CN104070734A - 一种具有高反射率的涂膜玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种具有高反射率的涂膜玻璃及其制备方法。本发明提供一种具有高反射率的涂膜玻璃，其包含：玻璃基板；及形成于所述玻璃基板上的高反射膜层，其中所述高反射膜层包含无机成膜材料、粘结剂及溶剂。本发明亦提供一种制备表面涂有高反射膜层的玻璃的方法，其特征在于包括如下步骤：①涂膜液制备、②涂膜于玻璃、③固化经涂膜的玻璃。与现有技术相比,该涂膜玻璃外观呈现白色，具有优异的反射性能、导热性能、阻水性能、机械性能以及耐候性能，本发明整体工艺成本低廉，技术路线简单，适合工业化大规模的应用。

Description

一种具有高反射率的涂膜玻璃及其制备方法
技术领域
本申请案有关一种具有高反射率的涂膜玻璃及其制备方法，该涂膜玻璃具有优异的导热性能、阻水性能、机械性能以及耐候性能，适合用于太阳能光伏领域，同时本发明也可以应用在灯具等其它需要使用具有高反射率特性产品的领域。 
背景技术
近年来，全球变暖以及环境问题越来越严重，对于清洁能源的需求更加迫切。由于太阳能利用具有取之不竭，干净、无污染等特点，受到人们密切的关注，使用越来越广。 
现有的太阳能电池主要包含光伏玻璃、电池片、EVA、背板、接线盒和封装材料。其中背板放置于太阳能电池的背面，对电池片起到支撑和保护作用。太阳能电池需要在户外长期使用，因此要求背板能够具有优异的耐候性和阻水性。 
现有技术中背板主要采用含氟聚合物制成，但是含氟材料在耐候性能、抗UV性能和防水方面仍有不足，且基于氟的背板材料机械强度较低，价格昂贵。目前对于含氟材料背板的研究已有很多，CN102301492A公布了一种在含氟材料中加入其它树脂、粘结剂以及阻隔粒子的方法，改善了背板的耐热性和耐候性，这种有机材料的抗老化性能和机械强度还是有所不足。 
目前，利用玻璃取代传统背板的方法逐渐受到人们的广泛关注。玻璃具有优异的阻水性能、耐候性能和较高的机械强度，能够满足户外长期使用的需要。同时玻璃的导热性能要优于含氟背板，可以有效的将太阳能电池使用过程中产生的热量传导出去，避免电池片温度过高导致发电效率降低。这种未经过特殊处理的玻璃在可见光波段、近红外波段透过率超过85%，从而降低了太阳光辐照的有效利用率。专利CN1834701A公布了一种溅射涂膜方法，可以在玻璃表面涂覆多层具有高反射率的银膜和铝膜，但是结构较复杂，成本较高，不适宜与太阳能电池领域使用。 
发明内容
本发明主要针对上述现状而提供了一种具有高反射率、高导热性、高阻水性、高机械性能和高耐候性能的涂膜玻璃及其制备方法。 
本发明提供一种具有高反射率的涂膜玻璃，其包含：玻璃基板；及形成于所述玻璃基板上的高反射膜层，其中所述高反射膜层包含无机成膜材料、粘结剂及溶剂。 
本发明之目的在于提供一种玻璃表面高反射膜层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：①涂膜液制备、②涂膜于玻璃及③固化涂膜的玻璃。 
根据本发明的一个实施例，本发明的制备所述的高反射涂膜玻璃的方法包括:1)提供玻璃基板；2)将包含无机成膜材料、粘结剂及溶剂的高反射涂膜组合物涂布所述玻璃基板的表面；及3)对所述经过涂膜后的玻璃基板进行固化处理。 
本发明制备方法中各步骤说明如下： 
1制备涂膜液，将无机成膜材料，粘结剂，助剂和溶剂，按一定比例混合后在0℃～60℃的温度下搅拌0.2h～48h，混合均匀后加入催化剂继续搅拌0.2h～48h。以质量计算，其主要成分含量如下： 
无机成膜材料：3%～30%； 
粘结剂：3%～30%； 
催化剂：0～1%； 
助剂：0～20%；及 
溶剂：20%～70% 
2涂膜于玻璃，采用滚涂法、喷涂法、提拉法、狭缝法、旋涂法、印刷法、超声波雾化法或其组合将①中制备的涂膜液均匀涂敷在玻璃表面。 
3固化经涂膜的玻璃，将涂膜后的玻璃在0℃～800℃温度下固化处理30s～60h，得到高反射涂膜玻璃。 
根据本发明的一个实施例，所述无机成膜材料、粘结剂及溶剂是按一定比例混合，在约0℃至约60℃的温度，较佳约15℃至约50℃，更佳约25℃至约40℃的温度内搅拌约0.2小时至约48小时，较佳约3小时至约20小时，更佳约5小时至约10小时(依选择的温度决定)，混合均匀后，再加入催化剂、助剂继续搅拌约0.2小时至约48小时，较佳约5小时至约25小时，更佳约10小时至约20小时。 
根据本发明的一个实施例，所述高反射膜层为无机陶瓷材料或无机-有机杂化/复合材料 
根据本发明的一个实施例，所述经过涂膜后的玻璃基板是在约0℃至约800℃的温度，较佳约150℃至约500℃的温度，较佳约200℃至约450℃的温度下固化处理约30秒至约60小时，较佳约2分钟至1小时，更佳约2分钟至约0.5小时(依选择的温度决定)。 
根据本发明的一个实施例，所述玻璃基板可为本项技术所理解的物质，例如包含但 不限于平板玻璃及压延玻璃。 
根据本发明的一个实施例，所述玻璃基板可视需要经过钢化处理、半钢化处理、钢化热处理、半钢化热处理、物理钢化处理或物理半钢化处理，或不经过前述钢化处理。 
根据本发明的一个实施例，所述的玻璃基板的厚度为至少约0.2毫米。 
根据本发明的一个实施例，所述经过涂膜后的玻璃基板的高反射涂膜厚度为约0.2微米至约200微米。 
根据本发明的一个实施例，所述的高反射涂膜为白色。 
上述①中所述的无机成膜材料为SiO2、ZrO2、BaSO4、Al2O3、CaCO3、CaSO4、ZnO、Pb3O4、Sb2O3、Fe2O3、Fe3O4、MgO、MgCO3、锌钡白、云母、铅白、滑石粉、钛白粉中的一种或几种的混合物，颗粒粒径约0.001微米～50微米，较佳为约0.1微米至约5微米，更较佳为约0.2微米至约3微米。所述无机成膜材料的含量，以涂膜总重量计，为约3%至约30%，较佳为约4%至约20%，更较佳为约10%至约18%。 
粘结剂包含以下列举出的物质，但不仅限于以下物质：以醇盐（如Ti(OR)4，Si(OR)4等）、有机盐（如Pb(CH3COO)2等）、无机盐（如Zn(NO3)2、氧氯化锆等）、金属有机化合物为原料生成的胶体或有机聚合物（如酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-乙酯乙烯酯、聚氨酯、丙烯酸酯、聚苯乙烯类、醇酸树脂、聚异氰酸酯、丙烯酸双酯、硅烷类、聚苯并咪唑、聚酰亚胺、丁基橡胶等）及其混合物等。所述粘着剂的含量，以涂膜总重量计，为约3%至约30%，较佳为约4%至约20%，更较佳为约10%至约18%。 
视需要，本发明的高反射涂膜，可包含一种或一种以上的下列添加剂:催化剂及助剂。助剂可为如乳化剂、分散剂、阻聚剂、流变剂、防沉剂、催干剂、防结皮剂、防缩剂、抗刮伤剂、抗氧化剂、润滑剂、脱模剂、热稳定剂、光稳定剂、抗静电剂、耐磨剂、增稠剂、消泡剂及其混合物。催化剂为无机酸、有机酸、碱类、酸式盐、碱式盐、有机铵盐中的一种或几种的混合物。 
若添加，所述催化剂的含量，以涂膜总重量计，为约0.001%至约1%，较佳为0.3%至约0.8%，更较佳为约0.4%至约0.7%。若添加，所述助剂的含量，以涂膜总重量计，为约0.001%至约20%，较佳为约1%至约18%，更较佳为约5%至约16%。 
溶剂为水、石油溶剂、苯系溶剂、萜烯类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、氯代烃类溶剂、硝基烃类溶剂或者胺类溶剂中的一种或几种的混合物。所述溶剂的含量，以涂膜总重量计，为约20%至约70%，较佳为约25%至约65%，更较佳为约35%至约50%。 
本发明的高反射涂膜玻璃反射率高，具有很好的耐水性、机械性能和耐候性能，能够满足光伏电池长期户外使用的要求，且工艺简单，成本较低，与现有的背板相比具有明显优势。 
此外，本发明亦提供一种太阳能电池组件，其包含：前侧玻璃基板；前述的高反射层涂膜玻璃作为背侧保护材料；及密封于所述前侧玻璃基板和所述高反射层涂膜玻璃之间的光伏电池。 
根据本发明的一个实施例，本发明的太阳能电池组件可包含热塑性材料，例如但不限于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，填充于前侧玻璃与光伏电池间，及光伏电池与背侧高反射层涂膜玻璃间。 
虽然根据以上所述，本发明的太阳能电池组件具有以上所述结构，但其仅为例示，本发明并不限于此种结构。 
除了包括本发明的实施例的高反射层涂膜玻璃外，可以利用本领域已知的方式制备所述的太阳能电池组件。 
附图说明
图1所示者为高反射率涂膜玻璃与含氟背板反射率对比图。 
具体实施方式
于本文中，除非特别限定，单数形之用语（例如「一」）亦包括其复数形。本文中任何及所有实施例及例示性用语(如「例如」)目的仅为了更加突显本发明，并非针对本发明的范围构成限制，本案说明书中的用语不应被视为暗示任何未请求的组件可构成实施本发明时的必要组件。 
实施案例1： 
涂膜液配比如下，按质量分数计： 
无机成膜材料： 
SiO2（粒径：0.5微米～2微米）        12% 
钛白粉（粒径：1微米～5微米）        8% 
粘结剂： 
硅烷偶联剂KH560                     8% 
丙烯酸酯                            7% 
助剂： 
抗氧化剂                            3% 
光稳定剂                            2% 
消泡剂                              2% 
催化剂： 
HCl                                 0.5% 
溶剂： 
水                                  20% 
乙醇                                30% 
乙酸乙酯                            7.5% 
将无机成膜材料、粘结剂、助剂和溶剂按上述比例混合，在40℃下搅拌3h后，加入催化剂后继续搅拌16h后待用。 
利用喷涂法将涂膜液均匀喷涂在玻璃表面，150℃下烘烤20min，即得到具有高反射率的涂膜玻璃。 
如附图1所示，利用Lamda950测量其反射率，所述高反射膜层在380nm～780nm范围内之可见光波段的平均反射率大于85%，在300nm～1200nm波段的平均反射率大于75%。尤其是，300nm～1200nm的平均反射率为84.3%，380nm～780nm的可见光平均反射率为95.65%，明显高于含氟背板材料。 
实施案例2： 
涂膜液配比如下，按质量分数计： 
无机成膜主材料： 
粘结剂： 
正硅酸四乙酯                        10% 
聚氨酯                              5% 
助剂： 
催化剂： 
草酸                                0.8% 
溶剂： 
水                                  16% 
异丙醇                              30% 
二乙胺                              2.2% 
将无机成膜主材料、粘结剂、助剂和溶剂按上述比例混合，在30℃下搅拌8h后，加入催化剂后继续搅拌16h后待用。 
利用滚涂法将涂膜液均匀喷涂在玻璃表面，200℃下烘烤25min，即得到具有高反射率的涂膜玻璃。 
应理解前述说明书之内容及所附图式之目的为说明本发明，并非限制本发明。本发明的范围应只被所附权利要求书所限制，且所属领域的技术人员可易于实现的任何修改或更改将属于本说明书和所附权利要求书的范围内。 

Claims (20)

1.一种表面涂有高反射膜层的玻璃，其特点是包含：玻璃基板；及形成于所述玻璃基板上的高反射膜层，其中所述高反射膜层包含无机成膜材料、粘结剂及溶剂。
2.如权利要求1所述的表面涂有高反射膜层的玻璃，其特点是：所述高反射膜层为无机陶瓷材料或无机-有机杂化/复合材料。
3.如权利要求1所述的表面涂有高反射膜层的玻璃，其特点是：所述高反射膜层在可见光波段（380nm～780nm）的平均反射率≥85%，在300nm～1200nm波段的平均反射率≥75%。
4.如权利要求1所述的表面涂有高反射膜层的玻璃，其特点是：所述高反射膜层的厚度为0.2微米～200微米。
5.如权利要求1所述的表面涂有高反射膜层的玻璃，其特点是：所述高反射膜层为白色。
6.如权利要求1所述的表面涂有高反射膜层的玻璃，其特点是：所述的玻璃基板为平板玻璃或压延玻璃。
7.如权利要求1所述的表面涂有高反射膜层的玻璃，其特点是：所述玻璃可以经过钢化热处理或半钢化热处理。
8.如权利要求6所述的表面涂有高反射膜层的玻璃，其特点是：所述平板玻璃或压延玻璃的厚度至少为0.2毫米。
9.如权利要求1所述的表面涂有高反射膜层的玻璃，其特点是：所述的涂膜玻璃具有高机械性能，优异的导热性能，阻水性能以及耐候性能。
10.一种制备如权利要求1所述的表面涂有高反射膜层的玻璃的方法，其特点包括如下步骤:①涂膜液制备、②涂膜于玻璃及③固化涂膜的玻璃。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述的涂膜液，以质量计，其主要成分含量如下：
无机成膜材料：3%～30%；
粘结剂：3%～30%；
催化剂：0～1%；
助剂：0～20%；及
溶剂：20%～70%
12.如权利要求10所述的方法，其中所述的涂膜液涂膜方法为：滚涂法、喷涂法、提拉法、狭缝法、旋涂法、印刷法、超声波雾化法或其组合。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述的无机成膜材料为：SiO2、ZrO2、BaSO4、Al2O3、CaCO3、CaSO4、ZnO、Pb3O4、Sb2O3、Fe2O3、Fe3O4、MgO、MgCO3、锌钡白、云母、铅白、滑石粉、钛白粉中的一种或几种的混合物。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述的无机成膜材料的粒径为0.001微米～50微米。
15.如权利要求11所述的方法，其中所述的粘结剂包括:
(1)以醇盐（如Ti(OR)4，Si(OR)4等）、有机盐（如Pb(CH3COO)2等）、无机盐（如Zn(NO3)2、氧氯化锆等）、金属有机化合物为原料生成的胶体；或
(2)有机聚合物，可举例如酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-乙酯乙烯酯、丙烯酸酯、聚苯乙烯类、醇酸树脂、聚氨酯、聚异氰酸酯、丙烯酸双酯、硅烷类、聚苯并咪唑、聚酰亚胺、丁基橡胶等。
16.如权利要求11所述的方法，其中所述的催化剂为：无机酸、有机酸、碱类、酸式盐、碱式盐、有机铵盐中的一种或几种的混合物。
17.如权利要求11所述的方法，其中所述的助剂为：乳化剂、分散剂、阻聚剂、流变剂、防沉剂、催干剂、防结皮剂、防缩剂、抗划伤剂、抗氧化剂、润滑剂、脱模剂、热稳定剂、光稳定剂、抗静电剂、耐磨剂、增稠剂和消泡剂中的一种或几种的混合物。
18.如权利要求11所述的方法，其中所述的溶剂为：水、石油溶剂、苯系溶剂、萜烯类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、氯代烃类溶剂、硝基烃类溶剂或者胺类溶剂中的一种或几种的混合物。
19.如权利要求10所述的方法，其中所述的固化工艺是：固化温度0℃～800℃，固化时间30s～60h。
20.一种太阳能电池组件，其包含:
前侧玻璃基板；
如权利要求1至9中任一项所述的涂有高反射膜层的玻璃；及
密封于所述前侧玻璃基板及所述的涂有高反射膜层的玻璃之间的光伏电池。
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