本发明涉及光伏，具体而言，涉及一种自修复涂层的制备方法、光伏板及其制备方法和光伏组件。
背景技术：
1、随着太阳能电池技术的发展以及太阳能电池工作效率的不断提升，使得太阳能组件趋向于向轻便、紧凑且高效等发展，太阳能技术的改革和封装材料的不断优化，推动了轻质光伏组件的发展，轻质光伏组件在彩钢屋顶瓦、光伏屋顶、阳台、庭院、房车、游艇等场景的使用需求得到越来越多的推广。
2、然而随着长时间的使用，在房车、游艇和庭院等人为接触比较多的场景，容易造成表面刮花、开裂、破损等，导致输出功率下降并出现热斑等现象，如果破坏产生的缺陷穿透前板保护层，空气中的水汽可能会通过缺陷渗入到太阳能电池内部，进而直接导致太阳能电池内部的损坏，严重情况甚至可能导致整个太阳能电池组件报废。
技术实现思路
1、本发明旨在解决或改善现有技术中的光伏板容易出现开裂以及破损等问题。
2、本发明的第一方面在于提供一种自修复涂层的制备方法。
3、本发明的第二方面在于提供一种光伏板。
4、本发明的第三方面在于提供一种光伏组件。
5、本发明的第四方面在于提供一种光伏板的制备方法。
6、本发明提供的自修复涂层的制备方法，自修复涂层应用于光伏组件，自修复涂层的制备方法包括：通过制备原料制备自修复涂层；其中，制备原料包括：多元醇，多元醇占制备原料的质量百分比大于等于45％，且小于等于70％；异氰酸酯固化剂，异氰酸酯固化剂占制备原料的质量百分比大于等于4.5％，且小于等于10％；扩链剂，扩链剂占制备原料的质量百分比大于等于2％，且小于等于5％；有机氟树脂，有机氟树脂占制备原料的质量百分比大于等于3％，且小于等于5％；溶剂，溶剂占制备原料的质量百分比大于等于20％，且小于等于40％。
7、本发明通过多元醇与异氰酸酯固化剂在扩链剂的作用下进行交联反应得到聚氨酯弹性体，然后聚氨酯弹性体能够与有机氟树脂进行复合，得到聚氨酯弹性体-有机氟树脂复合涂层，由于有机氟树脂涂层具有极高的耐候性，能抵抗紫外线辐射、极端温度变化、湿度、风化和其他自然环境因素的影响，保护光伏板免受外界损害，延长光伏组件的使用寿命。此外，有机氟树脂涂层通常具有良好的机械强度和柔韧性，能够抵御物理损伤，如冲击和刮擦，可见，本发明制备的复合涂层不仅具备自修复的功能，其非常适用于光伏板，耐热耐腐蚀以及耐冲击性能更好，提升了光伏组件的发电功率。
8、在上述实施例中，可选地，多元醇占制备原料的质量百分比大于等于50％，且小于等于65％，例如，50％、55％或60％。
9、在上述实施例中，可选地，异氰酸酯固化剂占制备原料的质量百分比大于等于5％，且小于等于8％，例如，6％、7％或8％。
10、在上述实施例中，可选地，扩链剂占制备原料的质量百分比大于等于3％，且小于等于4％，例如，3％或4％。
11、在上述实施例中，可选地，有机氟树脂占制备原料的质量百分比大于等于4％，且小于等于5％，例如，4％或5％。
12、在上述实施例中，可选地，溶剂占制备原料的质量百分比大于等于25％，且小于等于35％，例如，25％、30％或35％。当然，溶剂的质量占比也并不局限于20％至40％，溶剂在整个过程中只是起到溶解作用，并不参与反应，也不影响涂层的性能，当其他组分确定后，通过溶剂来使得总组分为100％即可。
13、在上述实施例中，可选地，有机氟树脂包括以下之一或其组合：聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚全氟烷氧基树脂、聚偏氟乙烯和乙烯-四氟乙烯聚合物。
14、在该实施例中，上述有机氟树脂均具备较好的耐候性、化学稳定性、电气绝缘性、高机械强度、柔韧性以及高阻燃性等优势，与聚氨酯弹性体复合后，能够大大提高光伏板的强度以及耐热性，延长了光伏组件的使用寿命。
15、在上述实施例中，可选地，多元醇包括脂肪族聚醚，或多元醇包括脂肪族聚醚，脂肪族聚醚包括聚四氢呋喃醚二醇。和/或多元醇包括聚酯多元醇，或多元醇包括聚酯多元醇，聚酯多元醇包括聚己内酯二醇和/或己二酸聚酯多元醇。和/或异氰酸酯固化剂包括异氟尔酮二异氰酸酯固化剂和/或六亚甲基二异氰酸酯固化剂。
16、在该实施例中，脂肪族聚醚和聚酯多元醇中的羟基能够和异氰酸酯中的异氰酸根反应，形成氨基甲酸酯键，从而聚合得到聚氨酯预聚物。
17、在上述实施例中，可选地，多元醇包括羟值大于等于150mgkoh/g，且小于等于350mgkoh/g的多元醇。
18、在该实施例中，多元醇的羟值大于等于150mgkoh/g，且小于等于350mgkoh/g；例如，可以是200mgkoh/g或250mgkoh/g等。羟值较高的多元醇会形成更多的交联点，导致涂层的交联密度增加，从而提高涂层的硬度、耐磨性和耐化学性。然而，过高的交联密度可能会使涂层变得脆硬，因此，可以控制在200mgkoh/g至250mgkoh/g。
19、在上述实施例中，可选地，异氰酸酯固化剂中，异氰酸酯基团的质量占异氰酸酯固化剂的质量百分比大于等于15％，且小于等于35％。
20、在该实施例中，异氰酸酯基团同样影响着交联程度，异氰酸酯基团的高比例会导致更高的交联密度，交联网络越密，涂层的硬度、耐化学性和机械强度通常越高，但柔韧性和伸长率会相对变低，因此，异氰酸酯基团的质量占比控制在15％至35％最为合适，也可以控制在20％至25％，例如，20％、22％或25％。
21、在上述实施例中，可选地，制备原料还包括流平剂，流平剂占制备原料的质量百分比大于等于0.05％，且小于等于0.1％。
22、在该实施例中，流平剂能够改善表面平整性，帮助涂层在基材上均匀分布，减少橘皮效应，提高涂层的平整度和平滑性，使得涂层表面更加光滑。此外，还有助于涂层中的空气和溶剂快速释放，防止针孔和气泡的形成，提高涂层的致密性。可选地，流平剂占制备原料的质量百分比为0.05％、0.08％或0.1％。
23、在上述实施例中，可选地，制备原料还包括分散剂，分散剂占制备原料的质量百分比大于等于0.02％，且小于等于0.05％。
24、在该实施例中，分散剂可以有效地降低颗粒间的吸引力，防止各颗粒团聚，确保各组分在涂层中均匀分布，这对涂层的颜色一致性、遮盖力和光泽度有直接影响。分散剂还可以改善涂层的流变性能，使涂层在施工时具有更好的流动性，便于喷涂、刷涂或辊涂，同时减少飞溅和滴落，提高施工效率。可选地，分散剂占制备原料的质量百分比等于0.02％、0.03％、0.04％或0.05％。
25、在上述实施例中，可选地，制备原料还包括抗氧剂，抗氧剂占制备原料的质量百分比大于等于0.1％，且小于等于0.3％。
26、在该实施例中，抗氧剂能够防止或减缓涂层因紫外线、热、氧气等环境因素引起的氧化老化，从而有助于保持涂层的原有机械性能，延长涂层的使用寿命。可选地，抗氧剂占制备原料的质量百分比等于0.1％、0.2％或0.3。
27、在上述实施例中，可选地，制备原料还包括紫外线吸收剂，紫外线吸收剂占制备原料的质量百分比大于等于0.5％，且小于等于1.5％。
28、在该实施例中，紫外线吸收剂可以显著提高涂层对紫外线的抵抗能力，减少因紫外线辐射引起的涂层老化，如粉化、开裂、变色和性能下降等问题。可选地，紫外线吸收剂占制备原料的质量百分比等于0.5％、1％或1.5％。
29、本发明第二方面提供了一种光伏板，包括：自修复涂层，自修复涂层是通过如本发明第一方面任一项技术方案提供的自修复涂层的制备方法制备而成。由于本发明提供的光伏板包括本发明第一方面任一项技术方案提供的自修复涂层的制备方法制备的自修复涂层，因此具有本发明第一方面任一项技术方案提供的自修复涂层的制备方法的全部有益效果。
30、本发明第三方面提供了一种光伏组件，包括：自修复涂层，自修复涂层是通过如本发明第一方面任一项技术方案提供的自修复涂层的制备方法制备而成；面板，自修复涂层设于面板的一侧；电池，设于面板远离自修复涂层的一侧；加强板，设于电池远离面板的一侧；背板，设于加强板远离电池的一侧，背板远离加强板的一侧设置有自修复涂层。由于本发明提供的光伏组件包括本发明第一方面任一项技术方案提供的自修复涂层的制备方法制备的自修复涂层，因此具有本发明第一方面任一项技术方案提供的自修复涂层的制备方法的全部有益效果。
31、此外，本发明还为电池设计了一个加强板，这样可以对电池进行保护，将自修复涂层设于整个光伏组件的外侧，从而可以对内部的所有结构进行保护。
32、在上述实施例中，面板(也称前板)包括以下之一或其组合：pet(polyethyleneterephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)板、cpc(continuous polymer composite)板(连续聚合物复合板)或hpc(high performance composite)板(高性能复合板)。
33、在该实施例中，pet板具备良好的光学透明性，允许光线充分穿透到光伏电池片，且pet板具有一定的机械强度和柔韧性，适合于轻型或柔性光伏组件，且具有较好的耐候性和化学稳定性，可以承受户外环境下的紫外线照射和温度变化。cpc板具有高强度和刚性，适用于大型光伏组件，且较好的耐候性和耐腐蚀性，适合长期户外使用，cpc板还具有优秀的热稳定性和尺寸稳定性，在温度变化下不易变形。hpc板具备极高的机械强度和刚性，适用于需要高负载能力的光伏系统，且hpc板具备出色的耐化学性和耐候性，可以抵御恶劣的户外条件，hpc板还具备优秀的热稳定性和尺寸稳定性，即使在极端温度下也能保持结构完整性。
34、在上述实施例中，电池包括以下之一或其组合：xbc(extreme base contact)电池(交叉背接触太阳能电池)、mwt(metal wrap through)电池(金属穿孔卷绕电池)、perc(passivated emitter and rear cell)电池(背面钝化发射极电池)、topcon(tunneloxide passivated contact)电池(隧穿氧化钝化接触电池)和hjt(heterojunction withintrinsic thin layer)电池(本征薄膜异质结电池)。
35、在该实施例中，xbc电池可以实现更高的光电转换效率和更好的性能，与传统的正面接触电池相比，xbc电池将所有的接触点都置于电池的背面，这样可以减少正面的遮挡，从而增加光的捕获和转换效率。mwt电池通过背面的金属导体收集电流，正面无栅线，减少了遮挡损失，提高了电池的光电转换效率。perc电池背面采用钝化层，减少电子-空穴复合，提高发电效率，且技术成熟，成本相对较低，大规模生产经验丰富。topcon电池具备高效的载流子选择性传输，降低了界面复合，具备较高的光电转换效率和较低的成本。hjt电池，具备非常低的接触电阻，具有非常低的温度系数，高温下效率损失较小，且极高的光电转换效率，理论上可超过26％。
36、在上述实施例中，加强板包括玻璃纤维-树脂复合板。
37、在该实施例中，玻璃纤维具有高比强度和比模量，这意味着它们重量更轻却能承受较大的负荷，这使得光伏组件更加轻便，同时保持足够的强度。此外，玻璃纤维-树脂复合板具有优良的耐腐蚀性，可以抵抗大气、海水、弱酸、碱及盐类的腐蚀，适用于各种恶劣环境，包括沿海地区和工业污染区。
38、在上述实施例中，背板包括以下之一或其组合：pet(polyethyleneterephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)板、cpc(composite polymeric coating)板(复合聚合物涂层板)和hpc(high performance composite)板(高性能复合材料板)。
39、在该实施例中，pet板、cpc板和hpc板均具备高耐候性，具有优异的耐紫外线、耐温差变化和耐化学性能，适合户外长期使用。且具有较高的机械强度，增强了光伏组件的结构稳定性，能够有效防止水分和灰尘的侵入，保护组件内部。
40、在上述实施例中，光伏组件还包括：第一胶层，设置在面板和电池之间；第二胶层，设置在电池和加强板之间；第三胶层，设置在加强板和背板之间；第一胶层、第二胶层和第三胶层均包括以下之一或其组合：eva(ethylene-vinyl acetate，乙烯-醋酸乙烯共聚物)胶层、poe(polyolefin elastomer，聚烯烃弹性体)胶层和epe(encapsulant polyolefinelastomer，封装用聚烯烃弹性体)胶层。
41、在该实施例中，eva胶层、poe胶层和epe胶层均具备良好的粘接性能，另外，还具有高透明度，允许太阳光充分透过，提高光伏组件的光电转换效率。
42、本发明第四方面提供了一种光伏板的制备方法，包括：将溶剂、多元醇、有机氟树脂混合，制得预聚体；向预聚体中加入异氰酸酯固化剂，在第一预设温度下反应第一预设时长，然后加入扩链剂，反应第二预设时长，制得自修复涂层浆液；将自修复涂层浆液涂覆于基板的表面，在第二预设温度下保温第三预设时长，得到光伏板。
43、本发明提供的光伏板的制备方法，多元醇与异氰酸酯固化剂在扩链剂的作用下进行交联反应得到聚氨酯弹性体，然后聚氨酯弹性体能够与有机氟树脂进行复合，得到聚氨酯弹性体-有机氟树脂复合涂层，由于有机氟树脂涂层具有极高的耐候性，能抵抗紫外线辐射、极端温度变化、湿度、风化和其他自然环境因素的影响，保护光伏板免受外界损害，延长光伏组件的使用寿命。此外，有机氟树脂涂层通常具有良好的机械强度和柔韧性，能够抵御物理损伤，如冲击和刮擦，可见，本发明制备的复合涂层不仅具备自修复的功能，其非常适用于光伏板，耐热耐腐蚀以及耐冲击性能更好，提升了光伏组件的发电功率。
44、该过程的反应机理在于，多元醇中的羟基与异氰酸酯中的异氰酸根发生反应，形成氨基甲酸酯键(-nh-co-o-)，生成聚氨酯预聚物，而扩链剂与能够与聚氨酯预聚物中剩余的-nco基团反应，形成更多的氨基甲酸酯键，从而产生更长的聚合物链，这一过程会显著提高涂层的交联密度和机械强度。
45、在上述实施例中，可选地，向预聚体中加入异氰酸酯固化剂的步骤之前，还包括：向预聚体中加入流平剂、抗氧剂、uv(ultraviolet，紫外线)助剂，搅拌后，加入分散剂。
46、在该实施例中，流平剂、抗氧剂、uv助剂并不参与交联反应，但是却能够混合到预聚体中形成自修复涂层浆液，从而改善表面平整性，帮助涂层在基材上均匀分布，减少橘皮效应，提高光伏板的抗氧化性。
47、在上述实施例中，可选地，第一预设温度大于等于60℃，且小于等于85℃；第一预设温度也即多元醇与异氰酸酯固化剂的反应温度，例如，60℃、70℃或80℃。
48、在上述实施例中，可选地，第一预设时长大于等于2h，且小于等于4h，例如为2h、3h或4h。
49、在上述实施例中，可选地，第二预设时长大于等于1h，且小于等于2h，例如为1h、1.5h或2h。
50、在上述实施例中，可选地，第二预设温度大于等于50℃，且小于等于55℃。例如，50℃、52℃或55℃。
51、在上述实施例中，可选地，第三预设时长大于等20h，且小于等于28h。例如，20h、24h或28h。
52、根据本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过根据本发明的实践了解到。