧化硅纳米涂层，如专利申请号02140488. 7的专利中，描述了以正硅酸乙酯为前驱体制备碱性溶胶，在玻璃表面涂敷获得宽谱带减反膜的方法，但该专利所得的涂层不具有适合太阳能电池组件用的涂层耐磨性。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种高效光电转换用玻璃镀膜液及其制备方法和应用，该镀膜液可以在超白玻璃表面形成具有附着牢固、耐老化的含氧化硅及硅钙铝纳米涂层，可以提高超白玻璃的在整个太阳能光谱范围的光线透过率。且制备的方法简单，成本低，适合于太阳能电池组件玻璃或需要高透过率的玻璃。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下 本发明的高效光电转换用玻璃镀膜液，由下述组分制备而成 硅氧基化合物5-20重量份
超细硅钙铝2-10重量份溶剂50-80重量份催化剂0. 5-2重量份添加剂0.01-1重量份。所述的硅氧基化合物为四乙氧基硅烷。所述的溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇和水。
所述的催化剂选自氨水、氢氧化钠、氢氧化铵和盐酸。所述的添加剂选自接枝淀粉、聚乙烯醇、聚乙二醇、甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸。本发明的高效光电转换用玻璃镀膜液的制备方法包括如下步骤
(1)将硅氧基化合物与水混合搅拌，用催化剂保持PH = 1. 5-2. 5，水解5-12个小时，获得混合溶液A ；
(2 )将混合溶液A均分为两份，取第一份混合溶液A与硅钙铝粉混合，添加溶剂混勻，超声波振荡3-4小时，获得混合溶液B ；
(3)取第二份混合溶液A与添加剂混合，温度35-60°C，混合搅拌40分钟，过滤得混合溶液C;
(4)将混合溶液C加入混合溶液B中，补充溶剂，混合搅拌4-6小时，获得混合溶液D；
(5)将混合溶液D放入加热反应釜中，温度保持60°C 80°C之间，回流冷凝，搅拌加热 20-60分钟，超声波振荡5分钟，即得目标产品。在制备过程中环境温度为20_25°C，环境相对湿度小于40-60%。本发明的高效光电转换用玻璃镀膜液的应用将清洗后的低铁玻璃浸泡入含氧化硅纳米涂料中15-50秒，将低铁玻璃从镀膜槽中勻速提拉出液面，将低铁玻璃放入钢化炉伴随玻璃强化过程来固化涂层。采用本发明的镀膜液对低铁玻璃表面进行处理方法的有关处理过程的详细工艺步骤如下
1、涂敷低铁玻璃表面。将涂层溶液涂敷到低铁玻璃表面的方法可以是浸涂法、喷涂法、旋涂法。优选为浸涂法。浸涂法的设备为常见的提拉镀膜机。具体步骤为
(1)清洗玻璃
清洁干净低铁玻璃表面，清洁方法优选酸洗、碱洗、纯水洗。清洁后，将干净的低铁玻璃放入提拉镀膜机的夹具中。(2)浸泡
将低铁玻璃浸泡入镀膜槽中。镀膜槽中为制备好的涂层溶液。浸泡时间为0. 5-2分钟。(3)提拉
将低铁玻璃从镀膜槽中勻速提拉出液面。提拉速度为70-1000mm/min，优选提拉速度为 100-400mm/min。(4)预干燥
刚涂敷好的低铁玻璃在室温下干燥30-240分钟。1、涂层的固化。将预干燥后的低铁玻璃放入钢化炉中强化，使涂层致密化。强化处理过程与 普通未涂层低铁玻璃一样。玻璃强化工艺为玻璃加工行业公知的标准钢化技术。本发明的优点
1、本发明制备的在低铁玻璃表面的含氧化硅纳米涂层，可以在可见和近红外光谱范围内提高低铁玻璃的光线透过率6%以上。2、本发明制备的在低铁玻璃表面的含氧化硅纳米涂层，它的固化伴随低铁玻璃的钢化过程来完成，节省了单独高温固化的时间和成本。3、本发明制备的在低铁玻璃表面的含氧化硅纳米涂层，附着牢固，耐老化。使用寿命可达到30年以上不脱落。采用本发明对超白玻璃进行处理后主要应用太阳能电池组件中。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进一步描述。实施例1
溶剂40. 0 kg水与5. 3 kg硅氧基化合物混合搅拌，用催化剂保持PH = 1. 6，水解10个小时，获得混合溶液A ；将混合溶液A均分为两份，取第一份混合溶液A与硅钙铝微粉1. 8 kg 混合5分钟，添加甲醇15. 0 kg混合，用催化剂保持PH = 10.0,同时超声波振荡3_4小时，获得混合溶液B ；取第二份溶剂与自接枝淀粉0. 5kg混合，温度35-60°C，混合搅拌40分钟，过滤得溶液C ；将混合溶液C加入混合溶液B中，补充乙醇20 kg混合搅拌4-6小时，获得混合溶液D ；将混合溶液D放入加热反应釜中，温度保持60°C 80°C之间，回流冷凝，搅拌加热 20-60分钟，超声波振荡5分钟，即得目标产品。冷却至室温后使用。涂层附着牢固、耐老化的低铁玻璃。用分光光度计测量，在光谱范围380nm-2100nm 内，3. 2mm厚未涂层普通低铁玻璃的光线透过率为91. 5%，3. 2mm涂层后低铁玻璃的光线透过率为97. 5%ο实施例2
溶剂200. 0 kg水与28. 0 kg硅氧基化合物混合搅拌，用催化剂保持PH = 1. 8，水解6个小时，获得混合溶液A ；将混合溶液A均分为两份，取第一份混合溶液A与硅钙铝微粉11. 0 kg混合5分钟，添加甲醇100. 0 kg混合，用催化剂保持PH = 9. 5，同时超声波振荡3. 5小时， 获得混合溶液B ；取第二份混合溶液A与自接枝淀粉1. 8 kg混合，温度40°C，混合搅拌40分钟，过滤得溶液C ；将混合溶液C加入混合溶液B中，补充乙醇100. 0 kg混合搅拌5小时，获得混合溶液D ；将混合溶液D放入加热反应釜中，温度保持60°C 80°C之间，回流冷凝，搅拌加热40分钟，超声波振荡5分钟，即得目标产品。冷却至室温后使用。涂层附着牢固、耐老化的低铁玻璃。用分光光度计测量，在光谱范围380nm-2100nm 内，3. 2mm厚未涂层普通低铁玻璃的光线透过率为91. 5%，3. 2mm涂层后低铁玻璃的光线透过率为97. 2%ο实施例3
溶剂400. 0 kg水与50. 0 kg硅氧基化合物混合搅拌，用催化剂保持PH = 2. 0，水解8个小时，获得混合溶液A ；将混合溶液A均分为两份，取第一份混合溶液A与硅钙铝微粉21. 0 kg混合5分钟，添加甲醇180. 0 kg混合，用催化剂保持PH = 9. 5，同时超声波振荡3. 5小时， 获得混合溶液B ；取第二份混合溶液A与自接枝淀粉3. 3 kg混合，温度40°C，混合搅拌40分钟，过滤得溶液C ；将混合溶液C加入混合溶液B中，补充乙醇200 kg混合搅拌6小时，获得混合溶液D ；将混合溶液D放入加热反应釜中，温度保持60°C 80°C之间，回流冷凝，搅拌加热20-60分钟，超声波振荡5分钟，即得目标产品。冷却至室温后使用。涂层附着牢固、耐老化的低铁玻璃。用分光光度计测量，在光谱范围380nm-2100nm 内，3. 2mm厚未涂层普通低铁玻璃的光线透过率为91. 5%，3. 2mm涂层后低铁玻璃的光线透过率为97. 7%。
权利要求
1.一种高效光电转换用玻璃镀膜液，其特征在于由下述组分制备而成硅氧基化合物5-20重量份硅钙铝粉2-10重量份溶剂50-80重量份催化剂0. 5-2重量份添加剂0.01-1重量份。
2.根据权利要求1所述的高效光电转换用玻璃镀膜液，其特征在于所述的硅氧基化合物为四乙氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的高效光电转换用玻璃镀膜液，其特征在于所述的溶剂为水， 和甲醇、乙醇、异丙醇或丁醇中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的高效光电转换用玻璃镀膜液，其特征在于所述的催化剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化铵或盐酸。
5.根据权利要求1所述的高效光电转换用玻璃镀膜液，其特征在于所述的添加剂为接枝淀粉、聚乙烯醇、聚乙二醇、甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸。
6.权利要求1至5任意一项所述的高效光电转换用玻璃镀膜液的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)将硅氧基化合物与水混合搅拌，用催化剂保持PH = 1. 5-2. 5，水解5-12个小时，获得混合溶液A ；(2 )将混合溶液A均分为两份，取第一份混合溶液A与硅钙铝粉混合，添加溶剂混勻，超声波振荡3-4小时，获得混合溶液B ；(3)取第二份混合溶液A与添加剂混合，温度35-60°C，混合搅拌40分钟，过滤得混合溶液C;(4)将混合溶液C加入混合溶液B中，补充溶剂，混合搅拌4-6小时，获得混合溶液D；(5)将混合溶液D放入加热反应釜中，温度保持60°C 80°C之间，回流冷凝，搅拌加热 20-60分钟，超声波振荡5分钟，即得目标产品。
7.根据权利要求6所述的高效光电转换用玻璃镀膜液的制备方法，其特征在于在制备过程中环境温度为20-25°C，环境相对湿度小于40-60%。
8.权利要求1至5任意一项所述的高效光电转换用玻璃镀膜液的应用，其特征在于 将清洗后的低铁玻璃浸泡入含氧化硅纳米涂料中15-50秒，将低铁玻璃从镀膜槽中勻速提拉出液面，将低铁玻璃放入钢化炉伴随玻璃强化过程来固化涂层。
全文摘要
一种高效光电转换用玻璃镀膜液，由下述组分制备而成硅氧基化合物5-20重量份、超细硅钙铝2-10重量份、溶剂50-80重量份、催化剂0.5-2重量份、添加剂0.01-1重量份。该镀膜液可以在超白玻璃表面形成具有附着牢固、耐老化的含氧化硅及硅钙铝纳米涂层，可以提高超白玻璃的在整个太阳能光谱范围的光线透过率。且制备的方法简单，成本低，适合于太阳能电池组件玻璃或需要高透过率的玻璃。
文档编号C03C17/23GK102206434SQ20111008164
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者刘玉军, 张大军, 李国富, 杨正雷, 杨海洲, 林春平, 陈二林 申请人:河南思可达光伏材料股份有限公司