一种抗冰雪自清洁光伏面板的制备方法

本发明涉及光伏面板，具体涉及一种抗冰雪自清洁光伏面板的制备方法。

背景技术：

1、现代化社会的建设进程伴随着非可再生的煤炭等资源的大量消耗，现如今能源问题日益突出。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，具有非常广阔的应用前景，近年来太阳能光伏电池的发展得到重视，光伏面板组件的铺设得到大力推进。太阳能光伏电池组件是利用光生伏特效应原理，由光电材料将吸收的太阳能转化为电能。

2、太阳能光伏组件大多建设在日照充足地区，比如广阔的戈壁地区。然而戈壁地区虽然拥有充足的阳光，却多风沙扬尘，尘土颗粒在光伏面板的沉积和覆盖，阻碍了太阳光的透过，导致局部过热，引起热斑现象，使得组件光伏转换效率下降，寿命缩短。因此，光伏组件面板表面需要定期进行清洁，目前多采用人工或机器水洗的方式，对水资源是巨大的消耗和浪费。因此，制备一种表面自清洁的太阳能光伏组件至关重要。

3、另外，冬天气温下降带来降雪和霜冻，尤其北方戈壁地区寒冷时间持续较长，这同样影响光伏组件对太阳光的吸收，导致光伏转换效率下降。传统的除冰雪和霜冻的方式是人工机械清洁，工程量大，且存在对光伏组件的损坏风险。甚至，高处的光伏组件难以进行人工清洁。因此，制备一种表面抗冰霜的太阳能光伏组件至关重要。

4、综上，晴朗少雨日照充足的北方地区，适合铺设太阳能光伏组件。然而，风沙扬尘带来的落尘和冬天降温带来的冰雪霜冻，都会影响光伏组件对太阳光的吸收，导致光伏组件光伏转换效率的下降。

5、传统技术中，常采用设计自运行的水洗清洁设备的方法实现自清洁，以及电动装置实现对表面冰雪的机械去除(cn108551319a)，该方法需要额外的机械装置和电动装置，操作繁琐，且成本较高。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种抗冰雪自清洁光伏面板及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、本发明第一方面提供了一种抗冰雪自清洁光伏面板的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)在钢化玻璃表面涂布聚合物层；

5、(2)在所述聚合物层表面进行刻蚀，获得纳米级粗糙结构；

6、(3)在所述纳米级粗糙结构表面接枝类液体柔性分子刷，得到表面超疏水钢化玻璃；

7、(4)将所述表面超疏水钢化玻璃组装成光伏面板；

8、所述聚合物层使用的聚合物包括环氧树脂、丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

9、本发明的聚合物层使用的聚合物优选使用透明的聚合物材料。

10、优选地，步骤(1)中，所述聚合物层的厚度≤5μm；进一步优选地，步骤(1)中，所述聚合物层的厚度为500nm-1μm；聚合物膜太厚，光透过率下降；膜太薄，后续刻蚀工艺可能导致膜被击穿。

11、优选地，步骤(1)中，所述聚合物层的表面粗糙度＜1nm；进一步优选地，所述聚合物层的表面粗糙度＜0.5nm。

12、优选地，步骤(1)中，所述涂布的工艺包括旋涂、滚涂、丝网印刷、狭缝涂布、喷涂中的一种；涂布后采用热固化或紫外光固化或两种固化方式的组合固化后，在钢化玻璃表面获得聚合物层。

13、优选地，步骤(2)中，所述纳米级粗糙结构的尺寸≤400nm；进一步优选地，所述纳米级粗糙结构的尺寸≤200nm；再进一步优选地，所述纳米级粗糙结构的尺寸为10-100nm。

14、优选地，步骤(2)中，所述刻蚀采用等离子体刻蚀，刻蚀气体为o2、ar、n2、空气中的至少一种。

15、进一步优选地，步骤(2)中，所述刻蚀采用等离子体刻蚀时，刻蚀功率为50-200w，刻蚀时间为1-5min。

16、优选地，步骤(3)中，所述类液体柔性分子刷包括烷烃类、氟烷烃类、硅氧烷类、氟硅烷类、聚醚类、氟聚醚类化合物中的至少一种。

17、进一步优选地，步骤(3)中，所述类液体柔性分子刷包括有机硅氧烷、全氟聚醚中的至少一种；类液体柔性分子刷具有类液体的特性，高滑低粘附，有效降低尘土粒子和冰雪在表面的粘附。

18、优选地，步骤(3)中，所述接枝的工艺包括但不限于浸涂并热反应，热反应温度为80-200℃，时间为0.5-48h；当采用气相沉积时，沉积时间为1-48h；当采用紫外诱导的光交联或光聚合反应时，紫外光照能量为50-1000mj/cm2。

19、本发明第二方面提供了一种抗冰雪自清洁光伏面板，由所述的制备方法制备得到。

20、优选地，所述抗冰雪自清洁光伏面板由下往上依次包括：接线盒、边框、背板、eva胶、电池片、导电铜片、eva胶和表面超疏水钢化玻璃。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、相比于传统超疏水自清洁和防冰的方式，本发明提供的方法工艺简单，成本低廉，超疏水效果优异。纳米级粗糙结构保证了玻璃的光学透过率，实验证明涂覆此超疏水层后玻璃的光学透过率未发生明显变化，同时纳米结构提供了低表面固体面积分数(液滴接触纳米结构超疏水表面时，液滴被空气承托在结构表面而不浸润内部，液滴与固体接触面积占表面总面积的比例即为表面固体面积分数)，减少表面与尘土颗粒及冰雪的接触面积，降低粘附。表面接枝的类液体柔性分子刷表现出高滑特性，对尘土粒子低粘附，具有主动防尘效果；抑制了冰霜晶核的生成，且冰雪在表面低粘附，具有主动防冰雪效果。

技术特征：

1.一种抗冰雪自清洁光伏面板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的抗冰雪自清洁光伏面板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物层的厚度≤5μm。

3.根据权利要求2所述的抗冰雪自清洁光伏面板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物层的厚度为500nm-1μm。

4.根据权利要求1所述的抗冰雪自清洁光伏面板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物层的表面粗糙度＜1nm。

5.根据权利要求1所述的抗冰雪自清洁光伏面板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纳米级粗糙结构的尺寸≤400nm。

6.根据权利要求1所述的抗冰雪自清洁光伏面板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述刻蚀采用等离子体刻蚀，刻蚀气体为o2、ar、n2、空气中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的抗冰雪自清洁光伏面板的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述类液体柔性分子刷包括烷烃类、氟烷烃类、硅氧烷类、氟硅烷类、聚醚类、氟聚醚类化合物中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的抗冰雪自清洁光伏面板的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述类液体柔性分子刷包括有机硅氧烷、全氟聚醚中的至少一种。

9.一种抗冰雪自清洁光伏面板，其特征在于，由权利要求1-8任意一项所述的制备方法制备得到。

10.根据权利要求9所述的抗冰雪自清洁光伏面板，其特征在于，所述抗冰雪自清洁光伏面板由下往上依次包括：接线盒、边框、背板、eva胶、电池片、导电铜片、eva胶和表面超疏水钢化玻璃。

技术总结
本发明公开了一种抗冰雪自清洁光伏面板的制备方法。该方法包括以下步骤：在钢化玻璃表面涂布聚合物层；在所述聚合物层表面进行刻蚀，获得纳米级粗糙结构；在所述纳米级粗糙结构表面接枝类液体柔性分子刷，得到表面超疏水钢化玻璃；将所述表面超疏水钢化玻璃组装成光伏面板；所述聚合物层使用的聚合物包括环氧树脂、丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。本发明提供的方法工艺简单，成本低廉，超疏水效果优异。纳米级粗糙结构保证了玻璃的光学透过率，同时提供了低表面固体面积分数，减少表面与尘土颗粒及冰雪的接触面积，降低粘附；类液体柔性分子刷表现出高滑特性，对尘土粒子和冰雪低粘附，具有主动防尘和防冰雪效果。

技术研发人员：窦盈莹,田雪林,赵鹏君,孔雯雯,张博隆,刘义,常爱民
受保护的技术使用者：中国科学院新疆理化技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15