一種用于玻璃基太陽能背板的陶瓷涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于玻璃基太陽能背板的陶瓷涂料及其制備方法；所述陶瓷涂料包括如下重量含量的各組分：硅氧烷預(yù)聚體40?60％，鈦白粉25?35％，分散劑0?1％，觸變劑2?5％，流平劑0?1％，溶劑余量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)在于：(1)更換現(xiàn)有太陽能背板的基材和涂層類型。現(xiàn)有太陽能電池背板基材主要為PET，本發(fā)明將其更換為普通玻璃。(2)改變太陽能背板涂層的類型?，F(xiàn)有太陽能背板所用涂層多為含氟的有機(jī)涂層，本發(fā)明將其更換成無機(jī)水性的陶瓷涂層。(3)解決玻璃基材與陶瓷涂層之間高溫固化時收縮率不同而導(dǎo)致的玻璃表面翹邊、變形等表面不平整現(xiàn)象。
【專利說明】
一種用于玻璃基太陽能背板的陶瓷涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明提供一種用于玻璃基太陽能背板的陶瓷涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及氣候變暖的背景下，各國對節(jié)能減排以及開 發(fā)新能源替代石化燃料的要求愈加緊迫。
[0003] 太陽能是一種新型綠色無污染能源，而且取之不盡用之不竭。目前，太陽能的應(yīng)用 主要是利用太陽發(fā)電組件將太陽能轉(zhuǎn)化為電能加以利用，太陽能發(fā)電組件主要由前板、封 裝材料、晶硅電池片、背板組成。太陽能背板位于太陽能電池板的背面，對電池片起保護(hù)和 支撐的作用，因此必須具有可靠地電氣絕緣性、良好的力學(xué)性能、水汽阻隔性能以及耐候性 能。
[0004] 目前通用的太陽能背板一般具有三層結(jié)構(gòu)，即TPT結(jié)構(gòu)或者TPE結(jié)構(gòu)，外層保護(hù)層 為含氟聚合物層，具有良好的抗環(huán)境侵蝕能力，中間層為雙向拉伸聚酯薄膜層，具有良好的 絕緣性能以及力學(xué)性能，內(nèi)層為含氟聚合物層或聚乙烯和醋酸乙烯酯共聚物與封裝材料 EVA，具有良好的粘結(jié)性，各層之間均是通過溶劑型雙組份聚氨酯粘合劑粘結(jié)而成，這種干 式復(fù)合結(jié)構(gòu)的最大缺點(diǎn)是生產(chǎn)過程中需要使用大量的有機(jī)溶劑，這些有機(jī)溶劑或多或少都 會對操作工人以及環(huán)境造成一定的污染，另外這種復(fù)合結(jié)構(gòu)在長期使用過程中聚氨酯膠層 會出現(xiàn)降解導(dǎo)致層間分離和脫落，進(jìn)而使太陽能電池組件失去保護(hù)而逐漸報(bào)廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于玻璃基太陽能背板的陶瓷涂 料及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案具體為：（1)更換現(xiàn)有太陽能背板的基材和涂層類型。 現(xiàn)有太陽能電池背板基材主要為PET，本發(fā)明將其更換為普通玻璃。（2)改變太陽能背板涂 層的類型。現(xiàn)有太陽能背板所用涂層多為含氟的有機(jī)涂層，本發(fā)明將其更換成無機(jī)水性的 陶瓷涂層。（3)解決玻璃基材與陶瓷涂層之間高溫固化時收縮率不同而導(dǎo)致的玻璃表面翹 邊、變形等表面不平整現(xiàn)象。
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供一種用于玻璃基太陽能背板的陶瓷涂料，包括如下重量含 量的各組分： 娃氧焼預(yù)聚體 40-60%, 鈦白粉 25-35%， 分散劑 0-1%，
[0007] 觸變劑 2-5%， 流平劑 〇-1%， 溶劑 余量。
[0008] 將鈦白粉的重量含量進(jìn)行限定，原因在于，用量少遮蓋力不夠，造成反射率低，用 量多造成涂料成本高。
[0009] 將觸變劑的重量含量進(jìn)行限定，原因在于，用量太多無法流平，用量少觸變性不明 顯，施工時易出現(xiàn)流掛。
[0010] 優(yōu)選地，所述用于太陽能背板的陶瓷涂料，包括如下重量含量的各組分： 硅烷預(yù)聚體 49%, 鈦白粉 30%， 分散剤 〇. 5%,
[0011] 觸變劑 3%， 流平劑 0/5%， 瀋劑 17%。
[0012] 之所以對所述陶瓷材料進(jìn)行優(yōu)選，原因在：（1)硅烷預(yù)聚體與顏料漿部分的優(yōu)化比 例有益效果為:在保證遮蓋力的情況下，涂料粘度略低，涂覆面積大，涂覆成本低；（2)觸變 劑和流平劑的添加量的優(yōu)化比例有益效果為:既要有一定的流平時間，保證涂層表面平整， 施工時又不易出現(xiàn)流掛現(xiàn)象。
[0013] 優(yōu)選地，所述硅氧烷預(yù)聚體的數(shù)均分子量為2000-20000。
[0014]優(yōu)選地，所述分散劑包括用于水性體系的無機(jī)顏料分散劑，例如:烷醇基銨鹽等。
[0015] 優(yōu)選地，所述觸變劑包括用于水性體系的觸變劑，例如：氣相二氧化硅、有機(jī)膨潤 土中的一種或兩種
[0016] 優(yōu)選地，所述流平劑包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有機(jī)改性聚硅氧烷 中的一種或幾種。
[0017]優(yōu)選地，所述溶劑包括水，醇類溶劑，或水與醇類溶劑的混合物。
[0018] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述醇類溶劑為乙醇、異丙醇中的一種或兩種
[0019] 本發(fā)明中：（1)硅烷預(yù)聚體為本發(fā)明的關(guān)鍵所在，為市售產(chǎn)品，具有一定聚合度(數(shù) 均分子量為2000-20000)且可以穩(wěn)定存在的硅烷聚合體，加入它可以防止高溫固化成膜過 程中陶瓷涂層的收縮，有效防止由于陶瓷涂層收縮造成的玻璃翹邊、變形等現(xiàn)象發(fā)生。如果 采用常用的幾種硅氧烷(例如：甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯等)混合 來制備陶瓷涂料的方法，在固化過程中由于硅醇之間發(fā)生縮聚，脫水，造成陶瓷涂層的收 縮，在600-800°C的高溫下，玻璃也發(fā)生軟化，驟冷時由于玻璃和陶瓷涂層的收縮率不同而 造成玻璃翹邊和變形，成品的平整度不夠。（2)組成中，溶劑、鈦白粉、分散劑為白色顏料漿， 主要提供遮蓋力，減少光線透過玻璃的比例，增加光線的反射率。（3)加入觸變劑部分是為 了調(diào)節(jié)陶瓷涂料的觸變性，涂覆時可防止陶瓷涂層發(fā)生流掛，使玻璃表面涂層厚度均勻。
[0020] 第二方面，本發(fā)明提供一種所述用于玻璃基太陽能背板的陶瓷涂料的制備方法， 包括如下步驟：
[0021 ]將所述溶劑、鈦白粉、分散劑混合，球磨，得漿料；
[0022]將所述漿料與所述硅氧烷預(yù)聚體混合后，加入所述觸變劑、流平劑混合，即得陶瓷 涂料。
[0023] 優(yōu)選地，所述球磨的時間為0.5-2小時。
[0024] 優(yōu)選地，所述球磨采用鋯珠;所述球磨的設(shè)備采用研磨機(jī)。
[0025] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述錯珠的粒徑為1.5-3mm。
[0026]本發(fā)明方法獲得的漿料或者陶瓷涂料均為白色。
[0027]第三方面，本發(fā)明提供一種基于所述陶瓷涂料的太陽能背板，所述太陽能背板上 涂覆8-20μπι厚的所述陶瓷涂料。
[0028] 第四方面，本發(fā)明提供一種基于所述陶瓷涂料的太陽能背板的制備方法，具體為： 采用滾涂、空氣噴涂或者靜電噴涂的方法將所述陶瓷涂料涂覆在太陽能背板基板上，固化、 冷卻，即可。
[0029] 優(yōu)選地，所述太陽能背板基板具體指普通無機(jī)玻璃。
[0030] 優(yōu)選地，所述固化的條件為:600-800 °C、2-5分鐘。
[0031] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述固化采用的設(shè)備為高溫爐。
[0032] 優(yōu)選地，所述冷卻具體指冷風(fēng)冷卻。
[0033]由于該涂層為Si-0-Si結(jié)構(gòu)，耐溫性好，在玻璃表面涂覆陶瓷涂層后，放入600-800 °C中固化2-5分鐘后，涂層即可牢固附著，然后迅速冷卻，即可制成帶陶瓷涂層的鋼化玻璃， 使陶瓷涂層的固化和玻璃的鋼化同時完成。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為：
[0035] (1)現(xiàn)有太陽能電池背板基材主要為PET，一方面由于生產(chǎn)PET的原材料為有機(jī)物， 主要來源于石油和天然氣，屬于不可再生資源，近幾十年由于過度開采面臨枯竭。另一方面 由于PET的降解需要幾十年的時間，材料廢棄后已成為全球性的環(huán)境污染有機(jī)物。為了給子 孫后代節(jié)省更多的石油和天然氣等資源，也為了保護(hù)我們賴以生存的環(huán)境，本發(fā)明的太陽 能背板基材為無機(jī)玻璃。
[0036] (2)太陽能背板對電池起保護(hù)和支撐的作用，需要具有可靠地絕緣性、阻水性、耐 老化性能等。太陽能背板主要為三層結(jié)構(gòu)，目前較為普遍的結(jié)構(gòu)為TPT結(jié)構(gòu)和TPE結(jié)構(gòu)，T是 指杜邦公司的Tedlar薄膜，主要成分為PVDF(聚偏氟乙烯)和PVF(聚氟乙烯），P是指PET(聚 對笨二甲酸乙二醇酯)薄膜，E是指EVA(乙烯-醋酸乙烯)薄膜。不論是哪一種結(jié)構(gòu)，所用的涂 層都為有機(jī)涂層，有機(jī)涂料在生產(chǎn)和施工過程中釋放大量的V0C，對人員造成傷害、對環(huán)境 造成嚴(yán)重的污染。陶瓷涂層具有取之于天然還原于自然的特性，原材料為石頭和砂子，最終 形成的涂層為類似于玻璃或者搪瓷的Si-0-Si結(jié)構(gòu)，陶瓷涂層使用的溶劑大部分為去離子 水。所以不論是生產(chǎn)過程中還是廢棄后都不會對環(huán)境造成污染，是一種環(huán)保、安全、健康的 新型涂料。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0038] 實(shí)施例1-3
[0039] 實(shí)施例1-3提供了一種用于太陽能背板的陶瓷涂料，包括的組分及相應(yīng)含量如下 表1所示：
[0040] 表 1
[0041]
[0042] 上述用于太陽能背板的陶瓷涂料的制備方法，包括如下步驟：
[0043] 將所述溶劑、鈦白粉、分散劑混合，球磨，得漿料;將所述漿料與所述硅氧烷預(yù)聚體 混合后，加入所述觸變劑、流平劑混合，即得陶瓷涂料。
[0044] 其中，所述球磨的時間為0.5-2小時;所述球磨采用鋯珠;所述球磨的設(shè)備采用研 磨機(jī);所述錯珠的粒徑為1.5-3mm。
[0045] 本發(fā)明方法獲得的漿料或者陶瓷涂料均為白色。
[0046] 實(shí)施例4-6
[0047] 實(shí)施例4-6采用上述實(shí)施例1制備得到的陶瓷涂料制備太陽能背板，制備參數(shù)及太 陽能背板性能如下表2所示：
[0048] 表 2
[0049] ~實(shí)施例4~~實(shí)施例5~~實(shí)施例6~
[0050]
[0051] 上述陶瓷涂料的太陽能背板的制備方法，具體為:采用滾涂的方法將所述陶瓷涂 料涂覆在太陽能背板基板上，固化、冷卻，即可；
[0052]其中，所述太陽能背板基板具體指無機(jī)玻璃;所述固化的條件為:600-800°C、2-5 分鐘;所述固化采用的設(shè)備為高溫爐;所述冷卻具體指冷風(fēng)冷卻。
[0053] 對比例1-4
[0054] 本對比例1-4是實(shí)施例1的對比例，對比之處見表3:
[0055] 表 3
[0056]
[0058] 對比例5-9
[0059] 本對比例5-9是實(shí)施例4的對比例，對比之處見表4:
[0060] 表 4
[0061]
[0062]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影 響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于玻璃基太陽能背板的陶瓷涂料，其特征在于，包括如下重量含量的各組分： 娃氧焼預(yù)聚體 地-規(guī)%， 欽白粉 孜-趙％， 分散劑 日-m， 觸變劑 2-輔， 流平劑 日-1駁， 溶劑 余量。.2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于玻璃基太陽能背板的陶瓷涂料，其特征在于，包括如下重 量含量的各組分： 硅烷預(yù)聚體 49%， 鐵白粉 30%， 分散劑 化邑跑， 觸變劑 薦;， 流平劑 0.目說， 溶劑 m。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于玻璃基太陽能背板的陶瓷涂料，其特征在于，所述娃 氧燒預(yù)聚體的數(shù)均分子量為2000-20000。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于玻璃基太陽能背板的陶瓷涂料，其特征在于，所述分 散劑包括用于水性體系的無機(jī)顏料分散劑； 所述觸變劑包括用于水性體系的觸變劑； 所述流平劑包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有機(jī)改性聚硅氧烷中的一種或 幾種； 所述溶劑包括水，醇類溶劑，或水與醇類溶劑的混合物。5. -種根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的玻璃基太陽能背板的陶瓷涂料的制備方法，其 特征在于，包括如下步驟： 將所述溶劑、鐵白粉、分散劑混合，球磨，得漿料； 將所述漿料與所述硅氧烷預(yù)聚體混合后，加入所述觸變劑、流平劑混合，即得陶瓷涂 料。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃基太陽能背板的陶瓷涂料的制備方法，其特征在于，所述 球磨的時間為0.5-2小時;所述球磨采用錯珠。7. -種玻璃基太陽能背板，其特征在于，所述太陽能背板上涂覆8-20WI1厚的權(quán)利要求1 至4任一項(xiàng)所述的陶瓷涂料。8. -種根據(jù)權(quán)利要求7所述的玻璃基太陽能背板的制備方法，其特征在于，具體為:采 用漉涂、空氣噴涂或靜電噴涂的方法將所述陶瓷涂料涂覆在太陽能背板基板上，固化、冷 卻，即可。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃基太陽能背板的制備方法，其特征在于，所述太陽能背板 基板具體指普通無機(jī)玻璃。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃基太陽能背板的制備方法，其特征在于，所述固化的條 件為:600-800°C、2-5分鐘;所述冷卻具體指冷風(fēng)冷卻。
【文檔編號】C09D5/33GK106085214SQ201610413929
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日 公開號201610413929.6, CN 106085214 A, CN 106085214A, CN 201610413929, CN-A-106085214, CN106085214 A, CN106085214A, CN201610413929, CN201610413929.6
【發(fā)明人】李力鋒
【申請人】上海宜瓷龍新材料股份有限公司